Automatizovaná rastová komora rastlín: 7 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:57

Nasledujúci projekt je mojím príspevkom do súťaže Growing Beyond Earth Maker Contest v stredoškolskej divízii.

Rastlinná komora má plne automatizovaný zavlažovací systém. Použil som peristaltické čerpadlá, senzory vlhkosti a mikrokontrolér na automatické zavlažovanie rastlín, aby udržali pôdu v optimálnej vlhkosti. Svoju rastovú komoru som navrhol tak, aby sa dala ľahko zbierať a sadiť, a tak efektívne využila priestor v boxe. Flexibilný dizajn by astronautom umožnil stabilný príliv plodín a bolo by možné každých 10 až 14 dní zozbierať vrecko (približne 3 hlavy) úplne vyzretého šalátu. Pretože semená klíčia v rôznych časoch a rastú rôznymi rýchlosťami, chcel som vytvoriť systém, kde by sa dali zbierať rastliny a vkladať nové semená, keď budú pripravené, a tak som navrhol svoje vrecká na rastliny. Komora sa skladá zo štyroch vreciek na rastliny alebo celkom z 12 rastlinných štrbín, ktoré je možné vybrať, zozbierať, vložiť nové semienko a vrecko je možné za pár minút zasunúť späť do systému pomocou suchého zipsu. Listy semien umožňujú pripraviť semená, vopred ich orientovať a zlepiť a podľa potreby vložiť do vrecka. Štrbiny vreciek rastlín boli navrhnuté tak, aby umožnili rastline a zároveň zabránili vniknutiu vody a nečistôt z vaku. -statické tašky, okrem ochrany elektronických súčiastok, sú zrkadlovými povrchmi. Vďaka antistatickým vreckám sa svetlo dostane k všetkým rastlinám/klíčkom v systéme a šalát nebude rásť len priamo k rastúcemu svetlu.

Zásoby

Kontajner:

1. Box na ukladanie akrylových pilníkov

2. Kovový úložný kôš

3. Desktop File Organizer

4. Prúžky na suchý zips

5. Rast svetlo

Vrecká na rastliny:

1. Antistatické tašky

2. Hubová gumová penová páska (5/16-palcová)

3. Klíčiaci papier

4. Hrubá pôdna zmes

5. Semenné lepidlo (múka a voda)

6. Semená (použil som balíček Mesclun Green)

Zavlažovací systém:

1. Peristaltické čerpadlo

2. Silikónové hadičky pre pumpu (2 mm x 4 mm)

3. Arduino M0 Pro (bude fungovať akýkoľvek model) a zdroj energie

4. Micro USB na USB-A

5. Breadboard

6. Prepojovacie vodiče

7. Spájkovačka a spájkovačka

8. Bridge Driver (použil som TA7291P)

9. Senzory vlhkosti

Môžete nájsť lacné, ale budú rýchlo korodovať v dôsledku elektrolýzy indukovanej prúdom a bude potrebné ich vymeniť, pretože hodnoty sa budú zhoršovať. Alternatívou je použitie kapacitných senzorov vlhkosti, ktoré sú menej náchylné na koróziu, alebo drahších katódovo-anódových senzorov

10. 12 V sudový konektor pre nepájivé dosky a kábel

11. Fľaša na vodu so spätným ventilom

Krok 1: Zostavte komoru

Tento krok je možné vykonať mnohými spôsobmi, ale ja som sa rozhodol pre dvojdielny kontajner, pretože umožňoval väčšiu flexibilitu. Použil som kovový rám, ktorý má otvorenú prednú a otvorenú hornú časť, na uloženie vreciek na rastliny, osvetlenie a automatický zavlažovací systém. Potom, keď sú rastliny naložené, mám akrylový box, ktorý sa posúva nadol na kovovú základňu.

