Salati kasvatamine vähem ruumis või Salati kasvatamine ruumis, (rohkem või vähem): 10 sammu

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:47

See on professionaalne esitus Growing Beyond Earth, Maker Contest, mis esitati Instructables kaudu.

Ma ei saaks olla rohkem põnevil, et kujundan kosmosekultuuride tootmiseks ja postitan oma esimese Instructable'i.

Alustuseks palus võistlus meil

„… esitage juhend, mis kirjeldab üksikasjalikult teie taimekasvukambri konstruktsiooni ja ehitust, mis (1) mahub 50 cm x 50 cm x 50 cm mahu piiresse, (2) sisaldab kõiki taime kasvu säilitamiseks vajalikke funktsioone, st kunstlikku valgust, niisutussüsteemi, ja õhu ringluse vahendid ning (3) kasutab siseruumi tõhusalt ja leidlikult, et sobitada ja edukalt kasvatada võimalikult palju taimi.”

Pärast konkursinõuete ja KKKde lugemist tegin projekteerimisprotsessis järgmised eeldused.

Astronaudi kord nädalas planeeritud suhtlus projektiga oleks vastuvõetav ja ei tühistaks automaatse kontrolli aspekti võistluskriteeriumides.

Projekti toiteplokki saab paigutada väljaspool 50 cm3, kuna ISS varustaks seadet toitega, kui seade oleks kosmoses. Projekti sees olevate valgusdioodide jahutamine võib pärineda väljaspool 50 cm3, kuna ISS suudab seadmele jahutada, kui seade oleks ruumis.

„Kasutajal” võib olla piiramatu juurdepääs 50 cm3 mahu üla- ja neljale küljele planeeritud iganädalase hoolduse jaoks, kuid mitte välistada planeerimata probleeme, kui „projektiga” tekib plaaniväline probleem.

Järgnevalt kogusin võistluse parameetrid

Projekti andmed

Vesi: 100 ml taime kohta päevas (soovitatav)

Valgustus: 300-400? Mol/M2/s PAR 400-700 nm piires (soovitatav)

Valgustsükkel: 12/12

Valguse tüüp: LED (soovitatav)

Õhuringlus: 2,35 cf/0,0665m3 (minu disaini kasvupiirkond)

Temperatuur ISS -il: 65-80 ° F / 18,3 kuni 26,7 ° C (võrdluseks)

Taime tüüp: ‘Outredgeous’ Red Romaine salat

Täiskasvanud taime suurus: 15 cm kõrge ja 15 cm läbimõõduga

Kasvatussüsteem: (disaineri valik)

Tarvikud

Me vajame varusid

(Neid osi kasutatakse kontseptsiooni tõestuseks, tõenäoliselt ei ole need kosmosereisidele heaks kiidetud)

1 - 0,187 "48" x 96 "valge ABS

3 - Mikrokontrollerid

1 - 1602 LCD -ekraan

1 - andmekoguja kilp Nano jaoks

3 - fototakistid

4 - AM2302 andurid

1 - temperatuuriandur DS18B20

1 - EÜ andur, 1 - 15mA 5V optiline vedeliku tase

1 - DS3231 Pi jaoks (RTC)

… Ja rohkem tarvikuid

1 - Peristaltiline doseerimispump

1 - 12 V veepump

1 - piesohelisignaalid

3 - 220 oomi takistid

1 - DPST lüliti

1-265-275nm UVC steriliseerija

24 - 1½”sanitaarkorgid

1 - vedeliku/õhu magnetsegamise etapp

1 - tilguti juhtpea, 8 rida

1 - tilguti niisutussüsteem

1 - Veemahuti vahetus

1 - ½ ID PVC toru

70 - Kruvid valgusdioodide kinnitamiseks

18 AWG ja 22 AWG traat

1 - kahanda torusid

1 - alumiinium LED -jahutusradiaatori jaoks

5 - 6 mm kõrgused kombatavad lülitid

4 - 1 oomi, 1 vatti takistid

1 - kg seemneid “Outredgeous” salat

…ja veel

1 - 400 W võimendusplaat

32-3 W valged LED-id, (6000-6500k)

1 - 24V / 12V / 5V / 3,3 V toiteallikas

8-40 mm arvuti ventilaatorid

11 - 5V Opto isoleeritud releed

10 - 1N4007 tagasivoolu diood

24 - Kivivilla pistikud

1 - hüdropoonilised toitained

1 - Toitainete mahuti

1 - Mylari leht

… Ja tööriistad

Lahusti liimimiseks

Saag

Augusaed

Jootekolb

Jootma

Puurida

Puurid

Kruvikeerajad

Arvuti

USB kaabel

Arduino IDE tarkvara

Samm: praeguse VEGGIE süsteemi võrdlemine

ISS -i süsteem “VEGGIE” kasvatab 28 päeva (4 nädala) jooksul 6 salatipead. Kui “VEGGIE” jookseks 6 kuud (keskmine aeg, mil astronaut ISS -i pardal viibib), kasvaks see 36 salatipead ja lisaks veel 6 nädalat, mis olid kaks nädalat vanad. 3 -liikmelise meeskonna jaoks on see värske köögivili kaks korda kuus.

