آبیاری هوشمند گیاهان آپارتمانی

دهمین دوره از پروژه های دانش آموزی تبیان نیز با یاری خداوند و حضور پر شور شما دوستان و علاقمندان به پایان رسید اما کار ما هنوز تمام نشده است! این دوره نیز همچون سال های گذشته دوستان بسیاری با ثبت طرح ها و ایده های خلاقانه خود در منوی"پیشنهاد موضوع" ما را در ارتقای تنوع پروژه ها یاری نموده‌اند. هم چون گذشته بر آن شدیم تا با گردآوری این ایده های جالب، علاوه بر قدر دانی از این دوستان نوآور، زمینه ای را برای ایده پروری سایر پژوهشگران علاقمند فراهم آوریم. فراموش نکنید که ما همیشه منتظر طرح های جدید شما عزیزان هستیم.

نام ایده: آبیاری هوشمند گیاهان آپارتمانی
نام ارائه دهنده/دهند گان: سیده فاطمه شکرگزار
زمینه و نوع پروژه: عملی/ فیزیک
درجه سختی: دشوار
نام مدرسه: فرزانگان 1

مقدمه

امروزه به دلیل آلودگی هوا به خصوص در شهرهای بزرگی چون تهران، افراد علاقه زیادی به نگهداری گیاهان در فضای آپارتمان دارند, اما نگهداری این گیاهان در آپارتمان دارای محدودیت های مختلفی است که با مشغله امروزه افراد در خانه و بیرون از آن تطابق چندانی ندارد. به همین دلیل اکثر گیاهان آپارتمانی که گران قیمت نیر تهیه می شوند، به دلیل آبیاری نامنظم و نا متعادل پژمرده شده و یا ریشه آن ها به واسطه آبیاری زیاد می گندد و در نهایت از بین می روند.

در این طرح هدف این بود تا بتوان با آبرسانی منظم و بهینه گیاه از آن به درستی در درون گلدان مراقبت کرد و خطر از بین رفتن آن به دلیل اشتباهات انسانی را منتفی ساخت، به این صورت که تحقیقات ابتدا روی گیاهی خاص صورت گرفت و برطبق نوع گیاه مورد نظر و این که به چه میزان رطوبت نیار دارد و توجه به این نکته که با افزایش رطوبت خاک به دلیل رسانا بودن آب مقاومت خاک کاهش می یابد، با استفاده از یک مدار رطوبت سنج که وظیفه آن واکنش به تغییرات مقاومت خاک بود این امکان فراهم گردید تا به کمک رله متصل به این مدار شیر آب پاش طراحی شده، در مواقعی که رطوبت خاک کاهش پیدا می کند(افزایش مقاومت خاک)  و گیاه نیاز به رطوبت بیشتری دارد، عملیات آبیاری با زمان بندی مشخص انجام گردد. با استفاده از این دستگاه می توان گیاهان آپارتمانی را از خطر خشک شدن محافظت کرد.
 
هدف از پروژه حاضر این بود که گیاهان آپارتمانی به طریق مناسب و بهینه آبیاری شوند. منظور از بهینه با صرف کم ترین هزینه و بیشترین بازده می باشد. هزینه در این طرح علاوه بر هزینه ساخت دستگاه مصرف صحیح آب و به نوعی صرفه جویی در مصرف آن نیز می شود. برای این کار از یک رطوبت سنج یک رله متصل به موتور که در صورت کاهش رطوبت موجب فعالیت موتور شود و پس از آن آب پاش را به کار بیاندازد.

لذا جهت دستیابی به اهداف پژوهش دانش‌آموزان پس از مطالعه بر روی گیاهان آپارتمانی متوجه شدند که مهم‌ترین دلیل از بین رفتن آن ها عدم آب رسانی مناسب به انواع گیاهان است. این عدم آب رسانی از دو بعد قابل بررسی بود یکی بعدی که کمبود آبرسانی را شامل می شد و منجر به خشک شدن گیاه می گردید و بُعد بعدی زیاد بودن میزان آبی که با آن گیاه تغذیه می گردد را بررسی می نماید که سبب گندیدگی ریشه گیاه می شود. بنابراین این نکته که مفهومی جز رطوبت خاک و تنظیم آن ندارد سبب شد تا مداری طراحی کنند برای سنجش رطوبت خاک، اما سنسورهای رطوبت سنجی بسیار گران بوده و برای ساخت چنین دستگاهی باصرفه نبود لذا از مفهوم مقاومت خاک که با کاهش و افزایش رطوبت آن تغییر پیدا می کند استفاده کردند.

همچنین در قسمت مکانیکی دستگاه نیز آب پاشی طراحی کردند که به کمک یک موتور به چرخش در آمده و این چرخش به دلیل قانون برنولی منجر به مکش آب از درون مخزن آب و آب پاشی گیاه مذکور می گردد. برای ساخت آبپاش، همچنین صرفه جویی در هزینه از نِی استفاده شد. در کلیه مراحل کار نیز کلیه روابط فیزیکی حاکم بر مدار و مکانیک دستگاه و همچنین ادوات الکترونیکی و کاربرد و عمل آن ها نیز مورد مطالعه قرار گرفت.

مواد و وسایل مورد نیاز

پتانسیومتر ۷1 کیلو اهم
مقاومت 33 کیلو اهم
اپ امپ ۱۴۷
مقاومت ۷ کیلو اهم
دیود 1N4001
ترانزیستور BC147
رله‌ 7 ولتی
موتور DC
سوئیچ
آب پاش مکانیکی
محفظه‌ آب

مهارت های کسب شده

1. بررسی نیازهای گیاه آپارتمانی مورد نظر
2. آشنایی با انواع قطعات الکترونیکی
 3. آشنایی با قوانین فیزیکی مورد نیاز
 4. بستن مدار
 5. آزمون وسیله

بخش پژوهش های دانش آموزی تبیان، تهیه:مهدی رحمانی
تنظیم: علی سرمدی