Automatinė augalų auginimo kamera: 7 žingsniai (su nuotraukomis)

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

Šis projektas yra mano pateikimas „Growing Beyond Earth Maker“konkursui vidurinės mokyklos skyriuje.

Augalų auginimo kameroje yra visiškai automatizuota laistymo sistema. Aš naudoju peristaltinius siurblius, drėgmės jutiklius ir mikrovaldiklį, kad automatiškai laistyčiau augalus, kad dirvožemis būtų optimaliai drėgnas. Aš suprojektavau savo augimo kamerą, kad ją būtų galima lengvai nuimti ir pasodinti, todėl ji efektyviai išnaudojo dėžutės vietą. Lanksti konstrukcija leistų astronautams pastoviai įplaukti į augalus ir kas 10–14 dienų surinkti maišelį (maždaug 3 galvutės) visiškai subrendusių salotų. Kadangi sėklos dygsta skirtingu metu ir auga skirtingu greičiu, norėjau sukurti sistemą, pagal kurią būtų galima nuimti augalų derlių ir įterpti naujų sėklų, kai jos bus paruoštos, todėl sukūriau savo augalų maišelius. Kamerą sudaro keturi augalų maišeliai arba iš viso 12 augalų plyšių, kuriuos galima nuimti, surinkti, įdėti naują sėklų lapelį, o maišelį vėl įkišti atgal į sistemą naudojant velcro. Sėklų lapeliai leidžia iš anksto paruošti, nukreipti ir priklijuoti sėklas ir prireikus įkišti į maišelį. Augalų maišelių plyšiai buvo sukurti taip, kad augalas galėtų augti, neleisdamas vandeniui ir nešvarumams išeiti iš maišo. -statiniai maišeliai, be elektroninių komponentų apsaugos, yra veidrodiniai paviršiai. Taigi, naudojant antistatinius maišelius, šviesa pasieks visus sistemos augalus/daigus, o salotos neaugs tiesiai link augančios šviesos.

Prekės

Talpykla:

1. Akrilo failų saugojimo dėžutė

2. Metalinė laikymo dėžė

3. Darbalaukio failų tvarkyklė

4. Velcro juostelės

5. Augti šviesą

Augalų maišeliai:

1. Antistatiniai maišeliai

2. Kempinės gumos putų juosta (5/16 colių)

3. Dygimo popierius

4. Rupios dirvos mišinys

5. Sėklų klijai (miltai ir vanduo)

6. Sėklos (naudojau „Mesclun Green“paketą)

Laistymo sistema:

1. Peristaltinis siurblys

2. Silikono vamzdžiai siurbliui (2 mm x 4 mm)

3. „Arduino M0 Pro“(bet koks modelis veiks) ir maitinimo šaltinis

4. Mikro USB į USB-A

5. Duonos lenta

6. Jumperiniai laidai

7. Lituoklis ir lituoklis

8. Tilto tvarkyklė (aš naudoju TA7291P)

9. Drėgmės jutikliai

Galite rasti pigių, tačiau jie greitai korozuos nuo srovės sukeltos elektrolizės ir juos reikės pakeisti, nes rodmenys blogės. Alternatyva yra naudoti talpinius drėgmės jutiklius, kurie yra mažiau linkę į koroziją, arba brangesnius katodo-anodo jutiklius

10. 12v statinės lizdas duonos lentoms ir kabeliui

11. Vandens butelis su atbuliniu vožtuvu

1 žingsnis: Surinkite kamerą

Šį žingsnį galima atlikti įvairiais būdais, tačiau aš pasirinkau dviejų dalių konteinerį, nes tai suteikė daugiau lankstumo. Aš naudoju metalinį rėmą, kurio priekis ir viršuje yra atviri augalų maišeliai, šviesa ir automatinė laistymo sistema. Tada, kai augalai yra pakrauti, turiu akrilo dėžutę, kuri slysta žemyn ant metalinio pagrindo.

