В современном обществе можно наблюдать тенденцию роста использования органических зеленых продуктов питания, выращенных в домашних условиях. Такой тренд становится популярным, так как в традиционном производстве фермеры используют химически вредные вещества, разрушающие полезные элементы, входящие в состав продуктов питания. домашний сад микроконтроллер датчик

Неудовлетворенные таким способом выращивания продуктов или имеющий проблемы со здоровьем люди все чаще обращаются к органическим фермам или домашнему садоводству, где используются только природные ресурсы. Органические фермы избегают добавления опасных химических добавок таких, как искусственные ингредиенты, ионизирующее излучение, сточные воды и генная инженерия, а также не используют методы производства, которые вредны для окружающей среды и, в частности, для здоровья человека. Данный метод помогает снизить количество отходов, поэтому решает проблему утилизации и переработки мусора, и потребляет меньше энергии, таким образом, люди могут легко выращивать овощи и фрукты в домашних условиях. Некоторые люди могу заниматься садоводством в качестве хобби, у других есть физические ограничения, которые не позволяют им ухаживать за своим садом вне дома. Мини фермы можно также использовать в учебных лабораториях. Однако использование домашнего сада накладывает некоторые ограничения, например, отсутствие достаточного пространства для комфортной жизни растений рядом с человеком, отсутствие солнечного света и своевременного полива, а также отсутствие времени для обеспечения правильного ухода за растениями.

Интеллектуальное садоводство и разведение в контейнерах - это специальные методы, адаптированные для смягчения последствий этих ограничений, так благодаря новым технологиям решается ряд проблем, которые раньше выполнялись при непосредственном участии человека, а теперь стали автоматизированными. Сейчас существует много технологий, позволяющих выращивать более 100 видов зеленых овощей и других растений на небольшой площади, но размеры таких установок все еще довольно большие.

В работе рассмотрены методы создания автоматизированной системы, способной с минимальным участием человека выращивать полезны продукты, необходимые каждому. Конечным результатом стал прототип, состоящий из электронных компонентов, и проект для разработки корпуса сада. Тем не менее тема не теряет своей актуальности и может в дальнейшем иметь новые способы реализации автоматизированной домашней системы для выращивания растений и продуктов питания.

Глава 1. Постановка задачи для проектирования

1.1 Автоматизация в сельском хозяйстве

Внедрение автоматизированных домашних систем по выращиванию свежей зелени становится все более популярным среди широкого слоя населения. Поэтому на рынке представлено уже много различных разработок с похожим принципом работы, но отличающихся наличием дополнительных функций, таких как автоматизированный полив, управление светом, встроенные датчики влажности почвы и датчики температуры. Каждая разработка имеет как преимущества, так и недостатки, поэтому стоит подробнее рассмотреть некоторые существующие решения.

Первое рассмотренное решение Т. Тамарайманалана и других авторов - умный сад с технологией IOT [1]. Прототип помогает контролировать важные параметры роста растений в автоматическом режиме, также с помощью этой технологии можно удаленно отслеживать все параметры, так как подключен Wi-Fi модуль, работающий в режиме реального времени и обновляющий данные каждую секунду. Также устройство содержит датчики влажности, температуры и ультразвуковой датчик. Первый датчик выполняет измерения влажности почвы, второй - температуру почвы, третий необходим для контроля уровня воды в резервуаре. Данная технология предоставляет собой лишь аппаратную часть, осуществляющую постоянный мониторинг параметров, но не готовое решение.

Другая разработка - это система полива сада с использованием Raspberry Pi Ишака и др. [3]. Технология базируется на использовании капельного полива (ирригационная система), она легко интегрируется в систему умного дома, но является очень дорогой для использования на малых площадях. Поэтому авторы использовали доступные компоненты: датчики влажности, уровня воды и света. Эти электронные компоненты были подключены к системному оборудованию, которое представлено в качестве платы Raspberry Pi, являющаяся экономически менее выгодной и более сложной в управлении по сравнению с платой Arduino. Главным достижением этой работы является то, что с помощью удобного интерфейса мобильного приложения пользователь имеет возможность управлять измеряемыми параметрами, что сильно экономит ресурсы для выращивания растений и упрощает уход на ними. Несмотря на все преимущества, данная технология находится на стадии разработки.