Kroky:

1. Najprv som pripevnil rastové svetlo na kovový rám. Do každej strany svetla som vyvŕtal dva otvory (po uistení, že nepoškodím žiadne súčasti) a pripevnil som ho k prednej strane základne. (vidieť na obrázku 1)

2. Musel som vyrezať dieru v ráme a akryle, aby sa zmestil do napájacieho akordu pre svetlo (obrázok 2-4)

Tip: na vyrezanie otvoru do akrylátu som do rohu obdĺžnika, ktorý som chcel vyrezať, vyvŕtal štyri otvory a pomocou Dremel ich spojil a urobil čistý rez

3. Pretože som si kúpil priečinok na ukladanie súborov na akrylový vrch, musel som odstrániť dva pery, z ktorých mali visieť súbory. Aby som to urobil, zahrial som plast, vzal som škrabku na farby a paličku a jemne poklepal po kúsku, ktorý ho pomaly oddeľoval od škatule.

4. S niekoľkými konečnými úpravami kovového rámu pomocou paličky, akrylový vrchný diel tesne priliehal na vrch rámu a podstavca.

Krok 2: Vrecká na rastliny

Rozhodol som sa vytvoriť vrecká na rastliny namiesto hydroponického systému, aby som umožnil väčšiu flexibilitu. Vrecká je možné pripraviť vopred a dajú sa ľahko znova použiť vložením nového balíka semien a klíčiaceho papiera do štrbiny. Vrecká sa dajú ľahko vybrať a vložiť späť do komory pomocou pásikov na suchý zips. Pretože sa vrecká veľmi ľahko pripravujú, môžu sa vysádzať aj v offsetových časoch, aby sa zaistil rovnomerný tok plodín. Keď sú všetky zasadené naraz, nastáva čas, keď komora nemá žiadne značné plodiny. Namiesto toho navrhujem, aby boli vrecká vysadené posunuté o niekoľko týždňov, aby bol neustále k dispozícii zberateľská plodina.

Veľkosť vrecka:

Tento krok procesu je špecifický pre rozmery škatule pre každú osobu. Nakoniec som použil dve vrecká 4x6 a dve vrecká 12x16 som upravil tak, aby sa zmestili na zadnú a dolnú časť mojej škatule. Tašky 4x6 mali zapínanie na zips, ale väčšie tašky nie a ja som ich upravil. Na zatvorenie tašky zvnútra som teda použil obojstrannú lepiacu pásku a na vonkajšej strane ďalší kus, aby zostal zložený (obrázok 5)

Zostavenie vreciek:

(Rozloženie, ktoré som použil pre svoje vrecká, nájdete na obrázku 3. Navrhol som to tak, aby rastliny navzájom nerástli do priestoru a aby si navzájom netienili od zdroja svetla)

1. Vystrihnite jednopalcové štrbiny v antistatických vreckách (obrázok 1)

Použil som nôž Xacto a kus kartónu, aby som sa ubezpečil, že som neprerezal obe strany tašky

2. Odrežte jeden a pol palca kusu penovej pásky a umiestnite ho priamo na vrch štrbiny (obrázok 2)

3. Nôž alebo čepeľ Xacto narezajte v pene 1 palcovú štrbinu, ktorá je zarovnaná so štrbinou vyrezanou vo vrecku počas kroku 1 (obrázok 2)

4. Opakujte rovnaký postup na jednom vrecku, ale urobte väčšiu štrbinu, aby sa zmestil do senzora vlhkosti

5. Opakujte rovnaký postup so všetkými vreckami, ale namiesto štvorca penovej pásky a urobte malý rez v tvare x, dostatočne veľký, aby sa zmestil do peristaltickej trubice.

Tip: Pokiaľ ide o otvory pre hadice, umiestnite ich na miesta, kde hadice neprechádzajú cez rastové oblasti rastlín, a tiež tak, aby sa mohli jednoduchšie pripojiť späť k zadnému oddeleniu.

Krok 3: Listy semien

Osivo bolo navrhnuté tak, aby bolo možné ho pripraviť vopred a skladať na sebe, kým sa nepoužije. Pripravil som jednoduché lepidlo priateľské k semenám, ktoré prilepí osivo ku klíčiacemu papieru a nasmeruje ho tak, aby korene rástli do vrecka a výhonok vychádzal zo štrbiny.

