بخشی از مقاله
دستگاه آبياری هوشمند گلدانها و گلخانه
مقدمه
پرورش گل و گياه كار مورد علاقه خيلي از افراد است. خيلي از مردم بعد از كارهاي روزانه به پرورش گل و گياه مي‌پردازند و اين كار را دوست دارند. پرورش گل وگياه در منزل علاوه بر تأثيرات فراوان بر روح و روان موجب زيبايي و لطافت منزل مي‌شود.
پرورش گل و گياه در منازل عموماً با وسايل اندكي صورت مي‌گيرد و اکثر كارها توسط خود فرد انجام مي‌شود. اين گياهان عموماً از نوع آپارتماني مي‌باشند و نياز به نور زيادي ندارند, ولي به آبياري منظم و دقيقي نياز دارند. در هنگام تعطيلات نوروزي و يا . . . كه اكثر خانواده ها به مسافرت مي‌روند آبياري گلها و گياهان يكي از مشكلات علاقه مندان به پرورش گل و گياه است.
براي آبياري منظم و دقيق (به صورت هوشمند)طرح ذيل مي‌تواند مورد استفاده قرار بگيرد. با به كار بردن اين دستگاه ديگر در هنگام مسافرت مطمئن هستيد كه هنگام بازگشت گلهاي شما خشك نشده بلكه شاداب و زيبا باقي مانده است زيرا اين وسيله به طور دائم رطوبت خاك گلدان را تحت نظر دارد و در صورت كاهش رطوبت خاك از حدي كه توسط شما تنظيم مي‌شود, آن را آبياري مي‌كند.
لوازم لازم برای ساخت :
برای ساخت اين دستگاه احتياج به ابزار و ماشين آلات خاصی نيست . بلکه با تجهيزات ساده ای مانند لوازم مونتاژ برقی و الکترونيکی و شير و دو ميله فولادی گالوانيزه و به همراه کمی تخصص مـی توان شـروع به ساخت ايـن دستگـاه کـرد و به هميـن دليل ساده بـودن خيلی راحت می توان اين کالا را به بازار عرضه کرد و با بازار موفقی مواجه شد .
اصول كار دستگاه
اين دستگاه براي حس كردن كم آبي در گلدان از دو ميله‌ي فولادي گالوانيزه شده استفاده مي‌كند. اين دو ميله با فاصله‌ي موازي در كنار هم قرار گرفته‌اند و در خاك فرو مي‌روند. اگر خاك مرطوب باشد به علت وجود املاح و نمك‌هاي مختلف در خاك, مقاومت الكتريكي بين ميله‌ها كم مي‌شود. براي سنجش اين رطوبت مي‌بايست جرياني در ميله‌ها جاري شود, در اين مورد از جريان متناوبي استفاده شده كه در هر ثانيه 200 بار جهت خود را عوض مي‌كند و از الكتروليز املاح خاك جلوگيري مي‌كند. از اين ميله‌ها سيگنالي عبور مي‌كند كه شدت آن به رطوبت خاك بستگي دارد, اين سيگنال به قسمت الكترونيكي دستگاه وارد مي‌شود, اين بخش با توجه به شرايط و تنظيماتي كه توسط فرد (با توجه به نياز تنظيم مي‌شود) اقدام به سوئيچ كردن يك شير برقي مي‌كند. شير برقي هم مسير آب را باز مي‌كند تا آبياري گلدانها صورت بگيرد.
اين دستگاه قابليت اين را دارد كه در سه وضعيت ( mod) عمل كند. اين وضعيت ها به گونه‌اي فراهم شده كه كاربرد آن را در همه جا و هر شرايطي ميّسر مي‌كند.
قابليت هاي كاري دستگاه (وضعيت ها)
دستگاه قادر است در سه وضعيت ذيل عمل كند.
1 ) تايمري : قطع و وصل با توجه به زمان هاي آبياري و استراحت صورت مي‌گيرد.
2 ) هوشمند : در اين حالت تايمرها نقشي ندارند بلكه قطع و وصل شدن آب تماماً وابسته به رطوبت خاك است.