Также современный рынок предлагает большой выбор систем с автоматической системой полива. Например, кашпо Lua (рис.1) от Mu Design (2019), умная ферма Vegebox T-Box (рис.2 (а)), умный сад iGarden LED (GL2018) (рис.2 (б)).

Рис. 1. Кашпо Lua.

Все рассмотренные разработки способны выращивать от 1 до 9 различных видов одновременно и требуют частого пополнения резервуара с водой. Также, устройства оснащены датчиками: влажности, уровня воды, освещенности и температуры; что позволяет сделать уход за растениями комфортным.

Последним исследованным устройством для автоматизации садоводства стала система OGarden Smart (рис.3), разработанная канадскими инженерами и выпущенная в 2019 году. Сад стал прообразом для разработки дизайна корпуса, так как имеет ряд преимуществ перед упомянутыми ранее существующими решениями:

ѕ система OGarden Smart способна выращивать до 90 овощей и фруктов одновременно;

ѕ оснащена автоматическим поливом;

ѕ светодиоды с низким энергопотреблением имитируют идеальное количество солнечного света;

ѕ 10 дней автономной работы;

ѕ продукты выращиваются в 100%-ной органической среде.

Недостатки системы OGarden Smart стали причиной для решения задачи по разработке и реализации собственного автоматизированного сада и дополнению устройства необходимыми функциями для упрощения ухода за растениями.

1.2 Концепция домашнего сада

ѕ Система автоматизированного проектирования электроники Fritzing;

ѕ Система моделирования схем EasyEDA;

ѕ Приложение Arduino IDE (язык программирования Wiring);

ѕ Система автоматизированного проектирования и черчения AutoCAD;

Требования к материалам, комплектующим изделиям межотраслевого применения:

ѕ Проект должен быть построен на базе микроконтроллера фирмы Atmel ATMEGA328p.

ѕ Применения, по возможности, недефицитных, недорогих материалов и комплектующих изделий.

ѕ При проектировании изделия используются ЭРЭ и материалы иностранного и отечественного производства.

Требования к рабочей документации:

Состав программной документации должен включать:

ѕ Техническое задание;

ѕ Описание устройства и методики испытаний;

ѕ Код программы для устройства.

Техническая документация оформляется по ГОСТ 3.1105.-2011. "Единая система технологической документации (ЕСТД). Формы и правила оформления документов общего назначения (с Поправкой)", ГОСТ 2.052-2006 "Единая система конструкторской документации. Электронная модель изделия. Общие положения", ГОСТ 2.105-95. "Единая система конструкторской документации. Общие требования к текстовым документам".

Информационные источники разработки: Интернет-ресурсы, научные публикации (Scopus.com, clarivate.com, scholar.google.ru), техническая документация на ЭРИ (datasheets), литературные источники.

Глава 2. Схемотехническое проектирование

2.1 Структурная схема

Структурная схема (рис. 4) состоит из двух частей - динамичная (верхняя) и статичная (нижняя).

Динамичная часть устройства - колесо - состоит из платы, подключенной к радио-модулю (nRF2401), и восьми датчиков влажности почвы.

Статичная часть устройства - корпус - состоит из платы, содержащей тот же радио-модуль и часы реального времени (DS1307 RTC), драйвер для мотора, двигатель (мотор-редуктор) и лампу, которая управляется одноканальным реле.

Рис. 4. Структурная схема.

Датчик влажности почвы принимает значения от 0 до 750, где значения от 0 до 200 означают, что почва сухая, а значения от 200 до 750 означают, что почва влажная.

