Samodejna komora za rast rastlin: 7 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:04

Naslednji projekt je moja prijava na natečaj Growing Beyond Earth Maker v oddelku za srednje šole.

Komora za rast rastlin ima popolnoma avtomatiziran sistem zalivanja. Za samodejno zalivanje rastlin sem uporabil peristaltične črpalke, senzorje vlage in mikrokrmilnik, da so tla optimalno vlažna. Svojo rastno komoro sem oblikoval tako, da jo je mogoče enostavno pobrati in posaditi, zato je učinkovito izkoristil prostor v škatli. Prilagodljiva zasnova bi astronavtom omogočila stalen dotok pridelkov, saj lahko vsakih 10-14 dni naberejo vrečko (približno 3 glave) popolnoma zrele solate. Ker semena kalijo v različnih obdobjih in rastejo z različnimi hitrostmi, sem želela ustvariti sistem, kjer bi lahko pobirali rastline in vstavljali nova semena, ko so pripravljena, zato sem oblikoval svoje rastlinske vrečke. Komora je sestavljena iz štirih rastlinskih vrečk ali skupaj 12 rastlinskih rež, ki jih je mogoče odstraniti, pobrati, vstaviti nov listič semena in vrečko lahko v samo nekaj minutah zlepi nazaj v sistem. Semenski lističi omogočajo pripravo, orientacijo in lepljenje semen pred časom ter vstavljanje v vrečko, kadar je to potrebno. -statične vrečke so poleg zaščite elektronskih komponent zrcalne površine. Tako bo z antistatičnimi vrečkami svetloba dosegla vse rastline/kalčke v sistemu in solata ne bo rasla samo neposredno proti rastni svetlobi.

Zaloge

Posoda:

1. Akrilna škatla za shranjevanje datotek

2. Kovinski zaboj za shranjevanje

3. Organizator namiznih datotek

4. Velcro trakovi

5. Grow Light

Rastlinske vrečke:

1. Antistatične vrečke

2. Gobica iz gumijaste pene (5/16-palčni)

3. Kalilni papir

4. Mešanica grobe zemlje

5. Lepilo za semena (moka in voda)

6. Semena (uporabil sem paket Mesclun Green)

Zalivalni sistem:

1. Peristaltična črpalka

2. Silikonske cevi za črpalko (2 mm x 4 mm)

3. Arduino M0 Pro (kateri koli model bo deloval) in vir napajanja

4. Mikro USB v USB-A

5. Ogledna plošča

6. Mostične žice

7. Spajkalnik in spajkanje

8. Bridge Driver (uporabljal sem TA7291P)

9. Senzorji vlage

Najdete lahko poceni, ki pa bodo zaradi elektrolize, ki jo povzroča tok, hitro korodirali in jih bo treba zamenjati, saj bodo odčitki slabi. Druga možnost je uporaba kapacitivnih senzorjev vlage, ki so manj nagnjeni k koroziji ali dražji katodno-anodni senzorji

10. 12v sodček za Breadboards in Cable

11. Steklenica za vodo z nepovratnim ventilom

1. korak: Sestavite komoro

Ta korak je mogoče izvesti na več načinov, vendar sem se odločil za dvodelno posodo, ker je omogočala večjo prilagodljivost. Kovinski okvir, ki ima odprto sprednjo stran in odprt vrh, sem uporabil za namestitev vrečk za rastline, rastočo svetlobo in sistem za samodejno zalivanje. Potem, ko so rastline naložene, imam akrilno škatlo, ki zdrsne navzdol po kovinski podlagi.

Koraki:

1. Najprej sem luč za rast pritrdil na kovinski okvir. Na vsaki strani luči sem izvrtal dve luknji (potem ko sem se prepričal, da ne bom poškodoval nobene komponente), in jo pritrdil na sprednjo stran podnožja. (vidno na sliki 1)

2. Moral sem izrezati luknjo v okvirju in akrilu, da se prilega napajalnemu kablu za svetlobo (slika 2-4)

Nasvet: za izrezovanje luknje v akrilu sem izvrtal štiri luknje v kotu pravokotnika, ki sem ga želel izrezati, in jih z Dremelom povezal in naredil čisti rez

3. Ker sem kupil koš za shranjevanje datotek za akrilno ploščo, sem moral odstraniti dve ustnici, namenjeni obešanju datotek. Za to sem segrel plastiko, vzel strgalo za barvo in kladivo ter nežno trkal po kosu, ki ga je počasi ločil od škatle.

