كيف تصنع نظام ري نباتي مستقل؟

في السنوات القليلة الماضية ، تقدمت التكنولوجيا بمعدل معقول في مجال الري. يُعرَّف نظام الري بأنه نظام يسمح للماء بالتنقيط ببطء على جذور النباتات من خلال صمام كهربائي بملف لولبي. أنظمة الري المتوفرة في السوق غالية الثمن لتغطية مساحة صغيرة. يذهب الناس في رحلات ، وأحيانًا يخرجون في رحلة عمل ، وبالتالي في غيابهم تعاني النباتات بشدة. تحتاج النباتات إلى ما يقرب من 15 نوعًا من المعادن المختلفة في التربة لنموها السليم. من بين هذه المعادن ، المعادن الشائعة هي البوتاسيوم ، والمغنيسيوم ، والكالسيوم ، وما إلى ذلك. إذا قمنا بتصميم نظام ري آلي في المنزل ، فلن تكون هناك حاجة لمراقبة النباتات وستنمو أيضًا بشكل صحي ، ومن ثم تم اقتراح طريقة أدناه لعمل نظام ري منخفض التكلفة وفعال في المنزل باستخدام بعض المكونات الإلكترونية الأساسية.

نظام ري النبات

كيفية استخدام مؤقت 555 في تصميم الدائرة؟

الآن ، نظرًا لأن لدينا الفكرة الأساسية لمشروعنا ، فلننتقل إلى جمع المكونات وتصميم الدائرة على البرنامج للاختبار ثم تجميعها في النهاية على الأجهزة. سنقوم بعمل هذه الدائرة على لوحة PCB ثم نضعها في الحديقة أو أي مكان آخر مناسب حيث توجد النباتات.

الخطوة 1: المكونات المستخدمة

• HEX Inverter IC-7404
• 47 فائق التوهج مكثف
• 100 فائق التوهج 50 فولت مكثف
• 10 فائق التوهج 16 فولت مكثف
• 0.01 فائق التوهج مكثف (x2)
• 27 كيلو أوم المقاوم (x2)
• 4.7 كيلو أوم المقاوم
• 8.2 كيلو أوم المقاوم
• 820 كيلو أوم المقاوم
• 1N4148 ديود (x2)
• 6V التقوية
• صمام الملف اللولبي الكهربائي
• بطارية 9 فولت
• مقطع بطارية 9 فولت
• FeCl3
• لوحة الدوائر المطبوعة
• مسدس الغراء الساخن

الخطوة 2: المكونات المطلوبة (البرنامج)

• Proteus 8 Professional (يمكن تنزيله من هنا )

بعد تنزيل Proteus 8 Professional ، صمم الدائرة عليه. لقد قمت بتضمين محاكاة البرامج هنا حتى يكون من الملائم للمبتدئين تصميم الدائرة وإجراء الاتصالات المناسبة على الأجهزة.

الخطوة الثالثة: دراسة المكونات

الآن بعد أن قمنا بإعداد قائمة بجميع المكونات التي سنستخدمها في هذا المشروع. دعونا نتحرك خطوة إلى الأمام وننتقل إلى دراسة موجزة لجميع مكونات الأجهزة الرئيسية.

HEX Inverter IC-7404: يعمل هذا IC بشكل غريب. إنه يعطي مخرجات معاكسة / مكملة لمدخل معين أو بعبارات عامة يمكننا القول أنه إذا كان الجهد في جانب الإدخال منخفض، سيكون الجهد في جانب الإخراج عالي. يشتمل هذا IC على ستة محولات مستقلة ونطاقات الجهد التشغيلي لهذا IC ضمن 4V-5V. أقصى جهد يمكن أن يتحمله هذا IC هو 5.5 فولت. هذا IC العاكس هو العمود الفقري لبعض المشاريع الإلكترونية. قد تستخدم معددات الإرسال وأجهزة الحالة هذا IC. يظهر تكوين دبوس العاكس في الرسم البياني أدناه:

HEX العاكس IC

555 المؤقت IC: يحتوي IC هذا على مجموعة متنوعة من التطبيقات مثل توفير تأخير زمني ، كمذبذب ، وما إلى ذلك. هناك ثلاثة تكوينات رئيسية لـ 555 المؤقت IC. هزاز متعدد مستقر ، هزاز متعدد أحادي ، وهزاز متعدد ثنائي الاستقرار. في هذا المشروع ، سوف نستخدمه كملف مستقر هزاز متعدد. في هذا الوضع ، يعمل IC كمذبذب يولد نبضة مربعة. يمكن ضبط تردد الدائرة عن طريق ضبط الدائرة. أي بتغيير قيم المكثفات والمقاومات المستخدمة في الدائرة. سيولد IC ترددًا عند تطبيق نبضة مربعة عالية على إعادة تعيين دبوس.

