Auginti daugiau salotų mažesnėje erdvėje arba Salotas auginti erdvėje, (daugiau ar mažiau): 10 žingsnių

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:45

Tai profesionalus pasiūlymas „Growing Beyond Earth“, kūrėjų konkursui, pateiktas naudojant „Instructables“.

Negalėčiau būti labiau susijaudinęs kurdamas kosminių augalų auginimą ir paskelbdamas savo pirmąjį „Instructable“.

Norėdami pradėti, konkursas paprašė mūsų

„… pateikite instrukciją, kurioje išsamiai aprašomas jūsų augalų augimo kameros dizainas ir konstrukcija, kuri (1) telpa 50 cm x 50 cm x 50 cm tūrio, (2) turi visas augalų augimui palaikyti reikalingas funkcijas, ty dirbtinę šviesą, drėkinimo sistemą, ir oro cirkuliacijos priemones, ir (3) efektyviai ir išradingai naudoja vidinį tūrį, kad tilptų ir sėkmingai augtų kuo daugiau augalų “.

Perskaitęs konkurso reikalavimus ir DUK, projektavimo procese padariau šias prielaidas.

Kartą per savaitę planuojama astronauto sąveika su „projektu“būtų priimtina ir nepanaikintų automatinio valdymo aspekto konkurso kriterijuose.

„Projekto“maitinimo blokas gali būti įrengtas už 50 cm3 ribų, nes ISS maitintų įrenginį, jei įrenginys būtų erdvėje. „Projekto“viduje esančių šviesos diodų aušinimas gali kilti už 50 cm3 ribų, nes ISS gali tiekti įrenginiui aušinimą, jei įrenginys būtų erdvėje.

„Naudotojas“gali turėti neribotą prieigą prie viršutinės ir keturių 50 cm3 tūrio pusių planinei savaitės priežiūrai, tačiau neatmesti neplanuotų problemų, jei „projekto“atveju iškyla neplanuota problema.

Toliau surinkau konkurso parametrus

Projekto duomenys

Vanduo: 100 ml/augalas per dieną (siūloma)

Apšvietimas: 300–400 µmol/M2/s per 400–700 nm (siūloma)

Šviesos ciklas: 12/12

Šviesos tipas: LED (siūloma)

Oro cirkuliacija: 2,35 cf/0,0665 m3 (mano dizaino augimo plotas)

Temperatūra ISS: nuo 65 iki 80˚F / 18,3 iki 26,7 ° C (nuoroda)

Augalo tipas: „Nepaprastos“raudonosios romėnų salotos

Suaugusio augalo dydis: 15 cm aukščio ir 15 cm skersmens

Auginimo sistema: (dizainerio pasirinkimas)

Prekės

Mums reikės atsargų

(Šios dalys naudojamos koncepcijai įrodyti, jos tikriausiai NĖRA patvirtintos kelionėms į kosmosą)

1 - 0,187 colio 48 colių x 96 colių baltos spalvos ABS

3 - Mikrovaldikliai

1 - 1602 LCD ekranas

1 - „Nano“duomenų registravimo skydas

3 - Foto rezistoriai

4 - AM2302 jutikliai

1 - DS18B20 temperatūros jutiklis

1 - EC jutiklis, 1 - 15mA 5V optinio skysčio lygis

1 - DS3231, skirtas Pi (RTC)

… ir daugiau reikmenų

1 - Peristaltinis dozavimo siurblys

1 - 12 V vandens siurblys

1 - Pjezo garso signalai

3 - 220 omų rezistoriai

1 - DPST jungiklis

1-265-275 nm UVC sterilizatorius

24 - 1½ colio higienos dangteliai

1 - skysčio/oro magnetinis maišymo etapas

1 - lašėjimo valdymo galvutė, 8 linija

1 - Lašelinio drėkinimo vamzdeliai

1 - keičiamas vandens indas

1 - ½ ID PVC vamzdis

70 - Šviesos diodų tvirtinimo varžtai

18 AWG ir 22 AWG viela

1 - susitraukiantis vamzdelis

1 - Aliuminis LED radiatoriui

5 - 6 mm aukščio lytėjimo jungikliai

4 - 1 omų, 1 vatų rezistoriai

1 - Pkg sėklos „Outredgeous“salotos

…ir dar

1 - 400 W stiprinimo plokštė

32-3 W balti šviesos diodai, (6000-6500k)

