Презентация проекта по физике 10-го класса: Автоматическая ферма для выращивания помидоров
1. Введение
• Цель проекта: Создание автоматической фермы для выращивания помидоров, которая минимизирует участие человека в процессе ухода за растениями, обеспечивая их нужными условиями для роста.
• Краткое описание задачи: Проект направлен на автоматизацию процессов полива, обогрева и вентиляции внутри фермы, чтобы создать оптимальные условия для выращивания томатов.
• Выращиваемые культуры: В мини-ферме будут выращиваться томаты, так как они универсальны и обладают высокими вкусовыми качествами, требуют умеренного ухода. Для томатов оптимальная температура составляет +22…+25 °C. Потребность томатов во влаге зависит от фазы развития растений. В период от всходов до начала завязывания плодов оптимальный диапазон влажности 70-80%. Они требовательны к свету и при его недостатке задерживается развитие растений, листья бледнеют, образовавшиеся бутоны опадают, стебли сильно вытягиваются.
2. Какую проблему поможет решить?
1) Самообеспечение: Позволяет снизить зависимость от коммерческих производителей и обеспечить себя свежими продуктами.
2) Экономия денег: Покупка в магазинах может быть дорогой, собственная мини-ферма позволит вам экономить деньги на еде.
3) Защита окружающей среды: Выращивание растений в контролируемых условиях позволяет сократить использование пестицидов и других химических веществ, что положительно влияет на окружающую среду.
4) Обучение детей: Работа на мини-ферме может стать отличным способом обучения детей основам садоводства и ухода за растениями. важность продавать их на местных рынках или через интернет, получая дополнительный доход.
3. Описание проекта
Основные компоненты системы:
1) Датчик влажности «XH-M214»: Следит за уровнем влажности почвы и передает данные системе для активации автополива.
2) Автополив: Включает бак с водой и насос, который подает воду с потоком 1.3 литра в минуту для поддержания оптимальной влажности почвы.
3) Датчик температуры «W1209»: Контролирует температуру внутри фермы, регулируя работу системы обогрева и вентиляции.
4) Вентилятор: Корпусной вентилятор на 0.25А для охлаждения внутреннего объема фермы, активируется при необходимости.
5) Реле времени «CenryKay DE 6V 30V Timer Relay Module Trigger»: Обеспечивает автоматическое включение и выключение света и обогрева в соответствии с заданным графиком.
6) Лампа на 50W: Используется для обогрева и освещения, необходимого для нормального роста томатов.
4. Технические характеристики компонентов
1) Датчик влажности «XH-M214»:
•Принцип работы: Измеряет влажность почвы и передает данные на контроллер для активации автополива.
- Напряжение: DC 3-5 В
- Ток: 100 - 200 мА
- Высота всасывания: 0.3 - 0.8 м
- Поток: 1.2 - 1.6 л/мин
- Диаметр выходной трубки: внутренний 4.5 мм, внешний 7 мм
- Диаметр входной трубки: внутренний 4.5 мм, внешний 6.8 мм
- Материал: Пластик
3) Датчик температуры «W1209»:
Технические характеристики W1209:
- Напряжение питания: 12 В
- Максимально переключаемый ток: 5 А
- Максимальное напряжение на контактах: 250 В
- Температурный диапазон: -50 ºС … +110 ºС
- Точность управления: 0.1 ºС
- Гистерезис точность: 0.1 ºС
- Частота обновления: 0.5 с
- Терморезистор: NTC (10К 0.5%, водонепроницаемый)
- Мощность: 0.25A,
- Максимальный воздушный поток CFM: 37.5
- Максимальная скорость вращения об/мин: 1200
- Максимальный уровень шума дБ: 21
- Рабочее напряжение: 6-30 В
- Напряжение питания нагрузки: может управлять оборудованием в пределах 30 В постоянного тока или 220 В переменного тока.
- Временной диапазон: 0,1 секунды (мин) ~ 999 минут (макс),
- Ток покоя: 20 мА Рабочий ток: 50 мА
- Рабочая температура: -40-85 ℃
Технические характеристики:
• 50w
• 4500 люменов
5. Схема устройства
1) Расположение основных элементов внутри корпуса: Все компоненты установлены на верхней поверхности поликарбонатного корпуса полуцилиндрической формы (высота 1200 мм, радиус 450 мм). Это обеспечивает компактное размещение оборудования и эффективную работу системы.
2) Подключение датчиков к контроллеру: Датчики влажности и температуры подключены к центральному контроллеру, который управляет насосом, вентилятором и лампой.
3) Управление системой через реле времени: Реле времени регулирует работу лампы в зависимости от времени суток.
6. Программное обеспечение
1) Алгоритм работы системы: Система анализирует показания датчиков и принимает решения о включении или отключении автополива, обогрева и вентиляции на основе заданных пороговых значений.
2) Условия срабатывания автополива и обогрева: Полив срабатывает при снижении влажности почвы ниже 70%, обогрев включается при падении температуры ниже 22°С.
3) Графическое представление данных с датчиков: Интерфейс программы позволяет визуализировать данные в реальном времени, что облегчает мониторинг состояния фермы.
7. Эксплуатация и тестирование
1) Описание процесса испытаний: Система была протестирована в течение 4 недель для оценки работы автополива, обогрева и вентиляции в различных условиях.
2) Результаты экспериментов:
• Результаты показали, что автоматическая ферма поддерживает стабильные условия для роста томатов с минимальным участием человека.
• Система показала высокую эффективность в регулировании микроклимата внутри фермы, что привело к улучшению качества и скорости роста томатов.
