Automaattinen kasvien kasvukammio: 7 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:00

Seuraava projekti on minun lähetykseni Growing Beyond Earth Maker -kilpailuun lukio -osastolla.

Kasvien kasvukammiossa on täysin automatisoitu kastelujärjestelmä. Käytin peristalttisia pumppuja, kosteusantureita ja mikro -ohjainta kasvien automaattiseen kasteluun maaperän pitämiseksi optimaalisena kosteutena. Suunnittelin kasvukammioni niin, että se oli helppo korjata ja istuttaa, ja siksi se käytti tehokkaasti laatikon tilaa. Joustavan rakenteen ansiosta astronautit saisivat tasaisen satovirran ja voisivat kerätä pussin (noin 3 päätä) täysin kypsynyttä salaattia 10–14 päivän välein. Koska siemenet itävät eri aikoina ja kasvavat eri nopeuksilla, halusin luoda järjestelmän, jossa kasvit voitaisiin kerätä ja uusia siemeniä lisätä, kun ne ovat valmiita, joten suunnittelin kasvipussit. Kammio koostuu neljästä kasvisäkistä tai yhteensä 12 kasviraosta, jotka voidaan poistaa, korjata, uusi siemenluukku voidaan asettaa ja pussi voidaan kiinnittää takaisin järjestelmään tarranauhalla muutamassa minuutissa. Siemenluistien avulla siemenet voidaan valmistaa, suunnata ja liimata etukäteen ja asettaa pussiin tarvittaessa. -staattiset pussit ovat elektronisten komponenttien suojaamisen lisäksi peilipintoja. Joten antistaattisilla pusseilla valo saavuttaa kaikki järjestelmän kasvit ja versot, eikä salaatti kasva vain suoraan kasvavaloa kohti.

Tarvikkeet

Säiliö:

1. Akryylitiedostojen säilytyslaatikko

2. Metallinen säilytyslaatikko

3. Työpöydän tiedostojen järjestäjä

4. Tarranauhat

5. Kasvata valoa

Kasvipussit:

1. Antistaattiset pussit

2. sieni kumivaahtoteippi (5/16 tuumaa)

3. Itämispaperi

4. Karkea maaperän sekoitus

5. Siemenliima (jauhot ja vesi)

6. Siemenet (käytin Mesclun Green -pakettia)

Kastelujärjestelmä:

1. Peristalttinen pumppu

2. silikoniputki pumpulle (2 mm x 4 mm)

3. Arduino M0 Pro (mikä tahansa malli toimii) ja virtalähde

4. Micro USB-USB-A

5. Leipälauta

6. Hyppyjohdot

7. Juotin ja juote

8. Siltaohjain (käytin TA7291P)

9. Kosteusanturit

Löydät halpoja, mutta ne syövyttävät nopeasti nykyisestä elektrolyysistä ja ne on vaihdettava, koska lukemat huononevat. Vaihtoehtoisesti voidaan käyttää kapasitiivisia kosteusantureita, jotka ovat vähemmän alttiita korroosiolle, tai kalliimpia katodi-anodi-antureita

10. 12v tynnyrin liitin leipälevyille ja kaapelille

11. Vesipullo, jossa on sulkuventtiili

Vaihe 1: Kokoa kammio

Tämä vaihe voidaan tehdä monella tavalla, mutta valitsin kaksiosaisen säiliön, koska se mahdollisti enemmän joustavuutta. Käytin metallirunkoa, jossa on avoin etuosa ja avoin yläosa kasvien pussien, kasvavalon ja automaattisen kastelujärjestelmän sijoittamiseen. Sitten, kun kasvit on ladattu, minulla on akryylirasia, joka liukuu alas metallialustan päälle.

