Automatiseeritud taimekasvatuskamber: 7 sammu (piltidega)

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

Järgmine projekt on minu esitus gümnaasiumi divisjoni konkursil Growing Beyond Earth Maker.

Taimede kasvukambris on täielikult automatiseeritud kastmissüsteem. Kasutasin taimede automaatseks kastmiseks peristaltilisi pumbasid, niiskusandureid ja mikrokontrollerit, et muld oleks optimaalse niiskuse juures. Ma kujundasin oma kasvukambri nii, et seda saaks hõlpsasti koristada ja istutada, ja nii kasutas see tõhusalt kasti ruumi. Paindlik disain võimaldaks astronautidel pidevalt põllukultuure juurde laadida, saades iga 10–14 päeva tagant kotikese (umbes 3 pead) täielikult küpsenud salatit. Kuna seemned idanevad eri aegadel ja kasvavad erineva kiirusega, tahtsin luua süsteemi, kus saaks taimi koristada ja uusi seemneid sisestada, kui need on valmis, nii et kujundasin oma taimekotid. Kamber koosneb neljast taimekotist või kokku 12 taimepilust, mida saab eemaldada, koristada, sisestada uus seemnekilp ja kott saab takjapaela abil mõne minuti jooksul süsteemi tagasi kleepida. Seemnelehed võimaldavad seemneid ette valmistada, suunata ja liimida enne tähtaega ning vajadusel kotti sisestada. Taimekottide pilud on kavandatud nii, et taim saaks kasvada, takistades samal ajal vee ja mustuse väljumist kotist. -staatilised kotid on lisaks elektroonikakomponentide kaitsmisele ka peegelpinnad. Niisiis jõuab antistaatiliste kottide abil valgus kõikidesse süsteemi taimedesse/võrsetesse ja salat ei kasva otse kasvuvalgustuse suunas.

Tarvikud

Konteiner:

1. Akrüülfailide hoiukast

2. Metallist hoiukast

3. Töölauafailide korraldaja

4. Velcro ribad

5. Kasvatage valgust

Taime kotid:

1. Antistaatilised kotid

2. käsn kummist vaht lint (5/16-tolline)

3. Idandamispaber

4. Jäme mullasegu

5. Seemne liim (jahu ja vesi)

6. Seemned (kasutasin Mesclun Greeni pakki)

Kastmissüsteem:

1. Peristaltiline pump

2. Silikoontorud pumba jaoks (2 mm x 4 mm)

3. Arduino M0 Pro (sobib iga mudel) ja toiteallikas

4. Mikro-USB-USB-A

5. Leivalaud

6. Jumper Traadid

7. Jootekolb ja joodis

8. Sillajuht (kasutasin TA7291P)

9. Niiskusandurid

Võite leida odavaid, kuid need korrodeeruvad kiiresti voolu põhjustatud elektrolüüsist ja need tuleb välja vahetada, kuna näidud halvenevad. Alternatiiviks on kasutada mahtuvuslikke niiskusandureid, mis on vähem altid korrosioonile, või kallimaid katood-anoodandureid

10. 12v tünnipistik leivaplaatide ja kaabli jaoks

11. Veepudel tagasilöögiklapiga

Samm: pange kamber kokku

Seda sammu saab teha mitmel viisil, kuid valisin kaheosalise konteineri, kuna see võimaldas rohkem paindlikkust. Kasutasin taimekottide, valguse kasvatamise ja automaatse kastmissüsteemi paigutamiseks metallraami, millel on avatud esikülg ja avatud ülaosa. Siis, kui taimed on laaditud, on mul akrüülkarp, mis libiseb metallist aluse alla.

Sammud:

1. Esiteks kinnitasin kasvutule metallraami külge. Puurisin valgusti mõlemale küljele kaks auku (olles veendunud, et ma ei kahjusta ühtegi komponenti) ja kinnitasin selle aluse esiküljele. (näha pildil 1)

2. Pidin raami ja akrüüli auku lõikama, et see sobiks valguse toitejuhtmega (joonis 2-4)

Nõuanne: augu lõikamiseks akrüülis puurisin ristküliku nurka neli auku, mida tahtsin lõigata, ja ühendasin need Dremeli abil ning lõikasin puhta lõigu

3. Kuna ma ostsin akrüülist ülaosale failide hoiustamise prügikasti, pidin ma eemaldama kaks huuli, millest failid üles riputada. Selleks kuumutasin plasti üles, võtsin värvikaabitsa ja vasara ning koputasin õrnalt piki tükki, mis eraldas selle aeglaselt karbist.

4. Mõne metallist raami lõpliku reguleerimisega, kasutades haamrit, sobib akrüülist pealisosa tihedalt raami ja aluse peale.

2. samm: istutage kotid

Valisin hüdropoonilise süsteemi asemel taimekotid, et võimaldada rohkem paindlikkust. Kotid saab ette valmistada ja neid saab hõlpsasti uuesti kasutada, pannes pilusse uue seemne- ja idanduspaberi. Kotid saab hõlpsalt eemaldada ja takjakinnituste abil kambrisse tagasi panna. Samuti, kuna kotte on nii lihtne valmistada, saab neid istutada nihkeaegadel, et võimaldada ühtlast põllukultuuri voogu. Kui nad kõik korraga istutatakse, on aeg, kus kambril pole suuri põllukultuure. Niisiis, ma soovitan selle asemel, et kotikesed istutataks mõne nädala võrra maha, nii et koristatav saak voolab pidevalt.