Projekt GARTH kasvatab 28 päeva (4 nädala) jooksul 6 pea salatit. AGA.. kui see jookseks 6 kuud, kasvaks sellest 138 pea salatit, lisaks veel 18 pead erinevates kasvufaasides. 3 -liikmelise meeskonna jaoks on see värske köögivili 7½ korda kuus või peaaegu kaks korda nädalas.

Kui see köidab teie tähelepanu… vaatame disaini lähemalt

2. samm: GARTH -projekt

Aianduse kasvuautomaatika ressursitehnoloogia

(GARTH projekti fotod on täismõõdus makett, mis on valmistatud Dollar Store'i vahtplastplaadist)

Projekt GARTH maksimeerib tootlikkust, kasutades 4 eraldi optimeeritud kasvuala. See hõlmab ka valgustuse, õhu kvaliteedi, vee kvaliteedi ja vee asendamise automaatseid juhtimissüsteeme.

32, valged 6000K LED -tuled pakuvad soovitatud PAR -i nõudeid. Sisekeskkonna säilitamiseks lisati kahe ventilaatori õhuringluse süsteem ja nelja ventilaatori ventilatsioonisüsteem ning taimede toitmiseks ja jälgimiseks valiti automatiseeritud, ise optimeeriv toitainete õhukese kile (NTF) hüdropooniline süsteem. Aurustumise asendusvesi hoitakse ülemises hoiuruumis eraldi reservuaaris pidevalt segatud vedelate toitainete reservuaari lähedal, mis on vajalik toitainetaseme säilitamiseks hüdropoonikasüsteemis ilma astronaudi abita. Kogu toide siseneb, töötab ja jaotatakse ülemisest hoiuruumist.

3. samm: disainifunktsioonid

Neli kasvuala

1. etapp (idanemine), 0-1 nädala vanustele seemnetele, umbes 750 cm3 kasvuruumi

2. etapp, 1-2 nädala vanuste taimede jaoks, umbes 3 600 cm3 kasvuruumi

Kolmas etapp 2-3 nädala vanustele taimedele, umbes 11 000 cm3 kasvuruumi

Neljas etapp 3-4 nädala vanuste taimede jaoks, umbes 45 000 cm3 kasvuruumi

(Esimese ja teise etapi alad on ühendatud eemaldatavale alusele, et hõlbustada istutamist, hooldamist ja puhastamist)

4. samm: valgustussüsteem

Valgustus oli karm ilma PAR -meetrita. Õnneks oli võistlusel härra Dewitt Fairchildi troopilises botaanikaaias küsimustega. Ta suunas mind edetabelitesse, mis olid väga kasulikud ja need graafikud viivad mind ka lehele led.linear1. Graafikute ja veebisaidi abil sain arvutada oma valgustuse ja vooluahela vajadused.

Minu disain kasutab 26,4 V allikapinget, et käivitada 4 massiivi 8, 3 -vatiseid LED -e järjestikku 1 oomi ja 1 vatti takistitega. Ma kasutan 24 V toiteallikat ja Boost -muundurit, et tõsta püsivool 26,4 V -ni. (ISS -i pardal kasutaks minu disain 27 V, mis on saadaval, ja Buck -muundurit, et alandada pinget ja tagada püsiv vool 26,4 V)

See on valgustussüsteemi osade loend.

32, valge 6000-6500k, 600mA, DC 3V – 3,4V, 3W LED

4, 1 oomi - 1W takistid

1, 12A 400W võimendusmuundur

1, 40 mm ventilaator

1, termistor

1, DS3231 Pi (RTC) või andmeregistreerija jaoks

18 AWG juhe

… Ja nii kavatsen ma kasutada neid kolmkümmend kaks 3W LED-i.

Üks LED esimeses etapis, neli etapis 2 ja üheksa etapis 3. Viimased kaheksateist LED -i süttivad 4. etapis ja toovad meid umbes 2,4 ampri juures kokku 96 vatti.