Askeleet:

1. Ensiksi kiinnitin kasvavalon metallikehykseen. Porasin kaksi reikää valon kummallekin puolelle (sen jälkeen kun olin varmistanut, että en vahingoita mitään osia) ja kiinnitin sen jalustan etupuolelle. (näkyy kuvassa 1)

2. Minun piti leikata reikä kehykseen ja akryyliin sopimaan valon virtajohtoon (kuva 2-4)

Vinkki: poratakseni akryylin reiän porasin neljä reikää sen suorakulmion kulmaan, jonka halusin leikata, ja liitin ne yhteen ja tein puhtaan leikkauksen Dremelin avulla

3. Koska ostin tiedostojen säilytysastian akryylipinnalle, minun oli poistettava kaksi huulia, joiden tarkoituksena oli ripustaa tiedostot. Tätä varten lämmitin muovin ja otin maalikaavin ja vasaran ja napautin varovasti kappaletta pitkin, joka erottaa sen hitaasti laatikosta.

4. Kun metallirunkoon tehdään muutama viimeinen säätö vasaralla, akryylipäällinen istuu tiukasti rungon ja alustan päälle.

Vaihe 2: Kasvipussit

Päätin luoda kasvipusseja hydroponisen järjestelmän sijaan joustavuuden lisäämiseksi. Pussit voidaan valmistaa etukäteen ja ne voidaan helposti käyttää uudelleen asettamalla uusi siemen- ja itämispaperipaketti rakoon. Pussit voidaan helposti irrottaa ja laittaa takaisin kammioon tarranauhoilla. Lisäksi koska pussit on niin helppo valmistaa, ne voidaan istuttaa offset -aikoina tasaisen viljelyvirtauksen mahdollistamiseksi. Kun ne kaikki istutetaan kerralla, on aika, jolloin kammiossa ei ole suuria satoja. Joten sen sijaan ehdotan, että pussit istutetaan muutaman viikon päästä, jotta sato on jatkuvaa.

Pussin mitat:

Tämä prosessin vaihe on ominaista kunkin henkilölaatikon mitoille. Lopulta käytän kahta 4x6 pussia ja muutin kahta 12x16 pussia laatikon taka- ja alaosaan sopivaksi. 4x6 pussit suljettiin vetoketjulla, mutta suuremmilla pusseilla ei ollut ja muutin niitä. Niinpä suljin pussin sisäpuolelta kaksipuolisella teipillä ja pidin sen ulkopuolelta toisen kappaleen ulkopuolella (kuva 5)

Pussien kokoaminen:

(katso kuva 3 asettelusta, jota käytin pusseissani. Suunnittelin sen niin, että kasvit eivät kasva toistensa tilaan eivätkä varjosta toisiaan valonlähteeltä)

1. Leikkaa yhden tuuman raot antistaattisiin pusseihin (kuva 1)

Käytin Xacto -veistä ja pahvia varmistaakseni, etten leikannut pussin molempia puolia

2. Leikkaa puolitoista tuumaa vaahtoteippiä ja aseta suoraan raon päälle (kuva 2)

3. Leikkaa Xacto -veitsellä tai -terällä yhden tuuman rako vaahtoon, joka on linjassa pussin leikkauksen kanssa vaiheessa 1 (kuva 2)

4. Toista sama prosessi yhdellä pussilla, mutta tee suurempi rako, joka sopii kosteusanturiin

5. Toista sama prosessi kaikille pusseille, mutta sen sijaan vain neliö vaahtoteippiä ja tee pieni x-muotoinen viilto juuri sen verran, että se mahtuu peristalttiseen letkuun

Vinkki: Sijoita letkureiät paikkoihin, joissa letkut eivät mene kasvien kasvualueiden yli ja jotta ne voivat liittää takaisin takaosaan helpommin

Vaihe 3: Siemenet

Siemenet on suunniteltu siten, että ne voidaan valmistaa etukäteen ja pinota varastoon ennen käyttöä. Valmistin yksinkertaisen siemenystävällisen liiman kiinnittääkseen siemenet itämispaperiin ja suuntaamaan siemenet säteen tai osoittamaan alaspäin, jotta juuret kasvavat pussiin ja itu tulee ulos raosta.

