Το έξυπνο θερμοκήπιο

Hosted by OSOS , contributed by timtheo on 4 February 2019

Στα πλαίσια του προγράμματος STEM Powering Youth σχεδιάζουμε να κάνουμε μια προσομοίωση θερμοκηπίου στο οποίο θα:

  • Μετράμε θερμοκρασία, διοξείδιο του άνθρακα, υγρασία χώματος.

  • Θα παρέχουμε νερό ανάλογα με τις ενδείξεις.

 

Αν η θερμοκρασία και το διοξείδιο του άνθρακα είναι μεγαλύτερα από μια ορισμένη τιμή και η θερμοκρασία του εξωτερικού περιβάλλοντος είναι κατάλληλη, θα ανοίγει ένα παράθυρο και θα απελευθερώνει θερμότητα και το διοξείδιο του άνθρακα. Επίσης, όταν βραδιάζει θα ανάβουν φωτάκια ώστε να μην είναι το θερμοκήπιο σκοτεινό. Στόχος μας είναι να διευκολύνουμε την δουλεία των αγροτών και να καλλιεργήσουμε φυτά χωρίς την επέμβαση του ανθρώπου.

Learning Objectives
Πληροφορική Φυσική
Teacher: timtheo
Age group
9-12
Students participating
2

Αισθάνομαι

Τα θερμοκήπια που υπάρχουν σήμερα στη χώρα μας (Ελλάδα) βασίζουν την λειτουργεία τους στην προσωπική εμπειρία και χειρωνακτική εργασία των αγροτών και όχι τόσο σε επιστημονικά δεδομένα (θερμοκρασία, υγρασία κ.ά.) και πόσο μάλλον στην αυτοματοποιημένη επεξεργασία αυτών των δεδομένων. Ο σκοπός που σχεδιάσαμε και κατασκευάσαμε το έξυπνο θερμοκήπιο ήταν να παρουσιάσουμε ένα μοντέλου ενός αυτοματοποιημένου θερμοκηπίου το οποίο θα διευκολύνει την  δουλειά των σημερινών αγροτών που ασχολούνται με καλλιέργειες σε θερμοκήπια και θα βελτιώνει την παραγωγή τους.

Φαντάζομαι

Σχεδιάσαμε ένα «έξυπνο» θερμοκήπιο χρησιμοποιώντας  ακρυλικά φύλλα (plexiglass) τα οποία σκεφτήκαμε να  συνδέσουμε μεταξύ τους με τσέρκια και βίδες. Το αυτοματοποιημένο μέρος του θερμοκηπίου αποφασίσαμε να το υλοποιήσουμε χρησιμοποιώντας διάφορους αισθητήρες όπως  έναν αισθητήρα διοξειδίου του άνθρακα, δύο αισθητήρες θερμοκρασίας και έναν αισθητήρα υγρασίας χώματος. Στην στέγη του θερμοκηπίου προβλέψαμε να υπάρχει παράθυρο  που θα ανοίγει με την βοήθεια ενός servo motor. Επίσης χρησιμοποιήσαμε μία φωτοαντίσταση ώστε να ελέγχουμε πότε θα ανάβουν τα led μας. Επιπλέον, για την παροχή του νερού  κατασκευάσαμε μία αυτοσχέδια δεξαμενή όπου θα αποθηκεύεται το νερό και η οποία θα αποτελείται από λάμες αλουμινίου, ένα πλαστικό μπουκάλι και ένα servo motor που θα επιτρέπει την ροή του νερού. Όσον αφορά τον έλεγχο της λειτουργίας των αισθητήρων και των servo motors αποφασίσαμε να χρησιμοποιήσουμε τον γνωστό μικροεπεξεργαστή Arduino Uno.

Εδώ αναγράφονται όλα τα υλικά που χρησιμοποιήσαμε:

  1.    Πλακέτα Arduino UNO
  2.    2 servo micro 1.5kg.cm plastic gears (feetech FS90)
  3.    1 αισθητήρα υγρασίας
  4.    2 αισθητήρες Θερμοκρασίας LM35D Module
  5.    1 MQ135 MQ-135 Air Quality Sensor Hazardous Gas Detection
  6.    Καλώδια
  7.    1 πλακέτα δοκιμών 400 οπές – άσπρη
  8.    1 φωτοαντίσταση LDR 5mm
  9.    4 led κίτρινα
  10.  Servo - Generic High Torque
  11.  1 ακρυλικό φύλλο Π51xΜ101 cm πάχους 5mm
  12.  1 κουτί από φελιζόλ  και βάση στήριξης της πλακέτας
  13.  1 πλαστικό μπουκάλι
  14.  Λάμες αλουμινίου
  15.  Βίδες και παξιμάδια
  16.  Τσέρκια
  17. Σιλικόνη
  18. Πλαστικός  σωλήνας
  19. Μεταλλική βέργα

 

Δημιουργώ

Με τα υλικά που συγκεντρώσαμε αρχίσαμε την κατασκευή μας:

Εικόνα 1       Εικονα 2

Συνδέσαμε τα κομμάτια του plexiglass χρησιμοποιώντας το μεταλλικό τσέρκι και τις βίδες

Τοποθετήσαμε το ένα από τα δύο servo motors στο ένα κομμάτι της σκεπής του θερμοκηπίου με βίδες και παξιμάδια

Χρησιμοποιήσαμε το κουτί από φελιζόλ για να στηρίξουμε την κατασκευή από plexiglass και για να τοποθετήσουμε μετά εκεί το χώμα με τα φυτά μας

Στη μία πλευρά της κατασκευής τοποθετήσαμε το αυτοκόλλητο breadboard στο οποίο συνδέσαμε το βασικό ηλεκτρικό κύκλωμα του θερμοκηπίου μας το οποίο περιλαμβάνει τους τέσσερις αισθητήρες

     

Με το πλαστικό μπουκάλι, τις λάμες αλουμινίου, τον πλαστικό σωλήνα και το δεύτερο servo motor κατασκευάσαμε τη δεξαμενή νερού του θερμοκηπίου και μετά τη στηρίξαμε με βίδες πάνω στο plexiglass

    

Όταν ολοκληρόθηκε όλη η κατασκευή συνδέσαμε το ηλεκτρικό κύκλωμα με το μικροεπεξεργαστή Arduino και στη συνέχεια τον επεξεργαστή με το φορητό μας υπολογιστή.Τέλος, εκτελέσαμε το κώδικα που είχαμε ήδη ετοιμάσει σε γλώσσα προγραμματισμού C/C++προκειμένου να θέσουμε σε αυτόματη λειτουργία το έξυπνο θερμοκήπιο μας

 

Μοιράζομαι