Žingsniai:

1. Pirmiausia prie metalinio rėmo pritvirtinau augančią šviesą. Aš išgręžiau dvi skylutes kiekvienoje šviesos pusėje (įsitikinęs, kad nepažeisiu jokių komponentų) ir pritvirtinau prie priekinės pagrindo pusės. (matoma 1 paveiksle)

2. Turėjau iškirpti skylę rėme ir akrilo, kad tilptų šviesos maitinimo laidas (2-4 paveikslas)

Patarimas: norėdamas iškirpti akrilo skylę, aš išgręžiau keturias skyles stačiakampio kampe, kurį norėjau iškirpti, ir sujungiau jas su „Dremel“ir padariau švarų pjūvį

3. Kadangi aš nusipirkau failų saugojimo dėžę akrilo viršui, turėjau nuimti dvi lūpas, skirtas pakabinti failus. Norėdami tai padaryti, aš įkaitinau plastiką, paėmiau dažų grandiklį ir plaktuką ir švelniai bakstelėjau išilgai gabalo, lėtai atskirdamas jį nuo dėžutės.

4. Atlikus keletą paskutinių metalo rėmo reguliavimų, naudojant plaktuką, akrilo viršutinė dalis tvirtai priglunda prie rėmo ir pagrindo.

2 žingsnis: Augalų maišeliai

Aš pasirinkau sukurti augalų maišelius, o ne hidroponinę sistemą, kad būtų daugiau lankstumo. Maišelius galima paruošti iš anksto ir juos galima lengvai pakartotinai panaudoti į plyšį įdėjus naują sėklų ir daigumo popieriaus paketą. Maišelius galima lengvai nuimti ir vėl įdėti į kamerą, naudojant velcro dirželius. Be to, kadangi maišelius labai lengva paruošti, juos galima pasodinti iš karto, kad būtų užtikrintas pastovus pasėlių srautas. Kai jie visi sodinami vienu metu, yra laikas, kai kameroje nėra didelių pasėlių. Taigi aš siūlau maišelius pasodinti per kelias savaites, kad būtų galima nuolat nuimti derlių.

Maišelio dydis:

Šis proceso etapas yra būdingas kiekvieno asmens dėžutės matmenims. Galiausiai naudoju du 4x6 maišelius ir modifikavau du 12x16 maišelius, kad tilptų mano dėžutės gale ir apačioje. 4x6 maišeliai turėjo užtrauktukus, kuriuos uždaryti, tačiau didesni maišeliai to nedarė ir aš juos pakeičiau. Taigi, aš naudoju dvipusę lipnią juostą, kad uždarytų maišą iš vidaus, ir naudoju kitą gabalą iš išorės, kad jis būtų sulankstytas atgal (5 pav.)

Maišelių surinkimas:

(išdėstymą, kurį naudoju savo maišeliams, žr. 3 paveiksle. Sukūriau taip, kad augalai neįaugtų vienas į kitą ir kad jie nenustelbtų vienas kito nuo šviesos šaltinio)

1. Iškirpkite vieno colio plyšius antistatiniuose maišeliuose (1 pav.)

Aš naudoju „Xacto“peilį ir kartono gabalą, kad įsitikinčiau, jog nepjaučiau abiejų maišo pusių

2. Iškirpkite pusantro colio putplasčio juostos gabalėlį ir padėkite tiesiai ant plyšio (2 pav.)

3. Naudodami „Xacto“peilį ar ašmenis, įpjaukite 1 colio plyšį putose, kurios yra lygios su maišelio pjūviu atliekant 1 veiksmą (2 pav.)

4. Kartokite tą patį procesą su vienu maišeliu, bet padarykite didesnį plyšį, kad tilptų drėgmės jutiklis

5. Pakartokite tą patį procesą su visais maišeliais, bet ne putplasčio juostos kvadratu ir padarykite mažą x formos pjūvį, kuris yra pakankamai didelis, kad tilptų peristaltinis vamzdelis.

Patarimas: jei norite žarnų skyles, padėkite jas tose vietose, kur žarnos neperžengs augalo auginimo vietų, taip pat, kad jos galėtų lengviau prisijungti prie galinio skyriaus

3 žingsnis: Sėklos

Sėklos buvo suprojektuotos taip, kad jas būtų galima paruošti iš anksto ir sudėti į sandėlį, kol jos bus panaudotos. Paruošiau paprastą, sėklai tinkantį klijų, kad priklijuotų sėklą prie daigumo popieriaus ir nukreiptų sėklų spindulį arba nukreiptų žemyn, kad šaknys išaugtų į maišelį, o daigai išeitų iš plyšio.