555 المؤقت IC

صمام الملف اللولبي الكهربائي: يستخدم الصمام الكهربائي لخلط تدفق الغاز أو الماء في أنبوب. تعمل وفقًا للدائرة الكهربائية التي يتم توصيلها بها. يحتوي هذا الصمام على منفذين يسمى مدخل ومخرج وموضعان مفتوحان ومغلقان.

صمام الملف اللولبي الكهربائي

الخطوة 4: مخطط الكتلة

يجب فحص مخطط الكتلة قبل فهم مبدأ العمل:

مخطط كتلة

الخطوة 5: فهم مبدأ العمل

الدائرة سهلة الفهم. شاغلنا الرئيسي هو تربة النباتات لأنه عندما تكون التربة جافة يكون لها مقاومة عالية وعندما تكون رطبة تكون مقاومة منخفضة. سنقوم بإدخال سلكين موصلين في التربة ليكونا مسؤولين عن تنشيط الدائرة. ستعمل هذه الأسلاك عندما تكون التربة رطبة ولن تعمل عندما تكون التربة جافة. سيتم الكشف عن الموصلية بواسطة عاكس HEX الذي سيظهر الحالة على أنها عالية عندما يكون الإدخال منخفضًا والعكس صحيح. عندما تكون حالة العاكس HEX عالية ، فإن 555 سيتم تشغيل المؤقت المتصل على اليسار في الدائرة و 555 سيتم أيضًا تشغيل مؤقت IC المتصل بإخراج أول ic في الدائرة. يتم توصيل الطرف الموجب للصمام بدبوس الإخراج الخاص بمؤقت 555 ic وعندما يتم تشغيل ذلك ، يتم تنشيط الدائرة ويتم تبديل الصمام الكهربائي على. ونتيجة لذلك ، يبدأ الماء في التدفق عبر الأنبوب الموجود في التربة. عندما تسقى التربة تبدأ المقاومة في الانخفاض وستجعل المجسات المسؤولة عن التوصيل ناتج عاكس HEX منخفضًا بسبب تغيير حالة المؤقت 555 من HIGH إلى LOW ، ومن ثم تنتهي الموصلية وتكون الدائرة مغلق.

الخطوة 6: عمل الدائرة

ستعمل الأسلاك التي يتم إدخالها في التربة فقط عندما تكون التربة جافة وستتوقف عن التوصيل عندما تصبح التربة رطبة. مصدر الطاقة للدائرة هو بطارية 9V. عندما تكون التربة جافة ، ستكون مسؤولة عن انخفاض كبير في الجهد بسبب المقاومة العالية. يتم الكشف عن ذلك عن طريق العاكس السداسي 7404 ، مما يجعل أول مشغل ساعة NE555 يعمل بمثابة هزاز متعدد أحادي بمساعدة إشارة كهربائية. هناك نوعان من أجهزة توقيت 555 IC مثبتة في الدائرة. ناتج IC واحد هو مدخل IC الآخر ، ومن ثم عندما يتم تشغيل أول واحد موجود على اليسار ، سيتم تشغيل الثاني أيضًا وسيكون المرحل المتصل بـ IC الثاني مسؤولاً عن الدوران على التتابع 6V. يتم توصيل التتابع بالصمام الكهربائي من خلال ترانزستور SK100. بمجرد تشغيل التتابع ، يبدأ الماء في التدفق عبر الأنبوب ومع استمرار تحرك الماء داخل التربة تقل مقاومته ، ثم يتوقف العاكس عن تشغيل مؤقت 555 IC مما يؤدي إلى انقطاع الدائرة الكهربائية.

الخطوة 7: محاكاة الدائرة

قبل إجراء الدائرة ، من الأفضل محاكاة وفحص جميع القراءات على البرنامج. البرنامج الذي سنستخدمه هو جناح تصميم Proteus . Proteus هو برنامج يتم من خلاله محاكاة الدوائر الإلكترونية:

1. بعد تنزيل برنامج Proteus وتثبيته ، افتحه. افتح مخططًا جديدًا بالنقر فوق مشاكل في القائمة.

   مشاكل

2. عندما يظهر التخطيطي الجديد ، انقر فوق ص رمز في القائمة الجانبية. سيؤدي هذا إلى فتح مربع يمكنك من خلاله تحديد جميع المكونات التي سيتم استخدامها.