1 - 24V / 12V / 5V / 3.3V maitinimo blokas

8-40 mm kompiuterio ventiliatoriai

11 - 5 V „Opto“izoliuotos relės

10 - 1N4007 atbulinis diodas

24 - „Rockwool“kištukai

1 - hidroponinės maistinės medžiagos

1 - maistinių medžiagų talpykla

1 - „Mylar“lakštai

… Ir įrankiai

Tirpiklis klijavimui

Pjūklas

Skylių pjūklai

Lituoklis

Lituoklis

Grąžtas

Grąžtai

Atsuktuvai

Kompiuteris

USB kabelis

„Arduino IDE“programinė įranga

1 žingsnis: palyginkite dabartinę „VEGGIE“sistemą

„VEGGIE“sistema ISS gali užauginti 6 salotų galvas per 28 dienas (4 savaites). Jei „VEGGIE“veiktų 6 mėnesius (vidutinis astronauto buvimo ISS laikas), jis užaugintų 36 salotų galvas ir papildomas 6 galvas, kurios buvo dviejų savaičių amžiaus. 3 įgulai tai šviežios daržovės du kartus per mėnesį.

GARTH projektas per 28 dienas (4 savaites) užaugins 6 salotų galvas. BET.. jei jis veiktų 6 mėnesius, jis užaugintų 138 salotų galvas, o papildomai - 18 galvų įvairiais augimo etapais. 3 įgulai tai yra šviežios daržovės 7½ karto per mėnesį arba beveik du kartus per savaitę.

Jei tai patraukia jūsų dėmesį … pažvelkime atidžiau į dizainą

2 žingsnis: GARTH projektas

Augimo automatizavimo išteklių technologija sodininkystei

(„GARTH“projekto nuotraukos yra visos apimties maketo, pagamintos iš „Dollar Store“putų šerdies plokštės)

„GARTH“projektas maksimaliai padidina produktyvumą, naudojant 4 atskiras optimizuotas augimo sritis. Jame taip pat yra automatinės apšvietimo, oro kokybės, vandens kokybės ir vandens valdymo sistemos.

32, balti 6000K LED žibintai pateikia siūlomus PAR reikalavimus. Siekiant išlaikyti vidinę aplinką, buvo sumontuota dviejų ventiliatorių oro cirkuliacijos sistema ir keturių ventiliatorių ventiliacijos sistema, o augalams maitinti ir stebėti buvo pasirinkta automatizuota, savaime optimizuojanti maistinių medžiagų plonos plėvelės (NTF) hidroponinė sistema. Garinis pakaitinis vanduo laikomas atskirame rezervuare viršutinėje laikymo zonoje šalia nuolat maišomo skystų maistinių medžiagų rezervuaro, reikalingo palaikyti maistinių medžiagų lygį hidroponinėje sistemoje be astronauto pagalbos. Visa energija įeina, veikia ir paskirstoma iš viršutinės saugojimo vietos.