Sėklų lapelių kūrimas

1. Iškirpkite daigumo popieriaus gabalėlį (2,5 colio x 1 colio)

2. Šaukštą miltų sumaišykite tik tiek vandens, kad susidarytų tiršta pasta

3. Dantų krapštuku padėkite sėklų klijų tašką ant daigumo popieriaus centro

4. Orientuokite sėklą žiedlapiu arba tašku žemyn ir pažymėkite/prisiminkite, į kurį galą jis nukreiptas, nes iš čia auga šaknis su

5. Dukart sulankstykite daigumo popierių, padarydami trejetuką su sėkla centre

4 žingsnis: automatinė laistymo sistema

Laistymo sistemą sudarys drėgmės jutikliai ir peristaltiniai siurbliai, kurie automatiškai laistys augalų maišelius, kai drėgmės lygis nukris žemiau 30%. Aš parašiau kodą, kad drėgmės lygis maišuose būtų patikrintas po 8 valandų, o jei lygis yra mažesnis nei 30%, siurblys įsijungs 10 sekundžių. Mano siurbliui ir maitinimo šaltiniui pakanka 10 sekundžių, kad drėgmė maišuose padidėtų pakankamai aukščiau 30%, todėl siurblys įsijungs maždaug kas 16 valandų, tačiau turėtų būti išbandytas ir sureguliuotas pagal skirtingas sąrankas.

Sujungimai:

GND į tilto tvarkyklės kaištį 1

12V GND, jungiantis prie vairuotojo kaiščio 1

5V prie tilto vairuotojo kaiščio 7 (vcc)

D5 - tilto vairuotojo kaištis 5 (in1)

D6 - tilto vairuotojo kaištis 6 (in2)

„Arduino D13 to R1“(jei naudojamas papildomas išorinis šviesos diodas)

Tilto pavaros kaištis 2 (out1) prie teigiamo peristaltinio siurblio gnybto

Tilto tvarkyklės kaištis 4 (vref) ir 8 (vs) iki 12V poz.

Tilto pavaros kaištis 10 (out2) prie neigiamo peristaltinio siurblio gnybto

Pastabos:

Nenaudojami tilto tvarkyklės 9 ir 3 kaiščiai

Tilto pavaros galas su nuožulniu kampu viršuje yra 1 kaištis, o kvadrato galas yra 10 kaištis

Kodas:

int IN1Pin = 5; // keistis priklausomai nuo naudojamo smeigtuko IN2Pin = 6; // keiskite priklausomai nuo naudojamo kaiščio #define kosteumo_pin A0

negaliojanti sąranka ()

{

Serial.begin (9600);

pinMode (IN1Pin, OUTPUT);

pinMode (IN2Pin, OUTPUT);

analogWrite (IN1Pin, 0);

analogWrite (IN2Pin, 0);

pinMode (drėgmės_pin, INPUT);

vėlavimas (1000);

}

tuštumos kilpa ()

{

int sensorValue = žemėlapis (analogRead (drėgmės_pin), 0, 1023, 100, 0); // priskiria drėgmės rodmenis, kurie yra 0–1023, iki procentų nuo 100–0

Serial.print ("Dabartinis drėgmės lygis yra:");

Serial.print (sensorValue);

Serial.println ("%");

if (sensorValue <30) // jei drėgmė yra mažesnė nei 30 procentų, atlieka šiuos veiksmus

{

analogWrite (IN1Pin, 255); // 255 nustato siurblio maksimalią galią

vėlavimas (10000); // paleidžia siurblį 10 sekundžių

analogWrite (IN1Pin, 0); // išjungia siurblį

Serial.println („Drėgmės lygio tikrinimas per 2 val.“);

vėlavimas (28800000); // 8 valandos milisekundėmis

int sensorValue = žemėlapis (analogRead (drėgmės_pin), 0, 1023, 100, 0); // tikrina drėgmės lygį

Serial.println (sensorValue); // spausdina drėgmės lygį

}

Kitas

{

Serial.println („Dirvožemis drėgnas, vėl tikrinamas po 1 val.“); // jei dirvožemio drėgmė viršija 30%, išspausdinamas šis teiginys

vėlavimas (3600000); // 1 valanda milisekundėmis

}

}

Patarimas: po to, kai kodas buvo įkeltas į „Arduino“, tiems, kurie jų anksčiau nenaudojote, nereikia palikti jo prijungto prie kompiuterio. Galite įsigyti nedidelį „arduino“maitinimo šaltinį ir jis įvykdys jūsų kodą, kai jis bus įjungtas. Taigi, šiam dizainui jums reikia tik maitinimo šaltinio „arduino“ir 12 voltų maitinimo šaltinio, skirto statinės lizdui ant jūsų duonos lentos.

