Cilj 14. - Život na kopnu - Automatizirani poljoprivrednik

Početak radaGrupa poljoprivrednika posjeduje poljoprivredno zemljište kojem prijeti opasnost od pretvaranja u pustinju (postaje neupotrebljivo za obradu) i zatražila je od tebe da razviješ prototip za kontrolu LED rasvjete za rast i pumpa za navodnjavanje koje posjeduju da bi unaprijedili uzgoj biljaka na zemljištu. Svjetla i crpke mogu se samo ostaviti uključene ili isključene, a poljoprivrednici žele sustav u kojem će uključivanje i isključivanje biti automatizirano, ovisno o vlažnosti/suhoći zemlje i razini svjetlosti za učinkovito korištenje vode i struje.

Uvjeti za uspjeh• Dizajniraj i izradi prototip koji koristi senzor svjetla za uključivanje svjetla za rast kada

razina svjetlosti padne ispod određene razine• Prototip bi se trebao koristiti i senzorom vlage za uključivanje pumpa za navodnjavanje

kada je tlo suho• Prototip mora imati "sigurnosni prekidač" da bi ugasio svjetla i pumpe

Ulaz-proces-izlaz (IPO) Svjetlo (LED svjetla za rast)

Ulaz Proces IzlazRazina svjetlosti Ako razina svjetlosti padne

ispod 45Upali svjetlo

Voda (pumpe za navodnjavanje)Ulaz Proces Izlaz

Senzor vlažnosti Ako razina vlage padne ispod Uključi crpke za navodnjavanje

Izgradnja prototipaDa bismo mogli komunicirati s pumpama za navodnjavanje i svjetlima za rast, trebat ćemo se koristiti relejem. Relej je sklopka kojom se može upravljati pomoću mikrokontrolera. Možemo programirati micro: bit da uključi i isključi relej pod određenim uvjetima (kao što su razina svjetlosti i vlage), a relej će automatski uključiti ili isključiti napajanje crpkama i svjetlima!

1Program za skole tvrtke Arm

PINOVIKorištenje pravih izvoda je važno, a tablica u nastavku sadrži sve dostupne izvode na micro:bitu.

Izvod Funkcija 1 Funkcija 2 Opis

GND Uzemljenje za relej i za senzor vlažnostiGND Uzemljenje3V3 3.3V0 Analogni ulaz Spojen na veliki izvod 0

Upotrebljava se za signal senzora vlažnosti

1 Analogni ulaz Spojen na veliki izvod 12 Analogni ulaz Spojen na veliki izvod 23 Analogni ulaz Stupac LED 1 Upravljački dio LED matrice4 Analogni ulaz Stupac LED 2 Upravljački dio LED matrice5 Tipka A Spojen na tipku A na micro:bitu6 Stupac LED 9 Upravljački dio LED matrice7 Stupac LED 8 Upravljački dio LED matrice8 Otvoreni GPIO izvod9 Stupac LED 7 Upravljački dio LED matrice10 Analogni ulaz Stupac LED 3 Upravljački dio LED matrice11 Tipka B Spojen na tipku B na micro:bitu12 Otvoreni GPIO izvod

Koristi se za upravljanje relejem 113 SCK GPIO ili SPI sat14 MISO GPIO ili SPI MISO15 MOSI GPIO ili SPI MISO16 Otvoreni GPIO izvod

Koristi se za upravljanje relejem 219 SCL GPIO ili I2 sat20 SDA GPIO ili I2 podatci

Upotrebljavat ćemo: Izvod 0 za analogni ulaz senzora vlažnosti Izvod 12 za digitalni izlaz za uključivanje releja 1 (IN1) Izvod 16 za digitalni izlaz za uključivanje releja 2 (IN2) Izvod 17 (3v) za napajanje releja i senzora vlažnosti

2Program za skole tvrtke Arm

Uzemljenje (GND ili 0v) za relej i senzor vlažnosti

Spajanje svega

Na ovoj slici možete vidjeti kako se micro:bitov prekidač upotrebljava za spajanje kabela zaglavlja na relej i na senzor vlažnosti.

