Создание автоматизированной системы полива комнатных растений

Актуальность

В современном мире любое технологическое изделие можно купить или заказать в магазине. При выборе на первый план выходят функциональные опции, цифровое оснащение и дизайн изделия. Знание физических основ и принципов работы становится не так важно, хотя это очень полезно и интересно.

Впервые идея использования автополива домашних растений возникла у автора летом. Мы выращиваем на даче в теплице овощные культуры. Поскольку не всегда есть возможность полить растения в рабочие дни, применение автополива было бы очень удобно. Мы решили данную проблему, купив готовую систему автополива, но в процессе её использования, как это обычно бывает, возникло много пожеланий по улучшению функциональности.

Автор заинтересовался, можно ли исследовать область знаний и создать прибор для управления автополивом, поэтому решил выполнить проектную работу «Создание автоматизированной системы управления автополивом домашних растений».

Цель

Создать своими руками прибор – систему автоматического полива растений, используя микроконтроллер и различные датчики.

Задачи

1. Познакомиться с теорией работы микроконтроллеров.
2. Исследовать особенности работы электромагнитных реле и различных датчиков.
3. Спроектировать систему управления на основе выбранного контроллера и датчиков.
4. Смоделировать и собрать схему.
5. Запрограммировать контроллер и отладить схему работы изделия.
6. Продемонстрировать готовое устройство и объяснить принципы его работы слушателям.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

Оборудование:

• Паяльная станция
• Мультиметр
• Макетные платы
• Кусачки
• Шуруповёрт

Материалы:

• Резисторы,светодиоды
• Насос и блок питания 12 В
• Микроконтроллер
• Датчики
• Монтажные платы
• Провода
• Припой

Описание

На этапе моделирования изделия были осуществлены следующие действия.

1. Подключение датчиков и контроллера на макетной плате.
2. Написание кода программы – скрипта для работы контроллера.
3. Воспроизведение экспериментальной среды и тестирование модели.
4. Доработка принципиальной схемы и программы в ходе тестирования.

На этапе сборки изделия авторы произвели

1. врезку датчика уровня воды в дно ёмкости;
2. пайку диодов резисторов;
3. крепление контроллера и схемы соединения в пластиковом корпусе.

Результаты работы/выводы

По итогам проделанной работы сделаны следующие выводы.

1. Изготовление приборов своими руками, даже несложной модели, требует тщательной подготовки и концентрации внимания.
2. При изготовлении самодельных приборов формируются навыки работы с простейшими инструментами, развивается логическое мышление и понимание инженерного процесса (изучение теории, проектирование, моделирование, производство, испытания).
3. Практика изготовления самодельных приборов побуждает в будущем расширять свои научные знания.

Перспективы использования результатов работы

Созданная система готова для домашнего применения.

Примерная стоимость изделия:

• контроллер – 600 р.;
• насос – 500 р.;
• реле – 200 р.;
• датчики – 200 р.

ИТОГО: около 1500 р.

Варианты для доработки и расширения функциональности:

• оптимальный вариант – применение аквариумного разветвителя потока воды;
• добавление отдельных помп 5В для разных горшков и нескольких датчиков влажности.

Для создания полноценной системы автополива в теплице потребуются:

• отдельная помпа для пополнения резервуара с водой из дополнительной возобновляемой ёмкости с улицы;
• модуль часов реального времени для программирования полива по расписанию;
• дисплей ввода и вывода информации для управления расписанием полива.

Награды/достижения

1. V Региональная научно-практическая конференция учителей и обучающихся «Первые ступени больших открытий» 2022 – призёр;
2. Открытая городская научно-практическая конференция «Дети – творцы XXI века» – призёр;
3. Открытая городская научно-практическая конференция «Наука для жизни» – победитель