5 žingsnis: sudėkite viską kartu

Šiame etape turėtumėte turėti užpildytą dėžę su augimo žibintais, laistymo sistema ir augalų maišeliais, todėl belieka viską sudėti.

Šis etapas daugeliui žmonių gali skirtis, atsižvelgiant į dėžutės ir vandens rezervuaro, siurblio ir mikrovaldiklių skyriaus matmenis.

Kadangi augimo kamera skirta veikti be gravitacijos, aš būtinai pritvirtinau visus galinio skyriaus komponentus, naudodami 15 svarų „Velcro“juosteles

1. Naudojau „Arduino“ir duonos lentos laikiklį ir velcro diržus, pritvirtintus prie rėmo ir laikiklio gale, ir pritvirtinau jį prie failų saugojimo talpyklos viršutinės pusės, kuri yra mano nugaros skyrius. (2 paveikslas)

2. Tada ant peristaltinio siurblio apačios ir skyriaus pagrindo uždėjau velcro juosteles ir tą patį padariau su vandens rezervuaru.

3. Toliau - drėkinimo sistema. Aš naudoju tris tee jungtis, kad padalinčiau žarną iš peristaltinio siurblio į keturias žarnas keturiems augalų maišeliams. (3 paveikslas)

4. Galiausiai padėjau velcro juosteles, kad laikytųsi augalų maišeliai. Kadangi pritvirtinau juosteles prie tinklelio, nukirpau pramoninių juostų segmentus ir priklijavau juos prie rėmo išorės prie „Velcro“juostų galo.

6 žingsnis: augalų maišelių nustatymas ir važiavimas

Kai galinis skyrius, vamzdeliai ir drėgmės jutikliai yra savo vietose, belieka pritvirtinti augalų maišelius, vamzdelius ir drėgmės jutiklius.

Galutinis surinkimas

1. Padėkite augalų maišelius toje pusėje, kuriai jie buvo skirti. (2 paveiksle pavaizduotas procesas)

2. Įdėkite drėgmės jutiklį į maišą su anksčiau padarytu ilgesniu plyšiu

3. Įkiškite vamzdelius į maišelius per mažesnes kvadratines putų angas

4. Įjunkite auginimo žibintus į laikmatį ir nustatykite taip, kad šviesos būtų įjungtos 16 valandų per dieną

5. Prijunkite 12 V maitinimo šaltinį prie duonos plokštės statinės lizdo

6. Prijunkite „Arduino“prie kompiuterio (jei norite stebėti išėjimus) arba maitinimo šaltinį ir leiskite programai veikti!

7 žingsnis: Rezultatai

Pirmasis nuotraukų rinkinys (1–4) yra dvi augimo savaitės

Antrasis rinkinys (5-6) yra nuo penktos dienos, kai dauguma augalų maišelių turėjo matomų daigų

Paskutinė nuotrauka (7) yra nuo pirmos sistemos įjungimo dienos

Geriausia šio prietaiso dalis buvo ta, kad kai vienas maišelis buvo auginamas, nes jie augo skirtingu greičiu, aš galėjau išimti salotas ir į tą patį maišelį įdėti naują sėklų rinkinį, neprirenkant kitų pasėlių, kol jie nebuvo paruošti. Vėlesniuose bandymuose planuoju kiekvienos maišelio sodinimo sodinimą kompensuoti dviem savaitėmis, nes daugumai salotų subręsti reikia maždaug 45–55 dienų. Tai darydamas, kas dvi savaites turėsiu paruošti derliaus nuėmimui augalinį maišelį, kurio vertė yra visiškai išaugusios salotos, ir tai neleis kitiems salotų augalams užblokuoti kitų maišelių šviesos, nes augs mažiau didelių galvų.

Antroji vieta augančių už žemės kūrėjų konkurse