Vytvorenie osiva

1. Odrežte kúsok klíčiaceho papiera (2,5 palca x 1 palec)

2. Polievkovú lyžicu múky zmiešajte s takým množstvom vody, aby vznikla hustá pasta

3. Špáradlom naneste na stred klíčiaceho papiera bodku lepidla na osivo

4. Orientujte semeno radikulou alebo hrotom nadol a označte/zapamätajte si, ku ktorému koncu smeruje, pretože z toho vyrastá koreň s

5. Kličkovací papier dvakrát zložte a urobte trojnásobok so semienkom v strede

Krok 4: Automatický zavlažovací systém

Zavlažovací systém bude pozostávať zo senzorov vlhkosti a peristaltických čerpadiel, ktoré automaticky zalejú vrecká rastlín, keď klesnú pod úroveň vlhkosti 30%. Kód som napísal tak, aby sa hladina vlhkosti vo vreckách kontrolovala po 8 hodinách a ak je hladina nižšia ako 30%, čerpadlo sa zapne na 10 sekúnd. Na moje čerpadlo a napájanie bolo 10 sekúnd dosť dobrých na zvýšenie vlhkosti vo vreciach dostatočne nad 30%, takže čerpadlo sa aktivuje každých 16 hodín, ale malo by byť testované a upravené pre rôzne nastavenia.

Pripojenia:

GND na premostenie kolíka vodiča 1

12V GND na prepojenie kolíka vodiča 1

5V na mostík, kolík 7 (vcc)

D5 na mostíku, kolík 5 (in1)

D6 na mostíku, kolík 6 (in2)

Arduino D13 až R1 (ak sa používa voliteľná externá dióda LED)

Pripojte kolík 2 vodiča (out1) k kladnému pólu peristaltického čerpadla

Mostík, kolík 4 (vref) a kolík 8 (proti) do 12 V poz.

Pripojte kolík 10 vodiča (out2) k zápornému pólu peristaltického čerpadla

Poznámky:

Kolíky 9 a 3 mostíka nie sú používané

Koniec vodiča mosta so skoseným rohom hore je kolík 1 a štvorcový koniec je kolík 10

Kód:

int IN1Pin = 5; // zmena v závislosti od kolíka, ktorý používateint IN2Pin = 6; // zmena v závislosti od kolíka, ktorý používate #define vlhkost_pin A0

neplatné nastavenie ()

{

Serial.begin (9600);

pinMode (IN1Pin, OUTPUT);

pinMode (IN2Pin, OUTPUT);

analogWrite (IN1Pin, 0);

analogWrite (IN2Pin, 0);

pinMode (PIN_vlhkosti, VSTUP);

oneskorenie (1000);

}

prázdna slučka ()

{

int sensorValue = mapa (analogRead (vlhkosť_pin), 0, 1023, 100, 0); // mapuje hodnoty vlhkosti, ktoré sú 0-1023 na percento od 100-0

Serial.print ("Aktuálna úroveň voľného času je:");

Serial.print (sensorValue);

Serial.println ("%");

if (sensorValue <30) // ak je vlhkosť menšia ako 30 percent, vykoná nasledovné

{

analogWrite (IN1Pin, 255); // 255 nastaví čerpadlo na maximálny výkon

oneskorenie (10 000); // beží čerpadlo 10 sekúnd

analogWrite (IN1Pin, 0); // vypne pumpu

Serial.println („Kontrola hladín vlhkosti za 2 hodiny“);

oneskorenie (28800000); // 8 hodín v milisekundách

int sensorValue = mapa (analogRead (vlhkosť_pin), 0, 1023, 100, 0); // kontroluje hladinu vlhkosti

Serial.println (sensorValue); // vytlačí úroveň vlhkosti

}

inak

{

Serial.println („Pôda je vlhká, kontrola znova o 1 hodinu“); // ak je vlhkosť pôdy nad 30%, vytlačí toto tvrdenie

oneskorenie (3600000); // 1 hodina v milisekundách

}

}

Tip: Keď ste kód nahrali do Arduina, pre tých z vás, ktorí ho ešte nepoužili, ho nemusíte nechávať zapojený do počítača. K arduinu môžete získať malý napájací zdroj, ktorý po zapnutí spustí váš kód. Takže pre tento dizajn potrebujete iba napájanie pre arduino a 12 -voltový zdroj pre sudový konektor na vašom breadboarde.

