Образовательный конструктор «Умная теплица». Стартовый комплект

Состав набора

Образовательный конструктор «Умная теплица». Стартовый комплект содержит оборудование, электронные компоненты и инструменты, необходимые для самостоятельной сборки автоматизированной модели теплицы на базе контроллера ESP32.

Комплектация позволяет подключить датчики освещённости, влажности субстрата и уровня воды, настроить управление поливом и подсветкой, организовать передачу данных по сети Wi-Fi и наблюдать за состоянием растений через веб-интерфейс.

Камера, установленная над растениями, передаёт изображение в веб-интерфейс и позволяет проводить дополнительные наблюдения за скоростью и качеством роста выращиваемых культур.

В состав набора входит:

• Комплект инструментов, 9 наименований — 1 уп.;
• Коммутационный комплект, 8 наименований — 1 уп.;
• Комплект электронных модулей и сенсоров, 12 наименований — 1 уп.;
• Комплект корпусных деталей для сборки теплицы, 12 шт. — 2 уп.;
• Комплект оборудования и принадлежностей для выращивания растений, 7 наименований — 1 уп.;
• Контроллер ESP32 — 1 шт.;
• Камера для наблюдения за растениями — 1 шт.;
• Резервуар для воды объёмом 300 мл — 1 шт.;
• Инструкция по сборке и эксплуатации — 1 шт.;
• Исходный программный код для самостоятельного изучения — 2 файла.

Управление теплицей осуществляется через веб-интерфейс. Пользователь может в режиме реального времени просматривать показания датчиков, управлять подсветкой и поливом, а также получать изображение с камеры.

Подсветка поддерживает автоматический и ручной режимы работы. Полив может выполняться автоматически по показаниям датчика влажности субстрата или запускаться в дозированном режиме.

Сравнение комплектов

Стартовый комплект отличается контроллером ESP32, беспроводным подключением по Wi-Fi, управлением через веб-интерфейс, увеличенным количеством электронных модулей и наличием камеры для удалённого наблюдения за растениями.

Базовый комплект предназначен для начального изучения Arduino, электронных схем и кнопочного управления с выводом показаний датчиков на подключённый компьютер.

Практические работы

Образовательный конструктор «Умная теплица». Стартовый комплект предназначен для проведения практических занятий по программированию, электронике, робототехнике, биологии, автоматизации и технологиям беспроводного управления.

Во время работы с конструктором учащиеся собирают модель теплицы, подключают электронные модули и сенсоры, программируют контроллер ESP32, настраивают подключение по Wi-Fi и создают алгоритмы автоматического управления подсветкой и поливом.

Сборка и подключение системы

• Сборка корпуса теплицы — изучение конструкции модели и последовательности соединения корпусных деталей;
• Подключение контроллера ESP32 — знакомство с назначением разъёмов и принципами работы управляющего модуля;
• Подключение электронных модулей — соединение датчиков, подсветки, системы полива и других компонентов;
• Подключение камеры — установка модуля для визуального наблюдения за растениями;
• Проверка электрических соединений — контроль правильности сборки и поиск возможных ошибок;
• Подготовка системы к программированию — подключение контроллера и загрузка программного кода.

Работа с контроллером ESP32

• Загрузка готовой программы — перенос исходного кода в память контроллера;
• Изменение параметров программы — настройка пороговых значений и режимов работы системы;
• Считывание показаний датчиков — получение данных об освещённости, влажности субстрата и уровне воды;
• Обработка данных — использование показаний для управления исполнительными устройствами;
• Настройка автоматических сценариев — создание условий включения полива и подсветки;
• Проверка работы алгоритма — наблюдение за реакцией системы на изменение внешних условий;
• Поиск и исправление ошибок — анализ программного кода и подключений при неправильной работе оборудования.