Siemenluistien luominen

1. Leikkaa itämispaperi (2,5 x 1 tuumaa)

2. Sekoita ruokalusikallinen jauhoja vain sen verran vettä, että muodostuu paksu tahna

3. Laita hammastikulla piste siemenliimaa itämispaperin keskelle

4. Suuntaa siemen säde tai kärki alaspäin ja merkitse/muista, mihin päähän se on päin, koska juuri juuri kasvaa

5. Taita itämispaperi kahdesti ja tee kolminkertainen siemen keskellä

Vaihe 4: Automaattinen kastelujärjestelmä

Kastelujärjestelmä koostuu kosteusantureista ja peristalttisista pumpuista, jotka kastavat kasvisäkit automaattisesti, kun niiden kosteustaso on alle 30%. Kirjoitin koodin niin, että kosteustaso tarkistetaan pusseista 8 tunnin kuluttua ja jos taso on alle 30%, pumppu käynnistyy 10 sekunniksi. Pumpulleni ja virtalähteelleni 10 sekuntia riitti lisäämään pussien kosteutta tarpeeksi yli 30%, joten pumppu aktivoituu noin 16 tunnin välein, mutta se on testattava ja säädettävä eri asetuksia varten.

Liitännät:

GND sillan ohjaintappiin 1

12V GND sillanohjaimen nastaan 1

5V - siltaohjaimen nasta 7 (vcc)

D5 siltaohjaimen tappiin 5 (in1)

D6 siltaohjaimen tappiin 6 (in2)

Arduino D13 - R1 (jos valinnaista ulkoista LEDiä käytetään)

Siltaohjaimen tappi 2 (ulos1) peristalttisen pumpun positiiviseen napaan

Sillanohjaimen nasta 4 (vref) ja nasta 8 (vs) 12 V: n asentoon

Sillan ohjaintappi 10 (out2) peristalttisen pumpun negatiiviseen napaan

Huomautuksia:

Sillanohjaimen tappeja 9 ja 3 ei käytetä

Sillanohjaimen pää, jossa on viistetty kulma yläpuolella, on tappi 1 ja neliömäinen pää on tappi 10

Koodi:

int IN1Pin = 5; // muutos käyttämästäsi pinnasta riippuen IN2Pin = 6; // vaihda käyttämäsi nastan mukaan #define kosteus_neula A0

mitätön asennus ()

{

Sarja.alku (9600);

pinMode (IN1Pin, OUTPUT);

pinMode (IN2Pin, OUTPUT);

analogWrite (IN1Pin, 0);

analogWrite (IN2Pin, 0);

pinMode (kosteuspiste, INPUT);

viive (1000);

}

tyhjä silmukka ()

{

int sensorValue = map (analogRead (kosteuspiste), 0, 1023, 100, 0); // kartoittaa kosteuslukemat, jotka ovat 0-1023 prosenttiin 100-0

Serial.print ("Nykyinen kosteustaso on:");

Serial.print (sensorValue);

Serial.println ("%");

if (sensorValue <30) // jos kosteus on alle 30 prosenttia suorittaa seuraavan

{

analogWrite (IN1Pin, 255); // 255 asettaa pumpun maksimitehoon

viive (10000); // käyttää pumppua 10 sekuntia

analogWrite (IN1Pin, 0); // sammuttaa pumpun

Serial.println ("Kosteustason tarkistaminen 2 tunnissa");

viive (28800000); // 8 tuntia millisekunteina

int sensorValue = map (analogRead (kosteuspiste), 0, 1023, 100, 0); // tarkistaa kosteustasot

Serial.println (sensorValue); // tulostaa kosteustason

}

muu

{

Serial.println ("Maaperä on kosteaa, tarkistetaan uudelleen 1 tunnin kuluttua"); // jos maaperän kosteus on yli 30%, tämä lausunto tulostetaan

viive (3600000); // 1 tunti millisekunteina

}

}

Vinkki: Kun koodi on ladattu Arduinolle, sinun ei tarvitse jättää sitä kytkettynä tietokoneeseen niille teistä, jotka eivät ole käyttäneet niitä aiemmin. Voit hankkia pienen virtalähteen arduinoon ja se suorittaa koodisi, kun se kytketään päälle. Joten tähän suunnitteluun tarvitset vain virtalähteen arduinoon ja 12 voltin virtalähteen leipälautasi tynnyrin liitäntään.