Samm: õhuringluse ja ventilatsioonisüsteem

(Pidage meeles, et torustik ja elektrijuhtmestik ei ole valmis. Need on fotod kavandatud süsteemi maketist)

Tsirkulatsioon saavutatakse kahe 40 mm ventilaatoriga. Tõukeventilaator, mis puhub vasakus ülanurgas asuvast kanalist 4. etappi. Õhk voolab üle 4. etapi ja 3. etapi esiküljele, seejärel läbi 3. etapi ja tagumisest osast välja (üles ja ümber 1. etapi, lühikese kanali kaudu) teise etapi taha. Tõmbeventilaator teise astme kohal asuvas kanalis tõmbab õhu läbi teise etapi ja parema eesmise ülanurga. Teekonna lõpuleviimine läbi õhuringluse süsteemi.

Neljanda etapi õhutus toimub otse ülemisest tagaseinast. Kolmas etapp väljub ka selle ülemisest tagaseinast. Teine etapp ventileeritakse otse läbi ülaosa ja idanemisjärk (1. etapp) õhutab tagaseina välja, sarnaselt etappidele 3 ja 4.

6. samm: NFT hüdropooniline süsteem

(EÜ -sond, temperatuuriandur, vedeliku taseme andur, voolikud aurustumise asendamiseks magevee reservuaarist ja voolikud, mis ühendavad õlipumba pumbad kanalitega, kõik asuvad siin karteris, kuid pole sellel fotol näidatud)

Süsteem sisaldab 9 000+ml/cm3 mahutit, 7 000+ml // cc mageveepaaki aurustumise asendamiseks, 12 V 800 l/tunnis veepumpa, UV-C steriliseerijat, et tappa kõik vetikad, mis sisenevad vette. 8 pordiga reguleeritav voolukollektor, õhutorn koos vastassuunalise vooluventilaatoriga 2. etapi allavoolu ja auruheitvee õhutamiseks, vedeliku taseme andur, EC -andur, veetemperatuuri andur, peristaltiline pumba doseerimine toitainete reservuaarist, segamisetapp, mis hoiab toitained lahuses reservuaaris ja viies kasvukanalis või -kanalis. Viis kasvukanalit, segamisetapp ja õhutustorn saavad vett 8 pordi reguleeritava voolukollektoriga. Kui hüdropoonilist süsteemi on vaja hooldada, lülitab esipaneelil asuv kahepooluseline ühe viske (DPST) katkestuslüliti toite välja. veepumbale, UV-C steriliseerijale ja peristaltilise pumba toitainete doseerijale. See võimaldab "kasutajal" ohutult töötada hüdropoonilise süsteemi kallal, ohustamata ennast või saaki.

Samm: toitainete automaatne kohaletoimetamise süsteem

Ma kasutan Michael Ratcliffe'i jaoks selle projekti jaoks välja töötatud "iset optimeerivat automatiseeritud Arduino toitainete doseerijat". Olen kohandanud tema visandit oma süsteemile ja riistvarale ning kasutan oma EC -andurina Michaeli „kolme dollari EC - PPM -meetrit”.

Mõlema projekti kohta leiate teavet või juhiseid: element14, hackaday või michaelratcliffe

8. samm: automaatikasüsteemide elektroonika

Valgustussüsteem kasutab Arduino mikrokontrollerit, ühte DS3231 Pi (RTC) jaoks, ühte 4 releemoodulit, nelja 1 oomi-1 vatti takistit, kolmkümmend kaks 3 W valget LED-i, üks 400 W võimendusmuundur, kolm fototakistit, üks 40 mm arvuti ventilaator ja üks termistor. Mikrokontroller kasutab RTC -d tulede ajastamiseks 12 -tunnise sisse- ja väljalülitustsükli jooksul. See jälgib 2., 3. ja 4. astme valgustugevust fototakistitega ning hoiatab LED/pieso -häirega, kui tuvastab mis tahes etapis vähese valguse taseme põlema lülitamise ajal. LED -juhtplaadi temperatuuri jälgib 40 mm ventilaatoriga ühendatud termistor ja see hakkab automaatselt jahutama, kui tuvastatakse piisav soojus.