4. Z nekaj zadnjimi prilagoditvami kovinskega okvirja s kladivom se je akrilni vrh tesno prilegal na okvir in podlago.

Korak: Rastlinske vrečke

Za večjo prilagodljivost sem se odločil namesto hidroponskega sistema ustvariti vrečke za rastline. Vrečke je mogoče pripraviti vnaprej in jih je mogoče zlahka ponovno uporabiti, tako da v režo vstavite nov zavojček papirja in semena. Torbice lahko enostavno odstranite in jih z velcro trakovi vstavite nazaj v komoro. Ker so vrečke tako enostavne za pripravo, jih lahko posadimo v odmičnih časih, da omogočimo stalen pretok pridelkov. Ko so vse posajene naenkrat, pride čas, ko v komori ni večjih pridelkov. Zato namesto tega predlagam, da se vrečke posadijo za nekaj tednov, tako da pride do stalnega pretoka pridelka.

Velikost vrečke:

Ta korak postopka je specifičen za dimenzije vsake škatle za osebe. Na koncu sem uporabil dve vreči 4x6 in dve vrečki 12x16 spremenil tako, da se prilegata hrbtu in dnu moje škatle. Vreče 4x6 so imele zadrge, vendar večje vreče niso in sem jih spremenil. Tako sem uporabil dvostranski lepilni trak, da sem vrečko zaprl od znotraj, in uporabil še en kos na zunanji strani, da sem jo zložil nazaj (slika 5)

Sestavljanje vrečk:

(glej sliko 3 za postavitev, ki sem jo uporabil za svoje torbice. Zasnoval sem jo tako, da rastline ne bi rasle drug v drugega in se zato ne bi zasenčile od vira svetlobe)

1. Odrežite palčne reže v antistatičnih vrečkah (slika 1)

Uporabil sem nož Xacto in kos kartona, da se prepričam, da nisem prerezal obeh strani vrečke

2. Odrežite centimeter in pol kosa penastega traku in ga položite neposredno na režo (slika 2)

3. Z nožem ali rezilom Xacto v peni izrežite 1 -palčno režo, ki je poravnana z režo v vrečki v 1. koraku (slika 2)

4. Isti postopek ponovite na eni vrečki, vendar naredite večjo režo, ki ustreza senzorju vlage

5. Ponovite isti postopek na vseh vrečah, vendar namesto na kvadrat penastega traku in naredite majhen zarez v obliki črke X, ki je dovolj velik, da se prilega peristaltični cevi

Namig: Za luknje za cevi jih postavite na območja, kjer cevi ne bodo prečkale rastlinskih površin rastlin, pa tudi za lažjo povezavo nazaj v zadnji predel

3. korak: Semenski lističi

Semenski lističi so bili oblikovani tako, da jih je mogoče vnaprej pripraviti in zložiti v skladišče, dokler jih ne bodo uporabili. Pripravil sem preprosto semenom prijazno lepilo, s katerim bi seme prilepil na kalček za kalitev in usmeril semenski koren ali pa usmeril navzdol, tako da korenine zrastejo v vrečko in kalček izstopi iz reže.

Ustvarjanje semenskih lističev

1. Odrežite kos kalitvenega papirja (2,5 x 1 palca)

2. Zmešajte žlico moke s toliko vode, da nastane gosta pasta

3. Z zobotrebcem postavite piko semenskega lepila na sredino kalitvenega papirja

4. Usmerite seme s korenino ali točko navzdol in označite/zapomnite, na kateri konec je obrnjeno, ker tu raste korenina z

5. Dvakrat zložite kalček za kalitev in naredite trojno s semenom na sredini

4. korak: Samodejni sistem zalivanja

Zalivalni sistem bo sestavljen iz senzorjev vlage in peristaltičnih črpalk za samodejno zalivanje vrečk rastlin, ko padejo pod 30%vlage. Kodo sem napisal tako, da se raven vlage v vrečkah preveri po 8 urah in če je raven pod 30%, se bo črpalka vklopila za 10 sekund. Za mojo črpalko in napajanje je bilo dovolj 10 sekund, da je vlaga v vrečah povečala dovolj nad 30%, zato se bo črpalka aktivirala na vsakih 16 ur, vendar jo je treba preizkusiti in prilagoditi za različne nastavitve.

Povezave:

GND na most 1 gonilnika mostu

12V GND na most 1 gonilnika mostu

Gonilnik pin 5V do mostu 7 (vcc)

D5 na mostu gonilnika pin 5 (in1)

D6 do mostu gonilnika pin 6 (in2)

Arduino D13 do R1 (če se uporablja dodatna zunanja LED)

Zatič gonilnika 2 (out1) preklopite na pozitivni priključek peristaltične črpalke

Zatič gonilnika 4 (vref) in zatič 8 (vs) do 12V poz.

