Jak si vyrobit autonomní systém zavlažování rostlin?

Jak si vyrobit autonomní systém zavlažování rostlin?

V posledních několika letech pokročila technologie v oblasti zavlažování rozumnou rychlostí. Zavlažovací systém je definován jako systém, který umožňuje, aby voda pomalu odkapávala na kořeny rostlin pomocí elektrického elektromagnetického ventilu. Zavlažovací systémy, které jsou k dispozici na trhu, jsou drahé pro malé pokrytí oblasti. Lidé chodí na výlety a někdy jsou na služební cestě, proto v jejich nepřítomnosti rostliny špatně trpí. Rostliny potřebují pro svůj správný růst přibližně 15 různých minerálů v půdě. Mezi těmito minerály jsou běžnými draslík, hořčík, vápník atd. Pokud si doma navrhneme automatický zavlažovací systém, nebude nutné rostliny sledovat a budou také zdravě růst, proto je níže navržena metoda nízkonákladový a efektivní zavlažovací systém doma pomocí některých základních elektronických součástek.

Závlahový systém rostlin



Jak používat časovač 555 v návrhu obvodu?

Nyní, když máme základní myšlenku našeho projektu, pojďme se posunout ke sběru komponent, navrhnout obvod na softwaru pro testování a nakonec jej sestavit na hardwaru. Tento obvod vyrobíme na desce s plošnými spoji a poté jej umístíme na zahradu nebo na jiné vhodné místo, kde se rostliny nacházejí.



Krok 1: Použité komponenty

  • HEX invertor IC-7404
  • 47uF kondenzátor
  • 100uF 50V kondenzátor
  • 10uF 16V kondenzátor
  • Kondenzátor 0,01 uF (x2)
  • 27k ohmový rezistor (x2)
  • 4,7k ohmový rezistor
  • Rezistor 8,2 k Ohm
  • Rezistor 820k Ohm
  • 1N4148 Dioda (x2)
  • 6V relé
  • Elektrický elektromagnetický ventil
  • 9V baterie
  • 9V baterie Clip
  • FeCl3
  • Tištěný spoj
  • Horká lepicí pistole

Krok 2: Potřebné komponenty (software)

  • Proteus 8 Professional (lze stáhnout z Tady )

Po stažení Proteus 8 Professional na něm navrhněte obvod. Zahrnul jsem sem softwarové simulace, aby pro začátečníky mohlo být výhodné navrhnout obvod a provést příslušná připojení k hardwaru.

Krok 3: Studium komponent

Nyní, když jsme vytvořili seznam všech komponent, které v tomto projektu použijeme. Pojďme se posunout o krok dále a projdeme si krátkou studii všech hlavních hardwarových komponent.



HEX invertor IC-7404: Tento IC funguje podivně. Poskytuje opačný / doplňovaný výstup pro určitý vstup nebo laicky můžeme říci, že pokud je napětí na vstupní straně NÍZKÝ, napětí na výstupní straně bude VYSOKÝ. Tento IC obsahuje šest nezávislých střídačů a provozní napětí tohoto IC se pohybuje v rozmezí 4V-5V. Maximální napětí, které tento IC unese, je 5,5 V. Tento IC invertor je páteří některých elektronických projektů. Multiplexory a stavové automaty mohou tento IC používat. Konfigurace pinů střídače je znázorněna na následujícím obrázku:

HEX invertor IC

555 IC časovač: Tento IC má řadu aplikací, jako je poskytování časových zpoždění, jako oscilátor atd. Existují tři hlavní konfigurace časovače IC 555. Astabilní multivibrátor, monostabilní multivibrátor a bistabilní multivibrátor. V tomto projektu jej použijeme jako Neuvěřitelné multivibrátor. V tomto režimu IC funguje jako oscilátor, který generuje čtvercový puls. Frekvenci obvodu lze upravit vyladěním obvodu. tj. změnou hodnot kondenzátorů a odporů použitých v obvodu. IC bude generovat frekvenci, když se na RESETOVAT kolík.



555 IC časovač

Elektrický elektromagnetický ventil: Elektrický ventil se používá ke směšování toku plynu nebo vody v potrubí. Funguje podle elektrického obvodu, ke kterému je připojen. Tento ventil má dva porty pojmenované jako vstup a výstup a dvě polohy otevřené a uzavřené.

Elektrický elektromagnetický ventil

Krok 4: Blokové schéma

Než pochopíte princip fungování, je třeba prozkoumat blokové schéma:

Blokové schéma

Krok 5: Pochopení pracovního principu

Okruh je snadno pochopitelný. Naším hlavním zájmem je půda rostlin, protože když je půda suchá, má vysokou odolnost a když je mokrá, má nízkou odolnost. Do půdy zasuneme dva vodivé dráty, které budou odpovědné za aktivaci obvodu. Tyto dráty budou vést, když je půda mokrá, a nebudou vést, když je půda suchá. Vodivost bude detekována měničem HEX, který při nízkém vstupu zobrazí stav jako vysoký a naopak. Když je stav HEX střídače vysoký, 555 časovač isic připojený vlevo v obvodu bude spuštěn a 555 Spustí se také časovač IC připojený k výstupu první ic v obvodu. Kladná svorka ventilu je připojena k výstupnímu kolíku ic časovače 555 a když tato ic aktivuje obvod je aktivován a elektrický ventil je přepnut NA. Výsledkem je, že voda začne protékat potrubím v půdě. Když je půda napojena, odpor začne klesat a sondy, které jsou odpovědné za vodivost, sníží výkon HEX invertoru, díky čemuž se stav 555 časovače změní z HIGH na LOW, proto je vodivost dokončena a obvod je vypnut.