3 ) تركيبي : در اين وضعيت زمان آبياري, زمان استراحت و رطوبت خاك در ارتباط با هم كار كنترل را انجام مي‌دهند.
در حالت تايمري زمان‌هاي آبياري و استراحت توسط دو عدد ولوم تنظيم مي‌شود. زمان آبياري از 15 sec تا 3 min قابل تغيير است و زمان استراحت هم مي‌تواند بين 40 min تا 84 hur مي‌تواند تغيير كند. البته اين تغييرات زياد زمانها خطي نيست بلكه در چند رنج تعيين مي‌شود. اين حالت مي‌تواند علاوه بر آبياري در كاربردهاي هم استفاده شود.
در حالت هوشمند كنترل شير تماماً توسط قسمت سنجشگر رطوبت صورت مي‌گيرد, اگر رطوبت خاك بالا رفت آبياري قطع مي‌شود و اگر رطوبت كمتر شد آبياري مجدداً صورت مي‌گيرد. اين حالت هم در آبياري مي‌تواند مورد استفاده قرار گيرد و هم در كاربردهاي ديگري مانند پركردن مخازن مي‌تواند مورد استفاده قرار مي‌گيرد.
در حالت تركيبي كه بهترين حالت است و تركيبي است از عملكرد هوشمند و تايمري. با تركيب اين دو بخش امكان كار در هر شرايطي و هر كاربردي در زمينه‌هاي مختلف آبياري فراهم شده است. اين حالت امنيت تايمري و كارايي هوشمند را در يك جا گردهم مي‌آورد.
طريقه آبياري به اين شكل است كه : با اتصال دستگاه به برق دستگاه به طور خودكار در زماني به مدتي كه توسط تايمر 1 كنترل مي‌شود براي چند دقيقه آبياري مي‌كند, بعد از آبياري تايمر 2 شروع به كار كرده براي چند ساعت از تحريك بي‌مورد دستگاه جلوگيري مي‌كند, بعد از سپري شدن اين زمان دستگاه با توجه به نياز گل به آبياري دوباره اقدام به آبياري مي‌كند.
طرز كار دستگاه ( توضيحات فني )
دستگاه از دو بخش الكترونيكي و هيدروليكي تشكيل شده است, قسمتهاي الكترونيكي كار كنترل و تصميم گيري را انجام مي‌دهند و قسمتهاي هيدروليكي كار آبياري و انشعابات را انجام مي‌دهند. براي توضيح كامل و بدون مشكل قسمت هاي فوق را از هم مجزا مي‌كنيم و هر بخش را جداگانه شرح مي‌دهيم.
الكترونيك دستگاه
دستگاه فوق با وجود كاركرد هوشمند و امنيت بالا سعي بسيار شده كه ساده نگه داشته شود, قسمت هاي اصلي دستگاه شامل يك Ap-Amp , و دو عدد 14 bit Counter مي‌باشد. براي بافركردن داخلي سيگنالها نيز از يك 74HC14 استفاده شده است. نقشه‌ي دستگاه را مي‌توانيد در 2 صفحه بعد مشاهده نماييد.
براي ايجاد نقشه‌اي ساده ازهمان شمارنده ها به عنوان تايمر استفاده شده است و نوسان‌گرها هم از نوع ساده اي هستند, ولي با وجود سادگي امنيت كاري بالايي به دستگاه مي دهد به طوري كه در بدترين شرايط كاري مانند قطع شدن سنسور, قطع برق و يا آب ضرري بوجود نمي‌آيد.
ولوم هايي كه براي كنترل قسمتهاي كنترلي به كار مي‌روند شامل ولومي براي كنترل حساسيت, ولومي براي تغيير زمان آبياري و آخرين ولوم براي كنترل زمان استراحت مورد استفاده قرار مي‌گيرد. براي ايجاد زمان‌هاي بلند از يك نوسان ساز ساده و يك شمارنده باينري 14 bit استفاده شده براي كسب عملكرد تايمري طرحي جالب به كار رفته كه در اين كـاربردهاي فركانس پاييـن ايـده‌آل است. قسمت‌هـاي ديـگر نقشـه هـم از اصــولي ساده پيـروي كرده اند و موردي براي توضيح در اينجا نمي‌يابم .
