תקציר

בעבודה זו ביקשנו לענות על צרכיו של חקלאי העוסק בגידולי צמחים

בחממות. המערכת שבנינו תדרוש מהחקלאי השקעת זמן מינימאלית

בגידולי החממה. המערכת נקראת "חממה אוטומטית", החממה

האוטומטית יודעת לבצע את הפעולות הבאות:

.בדיקת טמפרטורה בסביבת החממה ושמירה על רמת טמפרטורה1

רצויה )תלוי בסוג הגידול(.

.בדיקת רמת לחות בחממה ושמירה על רמת לחות רצויה )תלוי בסוג2

הגידול(.

.המערכת מונה את גיל הצמח, וע"י כך היא מעבירה אותו לפי גילו3

לחדר שבו יש את התנאים אותם הוא צריך.

את המערכת בנינו מלגו. המערכת כוללת חיישנים. החיישנים

המשמשים את המערכת:

חישן אור, חישן טמפרטורה, חישן מגע, חישן לחות וחישן סיבוב.

המערכת כוללת גם מנועים חשמליים ומנועי גיר חשמליים.

את הבקר תכנתנו בתוכנת "לגו אנג'ניר" שבעזרתה ניתן לבצע תכנות

ברמה גבוה, ובקר של החברה שבעזרתו מקשרים בין התוכנה

שנכתבה, למערכת המכאנית.

במהלך העבודה נאלצנו לפתור בעיות רבות שבהן נתקלנו, בעיקר

בעיות מכאניות. לכל בעיה עלו מספר רב של אפשרויות לפתרון, אשר

את כל אחת מהן שקלנו בכובד ראש ולבסוף הגענו לפתרונות

המתאימים ביותר למערכת שלנו.

העבודה שעשינו אינה יחידה בנושא וישנם כיום בשוק דגמים רבים של

חממות אוטומטיות. אנחנו בנינו דגם שממחיש את התנאים הביולוגים

הבסיסיים שחממה אוטומטית נותנת לגידול הגדל בה.

1

מבוא

תפקידה של המערכת שבנינו ובאופן כללי הוא להקל על החקלאי ע"י כך

שהמערכת עושה את רוב העבודה.

המערכת מאפשרת בקרה מוחלטת על רוב המשתנים הפיזיקאליים

המצויים בתוך החממה ונצרכים ע"י הגידול המסוים הגדל באותה העת

בחממה, ע"י תכנות הבקר )הכנסת הערכים הרצויים לתוכנה(.

המערכת בנויה משתי תת מערכות עיקריות:

. מערכת התזוזה- המערכת כוללת שער ואת המכונית. השער מפריד בין1

שני החדרים אשר בכול חדר יש אקלים שונה המתאים לגיל שונה של

הצמח והמכונית צריכה להעביר את הצמח פנימה לחדר הראשון לאחר

זמן מסוים לחדר השני ולאחר מכן החוצה שכך יוכל החקלאי למכור את

הצמח או להעביר אותו לגידול בחוץ באוויר הפתוח כאשר הוא גדול

מספיק כדי להסתדר עם אקלים לא שיגרתי כול כך.

. מערכת בקרת האקלים בחממה- המערכת כוללת חישן אור, חישן2

טמפרטורה, חישן מגע, חישן לחות, חישן סיבוב.

במהלך העבודה נאלצנו להתמודד עם קשיים רבים שנוצרו גם עקב

המחסור בחלקים שונים וגם עקב האיטיות, חוסר היכולת להפעיל כוח

מספק וחוסר הדיוק של מערכת הלגו. על רוב הקשיים הצלחנו להתגבר

בעזרת הידע שרכשנו בעת לימודי הבקרה, בסופו של דבר הצלחנו לפתח

מערכת ברמה גבוהה בעלת יישומים ממשיים וכלכליים. בעת הבניה עלו

רעיונות שונים בעזרתם היינו יכולים לבנות את המערכת באופנים שונים.

בחרנו בחלקים שיעזרו לנו לבנות את המערכת בצורה הפשוטה ביותר על

מנת להפחית את אחוזי הסיכויים לתקלה )ככול שהמערכת פשוטה יותר

כך קטנים הסיכויים לתקלות, וכך נוצרה מערכת אמינה יותר(.

2

הגדרת הבעיה

כתלמידי ישובים שעוסקים רבות בחקלאות וסוגיה החלטנו במסגרת

הפרויקט במכטרוניקה לשפר וליעל את אחד מערכת חקלאית כלשהי.

בישובים בהם אנחנו גרים עוסקים רבים בגידול צמחים ופרחים לשיווק

בארץ ובחו"ל. לכן לאחר דיונים החלטנו לבחור בפרויקט שייעל את

העבודה בחממה יהפוך את הבקרה של תנאי הגידול בצמח למדויקים

יותר תוך חיסכון בכוח אדם.

