Automatizált növénytermesztési kamra: 7 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:40

A következő projekt az én beadványom a Growing Beyond Earth Maker Contest versenyre a középiskolai osztályban.

A növénynövelő kamra teljesen automatizált öntözőrendszerrel rendelkezik. Perisztaltikus szivattyúkat, nedvességérzékelőket és mikrokontrollert használtam a növények automatikus öntözésére, hogy a talaj optimális nedvességtartalmú maradjon. A növekedési kamrámat úgy terveztem, hogy könnyen betakarítható és ültethető legyen, és így hatékonyan kihasználta a dobozban lévő helyet. A rugalmas kialakítás lehetővé tenné az űrhajósok számára a folyamatos termésbeáramlást, és képes lenne 10-14 naponként egy tasak (kb. 3 fej) teljesen érett salátát betakarítani. Mivel a magvak különböző időpontokban csíráznak és eltérő ütemben nőnek, olyan rendszert akartam létrehozni, ahol a növények betakaríthatók, és új magokat lehet beültetni, amikor készen vannak, ezért megterveztem a növényi tasakjaimat. A kamra négy növényi tasakból vagy összesen 12 növényi résből áll, amelyek eltávolíthatók, betakaríthatók, új vetőcédula helyezhető be, és a tasak pár perc alatt visszahelyezhető a rendszerbe. A vetőmagcsúszók lehetővé teszik a vetőmag előkészítését, orientálását és ragasztását, és szükség esetén a tasakba való behelyezést. A növényi tasakok réseit úgy tervezték, hogy lehetővé tegyék a növény növekedését, miközben megakadályozzák, hogy a víz és a szennyeződés elhagyja a zsákot. -a statikus táskák az elektronikus alkatrészek védelme mellett tükrözött felületek. Tehát az antisztatikus zsákokkal a fény eléri a rendszer összes növényét/csíráját, és a saláta nem közvetlenül a növekvő fény felé nő.

Kellékek

Tartály:

1. Akrilfájl tároló doboz

2. Fém tároló

3. Asztali fájlszervező

4. Tépőzáras szalagok

5. Növekszik a fény

Növényi tasakok:

1. Antisztatikus táskák

2. Szivacs gumihab szalag (5/16 hüvelyk)

3. Csírázási papír

4. Durva talajkeverék

5. Mag ragasztó (liszt és víz)

6. Magvak (Mesclun Green csomagot használtam)

Öntözőrendszer:

1. Perisztaltikus szivattyú

2. Szilikoncső szivattyúhoz (2 mm x 4 mm)

3. Arduino M0 Pro (Bármelyik modell működni fog) és áramforrás

4. Micro USB-USB-A

5. Kenyeretábla

6. Jumper vezetékek

7. Forrasztópáka és forrasztópáka

8. Bridge Driver (TA7291P -t használtam)

9. Nedvességérzékelők

Találhat olcsókat, de gyorsan korrodálódnak az áram indukálta elektrolízis miatt, és ki kell cserélni őket, mivel a leolvasott értékek rosszak lesznek. Alternatív megoldásként olyan kapacitív nedvességérzékelőket lehet használni, amelyek kevésbé hajlamosak a korrózióra, vagy drágább katódanód-érzékelőket

10. 12V -os hordócsatlakozó a kenyértáblákhoz és a kábelhez

11. Vizespalack visszacsapó szeleppel

Lépés: Szerelje össze a kamrát

Ezt a lépést sokféleképpen meg lehet tenni, de én kétrészes tartály mellett döntöttem, mert ez nagyobb rugalmasságot tett lehetővé. A nyitott elülső és nyitott tetejű fémvázat használtam a növényi tasakok, a fénynövekedés és az automatikus öntözőrendszer elhelyezésére. Aztán, miután a növényeket betöltötték, van egy akril dobozom, amely lecsúszik a fém alap tetejére.