Подключение по Wi-Fi

• Подключение контроллера к беспроводной сети — настройка параметров Wi-Fi;
• Проверка соединения — контроль передачи данных между теплицей и пользовательским устройством;
• Получение сетевого адреса — подготовка к работе с веб-интерфейсом;
• Передача показаний датчиков — вывод данных в режиме реального времени;
• Удалённое управление системой — выполнение команд без постоянного подключения к компьютеру;
• Исследование устойчивости соединения — наблюдение за работой системы при изменении условий беспроводной связи.

Работа с веб-интерфейсом

• Открытие веб-интерфейса — подключение к панели управления теплицей;
• Просмотр показаний датчиков — наблюдение за текущими значениями в режиме реального времени;
• Ручное управление подсветкой — включение и выключение освещения через веб-интерфейс;
• Ручной запуск полива — управление системой подачи воды;
• Переключение режимов работы — выбор автоматического или ручного управления;
• Контроль состояния системы — наблюдение за работой подключённых компонентов.

Исследование освещённости

• Измерение уровня освещённости — получение показаний датчика при разных условиях;
• Сравнение естественного и искусственного света — анализ значений при включённой и выключенной подсветке;
• Настройка порога включения подсветки — выбор значения, при котором освещение включается автоматически;
• Ручное управление подсветкой — включение и выключение света через веб-интерфейс;
• Автоматическое управление подсветкой — программирование работы системы по показаниям датчика;
• Исследование влияния света на растения — наблюдение за развитием растений при разных режимах освещения.

Исследование влажности субстрата

• Измерение влажности субстрата — получение и сравнение показаний датчика;
• Определение сухого и увлажнённого состояния — анализ изменения значений после полива;
• Настройка порогового значения влажности — определение уровня, при котором требуется подача воды;
• Сравнение разных видов субстрата — исследование способности материалов удерживать влагу;
• Наблюдение за высыханием — фиксация изменения влажности в течение времени;
• Настройка режима выращивания — подбор подходящего уровня увлажнения для выбранной культуры.

Контроль уровня воды

• Измерение уровня воды в резервуаре — получение данных от сенсора;
• Проверка работы датчика — сравнение показаний при разных объёмах жидкости;
• Настройка предупреждения о низком уровне воды — создание условия для обнаружения недостаточного количества жидкости;
• Наблюдение за расходом воды — сравнение уровня до и после выполнения полива;
• Блокировка полива при недостатке воды — создание защитного алгоритма;
• Анализ эффективности системы — оценка достаточности объёма резервуара для выбранного режима.

Управление поливом

• Ручной запуск полива — включение системы через веб-интерфейс;
• Дозированный полив — настройка продолжительности подачи воды;
• Автоматический полив — запуск системы при снижении влажности субстрата до заданного уровня;
• Сравнение влажности до и после полива — оценка эффективности подачи воды;
• Настройка интервалов полива — изменение режима работы системы;
• Предотвращение избыточного увлажнения — создание ограничений для продолжительности и частоты полива.

Наблюдение с помощью камеры

• Подключение камеры к системе — настройка модуля визуального наблюдения;
• Передача изображения по Wi-Fi — вывод изображения в веб-интерфейс;
• Наблюдение за прорастанием семян — визуальный контроль появления первых ростков;
• Фиксация изменений — сравнение состояния растений в разные периоды;
• Оценка скорости роста — наблюдение за развитием выбранной культуры;
• Сопоставление изображения с данными датчиков — анализ влияния освещения и влажности на состояние растений.

Наблюдение за ростом растений

• Подготовка субстрата и посев семян — размещение посадочного материала в лотке;
• Наблюдение за прорастанием — фиксация сроков появления первых ростков;
• Измерение скорости роста — сравнение высоты растений через заданные промежутки времени;
• Исследование влияния освещения — сравнение развития растений при разных световых режимах;
• Исследование влияния полива — наблюдение за растениями при разных уровнях влажности;
• Ведение журнала наблюдений — запись показаний датчиков и изменений состояния растений;
• Формулирование выводов — анализ зависимости роста растений от условий внутри теплицы.

