Проекты

Автоматизированный террариум «Hometerra»

Работа призёра конкурса проектов и исследований «Инженеры будущего» открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» в секции «Интеллектуальные робототехнические системы, беспилотные аппараты» среди работ учащихся 10–11 классов

Направление работы: Инженеры
Авторы работы: ГБОУ Школа № 2065
Предметы: Физика, Биология, Информатика
Классы: 11 класс
Мероприятия: Конкурс проектов и исследований «Инженеры будущего» открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» 2021 года

Актуальность

Многие с удовольствием могли бы заняться террариумистикой, но иногда для этого не хватает времени. Любителям экзотических домашних питомцев хотелось бы иметь «умную» конструкцию, которая способна поддерживать требуемые влажность, освещённость, температуру. Такой террариум будет востребован теми, кто не хочет тратить много времени на уход за питомцами или не имеет такой возможности в период длительного отсутствия (отпуск, командировка).

Цель

Создание террариума с автономной системой управления климатом и возможностью дистанционной коррекции климатических параметров террариума через сеть Wi-fi.

Задачи

  1. Собрать и провести анализ данных о различных условиях для проживания амфибий/рептилий в неволе.
  2. На основе этих данных подобрать необходимые компоненты для будущей системы.
  3. Создать корпус террариума.
  4. Сконструировать управляющий модуль на платформе Arduino.
  5. Написать код для управляющего модуля на адаптированном языке программирования.
  6. Провести тестирование полученного образца.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • Оргстекло или плексиглас
  • Пластиковые или металлические уголки
  • Металлическая или железная сетка для вентиляции
  • Два пластиковых профиля для дверок (верхний профиль в два раза глубже нижнего), размер профилей должен соответствовать толщине материала для дверок
  • Клей для сборки конструкции (любой силиконовый герметик для склейки террариумов или аквариумов)
  • Плата Enthernet shield W5100
  • Плата прототипирования
  • Фоторезистор
  • Резистор 10 кОм – 4 шт.
  • Датчик температуры TMP36
  • Датчик температуры и влажности воздуха DHT11
  • ЖК-дисплей Nokia5110
  • Плата расширения Rerlayshield на 4 реле
  • Вентилятор 12 В, Тума
  • Ногенератор 12. В
  • Лампа освещения
  • Лампа обогрева
  • Кнопки – 3 шт.
  • Соединительные провода
  • Персональный компьютер с установленным на нём ПО (С++ для микроконтроллера Arduino)

Описание

Корпус террариума сделан из оргстекла (5 мм). Склейка стенок террариума производилась специальным клеем: герметик для аквариума силиконовый Isosil S203. 

Две дверцы раздвигаются, вентиляция расположена на передней стенке и на крышке, это позволяет воздуху циркулировать свободно.

Прежде всего, автору потребовалось оперативно получать всю необходимую информацию о климатических параметрах террариума: температуре и влажности воздуха, а также освещённости внутри террариума, т.е. осуществить мониторинг климатических параметров террариума. 

Какую проблему решает функция мониторинга? Прежде всего – устраняет беспокойство насчёт того, всё ли в порядке с питомцами во время вашего отсутствия: есть ли вода в системе, не отключилось ли электричество, может ли система обогрева и вентиляции обеспечить нужную температуру, проследить, как работает система увлажнения и т.п. 

Как работает террариум:

Выводятся данные о мониторинге на дисплей при самом террариуме, или происходит оповещение о критических значениях климатических параметров с пересылкой данных через интернет на смартфон или планшет. 

Следующая функция – обеспечение автономности террариума: при снижении уровня влажности воздуха в террариуме ниже определённого значения включается туманогенератор, при снижении температуры включается лампа обогрева, при превышении температуры включается вентиляция, освещённость террариума тоже регулируется по определённому циклу. 

Управление организовано с помощью автоматики или через интернет со смартфона или планшета. 

С использованием библиотеки для каждого элемента системы был написан код на адаптированном языке программирования С++ для микроконтроллера Arduino.

Проведено тестирование полученного образца. Для этого в течение нескольких недель производилось наблюдение за состоянием микроклимата в террариуме на примере мха, а после подтверждения безопасности устройства – в полноценном террариуме с домашними питомцами.

Результаты работы/выводы

Разработанное устройство сводит к минимуму участие человека. Система самостоятельно контролирует условия внутренней среды террариума. Проект ориентирован на аудиторию террариумистов, позволяет поддерживать комфортные условия в террариуме: температуру, освещение, влажность воздуха. Человеку остаётся только кормить и наблюдать за жизнью своих питомцев.

Перспективы использования результатов работы

Данное техническое решение имеет перспективы практического применения как в домашних условиях, так и в зоопарках.

Награды/достижения (в каких конкурсах и с какими результатами выставлялась ранее эта работа)

Работа получила внешнюю экспертную оценку от крупной организации, тесно связанной с вопросами террариумистики. Проект оценен положительно, техническое решение признано интересным и востребованным.

Мнение автора о своей работе, проекте «Инженерный класс в московской школе», конференции «Инженеры будущего», пожелания

«Автоматизированный террариум прост в  управлении и дешевле аналогов. 

Надеюсь, мой проект будет оценен по достоинству террариумистами.

Конференция «Инженеры будущего» была организована на высоком профессиональном уровне»