אחד מהנושאים הבעייתיים בחממות הוא החלפת הצמחים בצמחים

חדשים לאחר גמר תהליך הגידול שלהם. המערכת שבנינו מטפלת בבעיה

זו ע"י בקרה אוטומטית של תנאי הגידול הדרושים לצמח ותחלופה

אוטומטית של הצמחים בצמחים חדשים לאחר והמערכת מזהה שהגיע

הזמן לכך.

3

העלאת רעיונות ופתרונות אפשריים

. אופן מדידת הלחות: 1

אחד מהדברים שיש להשגיח עליהם בחממה הוא רמת הלחות בקרקע

בה נמצאים הצמחים. רצינו למדוד בשיטה כלשהי את רמת הלחות

בקרקע ולכן בחרנו את האפשרויות הבאות:

שימוש בחישן לחות מסחרי, שבוא לא יכולנו להשתמש עקב מחירוא.

הגבוה ותקציבינו הנמוך.

שימוש ברכיב שידמה מד לחות סטנדרטי, שבו בחרנו כדי לדמותב.

פעולה של מד לחות.

. אופן מדידת עוצמת האור שבתוך החממה:2

הצמחים זקוקים לאור כדי שתהליך הפוטוסינתזה )תהליך שבו הצמח

קולט אור, האור עוזר לצמח לצור מזון לעצמו. בתהליך זה הצמח קולט

(, בגלל תהליך זה נדרש אוורור כלO( ופולט חמצן )CO2חמצן דו פחמני )

.( יוכל להתרחשעוד יש אור ומתרחש תהליך הפוטוסינתזה

לצורך מדידת עוצמת האור השתמשנו בחישני אור של לגו.

.העברת הצמח לפי גילו:3

הרעיון המרכזי שלנו הוא העברה של הצמח לפי גילו לחדר שבו יש תנאי

אקלים המתאימים לגילו של הצמח.

הרעיונות שהעלנו להעברת הצמח הם:

מסוע, לא בחרנו ברעיון זה מכיוון שהייתה בעיה למצוא מסילהא.

מתאימה ועוד נתקלנו בבעיה איך המסוע יצליח לעבור מחדר לחדר

ושהשער יצליח להסגר שהם לא יפריעו אחד לשני

רכב שיעביר את הצמח לתוך החממה ויוציא אותו לאחר תקופתב.

הזמן הרצויה, בחרנו באפשרות זאת.

4

טבלת מבואות ומוצאים

מוצאיםמבואותשם הפריט/ הפפעולה

1חיישן מגע רכב קדמי

2חיישן מגע רכב אחורי

3חיישן טמפרטורה

6חיישן לחות

8חיישן סיבוב )שער(

Aהשקייה- מנורה כחולה

Bמנוע חלון

Cמאורר

Dמנוע שער

Hמנוע רכב

החממהשלמבת על

5

תאור התוכנית

6

7

סיכום

את המוצר הסופי של החממה האוטומטית גילינו שאפשר לשפר,

למרות שכל פעם שיכולנו לשפר את המערכת עשינו זאת

במהלך העבודה. לדוגמה: את מנוע החלון גילינו שעדיף לחבר

לחלון דרך תמסורת חלזונית, מאשר לחבר את של המנוע הישר

לחלון.

דוגמה נוספת היא גלגלי הרכב שהם למעשה גלגלי שיניים

(. תחילה היה לרכב צמיגי1שנעים על מסילת שיניים )תמונה-

רכב, אך זה הווה בעיה של אי יציבות בזמן הנסיעה לחממה, לכן

העדפנו את הגלגלי שיניים.

אנו מקווים שדור העתיד של החממות בענף החקלאות יהיה דור

של חממות אוטומטיות, כי האוכלוסייה גדלה וצורכת יותר מזון

ובחממה אוטומטית אפשר לקבל את אותה כמות יבול בפחות

השקעה של זמן. דבר זה מאפשר לחקלאי להתפנות לגידולים

נוספים.

(1)תמונה-

15

תוכן העניינים

1תקציר..................................................................................

מבוא....................................................................................

2

הגדרת הבעיה.......................................................................

3

העלאת רעיונות ופתרונות

4אפשריים...........................................

טבלת מבואות

5ומוצאים............................................................

-6תאור התוכנית....................................................................

7

-8פירוט המערכת................................................................

13

תמונות ופירוט תת מערכות....................................................

14

סיכום.................................................................................

15

שער החממה

תשס"ז2007יוני

במכטרוניקה: גמר עבודת

אוטומטית חממה

צדק וזיו כמיליאן רותם נעים מגישים: רונן

ברק מנחה: יעקוב