هيدروليك دستگاه
دراين دستگاه از شير برقي استفاده شده است كه قادر است در فشارهاي گوناگون به خوبي عمل كرده و نيز عمر بالايي هم دارد, در اين كاربرد به علت آنكه مدت زمان كار شير برقي از چند دقيقه در هر بار كمتر است, و نيز مدت زمان قطع و وصل بايد سريع باشد, از يك شير برقي از همان نوعي كه در لباسشويي‌ها استفاده مي‌شود, به كار برده‌ايم. اين شير برقي به شبكه‌ي آبياري شهري متصل است و دايم داراي آب پر فشار مي‌باشد. براي كم كردن تأثيرات تغيير فشار در شبانه روز از يك محدود كننده‌ي مينياتوري در ورودي شير استفاده كرده‌ايم, اين وسيله يك صفحه است كه سوراخ كوچكي روي آن تعبيه شده و مي‌تواند شدت آب خروجي را هم محدود كند.
براي انشعاب به چندين گلدان از يك شير چند راهه از انواعي كه در آكواريوم هاي ماهي استفاده مي‌شود استفاده كرده‌ايم. اين شير از بهترين نوع انتخاب شده است و قادر به مسدود كردن آب به صورت كامل است. ما از اين شير استفاده كرديم تا بتوان همزمان چندين گلدان را آبياري كرد و نيز سهم هركدام را بتوان به راحتي معين نمود. آب خروجي از هر انشعاب شير به يك گلدان مي‌رود, براي آبياري بهتر در گلدانها و جلوگيري از شسته شدن خاك توسط فشار آب از وسيله‌اي خاص استفاده كرديم كه آن را نيز خودمان طراحي كرده‌ايم , اين وسيله آب لوله را از طريق يك ابر به خاك منتقل مي‌كند, اين وسيله علاوه بر كاهش صدمات به لايه‌هاي خاك گلدان, از تجمع آب هم جلوگيري مي‌كند و نيز مي‌توان آن را نزديك ريشه گياه قرارداد
تا آب بيشتر جذب گياه شود.
كاربردها و قابليت‌ها
اين دستگاه با نقشه‌ي ساده و كارايي كه دارد كاربردهايي بسياري چه در زمينه‌هاي حرفه‌اي و كاربردي و چه در كابردهاي عمومي دارد و مي‌تواند به نحو احسن كار خود را انجام دهد. اين دستگاه برق كمي مصرف مي‌كند (به طور متوسط كمتر از چند وات مصرف مي‌كند) و به راحتي به سيم كشي منزل قابل اتصال است. انشعاب آب مورد نياز آن هم مي‌تواند از مخزن و يا از انشعاب خانگي تأمين شود. ابعاد آن بسيار مناسب است و به راحتي به ديوار نصب مي‌شود و به زيبايي خانه هم لطمه نمي‌زند. فقط هنگامي كه گياه به آب نياز دارد به آبياري آن مي‌پردازد .
از لحاظ امنيت كاري در بالاترين سطح ممكن قرار دارد. طرز آبياري آن با توجه به نظر استفاده كننده مي‌تواند به صورت آبياري قطره‌اي توأم با سيستم هوشمند صورت گيرد. به دليل عملكرد تايمري از تأثيرات آني رطوبت خاك و يا جابجايي سنسور و گلدان در امان است و عملكردي ملايم و منظم دارد. سنسـور رطـوبتي كه استفاده مـي‌شود به مـرور زمان هيــچ تغييري
نمي‌كند و اثري هم روي خاك ندارد (زيرا جريان عبوري از خاك بسيار اندك است, درحدود چند هزارم آمپر و نيز با فركانس 200 hz جهت آن عوض مي‌شود). طرز كار با آن بسيار ساده است و براي عموم قابل استفاده است. مي‌توان در هر لحظه به صورت دستي با فشار يك كليد, به آبياري گلدانهاي تازه و يا تنظيم رطوبت و . . . اقدام كرد. از ديگر محاسن اين دستگاه عملكرد تمام خودكار آن است , شما مي‌توانيد با يك بار تنظيم براي هميشه از آبياري گلدانهاي خود مطمئن باشيد.
