مقدمه
پرورش گل و گیاه کار مورد علاقه خیلی از افراد است. خیلی از مردم بعد از کارهای روزانه به پرورش گل و گیاه می‌پردازند و این کار را دوست دارند. پرورش گل وگیاه در منزل علاوه بر تأثیرات فراوان بر روح و روان موجب زیبایی و لطافت منزل می‌شود.
پرورش گل و گیاه در منازل عموماً با وسایل اندکی صورت می‌گیرد و اکثر کارها توسط خود فرد انجام می‌شود. این گیاهان عموماً از نوع آپارتمانی می‌باشند و نیاز به نور زیادی ندارند, ولی به آبیاری منظم و دقیقی نیاز دارند. در هنگام تعطیلات نوروزی و یا . . . که اکثر خانواده ها به مسافرت می‌روند آبیاری گلها و گیاهان یکی از مشکلات علاقه مندان به پرورش گل و گیاه است.
برای آبیاری منظم و دقیق (به صورت هوشمند)طرح ذیل می‌تواند مورد استفاده قرار بگیرد. با به کار بردن این دستگاه دیگر در هنگام مسافرت مطمئن هستید که هنگام بازگشت گلهای شما خشک نشده بلکه شاداب و زیبا باقی مانده است زیرا این وسیله به طور دائم رطوبت خاک گلدان را تحت نظر دارد و در صورت کاهش رطوبت خاک از حدی که توسط شما تنظیم می‌شود, آن را آبیاری می‌کند.
لوازم لازم برای ساخت :
برای ساخت این دستگاه احتیاج به ابزار و ماشین آلات خاصی نیست . بلکه با تجهیزات ساده ای مانند لوازم مونتاژ برقی و الکترونیکی و شیر و دو میله فولادی گالوانیزه و به همراه کمی تخصص می توان شروع به ساخت این دستگاه کرد و به همین دلیل ساده بودن خیلی راحت می توان این کالا را به بازار عرضه کرد و با بازار موفقی مواجه شد .
اصول کار دستگاه
این دستگاه برای حس کردن کم آبی در گلدان از دو میله‌ی فولادی گالوانیزه شده استفاده می‌کند. این دو میله با فاصله‌ی موازی در کنار هم قرار گرفته‌اند و در خاک فرو می‌روند. اگر خاک مرطوب باشد به علت وجود املاح و نمک‌های مختلف در خاک, مقاومت الکتریکی بین میله‌ها کم می‌شود. برای سنجش این رطوبت می‌بایست جریانی در میله‌ها جاری شود, در این مورد از جریان متناوبی استفاده شده که در هر ثانیه 200 بار جهت خود را عوض می‌کند و از الکترولیز املاح خاک جلوگیری می‌کند. از این میله‌ها سیگنالی عبور می‌کند که شدت آن به رطوبت خاک بستگی دارد, این سیگنال به قسمت الکترونیکی دستگاه وارد می‌شود, این بخش با توجه به شرایط و تنظیماتی که توسط فرد (با توجه به نیاز تنظیم می‌شود) اقدام به سوئیچ کردن یک شیر برقی می‌کند. شیر برقی هم مسیر آب را باز می‌کند تا آبیاری گلدانها صورت بگیرد.
این دستگاه قابلیت این را دارد که در سه وضعیت ( mod) عمل کند. این وضعیت ها به گونه‌ای فراهم شده که کاربرد آن را در همه جا و هر شرایطی میّسر می‌کند.
قابلیت های کاری دستگاه (وضعیت ها)
دستگاه قادر است در سه وضعیت ذیل عمل کند.
1 ) تایمری : قطع و وصل با توجه به زمان های آبیاری و استراحت صورت می‌گیرد.
2 ) هوشمند : در این حالت تایمرها نقشی ندارند بلکه قطع و وصل شدن آب تماماً وابسته به رطوبت خاک است.
3 ) ترکیبی : در این وضعیت زمان آبیاری, زمان استراحت و رطوبت خاک در ارتباط با هم کار کنترل را انجام می‌دهند.
در حالت تایمری زمان‌های آبیاری و استراحت توسط دو عدد ولوم تنظیم می‌شود. زمان آبیاری از 15 sec تا 3 min قابل تغییر است و زمان استراحت هم می‌تواند بین 40 min تا 84 hur می‌تواند تغییر کند. البته این تغییرات زیاد زمانها خطی نیست بلکه در چند رنج تعیین می‌شود. این حالت می‌تواند علاوه بر آبیاری در کاربردهای هم استفاده شود.
در حالت هوشمند کنترل شیر تماماً توسط قسمت سنجشگر رطوبت صورت می‌گیرد, اگر رطوبت خاک بالا رفت آبیاری قطع می‌شود و اگر رطوبت کمتر شد آبیاری مجدداً صورت می‌گیرد. این حالت هم در آبیاری می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد و هم در کاربردهای دیگری مانند پرکردن مخازن می‌تواند مورد استفاده قرار می‌گیرد.
در حالت ترکیبی که بهترین حالت است و ترکیبی است از عملکرد هوشمند و تایمری. با ترکیب این دو بخش امکان کار در هر شرایطی و هر کاربردی در زمینه‌های مختلف آبیاری فراهم شده است. این حالت امنیت تایمری و کارایی هوشمند را در یک جا گردهم می‌آورد.
طریقه آبیاری به این شکل است که : با اتصال دستگاه به برق دستگاه به طور خودکار در زمانی به مدتی که توسط تایمر 1 کنترل می‌شود برای چند دقیقه آبیاری می‌کند, بعد از آبیاری تایمر 2 شروع به کار کرده برای چند ساعت از تحریک بی‌مورد دستگاه جلوگیری می‌کند, بعد از سپری شدن این زمان دستگاه با توجه به نیاز گل به آبیاری دوباره اقدام به آبیاری می‌کند.
طرز کار دستگاه ( توضیحات فنی )
دستگاه از دو بخش الکترونیکی و هیدرولیکی تشکیل شده است, قسمتهای الکترونیکی کار کنترل و تصمیم گیری را انجام می‌دهند و قسمتهای هیدرولیکی کار آبیاری و انشعابات را انجام می‌دهند. برای توضیح کامل و بدون مشکل قسمت های فوق را از هم مجزا می‌کنیم و هر بخش را جداگانه شرح می‌دهیم.
الکترونیک دستگاه
دستگاه فوق با وجود کارکرد هوشمند و امنیت بالا سعی بسیار شده که ساده نگه داشته شود, قسمت های اصلی دستگاه شامل یک Ap-Amp , و دو عدد 14 bit Counter می‌باشد. برای بافرکردن داخلی سیگنالها نیز از یک 74HC14 استفاده شده است. نقشه‌ی دستگاه را می‌توانید در 2 صفحه بعد مشاهده نمایید.
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.