Chytrá nádoba na potravinový odpad s automatickým systémem aplikace chemických aditiv

Bc. Josef Dračka

Diplomová práce

Smart Food Waste Container with an Automatic Chemical Additive Application System

Anotace:

Předkládaná diplomová práce se zabývá návrhem a realizací chytré nádoby na potravinový odpad s automatickým systémem aplikace chemických aditiv. Hlavním problémem současných systémů sběru gastroodpadu je jeho biologická nestabilita projevující se intenzivním zápachem, únikem výluhů a rychlým rozkladem organické hmoty, což představuje hygienickou zátěž a snižuje kvalitu vstupního materiálu pro kompostárny a bioplynové stanice. Cílem práce bylo navrhnout, zkonstruovat a otestovat funkční prototyp sběrné nádoby vybavené integrovaným systémem pro automatické dávkování chemických stabilizačních aditiv. Řešení vychází z konceptu modulárního zařízení, které lze instalovat do stávajících gastro nádob bez nutnosti zásadních konstrukčních úprav infrastruktury. Praktická část zahrnovala kompletní konstrukční návrh v prostředí SolidWorks s využitím komponentů z GrabCAD knihovny a vlastního modelování specializovaných dílů. Systém je založen na mikrokontroleru Arduino Nano řídícím peristaltické čerpadlo pro transport aditiva ze zásobníku prostřednictvím hydraulického okruhu k rozprašovací trysce. Elektronika obsahuje také RTC modul pro časové řízení, gyroskop pro detekci manipulace s nádobou a autonomní napájení z olověného akumulátoru s provozní dobou 50 dnů. Ochranná krabička a hydraulické komponenty byly vyrobeny metodou 3D tisku z PETG materiálu na tiskárně Prusa CORE One+. Kompletně sestavený prototyp byl instalován do gastro nádoby 120 l a testován v laboratorních podmínkách s využitím destilované vody místo chemických aditiv. Testování prokázalo správnou funkci všech subsystémů včetně přesného dávkování, rovnoměrné distribuce a autonomního provozu.

Abstract:

This diploma thesis deals with the design and implementation of a smart food waste container equipped with an automatic chemical additive dosing system. The main problem of current gastro-waste collection systems is their biological instability, manifested by intensive odour, leachate release and rapid decomposition of organic matter, which represents a hygienic burden and reduces the quality of input material for composting facilities and biogas plants. The aim of the thesis was to design, construct and test a functional prototype of a collection container equipped with an integrated system for automatic dosing of chemical stabilising additives. The solution is based on the concept of a modular device that can be installed into existing gastro containers without the need for major structural modifications to the infrastructure. The practical part included a complete structural design in SolidWorks using components from the GrabCAD library and custom modelling of specialised parts. The system is based on an Arduino Nano microcontroller controlling a peristaltic pump for transporting the additive from the reservoir through a hydraulic circuit to a spray nozzle. The electronics also include an RTC module for time-based control, a gyroscope for detecting container manipulation, and autonomous power supply from a lead-acid accumulator with an operational period of 50 days. The protective enclosure and hydraulic components were manufactured using 3D printing from PETG material on a Prusa CORE One+ printer. The fully assembled prototype was installed into a 120 l gastro container and tested under laboratory conditions using distilled water instead of chemical additives. Testing confirmed the correct function of all subsystems, including accurate dosing, uniform distribution and autonomous operation.

Klíčová slova

3D tisk, Arduino, gastroodpad, CAD/CAM systémy, chytrá nádoba

Keywords

CAD/CAM systems, Arduino, smart container, gastro waste, 3D printing

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 22. 4. 2026

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: Ing. Vlastimil Slaný, Ph.D.

Mendelova univerzita v Brně

Agronomická fakulta

Magisterský studijní program:
Provoz techniky