Krok 5: Dajte to všetko dohromady

V tejto fáze by ste mali mať dokončenú škatuľu s pestovateľskými svetlami, zalievacím systémom a vreckami z rastlín, takže všetko, čo zostáva, je dať všetko dohromady.

Táto fáza sa môže u mnohých ľudí líšiť v závislosti od rozmerov škatule a priehradky na vodnú nádrž, čerpadlo a mikrokontroléry.

Pretože rastová komora má fungovať bez gravitácie, zaistil som pripútanie všetkých komponentov v zadnom oddelení pomocou pásikov na suchý zips s hmotnosťou 15 libier.

1. Použil som držiak na Arduino a dosku na chlieb a popruhy na suchý zips pripevnené k rámu a na zadnej strane držiaka a pripevnil som ho k hornej strane kontajnera na ukladanie súborov, ktorý je mojím zadným oddelením. (obrázok 2)

2. Potom som na dno peristaltickej pumpy a dno priehradky vložil pásy so suchým zipsom a to isté som urobil s vodnou nádržou.

3. Ďalej je zavlažovací systém. Použil som tri odpaliská T na rozdelenie hadice z peristaltického čerpadla na štyri hadice pre štyri vrecká na rastliny. (obrázok 3)

4. Nakoniec som umiestnil pásy na suchý zips, aby držali vrecká s rastlinami na mieste. Pretože som pásy pripevňoval k sieťovine, nastrihal som segmenty priemyselného popruhu a prilepil som ich na vonkajšiu stranu rámu k zadnej časti pásikov na suchý zips.

Krok 6: Nastavenie vreciek pre rastliny a spustenie

Potom, čo sú zadné oddelenie, hadičky a snímače vlhkosti na svojom mieste, zostáva už len pripojiť vrecká na rastliny, hadičky a snímače vlhkosti.

Konečné zhromaždenie

1. Položte vrecká s rastlinami na stranu, na ktorú boli navrhnuté. (obrázok 2 ukazuje postup)

2. Vložte senzor vlhkosti do vrecka s dlhšou štrbinou vyrobenou skôr

3. Vložte skúmavky do vreciek cez menšie štvorcové penové otvory

4. Zapojte pestovateľské svetlá do časovača a nastavte ich tak, aby boli zapnuté 16 hodín denne

5. Pripojte 12 V napájací zdroj do konektora na nepájivom poli

6. Zapojte Arduino do počítača (ak chcete monitorovať výstupy) alebo do napájania a nechajte program bežať!

Krok 7: Výsledky

Prvá sada obrázkov (1-4) vyššie sú dva týždne rastu

Druhá sada (5-6) pochádza z piateho dňa, keď väčšina vreciek rastlín mala viditeľné klíčky

Posledný obrázok (7) je z prvého dňa zapnutia systému

Najlepšie na tejto mašinérii bolo, že keď jedno vrecko rástlo, pretože rástlo rôznymi rýchlosťami, mohol som odstrániť šalát a vložiť novú sadu semien do rovnakého vrecka bez toho, aby som musel zbierať ostatné plodiny, kým neboli pripravené.. V budúcich testoch plánujem kompenzovať výsadbu výsadby každého vrecka o dva týždne, pretože zreniu väčšiny šalátu trvá približne 45-55 dní. A tak budem každé dva týždne mať k dispozícii zber rastlinného vrecka v hodnote plne pestovaného šalátu a zabráni tomu, aby ostatné šalátové rastliny blokovali svetlo do ostatných vreciek, pretože bude rásť menej veľkých hláv.

2. miesto v súťaži Growing Beyond Earth Maker