Система автоматизированного полива IRRIOT. Ремоут
Дизайн, конструкция, прототип и организация производства удалённого модуля управления электромагнитными клапанами системы полива
Этап #1 Постановка задачи
IRRIOT («Иррайот», Irrigation IoT) – это устройство из семейства IoT, Internet of Things, беспроводная система автоматического полива (Wireless IoT Irrigation Automation). Её можно устанавливать на сельскохозяйственных полях, в теплицах, на спортплощадках, парках, — короче, везде, где требуется постоянный полив. Управляется через приложение, может включаться и выключаться автоматически и/или по команде пользователя.
Система состоит из удалённых модулей управления электромагнитными клапанами — ремоутов — и контроллера полива (базы). База (по расписанию или по команде) посылает сигнал на модули, электромагнитный клапан открывается — полив начинает работать. Ещё один сигнал — клапан закрывается.
В целом база может поддерживать до 32 ремоутов, но в этом проекте мы работаем не над ней, а только над модулями управления клапанами.
В качестве корпуса ремоута использовался готовый RND 455-00162.
Кроме корпуса, в составе устройства есть солнечная панель на 0,5 ватт, основная плата, модем стандарта LoRa, обеспечивающий связь на большие расстояния, интерфейсы для подключения цифровых и аналоговых сенсоров и аккумулятора.
Система может функционировать полностью автономно, согласно заданным программам. Она работает с погодными данными, которые получает через Cloud+, и информацией от сенсоров (влажности почвы, температуры воздуха и т.д.) и в нужный момент включает (или не включает) полив. Здесь также есть расходомер, который предупредит, например, об утечках воды.
Электромагнитный клапан, которым управляет ремоут, размещается отдельно.
На корпусе должны иметься отверстия для водоустойчивого коннектора CNLinko (нужен, чтобы подключать кабель к электромагнитному клапану) и цифрового или аналогового датчика, окно солнечной панели, «окно» под светодиод, а также сервисный люк, за которым прячутся сервисный разъём, АКБ, переключатели и пр. Устройство будут устанавливать практически где угодно, так что необходимо продумать крепления для установки на столбы, трубы и стены.
Требования к материалу корпуса достаточно жёсткие: так, пластик, из которого он будет сделан, должен быть способен выдерживать перепады температуры и влажности, прямые солнечные лучи, брызги не только воды, но и минеральных и химических удобрений. Прозрачный пластик окна солнечной панели не должен мутнеть.
Но и этого мало: нужны и радиопрозрачность, и защита внутренних компонентов от образования конденсата, ведь модули будут устанавливаться и на открытом воздухе, в теплицах. Защиту от конденсата можно обеспечить несколькими способами: это и покрытие печатных плат защитным составом, и установка клапанов вентиляции. Нам придётся решить, какой способ будет оптимальным.
Защита корпуса от пыли и влаги — IP66 (включая солнечную панель).
Этап #2 Эскизирование
Типовой корпус не устраивал заказчика и неудобством, и жутким внешним видом. Вдобавок, пользователи воспринимали его как-то несерьёзно (а система полива, между прочим, IoT).
Для нового корпуса будем использовать светлые тона, — устройство не должно нагреваться на солнце.
Посмотрим на тренды?
Сначала ручные наброски:
Переход к цифровым — нужно определить форму корпуса:
И вот — много чистовых эскизов:
И ещё больше — красивых и разных:
Прошедшие отбор:
Ну и выбор, в итоге:
Этап #3 3D-моделирование
На корпусе ремоута должно быть место для разъёма внешней антенны. Вот оно, есть.
Этап #4 CAD-моделирование
Помучились вопросом, что делать с защитным стеклом солнечной батареи. Приклеивать? Но корпусу необходимо обеспечить герметичность. Может быть, здесь лучше ультразвуковая сварка?
В конце концов заложили в конструкцию возможность УЗ-сварки, но, если хочется, можно стекло и приклеить: есть возможность выбора.
Этап #5 Конструкторская документация
Рендеры:
Кстати, а где будет располагаться логотип производителя?
Лицевая часть — не лучшее место для размещения точки впрыска (это углубление на панели), но в производстве так проще и дешевле — экономические соображения победили эстетические.
Этап #6 Макетирование
Напечатали, проверили сборку. Внесли незначительные правки (чтобы удобнее было собирать корпус с электроникой) и «ушли» на прототип.
Этап #6 Прототипирование
Перед тем, как отправить нам прототип, подрядчик в Китае делает фото:
Делаем анализ прототипа и фотографируем корпус:
Вслед за прототипом наступила очередь тестовой предсерийной партии:
После чего мы помогли разработчикам «Иррайота» подобрать подрядчика и запустить изготовление 200 комплектов литьём в силиконовые формы. Производство по технологии литья под давлением будет, но позже: окончание разработки пришлось как раз на сезон полива.
— Этот проект — пример правильной разработки. Здесь выдержана этапность, корректно запущено производство: все решения проверены сначала на прототипах, потом — на тестовых партиях.
Да, это небыстрый путь, но верный — устраняя проблемы заранее, до начала производства, вы защищаете себя от неприятных сюрпризов (и незапланированных расходов) в будущем.
Евгений Аракас,
руководитель проекта
Нужна похожая разработка?
Расскажите о вашем устройстве — бесплатно проконсультируем и оценим стоимость.