Автор конспекта:
Автор(ы): — Учитель технологии Ямананев Валерий, ученики- Воронин Андрей,Никишин Андрей — 7 разряд

Место работы, должность: —

г.Саров,Нижегородская обл., МБОУ "Лицей №15 им. ак.Харитона Ю.Б."

Регион: — Нижегородская зона

Характеристика конспекта:
Уровни образования: — основное общее смесеобразование

Класс(ы): — 7 разряд
Класс(ы): — 8 разряд

Предмет(ы): — Технология

Целевая аудитория: — Все целевые аудитории

Тип ресурса: — проект

Краткое схема ресурса: —

Разработка и вытесывание модели Умная комплекс с применением автоматизации на основе программируемого микроконтроллера на базе Arduino

МБОУ «Лицей №15 им. акад. Ю.Б.Харитона»

Творческий проект

Цифровые технологии на даче

или углеразработка и вытесывание модели

«Умная теплица»

Разработали:

аудитор 7А Воронин Андрей

аудитор 7А Никишин Андрей

Проверил: руководитель технологии Ямананев В. М.

г. Саров

2013 год

Цифровые технологии на даче неужто углеразработка и вытесывание модели «Умная теплица»

Введение

Описание проблемы:

Существует чуточку способов получения альтернативной энергии — ветроэнергетика, солнечная энергетика, гидроэнергия приливов и отливов, ну также выуживание биотоплива оборона техники посредством лесовыращивание определенных растений. Человечество все активнее внедряет в своей жизни разнообразные технологии. Мы хотим рассказать об жестоко известном способе получения энергии — лесовыращивание продуктов- овощей в качестве пищи оборона людей. Электроэнергия нужна людям оборона питания электропотребителей. А то-то и есть то, наверно пикули являются альтернативным видом энергии аккурат оборона людей — мы в старина оно не задумываемся.

На самом деле, синтез растений – это есть собирание оптический и термический энергии Солнца и метаморфоз ее в химическую энергию продуктов питания.

Человечество с недавних пор озабочено получением электроэнергии посредством солнечные батареи, оно борется после всякий франшиза увеличения КПД сих батарей и в старина оно вторично не задумывается — ну на наверно тратится эта электроэнергия? Например, на освечивание и обогрев теплиц оборона выращивания овощей… А чай если мы увеличим КПД наших теплиц, получим больше овощей с кв.метра, в такой степени мы сэкономим эту самую электроэнергию!

Теплицы появились подобно продовольствие современных технологий оборона получения продуктов питания, подобно задачка грядок лещадь открытым небом. Теплицы позволили людям увеличить вегетационный полоса оборона растений посредством создания оборона них комфортных условий, наверно дало увеличенный нунатак продуктов с кв.метра. Но к трудозатратам вдоль выращиванию — посадка, поливка, сбор, добавились материальные и энергетические затраты – на строительство, пригрев и освещение. Причем, обильно большие, наверно делает тепличное охотхозяйство не жестоко рентабельным.

Как дозволено снизить эти затраты?

Только применяя новейшие технологии, близко задолго IT- информационных технологий.

Вот такую цель мы поставили поперед внешне при разработке нашего проекта «Умная теплица».

Теплицы в России появились при Петре, назывались они оранжереями, и выращивали в них всякие экзотические вещи, в частности- апельсины. Но при этом не считались с затратами, результат крепостных был бесплатным. В советское старина тепличное охотхозяйство выращивало овощи- витамины оборона советских людей также затратно. А то-то и есть в 90-х годах форвард-рынок себя показал подобно какомицли — выживает сильнейший, и теплицы все протяжно ушли в лету.

Но чай пикули нужны людям. И в подсобном хозяйстве, на дачах, теплицы выжили, ну все равно, они были экономически не выгодны с уровнем технологий того времени.

Наша задача — применить в теплице оборона подсобного хозяйства, оборона дачи, современные технологии, современные материалы, знания оборона снижения затрат на хозяйство овощей. А это в полость нам даст вторично одна термоспособ получения альтернативной энергии.

Проведем анализ тепличного хозяйства, все его плюсы и минусы.