3 žingsnis: dizaino ypatybės

Keturios augimo sritys

1 etapas (daigumas), skirtas 0–1 savaičių sėkloms, maždaug 750 cm3 augimo vietos

2 etapas, skirtas 1–2 savaičių augalams, maždaug 3 600 cm3 augimo vietos

3 etapas, skirtas 2-3 savaičių augalams, maždaug 11 000 cm3 augimo vietos

4 etapas, skirtas 3-4 savaičių augalams, maždaug 45 000 cm3 augimo vietos

(1 ir 2 pakopos sritys sujungtos ant nuimamo padėklo, kad būtų lengviau sodinti, prižiūrėti ir valyti)

4 žingsnis: apšvietimo sistema

Apšvietimas buvo sunkus neturint prieigos prie PAR skaitiklio, laimei, konkursas turėjo p. Dewittą Fairchildo atogrąžų botanikos sode. Jis nukreipė mane į diagramas, kurios buvo labai naudingos, ir šios diagramos taip pat nukreipė mane į led.linear1. Turėdamas diagramas ir svetainę, galėjau apskaičiuoti savo apšvietimo ir grandinės poreikius.

Mano dizainas naudoja 26,4 V šaltinio įtampą, kad veiktų 4 masyvai iš 8, 3 vatų šviesos diodų nuosekliai su 1 omo, 1 vatų rezistoriais. Aš naudosiu 24 V maitinimą ir „Boost“keitiklį, kad padidinčiau nuolatinę srovę iki 26,4 V. (TKS laive mano dizainas naudotų turimą 27 V įtampą ir „Buck“keitiklį, kad sumažintų įtampą ir užtikrintų pastovią 26,4 V srovę)

Tai yra apšvietimo sistemos dalių sąrašas.

32, balti 6000-6500k, 600mA, DC 3V – 3,4V, 3W šviesos diodai

4, 1 omo - 1 W rezistoriai

1, 12A 400W stiprintuvo keitiklis

1, 40 mm ventiliatorius

1, termistorius

1, DS3231, skirtas Pi (RTC) arba duomenų kaupikliui

18 AWG viela

… ir taip aš planuoju naudoti tuos trisdešimt du 3W šviesos diodus.

Vienas šviesos diodas 1 etape, keturi 2 etape ir devyni 3 etape. Paskutiniai aštuoniolika šviesos diodų užsidegs 4 pakopą ir atneš mums iš viso 96 vatų šviesos, maždaug 2,4 amperų.

5 žingsnis: oro cirkuliacijos ir vėdinimo sistema

(Atminkite, kad vandentiekio ir elektros instaliacija nėra baigta. Tai yra siūlomos sistemos maketo nuotraukos)

Cirkuliacija pasiekiama naudojant du 40 mm ventiliatorius. Stumiamas ventiliatorius, kuris pučia į 4 -ąjį etapą iš ortakio viršutinėje kairėje gale. Oras tekės per 4 etapą ir į 3 etapo priekį, tada per 3 etapą ir iš užpakalinės dalies (aukštyn ir aplink I etapą, per trumpą kanalą) į II etapo galą. Ventiliatorius, esantis ortakyje virš II pakopos, ištrauks orą per antrąjį etapą ir iš dešiniojo priekinio viršutinio kampo. Kelionės užbaigimas oro cirkuliacijos sistema.

Ketvirtojo etapo ventiliacija bus tiesiai iš viršutinės galinės sienos. Trečiasis etapas taip pat išeis per viršutinę galinę sieną. Antrasis etapas bus išleidžiamas tiesiai per viršų, o daigumo etapas (1 etapas) išleis galinę sieną, panašiai kaip 3 ir 4 etapai.

6 žingsnis: NFT hidroponinė sistema

(EB zondas, temperatūros zondas, skysčio lygio jutiklis, žarnos, skirtos išgaruoti iš gėlo vandens rezervuaro, ir žarnos, jungiančios siurblio siurblį prie kanalų, visos bus čia esančiame karteryje, bet nebuvo parodytos šioje nuotraukoje)