Vaihe 5: Yhdistä kaikki

Tässä vaiheessa sinulla pitäisi olla valmis laatikko, jossa on kasvatusvalot, kastelujärjestelmä ja kassit, joten jäljellä on vain koota kaikki yhteen.

Tämä vaihe on monille erilainen riippuen laatikon mitoista ja vesisäiliön, pumpun ja mikro -ohjaimien osastosta.

Koska kasvukammio on tarkoitettu toimimaan ilman painovoimaa, varmistin, että kiinnitän kaikki takaosan osat 15 lb-luokan tarranauhoilla

1. Käytin Arduino- ja leipälautanenpidikettä ja tarranauhoja, jotka oli kiinnitetty runkoon ja pidikkeen takaosaan, ja asensin sen arkiston säilytysastian yläpuolelle, joka on selkäni. (kuva 2)

2. Sitten laitoin tarranauhat peristalttisen pumpun pohjalle ja lokeron pohjalle ja tein saman vesisäiliön kanssa.

3. Seuraavaksi on kastelujärjestelmä. Halkoin jakaa kolme letkua peristalttisesta pumpusta neljään letkuun neljään kasvisäkkiin. (kuva 3)

4. Lopuksi laitoin tarranauhat kasvien pussien pitämiseksi paikoillaan. Koska kiinnitin nauhat verkkoon, leikkasin teollisuusnauhojen osia ja liimasin ne kehyksen ulkopuolelle tarranauhojen takaosaa vasten.

Vaihe 6: Kasvipussien asentaminen ja juoksu

Kun takatila, letkut ja kosteusanturit ovat kaikki paikallaan, jäljellä on vain kasvien pussien, letkujen ja kosteusanturien kiinnittäminen.

Lopullinen kokoonpano

1. Aseta kasvipussit sille puolelle, johon ne on suunniteltu. (kuva 2 näyttää prosessin)

2. Aseta kosteusanturi pussiin aiemmin tehdyllä pidemmällä raolla

3. Aseta putket pussiin pienempien neliömäisten vaahtoporttien kautta

4. Kytke kasvavalot ajastimeen ja aseta valot päälle 16 tunniksi päivässä

5. Kytke 12 voltin virtalähde leipälautan tynnyrin liitäntään

6. Liitä Arduino tietokoneeseen (jos haluat valvoa lähtöjä) tai virtalähteeseen ja anna ohjelman toimia!

Vaihe 7: Tulokset

Ensimmäinen kuvasarja (1-4) yllä on kahden viikon kasvu

Toinen sarja (5-6) on peräisin viidennestä päivästä, jolloin suurimmalla osalla kasseista oli näkyviä ituja

Viimeinen kuva (7) on järjestelmän ensimmäisestä käynnistyspäivästä

Parasta tässä laitteessa oli se, että kun yksi pussi kasvoi, koska ne kasvoivat eri nopeuksilla, voisin poistaa salaatin ja lisätä uuden siementen samaan pussiin ilman, että tarvitsin korjata muita satoja ennen kuin ne olivat valmiita. Tulevissa testeissä aion korvata kunkin pussin istutuksen kahdella viikolla, koska useimpien salaattien kypsyminen kestää noin 45–55 päivää. Ja näin tekemällä minulla on kahden viikon välein kasvispussi täysikasvuista salaattia, joka on valmis korjattavaksi, ja se estää muita salaattikasveja estämästä valoa muihin pusseihin, koska suuria päitä kasvaa vähemmän.

Toinen sija Growing Beyond Earth Maker -kilpailussa