Динамичная часть, то есть колесо, вращается с помощью мотора-редуктора. Колесо останавливается только в том случае, если во всех восьми датчиках уровень влажности превышает 200. Как только хотя бы в одном из датчиков значение становится меньше 200, колесо снова приводится в движение.

Датчики влажности почвы считывают значения уровня влажности земли, затем полученные данные передаются на микроконтроллер ATmega328p, который находится в динамичной части. Микроконтроллер в свою очередь передает эти значения на ATmega328p, находящийся в статичной части, через радио-модули nRF24L01. В зависимости от значений датчиков, ATmega328p либо останавливает двигатель, подав сигнал через драйвер L298N, либо возобновит движение, если он был остановлен ранее. Драйвер для моторов-редукторов L298N задает скорость и направление вращения колеса.

Благодаря часам DS1307 можно настроить время, при котором лампа выключится/включится в определенное время суток, также можно установить недельный интервал. Данная микросхема питается от собственной батарейки, что позволяет работать долгое время. Также эта микросхема обладает энергонезависимой памятью, что позволяет работать независимо от ATmega328p.

Лампа питается от сети и связана с микроконтроллером через одноканальный релейный модуль. Микроконтроллер подает сигнал реле, которое управляет включением и выключением лампы.

Свет от лампы работает по расписанию. В прототипе лампа включена с 08:00 утра до 23:00 вечера. Соответственно, с 23:00 до 08:00 она выключена. Время включения и выключения света зависит от растений, которые посажены в устройстве.

2.2 Разработка принципиальной схемы

ATmega328P

ATmega328P - это микроконтроллер семейства AVR, созданный Atmel.

Высокопроизводительный 8-разрядный микроконтроллер на основе архитектуры AVR RISC, который сочетает flash-память объемом 32 кБ с возможностью одновременного чтения и записи, 1 кБ EEPROM постоянной памяти данных, 2 КБ SRAM (ОЗУ).

Микроконтроллер имеет 23 линий ввода/вывода общего назначения и 32 рабочих регистров общего назначения, последовательный программируемый USART, последовательный SPI порт, программируемый сторожевой таймер с внутренним генератором, и пять программно-выбираемых режимов уменьшения мощности. Прибор работает в диапазоне 1,8-5,5 вольт.

Распиновка приведена на рис. 15. В данном случае разницы в распиновке ATmega328p и ATmega328 нет.

Рис. 15. Распиновка ATmega328.

Пины питания:

ѕ VCC, GND (выводы 7, 8) - используются для питания цифровых схем;

ѕ AVCC, GND (AGND) (выводы 22, 20) - используется для питания аналогово-цифрового преобразователя.

ѕ AREF (вывод 21) - используется для подключения внешнего опорного напряжения.

Порт B:

ѕ PB0-PB2 (выводы 14-16) - цифровые выходы общего назначения;

ѕ PB3-PB5 (выводы 17-19) - цифровые выходы, используемые ICSP коннектором для MISO, MOSI, SCK соединений;

ѕ PB6-PB7 (выводы 9, 10) - цифровые выходы для подключения кварцевого или керамического резонатора.

Порт C:

ѕ PC0-PC5 (выводы 23-28) - аналоговые выходы;

ѕ PC6 (вывод 1) - вывод Reset для сброса значений микроконтроллера.

Порт D:

ѕ PD0-PD1 (выводы 2-3) - цифровые выходы. RX и TX используются для коммутации с компьютером или каким либо другим устройством;

ѕ PD2-PD7 (выводы 4-6, 11-13) - цифровые выходы общего назначения.

Arduino Uno R3 (прототип)

Для разработки прототипа домашнего сада были использованы микроконтроллеры Arduino (рис. 16).