8. Заключение
1) Обзор выполненной работы:
• В ходе проекта была разработана и протестирована автоматическая ферма, способная поддерживать оптимальные условия для выращивания томатов.
2) Возможности для улучшения системы:
• Интеграция с системой удаленного мониторинга и автоматическая подача удобрений.
3) Перспективы дальнейшего развития проекта:
• Возможность масштабирования системы для других видов растений, улучшение энергосбережения и автономности работы фермы.
Критерии оценки работ участников конференции «Инженеры будущего»
1. Критерии оценки работ участников отборочного этапа:
2) Точность формулировки цели и задач работы.
3) Полнота реализации задач, поставленных в работе.
4) Целесообразность выбранных методов исследования и оборудования.
6) Теоретическая и практическая значимость работы.
7) Реализация результатов работы.
8) Наличие самостоятельно выполненного исследования (или наличие практической части).
9) Соответствие темы и содержания работы указанному автором уровню общего образования.
2. Критерии оценки выступления участника на заключительном этапе:
1) Актуальность выбранной темы.
2) Логичность и полнота представленных материалов.
3) Практическая реализуемость работы.
5) Наличие отзыва вуза/предприятия-партнёра, при участии которых выполнялась работа.
6) Обоснование современного оборудования. использованных методов и применения.
7) Применение практических навыков в выполнении работы.
8) Самостоятельность выполнения работы.
9) Умение аргументировать заключения и выводы.
10) Культура публичного выступления.
11) Качество презентационных материалов.
12) Умение отвечать на вопросы (в зависимости от формы проведения заключительного этапа).
Аспекты
1. Актуальность работы: Проект автоматической фермы для выращивания помидоров решает проблему самообеспечения продуктами питания и уменьшения зависимости от коммерческих поставок. Он способствует экологичности, снижая использование химикатов, и может использоваться для обучения детей садоводству.
2. Точность формулировки цели и задач: Цель проекта четко указана — создать автоматическую ферму, минимизирующую участие человека. Основные задачи включают автоматизацию полива, обогрева и вентиляции для поддержания оптимальных условий выращивания томатов.
3. Полнота реализации задач: Задачи проекта были полностью реализованы: разработана и протестирована система, которая автоматически регулирует микроклимат фермы, что способствует стабильному росту растений.
4. Целесообразность выбранных методов и оборудования: Использование датчиков влажности и температуры, насоса и реле времени обосновано необходимостью контроля над условиями выращивания. Каждый компонент выбран для конкретной задачи — поддержание влажности, температуры и освещения.
5. Степень раскрытия темы: Описание проекта включает информацию о выращивании томатов, оптимальных условиях для их роста и необходимости автоматизации, что показывает высокий уровень раскрытия темы.
6. Теоретическая и практическая значимость: Проект демонстрирует теоретические знания в области физики и практическую применимость в агрономии. Эта работа может послужить примером для школьников и студентов, заинтересованных в автоматизации сельского хозяйства.
7. Реализация результатов: Система была протестирована на протяжении четырёх недель, и результаты показали её эффективность в поддержании оптимального микроклимата для роста томатов.
8. Самостоятельное выполнение исследования: Исследование включает практическую часть — сборку и тестирование системы, что свидетельствует о самостоятельной работе над проектом.
9. Соответствие теме и уровню образования: Проект соответствует уровню учащихся 10-го класса, так как включает основы автоматизации и простые технические решения, применимые на практике. Для презентации материала следует акцентировать внимание на логичности, полноте представления и практической реализуемости работы, а также уметь обосновать выбор оборудования и методов исследования.
10. Практическая реализуемость работы: Проект уже реализован и протестирован на практике. Автоматическая ферма способна поддерживать условия для роста томатов с минимальным вмешательством человека, что показывает её готовность для использования в домашних условиях или в учебных заведениях для образовательных целей.
11. Внедрение в практику: Система имеет потенциал для внедрения в различные практические области, такие как городское садоводство, экопоселения и образовательные программы по сельскому хозяйству. Возможность масштабирования проекта для других культур увеличивает его перспективность.
12. Обоснование современного оборудования и методов: Для автоматизации использованы актуальные компоненты, такие как датчики влажности и температуры, реле времени, и вентилятор, что обеспечивает надежное поддержание микроклимата. Это современное оборудование также позволяет гибко настроить систему под различные условия.
13. Применение практических навыков в выполнении работы: Работа над проектом включала навыки программирования, настройки датчиков и сборки оборудования, что является важной практической составляющей и демонстрирует приобретение новых технических умений.
14. Самостоятельность выполнения работы: Проект был разработан самостоятельно, включая сбор данных, настройку системы и проведение экспериментов. Самостоятельное выполнение работы говорит о высоком уровне подготовки и мотивации к исследованию.
15. Умение аргументировать заключения и выводы: Заключение проекта обосновано результатами тестирования, где продемонстрированы преимущества автоматической фермы для выращивания томатов. Выводы о возможностях дальнейшего расширения системы также подкреплены фактическими данными.
16. Культура публичного выступления: Для успешной презентации важно структурировано изложить цели, задачи, результаты и выводы работы, акцентируя внимание на актуальности темы, практической значимости и опыте работы с оборудованием.
17. Качество презентационных материалов: Презентационные материалы должны включать четкие схемы системы, фотографии или иллюстрации компонентов, а также графическое отображение данных с датчиков для лучшего понимания процесса работы фермы.
18. Умение отвечать на вопросы: Необходимо подготовиться к ответам на вопросы по техническим характеристикам оборудования, алгоритму работы системы, и возможности её применения. Умение обосновывать выбор методов и объяснять технические детали повысит оценку проекта на конференции.