1.С конструкционной точки зрения тогда улучшать почти что нечего, на замену стеклу и полиэтилену пришел поликарбонат. Пока это подлинный предпочтительный вдоль многим показателям (как оборона людей, в такой степени и оборона растений) материал. Мы его также используем в нашей теплице.

2. Основная затруднение оборона дачной теплицы – ахилия людей в будни. Нарушается капитальный статут теплицы — термический баланс. Ночью, в холодное время, комплекс должна быть закрытой, оборона сохранения тепла, ну днем — жаркое старина — открыта, оборона вентилирования воздуха. Проблема: Открыть- Закрыть.

Решалась просто — не закрывалась вообще. И это лучше, чем не открывалась вообще. Мы пойдем вдоль рациональному пути — будем открывать-закрывать, ну не сами, ну с помощью автоматики. Сейчас существуют недорогие электромоторы, которые лещадь управлением грошовый автоматики будут работать почти что бесплатно. Немного электричества оборона них выработает недорогая солнечная подразделение (СБ) и запасет в себя недорогой, ну обильно емкий аккумулятор.

Основная затруднение СБ — чуточный кпд, исключительно в пасмурное время. И в солнечное время, тем более. Вроде освещенность есть — ну заряжается аккумулятор плохо, — звезда не обильно на месте, в заслуга от батареи. А мы применим недорогое гидровашгерд оборона слежения и поворота СБ — треккер. Он поднимет КПД нашей СБ без каких-то особых, научных исследований. И с помощью вдоль дешевке контроллера экономично зарядит емкие литий — ионные аккумуляторы.

Также грошовый контроллер на базе Arduino(МКА) при достижении требуемой температуры даст команду шаговым двигателям открыть неужто закрыть фрамуги. В случае жестоко высокой температуры (невозможности понизить температуру проветриванием) , МКА даст команду на микровключение вентилятора, тот неужто иной будет засасывать усиленный покров лещадь коньком теплицы и прогонять его посредством специальный термоаккумулятор ТА( утепленная емкость, заполненная 2-х5-и литровыми пластиковыми бутылками, объемом задолго 1м3). А охлаждающий покров из ТА будет поступать в теплицу оборона понижения температуры воздуха в ней.

В экстренном случае МКА даст команду на понижение светоотражающего экрана-пленки (материал Mylar разработан НАСА). Причем нынешний диcплeй будет работать и в ночное старина подобно устройство, отражающее задолго 90% тепла вовнутрь теплицы при ночных понижениях температуры. ТА вдоль команде МКА также подогреет растения ночь теплом, рекупирированным в дневное время. Подогретой водой задолго 30 градусов, ТА потенциально дать

дать от 40 задолго 100 Мдж тепла, наверно позволит растениям не замерзнуть и аж продолжить вегетацию в ночное время.

3. Световой режим. Здесь затруднение в том, наверно оборона роста растений нужен указанный расписание освещения, ну весною дни вторично короткие. Саженцы также пока не большие, ну без света их кабельрост будет замедлен. Есть исследования, которые говорят о определенном режиме, досветке растений, причем определенного спектра видимого света, обильно освещать их красным светом и немножечко синим (в соотношении эскизно 4:1, 70-80% красного света и 30-20 — синего). Таким образом, не тратится гидроэнергия на бесполезное освечивание в других диапазонах спектра. А подобно известно, затраты на освечивание при выращивании в теплицах и парниках, при подготовке рассады до смерти значительны. И также выяснено, наверно электроимпульсный освещенность определенной частоты ничем не плоше неутихающе горящего. С помощью МКА мы будем включать наши светодиоды ранним поутру задолго рассвета и позднее заката на определенное время- задолго установленного светового порога в пульсирующем режиме, наверно вдобавок снизит затраты на электроэнергию.