Lépések:

1. Először a növekvő fényt rögzítettem a fémvázhoz. Két lyukat fúrtam a lámpa mindkét oldalán (miután megbizonyosodtam arról, hogy nem károsítom az alkatrészeket), és rögzítettem az alap elülső oldalára. (az 1. képen látható)

2. Lyukat kellett vágnom a keretben és az akrilban, hogy illeszkedjen a fény áramellátásához (2-4. Ábra)

Tipp: a lyuk kivágásához az akrilban négy lyukat fúrtam ki a kivágni kívánt téglalap sarkába, és Dremel segítségével csatlakoztattam őket, és tiszta vágást végeztem

3. Mivel vettem egy iratgyűjtő edényt az akril tetejéhez, el kellett távolítanom a két ajkát, amelyekre a fájlokat akasztották fel. Ehhez felmelegítettem a műanyagot, vettem egy festékkaparót és egy kalapácsot, és óvatosan megérintettem a darabot, amely lassan elválasztotta a doboztól.

4. A fémkeret néhány utolsó beállításával, kalapáccsal, az akril felső szorosan illeszkedik a keret és az alap tetejére.

2. lépés: Növényi tasakok

Úgy döntöttem, hogy hidroponikus rendszer helyett növényi tasakokat hozok létre a nagyobb rugalmasság érdekében. A tasakok előre elkészíthetők, és könnyen újrafelhasználhatók, ha új vetőmag- és csírázópapír -csomagot helyeznek a résbe. A táskák könnyen eltávolíthatók és visszahelyezhetők a kamrába. Továbbá, mivel a tasakokat nagyon könnyű elkészíteni, eltolható időkben lehet őket ültetni, hogy egyenletesen folyhasson a termés. Amikor mindet egyszerre ültetik, van idő, amikor a kamrában nincs jó termés. Ehelyett azt javaslom, hogy a tasakokat néhány héttel eltolva ültessük, így folyamatos lesz a betakarítható termés.

Tasak mérete:

A folyamat ezen lépése az egyes személyek dobozának méreteire jellemző. Végül két 4x6 -os táskát használtam, és két 12x16 -os zsákot módosítottam, hogy illeszkedjenek a dobozom hátához és aljához. A 4x6 -os zsákok cipzárral záródtak, de a nagyobb táskák nem, és módosítottam. Tehát kétoldalas ragasztószalaggal zártam a táskát belülről, és egy másik darabot használtam kívülről, hogy visszahajtva maradjon (5. kép)

A tasakok összeszerelése:

(lásd a 3. képen a tasakjaimhoz használt elrendezést. Úgy terveztem, hogy a növények ne nőjenek be egymás térébe, és így ne árnyékolják egymást a fényforrástól)

1. Vágjon egy hüvelykes réseket az antisztatikus tasakokban (1. kép)

Xacto késsel és kartonpapírral biztosítottam, hogy ne vágjam át a táska mindkét oldalát

2. Vágjon le másfél hüvelyk darabot a habszalagból, és helyezze közvetlenül a rés tetejére (2. kép)

3. A Xacto kés vagy penge segítségével vágjon egy hüvelyk rést a habba, amely igazodik a zsákban vágott réshez az 1. lépés során (2. kép)

4. Ismételje meg ugyanazt a folyamatot egy tasakon, de készítsen egy nagyobb rést a nedvességérzékelőhöz

5. Ismételje meg ugyanazt az eljárást minden tasakon, de egy négyzet alakú habszalaggal, és készítsen egy kis x alakú bemetszést, amely elég nagy ahhoz, hogy illeszkedjen a perisztaltikus csőhöz

Tipp: A tömlőlyukakhoz helyezze azokat olyan helyekre, ahol a tömlők nem keresztezik a növény növekedési területeit, és úgy, hogy könnyebben vissza tudjanak kapcsolódni a hátsó rekeszhez.

3. lépés: Magvetések

A vetőcédulákat úgy tervezték, hogy idő előtt elkészíthessék őket, és felhasználásig tárolhassák. Elkészítettem egy egyszerű magbarát ragasztót, amellyel a magot a csírázópapírhoz ragaszthatom, és a magok sugárzását vagy lefelé irányítom, így a gyökerek a tasakba nőnek, és a hajtás kijön a résből.