Sistemą sudaro 9 000+ml/cc karteris, 7 000+ml // cc gėlo vandens rezervuaras garinimui pakeisti, 12 V 800 L/val vandens siurblys, UV-C sterilizatorius, skirtas sunaikinti visus dumblius, patenkančius į vandenį 8 prievadų reguliuojamas srauto kolektorius, vėdinimo bokštas su priešingu srauto ventiliatoriumi, kuriuo vėdinamas žemyn tekantis vanduo iš 2 pakopos ir maišomasis išmetimo vanduo, skysčio lygio jutiklis, EC jutiklis, vandens temperatūros jutiklis, peristaltinis siurblys, dozuojantis iš maistinių medžiagų rezervuaro, maišymo etapas, kuriame maistinės medžiagos laikomos tirpale rezervuare ir penkiuose augimo loveliuose ar kanaluose. Penki augimo kanalai, maišymo stadija, aeravimo bokštas gauna vandenį iš 8 prievadų reguliuojamo srauto kolektoriaus. Kai reikia atlikti hidroponinės sistemos priežiūrą, priekiniame skydelyje esantis dvigubo poliaus vieno metimo (DPST) išjungimo jungiklis išjungs maitinimą prie vandens siurblio, UV-C sterilizatoriaus ir peristaltinio siurblio maistinių medžiagų dozatoriaus. Tai leis „vartotojui“saugiai dirbti su hidroponine sistema, nekeliant pavojaus sau ar pasėliams.

7 žingsnis: automatinė maistinių medžiagų tiekimo sistema

Aš naudoju „Self Optimizing Automated Arduino Nutrient Doser“, kurį šiam projektui sukūrė Michael Ratcliffe. Pritaikiau jo eskizą prie savo sistemos ir techninės įrangos ir kaip EC jutiklį naudoju Michaelo „Three Dollar EC - PPM Meter“.

Informaciją ar instrukcijas apie abu šiuos projektus galima rasti: element14, hackaday arba michaelratcliffe

8 žingsnis: automatikos sistemų elektronika

Apšvietimo sistemoje bus naudojamas „Arduino“mikrovaldiklis, vienas „DS3231 for Pi“(RTC), vienas 4 relių modulis, keturi 1 omų-1 vatų rezistoriai, trisdešimt du 3 W balti šviesos diodai, vienas 400 W stiprinimo keitiklis, trys nuotraukų rezistoriai, vienas 40 mm kompiuteris ventiliatorius ir vienas termistorius. Mikrovaldiklis naudos RTC, kad nustatytų šviesas per 12 valandų įjungimo ir 12 valandų išjungimo ciklą. Jis stebės 2, 3 ir 4 pakopų šviesos lygius su fotorezistoriais ir įspės su LED/pjezo signalizacija, jei ciklo metu aptiks silpną apšvietimo lygį. Šviesos diodų plokštės temperatūrą stebės termistorius, prijungtas prie 40 mm ventiliatoriaus, ir automatiškai pradės vėsinti, kai bus nustatyta pakankamai šilumos.

Maistinių medžiagų tiekimo sistemą sukūrė Michaelas Ratcliffe'as. Sistemoje naudojama „Arduino Mega“, viena iš Michaelo EC zondo idėjų, vienas 1602 LCD klaviatūros ekrano skydas, vienas DS18B20 vandens temperatūros jutiklis, vienas 12 V peristaltinis dozavimo siurblys ir viena 5 V opto izoliuota relė. Pridėjau vieną optinį skysčio lygio jutiklį. Sistema stebės EB ir vandens temperatūrą ir suaktyvins peristaltinį siurblį, kad prireikus dozuotų maistines medžiagas. Mikrovaldiklis stebės vandens lygį karteryje ir įspės LED/pjezo pavojaus signalu, jei karterio vandens temperatūra yra už vartotojo nustatyto diapazono, jei EC jutiklio duomenys yra už vartotojo nustatyto diapazono ilgiau nei naudotojas tam tikrą laiką arba jei karterio vandens lygis nukrenta žemiau vartotojo nustatyto lygio.