4. Вода, т.е. полив. Важная составляющая в жизни растений. Для мурава нужна теплая, обогащенная кислородом вода, поданная в нужное время, в нужном количестве. Система капельного мурава еще существует, она доказала свою практичность, следственно мы ее внедряем в нашу теплицу. А поливом будет руководить наш МКА. По датчику влажности и в вечернее

время МКА даст команду насосу на увлажнение растений. До этого момента МКА приготовит эту воду посредством перекачки воды в определенные напорные емкости и прокачает посредством них покров с помощью компрессора. Влажность воздуха — также незаменимый признак среды в теплицы. Огурцы требуют повышенную влажность, наверно достигается с помощью туманообразователей : ультразвуковое раздробление неужто фонтанный стереомодель распыления.

5. Питание растений. Эта задачка также еще решена. Совместно с капельным поливом растения подаются нужные порции растворенных удобрений, в такой степени называемая ферригация.

5а. Питание растений углекислым газом. Это основная кушанье растений. Использовать дозволено 2 способа — открывать на определенные промежутки времени вентиль от баллона с углекислым газом. Способ дорогой, ну автоматизируемый с помощью МКА. Второй термоспособ больше нетрудный и умный — имеем уместительность с водой, навозом и травой. Смесь бродит с выделением углекислого газа. В нужное старина циклично включать термокомпрессор оборона прокачки посредством уместительность воздуха, брожение усиливается, углекислый формальдегид выделяется .

6. Охрана и сигнализация. Мы живем в России, где-нибудь все возможно. Сейчас урез охранной техники высок, многое придумано, ну обильно дорого. На базе МКА дозволено организовать SMS-оповещение несанкционированного доступа в защищаемый периметр, также дозволено сделать фотокарточка и видеозапись нарушителя, предупредить его об нарушении закона на частную собственность.

Методы и инструменты реализации:

Все предложенные способы автоматизации осуществимы при наличии следующих устройств: микроконтроллеров на основе Arduino и датчиков — освещенности, влажности и температуры, реального времени, углекислого газа, уровня; сервоприводов, шаговых двигателей, водяных насосов, воздушных компрессоров; солнечной батареи с контроллером; литий — ионных аккумуляторов; вентиляторов.

Решение: Были приобретены требуемые устройства посредством Интернет- торговлю в Китае. Это подлинный бюджетный вариант изготовления действующей модели «Умной теплицы». Изготовлена стереомодель теплицы в масштабе 1:100, собраны теплоаккумулятор с вентилятором от компьютера, 2 емкости лещадь воду, все соединено трубками и насосы подключены к контроллеру. Спаяны в такелаж 15 светодиодов 11-красных и 4 синих оборона юнидо досветки, установлен термодатчик и соединен в такелаж с МКА.

Микроконтроллеры на основе Arduino были запрограммированы на нужную логичность действий всех устройств и опробованы в работе. Система требует настройки задолго определенных параметров. Для внедрения в настоящую теплицу вся электроавтоматика к лицу полностью, будет насущно все усилить больше мощными моторами и вентилятором, наверно также эфирно и экономично выполнимо.

А где-нибудь же цифровые технологии?

Что такое Arduino

Arduino— это небольшая такса с собственным процессором и памятью. На плате также есть пара десятков контактов, к которым дозволено подключать всевозможные компоненты: лампочки, датчики, моторы, чайники, роутеры, магнитные дверные замки и всегда всё, наверно работает от электричества.

В хост-процессор Arduino дозволено загрузить программу, которая будет управлять всеми этими устройствами вдоль заданному алгоритму. Программы оборона Arduino пишутся на обычном C++, дополненным простыми и понятными функциями оборона управления вводом/выводом на контактах. Если вы еще знаете C++ — Arduino довольно дверью в свежеиспеченный мир, где-нибудь программы не ограничены рамками компьютера, ну взаимодействуют с окружающим миром и влияют на него. Для удобства работы с Arduino существует бесплатная официальная фон программирования «Arduino IDE», работающая лещадь Windows, Mac OS и Linux.

С помощью неё самозагрузка новой программы в Arduino становится делом одного клика. Полноценные устройства дозволено собирать, используя специальную макетную доску, перемычки и провода ни капли без пайки. Конструирование ещё не было таким быстрым и простым.

Вот пример- листинг одной программы из библиотеки.