Рис. 16. Arduino Uno R3

Arduino Uno R3 - микроконтроллер, выполненное на базе процессора ATmega328p с тактовой частотой 16МГц. Он обладает памятью 32кБ и имеет 20 контролируемых разъемов для взаимодействия с множеством датчиков.

Основой данной платы, является микроконтроллер ATmega328p, который включает 14 цифровых 6 аналоговых выходов. Каждый из этих выходов способен пропускать ток до 40мА.

Как и упоминалось Arduino Uno R3 обладает памятью 32 Кб. Это постоянное запоминающее устройство, а именно flash память, выступает в качестве хранилища команд. SRAM (Static Random Access Memory), объем которого занимает 2 кБ, занимается хранением переменных. EEPROM-память (Erasable Programmable Read-Only Memory), объем которого занимает 1 кБ, занимается хранением настроек, который меняются "из меню" устройства, или хранением долгосрочной памяти.

Микроконтроллер способен подключать к себе множество различных приборов, работающих от электричества. В большинстве случаев это датчики, как некоторые называют - сенсоры. Это могут быть датчики расстояния, влажности, температуры и т. д. Все эти компоненты подключаются к плате, как правило, с помощью трех разъемов:

ѕ Питание. Как правило 5В или 3.3 В;

ѕ GND - "земля";

ѕ Логический. Либо цифровой, либо аналоговый, в зависимости от датчика.

Через цифровые или аналоговые датчики передаются команды к подключенным к ним устройствам или наоборот, передают некоторые данные плате. К примеру, датчик влажности почвы передает через один из этих выводов значение влажности земли. Различие между цифровыми и аналоговыми выводами заключается в значениях. На цифровом выводе имеются только два значения: логический "0", который составляет от 0 до 1.5В и логическая "1" от 3 до 5В. На основе этих значениях микроконтроллер может управлять работой датчика, подключенного к этому выводу, или считывать показания, если на это рассчитан датчик. Аналоговый вывод способен работать с большим количеством значений, например, можно управлять яркостью светодиодной ленты при подключении её к аналоговому выходу.

Существует несколько разновидностей плат Arduino. Как упоминалось ранее, в данном прототипе используется Arduino UNO R3. Она имеет 14 цифровых выходов и 5 аналоговых. Для подключения платы к ПК используется кабель USB A-B. После загрузки кода в плату, питание можно подключить к специальному разъему питания.

Специальная программа "Arduino IDE" используется для написания рабочего кода системы и загрузки в плату.

Одноканальный модуль реле

Растениям необходимо освещение. В данном устройстве будет использован белый свет. Он будет исходить от светодиодной лампы.

Рис. 17. Светодиодная лампа и реле.

Управлением этой лампы будет заниматься одноканальный релейный модуль (рис. 17). Он позволяет управлять высоким напряжением, то есть устройствами, которые работают от сети. Данная светодиодная лампа питается именно от сети 220В.

Часы реального времени DS1307 RTC.

Часы реального времени DS1307 (RTC) (рис. 18) настраивает включение/выключение света в определенное время суток. DS1307 это небольшой модуль, который предназначен для подсчета времени. Он собран на базе микросхемы DS1307ZN. Литиевая батарейка (LIR2032) питает микросхему. Это позволяет часам работать автономно в течение долгого времени. Также на модуле установлена энергонезависимая память EEPROM объемом 32 Кбайт (AT24C32). Микросхемы AT24C32 и DS1307ZN связаны между собой обшей шиной интерфейсом I2C. Модуль позволяет считывать данные с интервалом более недели.

Рис. 18. Модуль часов реального времени DS1307 RTC.

L298N

Драйвер моторов L298N (рис. 19) обычно используется для контроля вращения двух независимых DC-моторов или одного двухобмоточного четырехпроводного шагового двигателя. В основном для двигателей, в которых напряжение питания лежат в диапазоне от 5В до 35В.