Oro cirkuliacijos sistemą sudarys „Arduino“mikrovaldiklis, keturi AM2302 jutikliai, šeši 40 mm kompiuterio ventiliatoriai (du oro cirkuliacijos ventiliatoriai 2, 3 ir 4 pakopoms ir 4 ventiliacijos ventiliatoriai), vienas UV-C sterilizatorius ir šešios 5 V opto izoliuotos relės (gerbėjams). Valdiklis stebės oro temperatūrą ir drėgmę visuose 4 etapuose ir automatiškai paleis dvi ventiliatoriaus cirkuliacijos sistemas arba atskirus ventiliatoriaus ventiliatorius, jei reikia, kad temperatūra ir drėgmė būtų vartotojo nustatytose ribose. Valdiklis taip pat nustatys ir valdys UV-C sterilizatoriaus laiką ir palaikys LED/pjezo signalą, jei temperatūra ar drėgmė viršys vartotojo nustatytus lygius bet kuriame iš 4 etapų.

9 žingsnis: sukurkite

50 cm3 korpusas, kanalai, gėlo vandens garinimo rezervuaras, vėdinimo bokštas, centrinis oro cirkuliacijos kanalas, 1 ir 2 pakopos stalčius, stogo atramos (nerodomos) ir dauguma kitų atraminių konstrukcijų bus pagamintos iš 0,187 colių. Juoda ABS. Priekinės scenos užuolaidos pavaizduotos „Mylar“plėvelėje ant maketo, tačiau greičiausiai jos būtų pagamintos iš atspindinčio akrilo arba polikarbonato, esančio tikrame prototipe. Apšvietimas (nerodomas, bet susideda iš 4 serijų 8, 3 W šviesos diodų serijų) bus sumontuotas ant maždaug 0,125 colio aliuminio lakšto su 0,125 colio variniais vamzdeliais, lituojama viršuje skysčio aušinimui (kad aušinimas patektų ir išeitų iš galo) skirtą aušintuvą, skirtą su konkursu nesusijusiam aušintuvui.) NTF vandens tiekimas į 1 ir 2 etapus (nerodomas jokiose nuotraukose, bet) būtų prijungtas greito jungimo būdu antrojo etapo priekyje.

Padidinimo keitiklis (parodyta viršutinės laikymo vietos nuotraukoje) gali būti perkeltas po daiginimo dėklu (1 etapas), kad sudygtų papildomai. AM2302 temperatūros ir drėgmės jutikliai (nerodomi) kiekviename etape bus aukštai (iš reguliariai planuojamo oro cirkuliacijos kelio)

Gali atrodyti, kad dizainas visai negalvoja apie erdvę,

bet taip nėra. Mano čia aprašyta NTF sistema nėra optimizuota ar modifikuota erdvei, tačiau NTF hidroponinės sistemos yra rimtos varžovės dėl unikalių kosminių augalų poreikių mikrogravitacijoje, ir aš turiu idėjų, kaip ją optimizuoti.

Konkurso metu buvo paprašyta suprojektuoti sistemą, kuri augintų daugiau augalų tam tikroje erdvėje, ir kiek įmanoma automatizuoti dizainą.

2 etapui atrinktiems dizainams pirmiausia reikės auginti augalus žemėje. Manau, kad mano dizainas atitinka visus konkurso reikalavimus ir tai daro laikydamasis tikros erdvės, reikalingos augalų augimui, oro cirkuliacijai, automatizuotai aplinkos kontrolei ir savaitės vertės augalų reikmėms. Viskas 50 cm3 erdvėje, kuri mums buvo suteikta.

10 žingsnis: Apvyniokite

„The GARTH Project“automatizavimas sumažina reikiamą dėmesį iki vieno karto per savaitę.

Septynis kartus sumažėjo priežiūra, palyginti su „VEGGIE“sistema.

„GARTH“projekte kas savaitę startavo šeši augalai.

Keturis kartus padidėjo gamyba, palyginti su šešiais augalais, kurie buvo pradėti kas mėnesį „VEGGIE“sistemoje.

Manau, kad šie pakeitimai yra veiksmingi, išradingi ir efektyvūs.

Tikiuosi, kad ir tu.

Antroji vieta augančių už žemės kūrėjų konkurse