Koti suurus:

See protsessi etapp on spetsiifiline iga inimese kasti mõõtmetega. Lõppkokkuvõttes kasutasin kahte 4x6 kotti ja modifitseerisin kahte 12x16 kotti, et need sobiksid minu kasti taga- ja alaosaga. 4x6 kotil olid lukuga tõmblukud, kuid suurematel kottidel seda polnud ja ma muutsin neid. Niisiis kasutasin koti seestpoolt sulgemiseks kahepoolset kleeplinti ja kasutasin väljastpoolt teist tükki, et seda tagasi voltida (joonis 5)

Kottide kokkupanek:

(vaadake pilti 3 paigutuse kohta, mida ma oma kottide jaoks kasutasin. Kujundasin selle nii, et taimed ei kasvaks üksteise ruumi ja seega ei varjaks nad üksteist valgusallika eest)

1. Lõika antistaatilistesse kottidesse üks tolline pilu (joonis 1)

Kasutasin Xacto nuga ja papitükki, veendumaks, et ma koti mõlemast küljest läbi ei lõika

2. Lõika poolteist tolli vahtteibist ja aseta otse pilu peale (joonis 2)

3. Lõika Xacto noa või tera abil 1 tolli pilu vahtplastist, mis on joondatud kotis lõigatud piluga 1. etapi ajal (joonis 2)

4. Korrake sama protsessi ühel kotil, kuid tehke niiskusandurile sobivam pilu

5. Korrake sama protsessi kõigi kottide puhul, välja arvatud vahtteibi ruut ja tehke väike x-kujuline sisselõige, mis on piisavalt suur, et see sobiks peristaltilise toruga

Näpunäide. Voolikuaukude jaoks asetage need kohtadesse, kus voolikud ei ületa taime kasvupiirkondi, ja et need saaksid hõlpsamini tagumise sektsiooniga tagasi ühendada

3. samm: seemnete libisemine

Seemnelehed on konstrueeritud nii, et neid saaks enne tähtaega ette valmistada ja ladustada, kuni neid kasutatakse. Valmistasin ette lihtsa seemnesõbraliku liimi, et kleepida seeme idanemispaberile ja suunata seemnete radikaal või suunata allapoole, nii et juured kasvavad kotti ja võrsed tulevad pilust välja.

Seemnelehtede loomine

1. Lõika idandamispaber (2,5 tolli x 1 tolli)

2. Sega supilusikatäis jahu just nii palju vett, et moodustuks paks pasta

3. Pange hambaorku abil iduliimipaberi keskele täpp seemnekliimi

4. Suunake seeme nii, et radikaal või teravik on allapoole ja märkige/pidage meeles, millise otsaga see on suunatud, sest siit kasvab juur koos

5. Voldi idandamispaber kaks korda kokku, tehes kolmekordse, mille keskel on seeme

Samm: automaatne kastmissüsteem

Kastmissüsteem koosneb niiskusanduritest ja peristaltilistest pumbadest, mis kastavad taimekotte automaatselt, kui nende niiskus on alla 30%. Kirjutasin koodi nii, et niiskustaset kontrollitakse kottides 8 tunni pärast ja kui tase on alla 30%, lülitub pump 10 sekundiks sisse. Minu pumba ja toiteallika jaoks oli 10 sekundit piisavalt hea, et suurendada kottides niiskust üle 30%, nii et pump aktiveerub umbes iga 16 tunni järel, kuid seda tuleks testida ja kohandada erinevate seadistuste jaoks.

Ühendused:

GND silla juhi tihvti 1 külge

12V GND juhi tihvti 1 ühendamiseks

5V silla juhi tihvtiga 7 (vcc)

D5 silla juhi tihvti 5 (in1)

D6 silla juhi tihvti 6 (in2)

Arduino D13 kuni R1 (kui kasutatakse valikulist välist LED -i)

Silla juhi tihvt 2 (välja1) peristaltilise pumba positiivse klemmi külge

Silla juhi tihvt 4 (vref) ja tihvt 8 (vs) kuni 12 V pos.