Рис. 19. L298N

Основной чип модуля - это микросхема L298N. Она состоит из двух H-мост (H-Bridge), один для выхода A, второй для выхода B. H-мост используется для изменения вращения двигателем, также она хорошо используется в электронике. В схеме H-моста расположены четыре транзистора, то есть ключа, с двигателем в центре, которая образует H-подобную компоновку. Принцип работы заключается в одновременном закрытие двух отдельных транзисторов. При таком действии изменяется полярность напряжения, приложенного к двигателю. Это и позволяет изменять сторону вращения двигателя.

Для того чтобы устанавливать скорость вращения двигателя используется ШИМ-сигнал.

Мотор-редуктор (прототип)

В данном прототипе драйвер контролирует простой мотор-редуктор с передаточным числом 1:120 (рис. 20), а именно скорость его вращения (в прототипе не важна сторона вращения). Так как напряжение питания мотора составляет 6В, к драйверу подключается дополнительное питание в виде двух батареек АА. Подключаются они при помощи специального батарейного отсека.

Рис. 20. Мотор-редуктор в прототипе.

Радио модуль nRF24L01

Беспроводной модуль nRF24L01 (рис. 21) является самым важным компонентом в работе. Он связывает беспроводным путём две Arduino UNO R3 в прототипе и две платы в готовом устройстве. Комплектация модуля является базовая, она содержит сам чип, штыревую колодку и антенну в виде извилистой дорожки. Он может обеспечить связь дальностью в 100 метров при отсутствии каких-либо препятствий. При необходимости большего расстояния можно подключить усилительную антенну. В таком случае дальность связи может достичь до 1000 метров.

Рис. 21. nRF24L01.

Общаются данные радио модули на частоте 24 Ггц по одному из 127 каналов связи. Что касается скорости передачи, то она настраивается от 250 Кбит/с до 2 Мбит/с. Объем одного пакета данных составляет 32 байта. Также имеется особенная функция "достукивание" до приемника, то есть передатчик отсылает один и тот же пакет данных пока приемник не подтвердит его получение. Данная функция настраиваемая.

Организация питания радио модулей требует особого внимания. Модуль требует качественного питания 3.3 В, причём выхода с микроконтроллера ему может в некоторых случаях не хватать. Для решения данной проблемы рекомендуется использовать специальный модуль питания.

Датчик влажности почвы

Резистивный сенсор влажности почвы (рис. 22) позволяет определять уровень влажности земли. Для этого достаточно погрузить датчик в землю глубиной до 40 мм. После этого сенсор сообщит о необходимости в поливе растений.

Рис. 22. Резистивный сенсор влажности почвы.

Между двумя электродами образуется незначительное напряжение. При сухой почве, её сопротивление обычно большое и в таком случае через датчик будет течь слабый ток. А при влажной почве, наоборот, сопротивление маленькое и через датчик течет увеличенный ток.

Если отобразить эти значения на 10-битный диапазон, то можно воспользоваться следующими значениями:

ѕ 0-200: сухая почва;

ѕ 200-600: влажная почва;

ѕ 600-750: датчик в воде.

Мотор-редуктор SITI MBH 63

Выбранный коническо-цилиндрический мотор-редуктор "SITI" серии MBH 63 обладает следующими необходимыми параметрами и характеристиками:

Рис. 23. Схема и размеры мотор-редуктора.

ѕ компактность, на рис. 23 приведена схема и размерный ряд;

ѕ высокий КПД;

ѕ низкий уровень шума;

ѕ входной и выходной валы из высокопрочной стали;

ѕ универсальное крепление.

Выбор мотора был осуществлен согласно следующим расчетам:

Передаточное число u = 23.33 было рассчитано исходя из размеров вращающихся колес диаметрами 70 см и 3 см.

На основе полученного значения был выбран тип мотора-редуктора.

Крутящий момент был рассчитан автоматически и равен 415 Н*м.

Зная ограничения, накладываемые на выбор мотора-редуктора, была выбрана конкретная модель из предложенного ряда от производителя.