К Arduino подключён аналоговый микродатчик уровня освещённости, пироэлектрический нумерационный микродатчик движения тёплых объектов и светодиодная лампа

#define MOTION_SENSOR_PIN 2

#define LED_LAMP_PIN 5

#define LIGHT_LEVEL_THRESHOLD 600

void setup()

{

pinMode(LIGHT_SENSOR_PIN, INPUT);

pinMode(MOTION_SENSOR_PIN, INPUT);

pinMode(LED_LAMP_PIN, OUTPUT);

}

void loop()

{

int lightLevel = analogRead(LIGHT_SENSOR_PIN);

bool motionDetected = digitalRead(MOTION_SENSOR_PIN);

bool tooDark = lightLevel < LIGHT_LEVEL_THRESHOLD;

bool lightningRequired = tooDark && motionDetected;

digitalWrite(LED_LAMP_PIN, lightningRequired ? HIGH : LOW);

}

И программировать оборона Arduino оказалось обильно эфирно и интересно.

Выводы:

Данная доклад участвовала в конкурсе РОСТ, получила документ второстепенный степени, наверно говорит об актуальности данной проблемы

Значение нашего проекта: оборона себя приватно мы попробуем внедрить «УТ» на своих участках у родителей, и хоть — в школьной теплице. Там есть 220 вольт, следственно потом вторично элементарнее все организовать. А целом, приходиться рассчитывать на самостоятельность работы, наверно усложняет проект.

Результатом внедрения нашей «Умной теплицы» будет сокращение трудозатрат вдоль выращиванию овощей, высвобождение личного времени нас и наших родителей, выуживание большего урожая подобно продукт больше правильных технологий вдоль выращиванию в закрытом грунте.

Стоимость приобретенного оборудования оборона нашей модели «УТ» — предположительно 4 тысяч рублей, причем все компоненты переходят на настоящую теплицу почти что без изменений, сюда желательно только лишь прибавить достоинство больше мощных насосов, вентиляторов и шаговых двигателей.

Таким образом, в работе показана вероятие организации получения альтернативной энергии в виде продуктов питания больше экономичным и производительным способом вдоль сравнению с существующей технологией.

Существует затруднение лещадь названием «парниковый эффект», когда организующийся углекислый формальдегид в процессе производственной деятельности человека самоубийственно сказывается на климате. Наша комплекс впору и будет решать эту проблему самым энергичным способом-поглощением СО2.

Нами не продумана пока задолго конца теротехнология вдоль восстановлению плодородия земли в теплицах вдоль принципу органического земледелия, вермикультуры и ЭМ — эффективных микроорганизмов. Но суть то, наверно это также дозволено автоматизировать. Ведь на стыке различных наук и технологий дозволено добиться улучшения работы сельскохозяйственного конвейера вдоль производству овощей. Создание замкнутого, экологического производства, без применения внешних энергоносителей, с больше полным использованием энергии солнца. Это будем продолжением нашей работы.

Литература:

1. Н. Курдюмов http://kurdyumov.ru/knigi/teplica/teplica00.php

2. К.Тимошенко. Теплица из поликарбоната с тепловым аккумулятором и автоматическим проветриванием своими руками. http://sad.delaysam.ru/teplicy/teplicy1.html

3.http://www.buyincoins.com/?r=category/index&cid=0&keyword=arduino

4. К.Тимошенко. Теплица из поликарбоната с теплоаккумулятором своими руками. Описание и эксплуатация. http://newforum.delaysam.ru/topic.php?forum=1&topic=61

5. http://www.buyincoins.com/item/5460.html

6. К.Тимошенко.Фитолампа http://mbtclub.ru/index.php?route=product/product&path=97&product_id=160

7. http://arduino.cc/

8. http://amperka.ru/page/what-is-arduino

9. http://kurdyumov.ru/knigi/teplica/teplica00.php

10. http://farmerforum.ru/viewtopic.php?t=4

11. Массимо Банци. Arduino оборона начинающих волшебников.

12. Платт Чарльз. Электроника оборона начинающих.

.

Файлы: умная комплекс -.ppt
Размер файла: 2261504 байт.