A vetőcédulák létrehozása

1. Vágjon le egy darab csírázópapírt (2,5 x 1 hüvelyk)

2. Keverjen össze egy evőkanál lisztet annyi vízzel, hogy sűrű masszát kapjon

3. Fogpiszkáló segítségével tegyen egy pontot a magragasztóból a csírázópapír közepére

4. Irányítsa a magot úgy, hogy a gyökér vagy a hegye lefelé nézzen, és jelölje meg/emlékezzen arra, hogy melyik végével néz szembe, mert innen nő a gyökér.

5. Hajtsa be kétszer a csírázópapírt, és készítsen egy apróságot a maggal a közepén

4. lépés: Automatikus öntözőrendszer

Az öntözőrendszer nedvességérzékelőkből és perisztaltikus szivattyúkból áll, amelyek automatikusan öntözik a növényi tasakokat, amikor a nedvességtartalom 30%alá csökken. A kódot úgy írtam, hogy a nedvességszintet 8 óra elteltével ellenőrzik a tasakokban, és ha a szint 30% alatt van, akkor a szivattyú 10 másodpercre bekapcsol. A szivattyúm és a tápegységem esetében a 10 másodperc elég volt ahhoz, hogy a zsákok nedvességtartalma 30% fölé emelkedjen, így a szivattyú körülbelül 16 óránként aktiválódik, de tesztelni és beállítani kell a különböző beállításokhoz.

Csatlakozások:

GND a híd meghajtócsapjához 1

12V GND a meghajtó 1. tüske áthidalásához

5V a híd meghajtó 7 -es csapjához (vcc)

D5 a híd meghajtó 5 -ös csapjához (in1)

D6 a híd meghajtó 6 -os csapjához (in2)

Arduino D13 - R1 (ha az opcionális külső LED -et használja)

Híd meghajtó csapja 2 (out1) a perisztaltikus szivattyú pozitív kivezetéséhez

Hídmeghajtó 4 -es csapja (vref) és 8 -as (vs) 12 V -os pozícióba.

Híd meghajtó csapja 10 (out2) a perisztaltikus szivattyú negatív kivezetéséhez

Megjegyzések:

A hídhajtó 9. és 3. csapja nincs használatban

A híd meghajtójának vége ferde sarokkal a tetején az 1, a négyzetes vég pedig a 10

Kód:

int IN1Pin = 5; // változás a használt csapok függvényébenint IN2Pin = 6; // változik a használt csap függvényében #define kosteus_csap A0

üres beállítás ()

{

Sorozat.kezdet (9600);

pinMode (IN1Pin, OUTPUT);

pinMode (IN2Pin, OUTPUT);

analogWrite (IN1Pin, 0);

analogWrite (IN2Pin, 0);

pinMode (nedvességtartó, INPUT);

késleltetés (1000);

}

üres hurok ()

{

int sensorValue = map (analógRead (nedvességtartó), 0, 1023, 100, 0); // leképezi a 0-1023-as páratartalom-értékeket 100-0-ra

Serial.print ("A jelenlegi nedvességszint:");

Serial.print (sensorValue);

Serial.println ("%");

if (sensorValue <30) // ha a nedvesség kevesebb mint 30 százalék, végrehajtja a következőt

{

analogWrite (IN1Pin, 255); // 255 a szivattyút maximális teljesítményre állítja

késleltetés (10000); // 10 másodpercig működteti a szivattyút

analogWrite (IN1Pin, 0); // kikapcsolja a szivattyút

Serial.println ("A nedvességszint ellenőrzése 2 óra alatt");

késleltetés (28800000); // 8 óra ezredmásodpercben

int sensorValue = map (analógRead (nedvességtartó), 0, 1023, 100, 0); // ellenőrzi a nedvesség szintjét

Serial.println (sensorValue); // nedvességszintet nyomtat

}

más

{

Serial.println ("A talaj nedves, 1 óra múlva újra ellenőrzi"); // ha a talaj nedvessége meghaladja a 30% -ot, kinyomtatja ezt az állítást

késleltetés (3600000); // 1 óra ezredmásodpercben

}

}

Tipp: miután a kódot feltöltötte az Arduino -ba, azoknak, akik még nem használták őket, nem kell a számítógéphez csatlakoztatva hagyni. Kaphat egy kis tápegységet az arduino számára, és bekapcsoláskor végrehajtja a kódot. Tehát ehhez a kialakításhoz csak egy tápegységre van szüksége az arduino számára, és egy 12 V -os tápegységre a kenyérlapon lévő hordócsatlakozóhoz.