Zatič gonilnika 10 (out2) preklopite na negativni priključek peristaltične črpalke

Opombe:

Zatiči 9 in 3 gonilnika mostu se ne uporabljata

Konec gonilnika mostu s poševnim vogalom na vrhu je pin 1, kvadratni konec pa pin 10

Koda:

int IN1Pin = 5; // spreminjanje glede na pin, ki ga uporabljateint IN2Pin = 6; // spremenimo glede na pin, ki ga uporabljate #define mois_inpin A0

void setup ()

{

Serial.begin (9600);

pinMode (IN1Pin, OUTPUT);

pinMode (IN2Pin, OUTPUT);

analogWrite (IN1Pin, 0);

analogWrite (IN2Pin, 0);

pinMode (vtič_vlage, VHOD);

zamuda (1000);

}

void loop ()

{

int sensorValue = map (analogRead (vlažnost_pin), 0, 1023, 100, 0); // preslika odčitke vlage, ki so 0-1023 do odstotka od 100-0

Serial.print ("Trenutna raven vlažnosti je:");

Serial.print (sensorValue);

Serial.println ("%");

if (sensorValue <30) // če je vlaga manjša od 30 odstotkov, izvede naslednje

{

analogWrite (IN1Pin, 255); // 255 nastavi črpalko na največjo moč

zamuda (10000); // 10 sekund poganja črpalko

analogWrite (IN1Pin, 0); // izklopi črpalko

Serial.println ("Preverjanje ravni vlage v 2 urah");

zamuda (28800000); // 8 ur v milisekundah

int sensorValue = map (analogRead (vlažnost_pin), 0, 1023, 100, 0); // preverja nivo vlage

Serial.println (sensorValue); // natisne raven vlage

}

drugače

{

Serial.println ("Tla so vlažna, ponovno preverjanje čez 1 uro"); // če je vlažnost tal nad 30%, natisne to izjavo

zamuda (3600000); // 1 ura v milisekundah

}

}

Namig: ko je koda naložena v Arduino, za tiste, ki je še niste uporabljali, vam je ni treba pustiti priključeno na računalnik. Za arduino lahko dobite majhen napajalnik, ki bo izvedel vašo kodo, ko je vklopljen. Torej, za to zasnovo potrebujete le napajalnik za arduino in 12v napajalnik za vtičnico na tleh.

5. korak: Združite vse skupaj

Na tej stopnji bi morali imeti dokončano škatlo z rastnimi svetilkami, zalivalnim sistemom in vrečkami za rastline, tako da ostane le, da vse skupaj sestavite.

Ta stopnja je za mnoge različna, odvisno od dimenzij škatle in predelka za rezervoar za vodo, črpalko in mikrokrmilnike.

Ker naj bi rastna komora delovala brez gravitacije, sem vse komponente v zadnjem predelu pritrdil s pomočjo Velcro trakov razreda 15 lb

1. Uporabil sem Arduino in držalo za desko ter velcro trakove, pritrjene na okvir in na zadnjo stran nosilca, ter ga namestil na zgornjo stran posode za shranjevanje datotek, ki je moj zadnji predal. (slika 2)

2. Nato sem dal velcro trakove na dno peristaltične črpalke in dno predelka ter enako naredil z rezervoarjem za vodo.

3. Naslednji je namakalni sistem. S tremi t -spoji sem cev iz peristaltične črpalke razdelil na štiri cevi za štiri vrečke za rastline. (slika 3)

4. Nazadnje sem postavil velcro trakove, da so vrečke za rastline na mestu. Ker sem trakove pritrjeval na mrežo, sem izrezal segmente industrijske tkanine in jih prilepil na zunanjo stran okvirja ob zadnji del trakov Velcro.

Korak 6: Namestitev vrečk za rastline in zagon

Ko so nameščeni zadnji predel, cevi in senzorji vlage, ostane le pritrditi vrečke za rastline, cevke in senzorje vlage.

Končna sestava

1. Vrečke za rastline postavite na stran, za katero so bile namenjene. (slika 2 prikazuje postopek)

2. Senzor vlage vstavite v vrečko z daljšo režo, narejeno prej

3. Cevke vstavite v vrečke skozi manjše kvadratne penaste odprtine

4. Priključite luči za rast v časovnik in jih nastavite tako, da bodo prižgane 16 ur na dan

5. Priključite 12 -voltno napajanje v vtičnico na plošči

6. Priključite Arduino v računalnik (če želite spremljati izhode) ali napajanje in pustite, da se program zažene!

7. korak: Rezultati

Prvi niz slik (1-4) zgoraj sta dva tedna rasti

Drugi niz (5-6) je od petega dne, ko je imela večina rastlinskih vrečk vidne poganjke

Zadnja slika (7) je od prvega dne, ko je bil sistem vklopljen

Najboljši del te zasnove je bil, da sem lahko, ko je ena vrečka rasla, ker so rasle z različno hitrostjo, odstranil solato in v isto vrečko vstavil nov set semen, ne da bi moral pobrati druge pridelke, preden so pripravljeni. V prihodnjih testih nameravam izravnati sajenje vsake vrečke za dva tedna, ker traja približno 45-55 dni, da večina solate dozori. S tem bom vsaka dva tedna imel pripravljeno za obiranje rastlinsko vrečko iz polnopravne solate, ki bo preprečila, da bi druge rastline solate blokirale svetlobo v drugih vrečkah, ker bo raslo manj velikih glav.

Zmagovalec na tekmovanju Growing Beyond Earth Maker