Образовательный конструктор «Умная теплица». Базовый комплект

Состав набора

Образовательный конструктор «Умная теплица». Базовый комплект содержит всё необходимое для самостоятельной сборки и настройки учебной модели автоматизированной теплицы.

В набор входят корпусные детали, инструменты, электронные модули, датчики, соединительные элементы и принадлежности для выращивания растений. Комплектация позволяет собрать систему на базе контроллера Arduino, подключить датчики освещённости, влажности субстрата и уровня воды, а также настроить автоматическое и ручное управление подсветкой и поливом.

В состав набора входит:

• Комплект инструментов, 9 наименований — 1 уп.;
• Коммутационный комплект, 8 наименований — 1 уп.;
• Комплект электронных модулей и датчиков, 10 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 Arduino — 1 шт.;
• Макетная плата с тактовыми кнопками для ручного управления — 1 комплект;
• Резервуар для воды объёмом 300 мл — 1 шт.;
• Инструкция по сборке и эксплуатации — 1 шт.;
• Исходный программный код для самостоятельного изучения — 1 файл.

Для вывода показаний датчиков, загрузки программы и настройки алгоритмов контроллер подключается к компьютеру. Управление поливом и подсветкой может выполняться автоматически по заданной программе или вручную с помощью тактовых кнопок.

Сравнение комплектов

Базовый комплект предназначен для начального изучения Arduino, электронных схем и автоматизации. Комплект «Старт» дополнительно поддерживает управление через веб-интерфейс, беспроводную передачу данных и наблюдение за растениями с помощью камеры.

Практические работы

Образовательный конструктор «Умная теплица». Базовый комплект предназначен для проведения практических занятий по программированию, электронике, робототехнике, биологии и автоматизации выращивания растений.

Во время работы с конструктором учащиеся собирают модель теплицы, подключают электронные модули и датчики, загружают программу в контроллер Arduino, получают показания на компьютере и создают алгоритмы управления подсветкой и поливом.

Сборка и подключение системы

• Сборка корпуса теплицы — знакомство с конструкцией модели и последовательностью соединения корпусных деталей;
• Подключение контроллера Arduino — изучение назначения разъёмов и порядка соединения электронных компонентов;
• Работа с макетной платой — размещение кнопок и сборка электрической схемы без постоянного монтажа;
• Подключение датчиков — соединение датчиков освещённости, влажности субстрата и уровня воды;
• Подключение исполнительных устройств — настройка системы подсветки и оборудования для полива;
• Проверка электрических соединений — поиск ошибок и контроль правильности собранной схемы.

Работа с контроллером Arduino

• Подключение контроллера к компьютеру — подготовка системы к программированию и выводу показаний;
• 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 условиях внутри теплицы;
• Проверка работы алгоритма — наблюдение за реакцией системы на изменение внешних условий;
• Поиск и исправление ошибок — анализ программы и электрической схемы при неправильной работе оборудования.

Исследование освещённости

• Измерение уровня освещённости — получение показаний датчика при разных условиях;
• Сравнение естественного и искусственного света — исследование изменения показаний при включённой и выключенной подсветке;
• Настройка порога включения подсветки — выбор значения, при котором система автоматически включает освещение;
• Ручное управление подсветкой — включение и выключение света с помощью тактовой кнопки;
• Автоматическое управление подсветкой — программирование работы системы в зависимости от показаний 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 данных после добавления воды;
• Настройка порогового значения влажности — определение уровня, при котором требуется полив;
• Сравнение разных видов субстрата — исследование способности материалов удерживать влагу;
• Наблюдение за высыханием субстрата — фиксация изменения влажности в течение времени;
• Оценка условий выращивания — подбор подходящего режима увлажнения для выбранной культуры.

Контроль уровня воды

• Определение уровня воды в резервуаре — получение данных от подключённого датчика;
• Проверка работы датчика — сравнение показаний при разных объёмах воды;
• Настройка предупреждения о низком уровне воды — создание условия для обнаружения недостаточного количества жидкости;
• Наблюдение за расходом воды — сравнение уровня до и после выполнения полива;
• Анализ работы системы — определение достаточности объёма воды для заданного режима выращивания.