5. lépés: Összerakni

Ebben a szakaszban rendelkeznie kell az elkészült dobozzal, ahol lámpák, öntözőrendszer és növényi tasakok találhatók, így már csak össze kell rakni.

Ez a szakasz sok ember számára eltérő lehet, a doboz méreteitől és a víztartály, a szivattyú és a mikrokontrollerek rekeszétől függően.

Mivel a növekedési kamra gravitáció nélkül is működik, gondoskodtam róla, hogy a hátsó rekesz összes alkatrészét 15 font súlyú tépőzáras szalagokkal rögzítsem.

1. Egy Arduino és kenyértáblás tartót és a tépőzáras hevedereket használtam a kerethez és a tartó hátuljához, és rögzítettem az irattartó tartály felső oldalára, amely a hátsó rekeszem. (2. kép)

2. Ezután tépőzárat tettem a perisztaltikus szivattyú aljára és a rekesz aljára, és ugyanezt tettem a víztartállyal.

3. Ezután az öntözőrendszer. Három pólócsuklóval osztottam a perisztaltikus szivattyú tömlőjét négy tömlőre a négy növényi tasakhoz. (3. kép)

4. Végül a tépőzáras csíkokat elhelyeztem, hogy a növényi tasakokat a helyükön tartsák. Mivel a csíkokat egy hálóhoz rögzítettem, az ipari hevederek szegmenseit levágtam, és a keret külső részére ragasztottam a tépőzáras szalagok hátoldalához.

6. lépés: A növényi tasakok beállítása és futás

Miután a hátsó rekesz, a csövek és a nedvességérzékelők a helyükön vannak, már csak a növényi tasakokat, a csöveket és a nedvességérzékelőket kell rögzíteni.

Végső összeszerelés

1. Helyezze a növényi tasakokat arra az oldalra, amelyre tervezték. (a 2. képen a folyamat látható)

2. Helyezze be a nedvességérzékelőt a zsákba a korábban készített hosszabb réssel

3. Helyezze a csöveket a tasakokba a kisebb négyzet alakú habnyílásokon keresztül

4. Csatlakoztassa a növekvő lámpákat az időzítőhöz, és állítsa úgy, hogy a lámpák napi 16 órán át égjenek

5. Csatlakoztassa a 12 V -os tápegységet a kenyérsütő aljzatba

6. Csatlakoztassa az Arduino -t a számítógéphez (ha figyelni szeretné a kimeneteket) vagy a tápegységre, és hagyja futni a programot!

7. lépés: Eredmények

A fenti első képsorozat (1-4) két hetes növekedést jelent

A második szett (5-6) az ötödik naptól származik, amikor a legtöbb növényi tasak látható hajtásokkal rendelkezik

Az utolsó kép (7) a rendszer első bekapcsolásának napjáról készült

A legjobb része ennek a szerkezetnek az volt, hogy amikor az egyik tasak növekedett, mivel különböző sebességgel nőttek, eltávolíthattam a salátát, és új magvakat helyezhettem ugyanabba a tasakba anélkül, hogy a többi növényt le kellett volna szedni, mielőtt elkészültek.. A jövőbeni tesztek során azt tervezem, hogy az egyes tasakok ültetését két héttel ellensúlyozom, mivel a legtöbb saláta érése körülbelül 45-55 napot vesz igénybe. És ezzel kéthetente készen lesz egy növényi tasaknyi, teljesen kifejlett saláta a betakarításra, és ez megakadályozza, hogy a többi saláta növény elzárja a fényt a többi tasakhoz, mert kevesebb lesz a nagy fej.

Második hely a Growing Beyond Earth Maker versenyen