Toitainete kohaletoimetamise süsteemi töötas välja Michael Ratcliffe. Süsteem kasutab Arduino Megat, üht Michaeli EC -sondi ideed, ühte 1602 LCD -klahvistiku ekraanikilpi, ühte veetemperatuuri andurit DS18B20, ühte 12 V peristaltilist doseerimispumpa ja ühte 5 V opto -isoleeritud releed. Lisasin ühe optilise vedeliku taseme anduri. Süsteem jälgib EÜ ja vee temperatuuri ning aktiveerib peristaltilise pumba, et vajadusel toitaineid doseerida. Mikrokontroller jälgib veetaset kraanikausis ja hoiatab LED/pieso -häirega, kui karteri veetemperatuur on väljaspool kasutaja määratud vahemikku, kui EC -anduri andmed on kasutaja määratud vahemikust kauem kui kasutaja määratud ajavahemiku jooksul või kui paagi veetase langeb alla kasutaja määratud taseme.

Õhuringluse süsteem koosneb Arduino mikrokontrollerist, neljast AM2302 andurist, kuuest 40 mm arvutiventilaatorist (kaks õhuringluse ventilaatorit 2., 3. ja 4. etapiks ning 4 ventilaatorit), ühest UV-C steriliseerijast ja kuuest 5V optilisest isoleeritud releest (fännidele). Kontroller jälgib õhutemperatuuri ja -niiskust kõigis 4 etapis ning käivitab automaatselt kaks ventilaatori tsirkulatsioonisüsteemi või üksiku astme ventilaatorit, et hoida temperatuur ja niiskus kasutaja määratud vahemikus. Kontroller seab ja kontrollib ka UV-C steriliseerija ajastust ning hoiab LED/pieso-häiret juhuks, kui temperatuur või niiskus ületavad kasutaja määratud taseme mis tahes neljas etapis.

9. samm: ehitamine

50 cm3 korpus, kanalid, magevee aurustamise asendusmahuti, õhutustorn, keskne õhuringluskanal, esimese ja teise astme sahtel, katuseklambrid (pole näidatud) ja enamik teisi kandekonstruktsioone ehitatakse alates 0,187” Must ABS. Lavade eesmised kardinad on näidatud Mylari filmis, kuid tõenäoliselt oleksid need valmistatud tegelikul prototüübil peegeldava kattega akrüülist või polükarbonaadist. Valgustus (pole näidatud, kuid koosneb neljast massiivist 8, 3W LED -ist järjestikku) paigaldatakse ligikaudu 0,125 -tollisele alumiiniumkattele, mille ülaosas on joodetud 0,125 -tolline vasest toru vedeliku jahutamiseks (see jahutus siseneb ja väljub tagaküljelt) jahutusseadme eraldamiseks võistlusega mitteseotud jahuti.) NTF-vee torustik 1. ja 2. etappi (pole ühelgi fotol näidatud, kuid) kinnitatakse teise etapi esiküljel oleva kiirühenduse kaudu.

Võimendusmuundur (näidatud ülemise hoiukoha fotol) võib idandamisaluse alla (1. etapp) ümber paigutada, et anda idanemiseks täiendavat soojust. AM2302, temperatuuri- ja niiskusandurid (pole näidatud), asuvad igal etapil kõrgel (regulaarselt planeeritud õhuringlusest väljas)

Tundub, et disain ei mõtle üldse ruumile,

aga see pole nii. Minu siin kirjeldatud NTF -süsteemi pole ruumi jaoks optimeeritud ega muudetud, kuid NTF -i hüdropoonilised süsteemid on tõsised konkurendid kosmoseviljade ainulaadsete vajaduste osas mikrogravitatsioonis ja mul on selle ruumi optimeerimiseks ideid.

Võistlusel paluti meil kavandada süsteem, mis kasvatas määratletud ruumis rohkem taimi, ja automatiseerida disain nii palju kui võimalik.

Teise etapi jaoks valitud kujundused peavad kõigepealt taimed maa peal kasvatama. Usun, et minu disain vastab kõigile konkursi nõuetele ja täidab seda, austades samal ajal taimede kasvuks vajalikku ruumi, õhuringlust, automatiseeritud keskkonnakontrolli ja nädalaid kuluvaid taimedele vajalikke kulumaterjale. Kõik 50 cm3 ruumis, mis meile anti.

Samm 10: selle kokku pakkimine

Projekti GARTH automatiseerimine vähendab vajalikku tähelepanu kord nädalas.

Seitse korda väiksem hooldus võrreldes süsteemiga "VEGGIE".

Projektis GARTH alustati kuus tehast nädalas.

Tootmine suurenes neli korda, võrreldes kuue tehasega, mis käivitati iga kuu VEGGIE süsteemis.

Arvan, et need muudatused on tõhusad, leidlikud ja tõhusad.

Loodan, et ka teie.

Teise koha tegija konkursil Growing Beyond Earth Maker