Для регулировки скорости мотора будет подключен регулируемый стабилизатор напряжения, который совместим с любым блоком питания.

2.4 Виртуальный макет

Требования:

Переходя к этапу конструирования корпуса, следует первоначально определить и сформулировать технические требования, предусмотренные заданием. Реализуя задачи по проектированию, необходимо действовать согласно заданным требованиям, которые в ходе самостоятельного анализа могут дополняться новыми требованиями на основе соображений экономического и технологического характера. Таким образом, создается более полная и точная картина о процессе использования в реальных условиях готовой разработки.

Существуют определенные критерии, которым должен соответствовать проектируемый корпус устройства. Одним из этих критериев является рациональность, то есть оценка, присваиваемая конструкции в ходе работы и отвечающая за рациональность. Данный критерий включает такие параметры, как вес и габариты.

Для разработки корпуса автоматизированного сада были установлены следующие ограничения:

ѕ общий размер конструкции не должен превышать значения 100х 50х 150 см ³;

ѕ общая масса системы не должна превышать 100 кг.

Второй выбранный критерий - надежность. Под надежностью понимается свойство конструкции быть долговечной, работоспособной и ремонтопригодной. Поэтому важно на всех этапах проектной деятельности рассматривать не только взаимодействие конструкции с окружением, но и каждого элемента друг с другом, постоянно анализируя и схему, и компоновку, и отработку всех деталей для повышения надежности проектируемой системы.

Последним немаловажным требованием к корпусу станет процентное содержание полезной площади, которая выражается в размерах посевных областей и свободного пространства для нормального роста и развития растений. Посевная зона расположена в специальных ящиках или гроубоксах. Гроубокс (англ. Grow box - ящик для выращивания) - небольшой закрытый оборудованный ящик (шкаф, коробка до 1 м ²) для выращивания растений в искусственно регулируемых условиях.

ѕ Полезная посевная площадь должна составлять не менее 1.000 см ³;

ѕ Полезное свободное пространство должно занимать объем не менее 23.000 см ³.

Разработка дизайна:

При создании дизайна корпуса рекомендуется акцентировать внимание на следующих аспектах: практичность, технические характеристики, сборка и обслуживание, визуальная привлекательность. Первые два аспекта были рассмотрены ранее.

На этапе работы с эскизами были выбраны основные формы и продуманы способы их взаимодействия. Так внешним прообразом служит канадский аналог, корпус которого состоит из двух частей: статичной и динамичной. Статичная представляет собой опору для динамичной части, которая вращается за счёт силы трения.

Статичная часть корпуса содержит:

ѕ устойчивый короб;

ѕ нишу для защиты от влаги;

ѕ 2 вала на подшипниках;

ѕ 4 колеса сложной формы;

ѕ стойка для лампы и питания элементов;

ѕ 2 деревянные створки;

ѕ 4 петли для створок;

ѕ подставка под ёмкость с водой;

ѕ резервуар с водой;

ѕ место для мотора;

ѕ место под электронные компоненты.

Динамичная часть корпуса включает:

ѕ 4 металлических обруча радиусом 35 см и 20 см;

ѕ 2 металлические пластины;

ѕ 8 соединительных металлических трубок;

ѕ 24 креплений для ящиков;

ѕ 8 гроубоксов, выполненных из пластика;

ѕ 2 пластиковых кольца для дополнительного крепления ящиков.

3.2 Моделирование корпуса

Для создания 3D-модели корпуса сада было выбрано программное обеспечение автоматизированного проектирования (САПР) компании Autodesk - AutoCAD 2019.

Первый этап моделирования - создание общих форм главных функциональных элементов (рис. 26).

Второй этап - уточнение размеров внешних элементов, создание толщин внешних элементов корпуса (рис. 27).

