智能盆栽生态系统

论坛小助手, 创意当实现
帖子创建于2023年09月27日 赛事案例分享 714 次浏览 1 人关注

#封面


(1)作品信息

参加赛项:全国青少年科技创新大赛——交流证书

湖北省青少年科技创新大赛 省一等奖

参赛组别:高中组

参赛选手:郭沛然

学校名称:襄阳市第五中学

指导老师:张辛欣

(2)创意来源

随着人们生活水平的提高,在生活中越来越多的人们喜欢在家里或者办公室种植一些盆栽,以增添生活情趣,提升室内环境的舒适度。然而,当人们因事务繁忙而没有时间打理盆栽,以及内室光照环境限制盆栽发育时,容易导致盆栽植物矮小枯黄、凋零死亡。

(3)作品简介

本项目围绕盆栽的生态系统,研究内容主要包括以下两个方面:

1、设计盆栽自动浇水功能,根据土壤湿度情况实现智能灌溉。

2、设计植物生长灯,用户可以根据植物生长周期,自主调节光照环境。

(4)功能说明

设计一款盆栽养护装置,用于改善了盆栽植物生长的生态条件,一方面是可以实现自动浇水的功能,这样就不会因为人们忘记浇水而导致植物土壤干涸;另一方面,能够根据不同植物的生长周期,调节出适合植物当前发育阶段的植物生长灯,这种人性化的设计更适合室内盆栽的养护工作。一般情况,植物灯基本都是做成红蓝组合、全蓝、全红三种形式,覆盖光合作用所需。本作品调制了红、蓝和万能跑马流水灯三种光谱,满足了不同植物生长的需求。

(5)制作步骤(含最少3张图片)

1、调试水泵

水泵由连接到掌控板,编写调试程序,经测试,水泵可以正常工作。

2、调试土壤湿度传感器

将土壤湿度传感器接入 掌控板,编写测试程序。通过串口监视器,缓慢向盆栽土壤加入少量水分,观察模拟值变化,调节土壤湿度传感器模块的集成的电位器,从而调节控制相应阀值。确定阈值后, 湿度低于设定值时,实现自动浇水。


3、调试RGB LED

本作品使用掌控板自带的三个RGB LED,编写调试程序,模拟红、蓝和万能跑马流水灯三种光谱。

4、调试按键开关控制LED

使用掌控板的A\B按键来控制灯光变化。编写测试程序,当按下不同按键开关时,LED发出不同光谱的光。


5、编写程序

本作品程序开发环境为mpython,考虑到“浇花”与“补光”两项功能需要互不干扰,因此,程序编写使用了双线程。


6、集成各模块,制作外观

设计外观,按照上述调试方法,将水泵、土壤湿度传感器模块整合,排线。运行程序,并通过一段时间的观察,对阈值、浇水量、补光灯进行优化。

7、实验结果

作品设计完成后,笔者通过测试,达到了预期效果。

①将土壤湿度传感器探头插入土壤中,若被测土壤湿度达到阈值,水泵自动抽水完成浇灌工作;若被测土壤湿度未达到阈值,水泵不工作。

②本作品模拟设计了可调制的植物生长灯,当按下开关按键A,RGB LED发出接近红色的光;当按下开关按键B,RGB LED发出接近蓝色的光;都不按的时候RGB LED发出万能跑马流水灯的光。在实际应用中,根据需求可调制出更多光谱的生长灯。


(6)硬件清单

编程软件:mpython0.7.5

硬件:掌控板、扩展板、水泵、土壤湿度传感器等。

(7)作品图片