Управление поливом

• Ручной запуск полива — включение системы с помощью тактовой кнопки;
• Дозированный полив — настройка продолжительности подачи воды;
• Автоматический полив — запуск системы при снижении влажности субстрата до заданного значения;
• 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.

Кнопочное управление

• Подключение тактовых кнопок — изучение принципа работы кнопочных элементов;
• Программирование реакции на нажатие — создание команд управления подсветкой и поливом;
• Ручное включение подсветки — управление системой независимо от показаний датчика;
• Ручной запуск полива — проверка работы оборудования по команде пользователя;
• Совмещение ручного и автоматического режимов — создание алгоритма с несколькими способами управления.

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 автоматического ухода за растениями — объединение датчиков, 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;
• Подготовка учебного проекта — постановка задачи, проведение наблюдений, обработка данных и представление результатов.

Выполнение практических работ помогает освоить основы программирования Arduino, сборки электронных схем, автоматического управления и биологических наблюдений. Учащиеся учатся получать данные от датчиков, анализировать результаты и использовать их для настройки условий выращивания растений.

Техническое задание №1

На поставку учебного оборудования для технологического кружка по направлению «Инженерные биологические системы».

Наименование: образовательный конструктор «Умная теплица». Базовый комплект.

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, 10 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 — 1 файл.

Контроллер: Arduino.

Управление: кнопочное.

Управление подсветкой: автоматическое / ручное.

Управление поливом: автоматическое / дозированное.

Объём ёмкости: 300 мл.

Техническое задание №2

Наименование: образовательный конструктор «Умная теплица». Базовый комплект или эквивалент.

ОКПД 2: 32.99.53.131.

Назначение: для реализации практических задач по автоматизации компактных ферм и наблюдения за ростом растений на заключительном этапе.

Комплектация должна включать не менее:

• Комплект инструментов, не менее 9 видов — не менее 1 уп.;
• Коммутационный комплект, не менее 8 шт. — не менее 1 уп.;
• Комплект электронных модулей и сенсоров, не менее 10 шт. — не менее 1 уп.;
• Комплект корпусных деталей, не менее 12 шт. — не менее 2 уп.;
• Комплект сити-фермера, не менее 7 шт. — не менее 1 уп.;
• Инструкция — не менее 1 шт.

Контроллер: Arduino UNO или эквивалент.

Управление: кнопочное.

Управление подсветкой: автоматическое / ручное.

Управление поливом: автоматическое / дозированное.

Объём ёмкости: не менее 300 мл.

Техническое задание №3

Наименование: образовательный конструктор «Умная теплица». Базовый комплект 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, 10 наименований — 1 уп.;
• Комплект корпусных деталей, 12 шт. — 2 уп.;
• Комплект сити-фермера, 7 наименований — 1 уп.;
• Инструкция — 1 шт.

Контроллер: Arduino UNO.

Управление: кнопочное.

Управление подсветкой: автоматическое / ручное.

Управление поливом: автоматическое / дозированное.

Объём ёмкости: 300 мл.

Инструкция по сборке должна быть.

Описание:

Образовательный конструктор представляет собой модель оборудования, разработанную для реализации практических задач по автоматизации компактных ферм и наблюдения за ростом растений на заключительном этапе Национальной технологической олимпиады.

Модель гроубокса управляется контроллером Arduino и требует постоянного подключения к компьютеру для вывода значений освещённости растений, влажности субстрата и уровня воды в ёмкости.

Управление поливом и подсветкой микрозелени осуществляется с помощью тактовых кнопок, размещённых на макетной плате.

Набор содержит все необходимые для сборки инструменты и компоненты: от мерного стакана до паяльника, от корпусных деталей до сенсоров и электронных модулей.

Процесс сборки гроубокса стимулирует развитие творческого, логического мышления и навыков решения проблем, а участие в создании умного устройства учит детей ответственному отношению к окружающей среде и важности сохранения ресурсов.

Образовательный конструктор может быть использован для подготовки команд для участия в профиле «Инженерные биологические системы» Национальной технологической олимпиады, а также для освоения дисциплин школьной программы «Проектная деятельность» и «Биология».