Kabeli prema senzoru vlage morali su se udvostručiti jer su priključci na prekidačkoj ploči muški, a priključci na senzoru vlage ženski. Priključak na senzor vlage drži se elastičnom vrpcom koja nije idealna, ali kako biste izbjegli lemljenje spojeva ili korištenje dodatnih spojeva zaglavlja, ovo će biti OK za prototip.

3Program za skole tvrtke Arm

Ovdje možete vidjeti žice zaglavlja na ploči releja. Primijetite boje kabela i kako odgovaraju na izvodima iznad njih.

Donja slika pokazuje kako sve izgleda kad je spojeno.

4Program za skole tvrtke Arm

Primjer 5Program za skole tvrtke Arm

Ovi blokovi postavljaju izvod u stanje logičke jedinice. To se može činiti neobičnim jer obično 1 znači uključeno a 0 isključeno, ali relej kojim se koristimo je aktivan u logičkom stanju nula, što znači da će se uključiti kada je na izvodu stanje logičke nule a ne logičke jedinice.

Ovime osiguravamo da prototip pri priključivanju na napajanje bude 'isključen'.Ovi blokovi dodaju mogućnost isključivanja releja pritiskom na tipku A.

Ovi blokovi reagiraju ako razina svjetlosti (koristeći se senzorom svjetla na micro:bitu) padne ispod 45 i tada će se uključiti izvod 12 koji će uključiti relejni prekidač, koji zatim napaja svjetlo za rast.

Dio naredbe 'else' (inače) osigurava da svjetlo za rast bude isključeno ako je razina svjetlosti previsoka.

Morat ćete eksperimentirati da biste vidjeli koliki bi trebao biti prag razine svjetlosti da biste upalili svjetlo kako ne biste tijekom dana trošili struju.

6Program za skole tvrtke Arm

Analogni izvod za očitanje daje nam vrijednost između 0 i 1023. Što više električne energije osjeti, viša je vrijednost. Ako bi tlo bilo vlažno, voda bi u tlu provodila puno električne energije, pa bi vrijednost bila vrlo visoka. Suho tlo dalo bi nisku vrijednost.

Ovi blokovi osjete ako vrijednost analognog izvoda očitanja padne ispod 250 čime se uključi izvod 16 koji zatim pokrene pumpe za navodnjavanje kako bi zalijevale tlo.

Ovdje su potrebni blokovi za stanku ili će ciklusi releja prebrzo izmjenjivati.

Vrijeme za test!Morate testirati vrijednosti praga svjetla i vlažnosti kako biste bili sigurni da će aktivirati relej kada je to potrebno. Vrijednost za svjetlost dobro je funkcionirala pod svjetlima trake u zatvorenom, ali možda neće raditi pri dnevnom svjetlu, pa i to trebati ispitati! Vrijednosti vlage testirane su u šalici vode pa će to trebati provjeriti pomoću uzorka suhog tla i nekog dobro zalijevanog tla da biste dobili pravu vrijednost. Ne želimo nepotrebno trošiti ni vodu, ni struju.

Dodatni zadatci Dodajte LED i elektromagnet za stvaranje prototipa koji u potpunosti radi Prilagodite svoj prototip koristeći se drugim senzorima za kontrolu još nekih uređaja kako

biste pomogli poljoprivrednicima Dizajnirajte sustav za automatizaciju sadnje sjemena

Zaključne misliOvaj projekt posjeduje mogućnost primjene u stvarnom svijetu jer je učinkovito korištenje vode i električne energije važno za održivu poljoprivredu. Upotreba tehnologije za postizanje učinkovitosti sjajan je način da se ostvare ključne promjene i pomogne u oblikovanju održive budućnosti.

7Program za skole tvrtke Arm