Krok 6: Práce na okruhu

Dráty, které jsou vloženy do půdy, budou vést pouze tehdy, když je půda suchá, a přestanou vést, když je půda vlhká. Zdrojem energie obvodu je 9V baterie. V okamžiku, kdy je půda suchá, bude kvůli vysokému odporu zodpovědná za obrovský pokles napětí. To je detekováno hexadecimálním měničem 7404 a vytváří první spoušť hodin NE555, která pracuje jako monostabilní multivibrátor pomocí elektrického signálu. V obvodu jsou nainstalovány dva 555 časovače IC. Výstup jednoho IC je vstupem druhého IC, proto když se spustí první, který je umístěn nalevo, bude spuštěn také druhý a relé, které je připojeno k druhému IC, bude zodpovědné za otáčení NA 6V relé. Relé je připojeno k elektrickému ventilu přes tranzistor SK100. Jakmile je relé zapnuto, voda začne protékat potrubím a jak voda pokračuje v pohybu v půdě, odpor se sníží a poté měnič zastaví spuštění IC časovače 555, což má za následek přerušení obvodu.

Krok 7: Simulace obvodu

Před provedením obvodu je lepší simulovat a zkontrolovat všechny hodnoty na softwaru. Software, který budeme používat, je Proteus Design Suite . Proteus je software, na kterém jsou simulovány elektronické obvody:

  1. Po stažení a instalaci softwaru Proteus jej otevřete. Otevřete nové schéma kliknutím na ikonu ISIS ikona v nabídce.

    ISIS

  2. Když se objeví nové schéma, klikněte na P ikona v postranní nabídce. Otevře se pole, ve kterém můžete vybrat všechny komponenty, které budou použity.

    Nové schéma

  3. Nyní zadejte název komponent, které budou použity k vytvoření obvodu. Komponenta se zobrazí v seznamu na pravé straně.

    Výběr komponent

  4. Stejným způsobem, jak je uvedeno výše, prohledejte všechny komponenty. Objeví se v Zařízení Seznam.

    Seznam součástí

Krok 8: Schéma zapojení

Po sestavení komponent a jejich zapojení je schéma zapojení uvedeno níže:

Kruhový diagram

Krok 9: Vytvoření rozložení desky plošných spojů

Protože budeme vyrábět hardwarový obvod na desce plošných spojů, musíme nejprve vytvořit rozložení desek plošných spojů pro tento obvod.

  1. Abychom vytvořili rozložení PCB na Proteusu, musíme nejprve přiřadit balíčky PCB ke každé komponentě na schématu. pro přiřazení balíčků klikněte pravým tlačítkem myši na komponentu, které chcete přiřadit balíček, a vyberte Balicí nástroj.
  2. Kliknutím na možnost ARIES v horním menu otevřete schéma desky plošných spojů.

    ARIES design

  3. V seznamu komponent umístěte všechny komponenty na obrazovku do designu, ve kterém má váš obvod vypadat.
  4. Klikněte na režim sledování a připojte všechny piny, které vám software říká, abyste se připojili, a to šipkou.

Krok 10: Sestavení hardwaru

Jak jsme nyní simulovali obvod na softwaru a funguje to naprosto dobře. Nyní pojďme dál a umístěme komponenty na PCB. PCB je deska s plošnými spoji. Jedná se o desku plně potaženou mědí na jedné straně a plně izolační z druhé strany. Výroba obvodu na desce plošných spojů je poměrně zdlouhavý proces. Poté, co je obvod simulován na softwaru a je provedeno jeho rozložení PCB, je rozložení obvodu vytištěno na máslový papír. Před vložením máslového papíru na desku plošných spojů pomocí škrabky na desku plošných spojů otřete desku tak, aby se měděná vrstva na desce zmenšila od horní části desky.

Odstranění měděné vrstvy

Poté se na desku plošných spojů položí máslový papír a žehlí se, dokud se na desku nevytiskne obvod (trvá to přibližně pět minut).

Žehlení desky plošných spojů

Nyní, když je obvod vytištěn na desce, je ponořen do FeCl3řešení horké vody k odstranění nadbytečné mědi z desky, zůstane po ní pouze měď pod tištěným obvodem.

Leptání PCB

Poté otřete desku plošných spojů škrabkou, takže vedení bude prominentní. Nyní vyvrtejte otvory na příslušných místech a umístěte součásti na desku plošných spojů.

Vrtání otvorů v desce plošných spojů

Pájejte součásti na desce. Nakonec zkontrolujte kontinuitu obvodu a pokud na kterémkoli místě dojde k diskontinuitě, odpájejte komponenty a znovu je připojte. Naneste horkou lepicí pistoli na svorky obvodu, aby se baterie nemohla oddělit, pokud na ni vyvíjíte tlak.

Kontrola kontinuity obvodu

Krok 11: Testování obvodu

Náš hardware je nyní plně připraven. Nainstalujte hardware na vhodné místo na zahradě a pokud je toto místo otevřené, zaizolujte okruh tak, aby neodfoukl kvůli dešti atd. Pokud jsou rostliny suché, okruh se automaticky zapne a začne rostliny zalévat. A je to! Nyní nemusíte rostliny každé ráno ručně zalévat, kdykoli jsou rostliny suché, budou automaticky zalévány.

Aplikace

  1. Může být instalován v zahradách pro domácí použití.
  2. Lze jej použít i komerčně. Např. V parcích, kde je dostatek rostlin.
  3. Může být instalován ve školkách.