Проекты

Разработка автоматизированной системы управления мини-теплицей

Работа призёра открытой городской научно-практической конференции «Наука для жизни» в секции «Машиностроение и транспорт. Робототехника. Информационные технологии. Программирование. Кибернетика. Электроника и приборостроение» среди работ учащихся 10−11 классов

Направление работы: Автоматизация
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1296
Предметы: Физика, Биология, Информатика
Классы: 10 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Наука для жизни» 04−05 апреля 2019 года

Актуальность – улучшение качества питания жителей мегаполиса, экономия времени и трудозатрат в результате выращивания растений в домашних условиях с использованием автоматизированного управления теплицей.

Цель работы: разработать и собрать собственную автоматическую систему управления мини-теплицей на основе программируемой платы и использовать ее для выращивания культурных растений.

Задачи проекта:

1.    Изучить теоретические положения о работе программируемой платы ARDUINO и характеристики датчиков.

2.    Получить новые знания по физике, химии, электротехнике, информатике.

3.    Подобрать датчики, необходимые для контроля за системой, и определить электронные компоненты для управления системой.

4.    Разработать принципиальную электрическую схему системы управления и написать прошивку для программируемой платы.

5.    Собрать систему согласно разработанной схеме.   

6.    Использовать данную систему для выращивания культурных растений.

Содержание работы

При использовании теплиц возникает необходимость в контроле процесса её работы. В данном случае для выращивания растений на гидропонной основе необходимо постоянно контролировать уровень рН раствора, а также управлять освещением. Эти функции можно поручить автоматизированной системе. Авторы разработали систему на основе контроллера ARDUINO, которая с помощью датчика измеряет уровень рН раствора, передаёт эти данные на экран, вычисляет отклонения от нормального значения и производит включение соответствующей световой и звуковой индикации, а также включает свет по таймеру. Это позволяет минимизировать постоянный контроль теплицы человеком. 

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

Контроллер ARDUINO, совместимые с ним датчики, блоки питания, компьютер, датчик уровня рН, металлический каркас, лампы освещения для теплиц, элементы гидропонной установки.

Выводы

Исходя из поставленных цели и задач, авторы разработали и собрали собственную автоматизированную систему управления, которая позволила упростить задачу использования мини-теплицы в домашних условиях и минимизировать постоянное участие человека в процессе эксплуатации. Данная АСУ была успешно применена для выращивания культурных растений в закрытом помещении.

Перспективы использования результатов работы

Разработанную систему можно использовать в обычной квартире для выращивания экологически чистых растений, а также в школе на биологии и информатике для изучения и демонстрации протекающих процессов. 

Награды/достижения

  • Победитель межрайоного этапа МГК проектных работ 2019.
  • Диплом II степени Международной научно-технической конференции МФТИ «Старт в науку» 2019.
  • Призёр открытой городской научно-практической конференции «Курчатовский проект – от знаний к практике, от практики к результату» 2019.

Особое мнение

«Работа над проектом была для нас очень полезна, позволила изучить контроллер ARDUINO, его программную и техническую часть, получить новые знания по физике, электротехнике и информатике. Участие в конференции «Наука для жизни» позволило нам представить опыт нашей работы и познакомиться с другими разработками за этот учебный год».