Третий этап - детальная проработка всех элементов проектируемого корпуса (рис. 28). Также на этом этапе была разработана модель гроубокса (рис. 29) с точными размерами и проработаны элементы крепления на подвижной части корпуса.

Далее приведены чертежи вида спереди с приведенными точными размерами в сантиметрах (рис. 30-31), полные инженерные чертежи общего вида и гроубокса вынесены в Приложение 2 и Приложение 3.

Глава 4. Разработка программного управления

4.1 Алгоритм работы

Ниже (рис. 32) приведен собранный прототип на двух микроконтроллерах Arduino Uno R3. Связаны они беспроводным путем.

Рис. 32. Прототип на Arduino.

Динамичная часть, то есть колесо, находится в движении постоянно. Как только уровень влажности во всех 8 секциях (в прототипе 5) достигает максимального значения колесо останавливается, то есть полив не совершается. Если хотя бы в одном из секций уровень влажности становится ниже определенного значения, колесо снова приводится в движение.

Лампа работает по расписанию. Растениям нет необходимости в постоянном свете, поэтому с 08:00 утра до 23:00 вечера она включена, а в остальное время нет. Время включения/выключения можно менять, если растение чувствительна к свету или наоборот.

Программный код

Программный код был написан в программе Arduino IDE. Полный код указан в приложениях (Приложение 1). Код состоит из двух частей - первая (статичная часть устройства) и вторая (динамичная часть устройства).

Большая часть всего кода написана в первой части.

В первой части написана логика работы лампы. Согласно библиотеке для того, чтобы установить время (рис. 33), нужно установить после директивы 1, задать время, потом провести компиляцию. Также, если нужно установить включение/выключение лампы через день, через неделю или в определенные даты, можно установить дополнительно день, месяц или любое другое время в календаре.

Рис. 33. Установка времени.

Также в первой части анализируются значения показаний датчиков влажности почвы, которые поступили по радио модулю с другой части. Эти показания в свою очередь связаны с условием работы мотора, которая также описана в этой части. Здесь же устанавливается скорость мотора, значения которого лежат в диапазоне от 0 (мотор не крутится) до 255.

Вторая часть кода значительно короче. В этой части датчики влажности почвы считывают значения.

Личный вклад авторов ВКР

Данный раздел содержит подробное описание вклада каждого студента в подготовку ВКР и общие задачи, выполненные совместно.

В задачи Ахметова Зарифа Ренадовича входило изучение работы микроконтроллера Arduino Uno R3 и проведение анализа даташита, Составлен алгоритм работы домашнего сада и разработана структурная схема устройства. Были отобраны необходимые компоненты и заказаны с магазина для полной сборки прототипа. Проведена виртуальная сборка и тестирование прототипа в программном обеспечении fritzing. Также была проведена проработка логики работы компонентов в программе Arduino IDE. Ознакомление с работой печатных плат и разработка принципиальной электрической схема с последующей компоновкой и трассировкой двух печатных плат с помощью программного обеспечения EasyEDA. Изучение работы микроконтроллера ATmega328p и его даташита и подробное рассмотрение всех выводов микроконтроллеров и дальнейшее описание работы с ними.

Сухойкиной Валерией Павловной был проведен полный анализ существующих готовых решений по автоматизации процесса выращивания растений в домашних условиях, изучен и обобщен материал, описанный в главе 1. Следующим заданием стало написание технического задания, в котором отражены требования к разработке устройства. Проработана концепция сада и созданы эскизы для проектирования корпуса. Для наглядного отображения результата работы над корпусом была разработана 3D-модель с помощью программного обеспечения AutoCAD 2019, по готовой модели были построены чертежи с нанесенными размерами. Также была оформлена документация согласно методическим указаниям и ГОСТ.

Общими задачами над ВКР стала разработка алгоритма работы автоматизированного домашнего сада, подбор элементной базы для реализации прототипа и реального устройства, написание программного кода для отработки прототипа и составление отчетности по проделанной работе.

Заключение