   تخطيطي جديد

3. اكتب الآن اسم المكونات التي سيتم استخدامها لإنشاء الدائرة. سيظهر المكون في قائمة على الجانب الأيمن.

   اختيار المكونات

4. بنفس الطريقة ، كما هو مذكور أعلاه ، ابحث في جميع المكونات. سوف يظهرون في الأجهزة قائمة.

   قائمة المكونات

الخطوة 8: مخطط الدائرة

بعد تجميع المكونات وتوصيلها بالأسلاك ، يظهر مخطط الدائرة على النحو التالي:

مخطط الرسم البياني

الخطوة 9: عمل تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور

نظرًا لأننا بصدد إنشاء دائرة الأجهزة على ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، نحتاج إلى عمل تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور لهذه الدائرة أولاً.

1. لعمل تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور على Proteus ، نحتاج أولاً إلى تعيين حزم PCB لكل مكون في التخطيطي. لتعيين الحزم ، انقر بزر الماوس الأيمن فوق المكون الذي تريد تعيين الحزمة وتحديده أداة التغليف.
2. انقر فوق خيار ARIES في القائمة العلوية لفتح مخطط PCB.

   تصميم برج الحمل

3. من قائمة المكونات ، ضع جميع المكونات على الشاشة في تصميم تريد أن تبدو دائرتك عليه.
4. انقر فوق وضع المسار وقم بتوصيل جميع المسامير التي يخبرك البرنامج بالاتصال بها عن طريق توجيه سهم.

الخطوة 10: تجميع الأجهزة

نظرًا لأننا قمنا الآن بمحاكاة الدائرة على البرنامج وهي تعمل بشكل جيد تمامًا. الآن دعونا نمضي قدمًا ونضع المكونات على ثنائي الفينيل متعدد الكلور. ثنائي الفينيل متعدد الكلور هو لوحة دوائر مطبوعة. وهي عبارة عن لوح مطلي بالكامل بالنحاس من جانب وعازل بالكامل من الجانب الآخر. جعل الدائرة على PCB عملية طويلة نسبيًا. بعد محاكاة الدائرة على البرنامج ، ووضع تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، تتم طباعة تخطيط الدائرة على ورق زبدة. قبل وضع ورق الزبدة على لوحة PCB ، استخدم مكشطة PCB لفرك اللوح بحيث تتضاءل الطبقة النحاسية الموجودة على اللوحة من أعلى اللوحة.

إزالة طبقة النحاس

ثم يتم وضع ورق الزبدة على لوحة PCB ويتم تسويتها حتى تتم طباعة الدائرة على السبورة (تستغرق حوالي خمس دقائق).

كي لوح ثنائي الفينيل متعدد الكلور

الآن ، عندما تتم طباعة الدائرة على السبورة ، يتم غمسها في FeCl₃محلول من الماء الساخن لإزالة النحاس الزائد من اللوح ، سيترك فقط النحاس الموجود تحت الدائرة المطبوعة.

حفر ثنائي الفينيل متعدد الكلور

بعد ذلك ، افرك لوحة PCB بالمكشطة بحيث تكون الأسلاك بارزة. الآن حفر الثقوب في الأماكن المعنية ووضع المكونات على لوحة الدائرة.

حفر ثقوب في لوحة ثنائي الفينيل متعدد الكلور

جندى المكونات الموجودة على السبورة. أخيرًا ، تحقق من استمرارية الدائرة وإذا حدث انقطاع في أي مكان ، فقم بفك المكونات وتوصيلها مرة أخرى. ضع مسدس الغراء الساخن على أطراف الدائرة حتى لا يتم فصل البطارية إذا تم الضغط عليها.

التحقق من استمرارية الدائرة

الخطوة 11: اختبار الدائرة

الآن ، أجهزتنا جاهزة تمامًا. قم بتثبيت الأجهزة في مكان مناسب في الحديقة وإذا كان المكان مفتوحًا ، اعزل الدائرة بحيث لا تنفجر بسبب المطر وما إلى ذلك. إذا كانت النباتات جافة ، فستعمل الدائرة تلقائيًا وتبدأ في سقي النباتات. هذا هو! الآن ، لست بحاجة إلى سقي النباتات يدويًا كل صباح ، فكلما جفت النباتات سيتم سقيها تلقائيًا.

التطبيقات

1. يمكن تثبيته في الحدائق للاستخدام المنزلي.
2. يمكن استخدامه تجاريًا أيضًا. على سبيل المثال في الحدائق حيث توجد نباتات وافرة.
3. يمكن تركيبه في مشاتل النباتات.