Керування параметрами росту в теплиці з Cobra SMARTsense Code

Схема досліду

Дослід унаочнює зв'язки між водним режимом, вологістю повітря та ростом рослин. За допомогою моделі теплиці показано, як водяний насос поливає рослину, а вентилятор забезпечує циркуляцію повітря. Значення вологості можна при цьому налаштовувати індивідуально, щоб створити оптимальні умови для фотосинтезу.

Цей дослід дає змогу спостерігати вплив чинників довкілля на ріст рослин. При цьому унаочнюються базові біологічні процеси - регулювання продихів, засвоєння поживних речовин і фотосинтез - процеси, які цілеспрямовано оптимізують і в професійних теплицях.

Попередні знання

Для цього досліду учні мають володіти базовими знаннями про фотосинтез.

Принцип

Вологість повітря та ґрунту в моделі теплиці регулюють так, щоб створити оптимальні умови для фотосинтезу. Давачі безперервно вимірюють вологість ґрунту й повітря і передають ці відомості на Cobra SMARTsense Code. Той, спираючись на програму, керує водяним насосом і вентилятором, вмикаючи або вимикаючи їхні кола, щоб підвести виміряні значення до бажаних заданих.

Навчальна мета

Учні мають зрозуміти, як чинники довкілля - вологість повітря та ґрунту - впливають на фотосинтез і як їх можна цілеспрямовано регулювати за допомогою давачів та автоматизованих систем керування. Крім того, вони знайомляться з принципом дії контуру регулювання в моделі теплиці.

Завдання

1. Складання моделі теплиці та з'єднання давачів, водяного насоса й вентилятора.
2. Програмування Cobra SMARTsense Code, щоб регулювати вологість повітря та ґрунту.
3. Спостереження за рослиною протягом тривалого часу.

Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.

Теплиця

Чи запитував ти себе колись, чому навіть посеред найлютішої зими можна купити соковиті свіжі помідори, хоча надворі вони не ростуть? Відповідь - у захопливому поєднанні техніки й біології: теплиці! Вони дають змогу вирощувати рослини незалежно від пори року, створюючи ідеальні умови росту.

Центральний чинник тут - фотосинтез, процес, яким рослини перетворюють світло, воду й CO2 на кисень і цукор. У теплицях цей природний процес оптимізують, цілеспрямовано керуючи такими параметрами, як концентрація CO2, вологість ґрунту й повітря. Як це може виглядати, ми дослідимо в цьому досліді!

1. Складання моделі теплиці та з'єднання давачів, водяного насоса й вентилятора.
2. Програмування Cobra SMARTsense Code за допомогою Blockly у measureAPP, щоб регулювати вологість повітря та ґрунту.
3. Спостереження за рослиною протягом тривалого часу.

measureAPP для операційних систем Android

measureAPP для операційних систем iOS

measureAPP для планшетів / ПК з Windows 10

Склади коло для водяного насоса згідно із сусіднім рисунком.

З'єднай при цьому коло з вимикачем 1 приладу Code так, щоб Code і насос були з'єднані послідовно.

Помісти рослину в теплицю.

Тепер склади коло для вентилятора згідно із сусіднім рисунком.

З'єднай при цьому коло з вимикачем 2 приладу Code так, щоб Code і вентилятор теж були з'єднані послідовно.

Проведи Cobra SMARTsense Soil moisture крізь один з отворів у кришці теплиці. Устроми давач до упору якомога ближче до середини в ґрунт рослини.

Cobra SMARTsense Relative Humidity закріплюють в одному з отворів у кришці теплиці.

Проведи шланг насоса крізь останній отвір у кришці й спрямуй його на ґрунт рослини. Наповни хімічний стакан водою.

Увімкни свої Cobra SMARTsense Relative Humidity і Cobra SMARTsense Soil Moisture, утримуючи кнопку на давачах 3 секунди.

Відкрий застосунок measure App на своєму планшеті чи смартфоні й переконайся, що пристрій може з'єднуватися з Bluetooth-приладами.

Вибери давач "Cobra SMARTsense Relative Humidity" і давач "Cobra SMARTsense Soil Moisture".

Тепер з'єднай давач Cobra SMARTsense Code із MeasureAPP.

Для цього повтори з цим приладом описані раніше кроки.

Запрограмуй Cobra SMARTsense Code, вибравши в MeasureAPP у розділі Blockly ті дії приладу Code, які мають виконуватися, коли давачі досягають певних значень.

Вбудуй у цикл "Якщо .. Роби.." давач Relative Humidity. Його знайдеш у розділі "Прилади". За допомогою функції порівняння значень у розділі "Логіка" можна задати порогове значення 60 %. У разі перевищення цього значення має виконуватися таке: "Code: Relay 2 ON". Можна запрограмувати й інші дії приладу Code, наприклад текст на екрані.

Повтори цю дію і запрограмуй Code так, щоб він вимикався, коли значення опускається нижче порогових 60%.

Отже, повітря в моделі теплиці замінюється, коли вологість повітря перевищує 60%.

За тим самим принципом запрограмуй реле 1, яке керує насосом.

Запрограмуй Cobra SMARTsense Code так, щоб насос вмикався, щойно вологість ґрунту опускається нижче порогового значення 50%, і вимикався, коли до ґрунту додано досить води.

Подбай про те, щоб скрипт виконувався частіше. При цьому варто вбудувати й затримку повторного виконання через "Чекай x мілісекунд", щоб уникнути швидких коливань у виконанні дій. Можна також запрограмувати кнопку приладу Code на зупинення скрипта.

Зверни увагу, як водяний насос поливає рослину, а вентилятор замінює повітря.

Налаштуй значення вологості так, щоб вони відповідали оптимальним умовам для вибраної рослини.

Спостерігай за рослиною протягом тривалого часу. Чи з'являються ознаки здорового росту - свіжі листки або міцні пагони?