Комплексные проектные работы

• Создание системы удалённого мониторинга — объединение датчиков, камеры и веб-интерфейса;
• Создание системы автоматического ухода за растениями — объединение подсветки и полива в одном алгоритме;
• Разработка собственного режима выращивания — настройка параметров для выбранной культуры;
• Сравнение ручного и автоматического управления — оценка преимуществ разных способов работы системы;
• Исследование расхода воды — анализ эффективности дозированного полива;
• Изменение исходного программного кода — добавление новых условий и режимов работы;
• Создание собственного веб-интерфейса — изменение структуры и отображения данных;
• Подготовка исследовательского проекта — постановка задачи, сбор данных, анализ результатов и представление выводов.

Выполнение практических работ помогает освоить основы программирования ESP32, подключения электронных компонентов, беспроводной передачи данных, работы с веб-интерфейсом и автоматического управления. Учащиеся учатся получать и анализировать данные, создавать собственные алгоритмы и применять их для управления условиями выращивания растений.

Техническое задание №1

Наименование: образовательный конструктор «Умная теплица». Комплект «Старт».

КТРУ: отсутствует.

ОКПД 2: 32.99.53.139.

Комплектация:

• Комплект инструментов, 9 наименований — 1 уп.;
• Коммутационный комплект, 8 наименований — 1 уп.;
• Комплект электронных модулей и сенсоров, 12 наименований — 1 уп.;
• Комплект корпусных деталей, 12 шт. — 2 уп.;
• Комплект сити-фермера, 7 наименований — 1 уп.;
• Инструкция — 1 шт.;
• Исходный код для самостоятельного изучения — 2 файла.

Контроллер: ESP32.

Управление: веб-интерфейс.

Управление подсветкой: автоматическое / ручное.

Управление поливом: автоматическое / дозированное.

Объём ёмкости: 300 мл.

Техническое задание №2

Наименование: образовательный конструктор «Умная теплица». Комплект «Старт» или эквивалент.

ОКПД 2: 32.99.53.130.

Ограничение. Комплектация должна включать:

• Комплект инструментов, 9 наименований — 1 уп.;
• Коммутационный комплект, 8 наименований — 1 уп.;
• Комплект электронных модулей и сенсоров, 12 наименований — 1 уп.;
• Комплект корпусных деталей, 12 шт. — 2 уп.;
• Комплект сити-фермера, 7 наименований — 1 уп.;
• Инструкция — 1 шт.

Контроллер: ESP32.

Управление: веб-интерфейс.

Управление подсветкой: автоматическое / ручное.

Управление поливом: автоматическое / дозированное.

Объём ёмкости: 300 мл.

Описание:

Образовательный конструктор объединяет инженерное проектирование, программирование и биологические наблюдения. Модель предназначена для сборки автоматизированной компактной теплицы и изучения современных технологий управления условиями выращивания растений.

Модель управляется контроллером ESP32 через веб-интерфейс. Пользователи могут в режиме реального времени отслеживать значения освещённости растений, влажности субстрата и уровня воды, а также управлять поливом и подсветкой.

По сети Wi-Fi модель передаёт в веб-интерфейс изображение с камеры, установленной над растениями. Это позволяет проводить дополнительные исследования, связанные со скоростью и качеством роста выбранных культур.

Набор содержит необходимые для сборки инструменты и компоненты: мерный стакан, паяльник, корпусные детали, сенсоры, электронные модули и соединительные элементы.

Процесс сборки способствует развитию творческого и логического мышления, инженерных навыков и умения решать практические задачи. Работа с автоматизированной системой помогает сформировать ответственное отношение к окружающей среде и рациональному использованию ресурсов.

Образовательный конструктор может использоваться для освоения дисциплин школьной программы «Проектная деятельность» и «Биология».