بعضي كاربردهاي دستگاه آبياري هوشمند
دوستداران گل و گياه : افرادي كه به پرورش گل و گياه علاقه‌مند هستند ولي نمي‌توانند اكثر وقت خود را به آبياري گلدانها اختصاص دهند, با به كار بردن اين وسيله بهتر به كارهاي ديگر خود مي‌رسند و امكان فراموشي آب دادن گلدانها هم از بين مي‌رود.
خانه ها و مغازه‌ها : در اكثر خانه‌ها و مغازه‌ها كه احتمال فراموش كردن آبياري گلدانها و يا بقيه مشكلات و . . . وجود دارد اين دستگاه وظيفه‌ي خود را به خوبي انجام مي‌دهد.
ادارات و سازمانها : در ايام تعطيلي اين وسيله براي آبياري گلدانها مي‌تواند استفاده شود.
گلخانه‌هاي پرورش گل وگياه : براي آبياري خودكار تمام گدانهاي يك گلخانه يا مغازه‌ي گل فروشي مي‌تواند استفاده شود.
قيمت برآوردی :
در برآورد قيمتی با توجه به هزينه های خريد لوازم اوليه تخمين زده می شود که به صورت نمونه اوليه در حدود (400000 ) هزار ريال تمام شود که البته مسلم است که در تيراژ بالا و حجم زياد اين قيمت در حدود (100000 ) هزار ريال کاهش می يابد و برای فروش به مبلغی معادل (150000 ) هزار ريال است منهای هزينه هايی مانند هزينه بسته بندی هزينه توزيع و فروش هزينه تبليغات و . . .
خلاصه طرح
اين طرح يك دستگاه چند منظوره با سه وضعيت مختلف است مي‌تواند فقط بر اساس تايمر كاركند, مي‌تواند تماماً هوشمند باشد, و نيز بهترين عملكرد كه امنيت بالايي دارد و نيز كنترل دقيقي روي خاك انجام مي‌دهد وضعيت تركيبي است. اين دستگاه به آساني قابل اتصال به چند گلدان است و در اين حالت يك گدان به عنوان گلدان مرجع تحت نظر اين دستگاه قرار مي‌گيرد, با به كار بردن يك شير تقسيم كنترل دبي هر گلدان امكان پذير است. شير الكتريكي كه در اين طرح استفاده شده از انواع بسيار رايج (كه در لباسشويي ها استفاده مي‌شود) مي‌باشد, اين شيرها سرعت بالايي دارند و نيز امكان گيركردن آنها بسيار كم است, ولي اگر مدت زيادي به برق متصل باشند مي‌سوزند, با توجه به عملكرد سريع دستگاه و حالت تايمري آن اين امكان اصلاً وجود ندارد.
براي كار بهتر كاربر با دستگاه مي‌بايست كارهايي كه براي تنظيم اوليه دستگاه مورد نياز است را انجام دهد. اين كارها ساده هستند ولي در بهره‌وري بهينه از دستگاه موثراند.
ابعاد كوچك و جمع وجور بودن دستگاه كاربردهاي آن را بسيارمتنوع كرده از گلخانه‌ها گرفته تا خانه ها مي‌تواند مورد استفاده قرار گيرد. امنيت آن بسيار بالا مي‌باشد و به گونه اي است كه اگر مثلاً سنسور دستگاه قطع شود گلدان شما خشك يا غرق در آب نخواهد شد, بلكه در اين حالت اولويت با تايمر‌هايي است كه زمان هاي كار مناسبي را به دستگاه مي‌دهند, و از دامنه گير شدن مشكل جلوگيري مي‌كنند.
براي كار بهتر دستگاه جدولي در دست تهيه است كه شرايط مفيد كاري و تنظيم‌هاي متداول آبياري را در خود جاي داده است و مي‌تواند در كاركرد بهتر دستگاه موثر باشد.