Silla juhi tihvt 10 (out2) peristaltilise pumba negatiivse klemmi külge

Märkused:

Silla juhi tihvte 9 ja 3 ei kasutata

Silla juhi ots, mille kaldnurk on peal, on tihvt 1 ja ruudukujuline ots on tihvt 10

Kood:

int IN1Pin = 5; // muuta sõltuvalt kasutatavast tihvtist IN2Pin = 6; // muutke sõltuvalt kasutatavast tihvtist #define niiskuse_pin A0

tühine seadistus ()

{

Seriaalne algus (9600);

pinMode (IN1Pin, OUTPUT);

pinMode (IN2Pin, OUTPUT);

analogWrite (IN1Pin, 0);

analogWrite (IN2Pin, 0);

pinMode (niiskuse_pin, INPUT);

viivitus (1000);

}

tühine tsükkel ()

{

int sensorValue = kaart (analogRead (niiskusepulk), 0, 1023, 100, 0); // kaardistab niiskuse näidud, mis on 0-1023 protsendini 100-0

Serial.print ("Praegune niiskuse tase on:");

Serial.print (sensorValue);

Serial.println ("%");

if (sensorValue <30) // kui niiskus on alla 30 protsendi, täidab järgmist

{

analogWrite (IN1Pin, 255); // 255 seab pumba maksimaalsele võimsusele

viivitus (10000); // käivitab pumba 10 sekundit

analogWrite (IN1Pin, 0); // lülitab pumba välja

Serial.println ("Niiskuse taseme kontroll 2 tunni jooksul");

viivitus (28800000); // 8 tundi millisekundites

int sensorValue = kaart (analogRead (niiskusepulk), 0, 1023, 100, 0); // kontrollib niiskustaset

Serial.println (sensorValue); // prindib niiskuse taset

}

muidu

{

Serial.println ("Muld on niiske, kontrollitakse uuesti 1 tunni pärast"); // kui mulla niiskus on üle 30% prindib selle avalduse

viivitus (3600000); // 1 tund millisekundites

}

}

Näpunäide. Pärast koodi Arduinosse üleslaadimist ei pea te neile, kes pole seda varem kasutanud, jätma seda arvutiga ühendatuks. Arduino jaoks saate väikese toiteallika ja see käivitab teie koodi sisselülitamisel. Niisiis, selle disaini jaoks on vaja ainult arduino toiteallikat ja 12v toiteplokki tünnipistiku jaoks teie leival.

Samm: pange see kõik kokku

Selles etapis peaks teil olema valmis kast koos kasvutulede, jootmissüsteemi ja taimekottidega, nii et kõik, mis on jäänud, on see kõik kokku panna.

See etapp on paljude inimeste jaoks erinev, sõltuvalt kasti mõõtmetest ja veemahuti, pumba ja mikrokontrollerite sektsioonist.

Kuna kasvukamber on mõeldud töötama ilma raskusjõuta, kinnitasin kindlasti kõik tagumise sektsiooni komponendid, kasutades 15 lb-klassi takjaribasid

1. Kasutasin Arduino ja leivaplaadi hoidikut ning raami külge ja hoidiku tagaküljele kinnitatud takjapaelu ning kinnitasin selle seljaosa jaoks toimiku hoiukonteineri ülemisele küljele. (pilt 2)

2. Seejärel panin takjaribad peristaltilise pumba põhjale ja sektsiooni alusele ning tegin sama ka veehoidlaga.

3. Järgmine on niisutussüsteem. Ma kasutasin kolme teeühendust, et jagada voolik peristaltilisest pumbast neljaks voolikuks nelja taimekoti jaoks. (pilt 3)

4. Lõpuks asetasin takjaribad, et taimekotid paigal hoida. Kuna kinnitasin ribad võrgu külge, lõikasin tööstusrihmade segmendid ja liimisin need raami välispinnale vastu takjaribasid.

6. samm: taimekottide seadistamine ja jooksmine

Kui tagumine sektsioon, torud ja niiskusandurid on kõik paigas, jääb üle vaid taimekotid, torud ja niiskusandurid kinnitada.

Lõplik assamblee

1. Asetage taimekotid küljele, mille jaoks need olid ette nähtud. (pilt 2 näitab protsessi)

2. Sisestage niiskusandur varem tehtud pikema piluga kotti

3. Sisestage torud kottidesse väiksemate ruudukujuliste vahtpordide kaudu

4. Ühendage kasvulaternad taimeriga ja seadke nii, et tuled põlevad 16 tundi päevas

5. Ühendage 12v toiteplokk leivaplaadi tünnipistikuga

6. Ühendage Arduino arvutiga (kui soovite väljundeid jälgida) või toiteallikaga ja laske programmil töötada!

Samm 7: Tulemused

Esimene ülaltoodud pildikomplekt (1-4) on kahe nädala pikkune kasv

Teine komplekt (5-6) pärineb viiendast päevast, mil enamikul taimekottidel olid nähtavad võrsed

Viimane pilt (7) on esimesest päevast, mil süsteem sisse lülitati

Selle varustuse parim osa oli see, et kui üks kotike kasvatati, kuna nad kasvasid erineva kiirusega, võisin salati eemaldada ja sisestada samasse kotti uue seemnekomplekti, ilma et peaksin koristama teisi põllukultuure enne nende valmimist. Edaspidistes katsetes kavatsen iga kotikese istutamise istutamist kahe nädala võrra kompenseerida, sest enamiku salatite küpsemine võtab aega umbes 45–55 päeva. Ja seda tehes on mul iga kahe nädala tagant koristamiseks valmis taimekott täisväärtusliku salati väärtuses ja see takistab teistel salatitaimedel teiste kotikeste valgust takistada, sest suuri päid kasvab vähem.

Teise koha tegija konkursil Growing Beyond Earth Maker