Номер 3, страница 92 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин, Иванов

3. «Моя умная теплица» (возможная форма: презентация, реферат, макет).

Проект «Моя умная теплица» представляет собой разработку и создание автоматизированной системы для выращивания растений в контролируемой среде. Цель проекта — создать оптимальные условия для роста и развития растений, минимизируя участие человека и оптимизируя расход ресурсов, таких как вода и электроэнергия. Эта система может быть реализована в виде реферата, описывающего концепцию, полнофункционального макета или презентации, демонстрирующей ее принципы работы и преимущества.

1. Концепция и актуальность

«Умная теплица» — это комплекс, оснащенный датчиками и исполнительными механизмами, работа которых управляется центральным контроллером. Система в реальном времени отслеживает ключевые параметры микроклимата (температуру, влажность воздуха и почвы, освещенность) и автоматически их корректирует в соответствии с заданными параметрами, идеальными для конкретной сельскохозяйственной культуры. Актуальность такого проекта заключается в повышении эффективности сельского хозяйства, возможности получения урожая круглый год независимо от погодных условий и значительном сокращении затрат.

Ответ: «Умная теплица» — это автоматизированная система для создания и поддержания идеального микроклимата для растений, что позволяет экономить ресурсы и повышать урожайность.

2. Основные компоненты системы

Для создания макета «умной теплицы» необходимы следующие компоненты:

• Центральный контроллер: «Мозг» системы, который обрабатывает данные с датчиков и управляет исполнительными устройствами. Чаще всего используются микроконтроллеры, такие как Arduino Uno/Nano или микрокомпьютеры Raspberry Pi.
• Датчики (сенсоры):
  • Датчик температуры и влажности воздуха (DHT11 или DHT22): измеряет температуру и влажность внутри теплицы.
  • Датчик влажности почвы: определяет уровень влаги в грунте, сигнализируя о необходимости полива.
  • Датчик освещенности (фоторезистор или модуль GY-30): измеряет интенсивность света для управления искусственным освещением.
  • Датчик уровня воды: контролирует наличие воды в резервуаре для полива.
• Исполнительные устройства (актуаторы):
  • Система полива: водяной насос (помпа) и шланги для подачи воды к растениям. Чаще всего организуется капельный полив.
  • Система вентиляции: вентиляторы (кулеры) для циркуляции воздуха и сервоприводы для автоматического открытия и закрытия форточек.
  • Система освещения: светодиодные фитолампы, которые включаются при недостаточном естественном освещении.
  • Система обогрева: нагревательные элементы (например, резистивные нагреватели или лампы накаливания), которые включаются при понижении температуры ниже установленного порога.

Ответ: Основой системы являются контроллер (например, Arduino), набор датчиков (температуры, влажности, света) и исполнительные механизмы (насос, вентиляторы, лампы).

3. Принцип работы и автоматизация

Логика работы системы закладывается в программу (прошивку) для контроллера. Алгоритм может быть следующим:

1. Контроллер периодически опрашивает все датчики.
2. Контроль температуры: Если температура опускается ниже заданного минимума (например, $T < 18^\circ C$), включается система обогрева. Если температура превышает максимум ($T > 25^\circ C$), включается вентиляция.
3. Контроль влажности почвы: Если датчик показывает, что почва сухая (значение ниже порогового), контроллер подает команду на включение насоса на определенное время. Объем воды для полива $V$ можно рассчитать как произведение производительности насоса $Q$ на время его работы $t$: $V = Q \cdot t$.
4. Контроль освещенности: Если уровень естественного света падает ниже нормы, необходимой для фотосинтеза, система автоматически включает фитолампы.
5. Контроль влажности воздуха: При превышении заданного уровня влажности (например, $> 80\%$), активируется система вентиляции для предотвращения развития грибковых заболеваний.

Все данные могут выводиться на небольшой LCD-дисплей для локального мониторинга или передаваться по сети (Wi-Fi, Bluetooth) на компьютер или смартфон для удаленного контроля и управления.

Ответ: Система работает автономно на основе заложенного в контроллер алгоритма: при отклонении параметров (температуры, влажности, освещенности) от нормы, автоматически включаются соответствующие устройства для их коррекции.

4. Преимущества «умной теплицы»

• Экономия ресурсов: Автоматический полив по мере необходимости сокращает расход воды на 50-70% по сравнению с ручным. Умное управление светом и обогревом экономит электроэнергию.
• Повышение урожайности: Поддержание идеальных условий роста круглосуточно способствует более быстрому развитию растений и увеличению урожая.
• Снижение трудозатрат: Система освобождает человека от рутинных ежедневных задач по уходу за растениями.
• Круглогодичное выращивание: Возможность создавать «лето» внутри теплицы даже зимой.
• Образовательная ценность: Проект позволяет на практике изучить основы программирования, электроники, робототехники и агрономии.

Ответ: Главные преимущества «умной теплицы» — это значительная экономия воды и энергии, увеличение урожая за счет создания идеальных условий и минимизация ручного труда.