Automatska komora za rast biljaka: 7 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:34

Sljedeći projekt je moja prijava za natjecanje Growing Beyond Earth Maker Contest u odjelu za srednje škole.

Komora za rast biljaka ima potpuno automatiziran sustav zalijevanja. Koristio sam peristaltičke pumpe, senzore vlage i mikrokontroler za automatsko zalijevanje biljaka kako bi tlo zadržalo optimalnu vlagu. Dizajnirao sam svoju komoru za uzgoj tako da se može lako ubrati i posaditi, te je učinkovito iskoristio prostor u kutiji. Fleksibilan dizajn omogućio bi astronautima stalan priliv usjeva, pri čemu bi svakih 10-14 dana mogli ubrati vrećicu (približno 3 glavice) potpuno sazrele salate. Budući da sjemenke klijaju u različito vrijeme i rastu različitim brzinama, htio sam stvoriti sustav u kojemu se biljke mogu sakupljati i umetati novo sjeme kad budu spremne, pa sam dizajnirao svoje vrećice za biljke. Komora se sastoji od četiri vrećice za biljke ili ukupno 12 proreza za biljke, koje se mogu ukloniti, ubrati, ubaciti novi listić sjemena, a vrećica se može zaglaviti natrag u sustav pomoću čičak trake u samo nekoliko minuta. Listovi sjemena omogućuju pripremu sjemena, orijentaciju i lijepljenje prije vremena te umetanje u vrećicu po potrebi. Prorezi vrećica za biljke dizajnirani su tako da omogućuju biljci rast uz sprječavanje izlaska vode i prljavštine iz vrećice. -statičke vrećice, osim što štite elektroničke komponente, su zrcalne površine. Dakle, s antistatičkim vrećicama svjetlo će doprijeti do svih biljaka/klica u sustavu, a salata neće rasti samo izravno prema rastućoj svjetlosti.

Pribor

Kontejner:

1. Akrilna kutija za pohranu datoteka

2. Metalna posuda za skladištenje

3. Organizator datoteka za stolna računala

4. Čičak trake

5. Raste svjetlo

Vrećice za biljke:

1. Antistatičke vrećice

2. Spužvasta gumena pjenasta traka (5/16-inčni)

3. Papir za klijanje

4. Mješavina grubog tla

5. Ljepilo za sjemenke (brašno i voda)

6. Sjemenke (koristio sam Mesclun Green paket)

Sustav zalijevanja:

1. Peristaltička pumpa

2. Silikonske cijevi za pumpu (2 mm x 4 mm)

3. Arduino M0 Pro (bilo koji model će raditi) i izvor napajanja

4. Mikro USB na USB-A

5. Oglasna ploča

6. Žice kratkospojnika

7. Lemilica i lemljenje

8. Most Driver (koristio sam TA7291P)

9. Senzori vlage

Možete pronaći jeftine, ali oni će brzo korodirati od elektrolize izazvane strujom i morat će se zamijeniti jer će se očitanja pogoršati. Alternativa je korištenje kapacitivnih senzora vlage koji su manje skloni koroziji ili skuplji katodno-anodni senzori

10. 12v Barel Jack za Breadboards i Cable

11. Boca vode s nepovratnim ventilom

Korak 1: Sastavite komoru

Ovaj se korak može izvesti na mnogo načina, ali odlučio sam se za dvodijelni spremnik jer je omogućio veću fleksibilnost. Koristio sam metalni okvir s otvorenim prednjim i otvorenim vrhom za smještaj biljnih vrećica, uzgoj svjetlosti i sustav automatskog zalijevanja. Zatim, kad se biljke napune, imam akrilnu kutiju koja klizi prema dolje na metalnu podlogu.

Koraci:

1. Prvo sam svjetlo za rast pričvrstio na metalni okvir. Izbušio sam dvije rupe na svakoj strani svjetla (nakon što sam se uvjerio da neću oštetiti bilo koju komponentu) i pričvrstio ga na prednju stranu baze. (vidi se na slici 1)

2. Morao sam izrezati rupu u okviru i akril kako bi odgovarao strujnom svjetlu za svjetlo (slika 2-4)

Savjet: za izrezivanje rupe u akrilu izbušio sam četiri rupe u kutu pravokutnika koji sam želio izrezati i upotrijebio sam Dremel da ih povežem i napravim čisti rez

3. Budući da sam kupio kantu za pohranu datoteka za akrilni vrh, morao sam ukloniti dvije usne namijenjene za vješanje datoteka. Za to sam zagrijao plastiku, uzeo strugač boje i malj i nježno lupkao po komadu koji ga je polako odvajao od kutije.

4. Uz nekoliko konačnih prilagodbi metalnog okvira pomoću čekića, akrilni vrh čvrsto se uklapa na vrh okvira i postolja.

Korak 2: Vrećice za biljke

Odlučio sam stvoriti vrećice za biljke umjesto hidroponskog sustava kako bih omogućio veću fleksibilnost. Vrećice se mogu pripremiti unaprijed i mogu se jednostavno ponovno upotrijebiti stavljanjem novog pakiranja papira za sjeme i klijanje u prorez. Vrećice se lako mogu ukloniti i vratiti natrag u komoru pomoću čičak traka. Također, budući da se vrećice tako lako pripremaju, mogu se saditi u offset vremenima kako bi se omogućio stalan protok usjeva. Kad se sve sadi odjednom, postoji vrijeme u komori nema velikih usjeva. Stoga umjesto toga predlažem da se vrećice sade pomaknute za nekoliko tjedana, tako da postoji stalan protok žetve.

Veličina torbice:

Ovaj korak procesa specifičan je za dimenzije kutije za svaku osobu. Na kraju sam upotrijebio dvije vreće 4x6 i izmijenio dvije vrećice dimenzija 12x16 tako da odgovaraju stražnjoj i donjoj strani kutije. Vreće 4x6 imale su patentne zatvarače, ali veće vrećice nisu i promijenio sam ih. Dakle, upotrijebio sam dvostranu ljepljivu traku da zatvorim vrećicu iznutra, a izvana sam upotrijebio drugi komad kako bih je sklopio (slika 5)

Sastavljanje vrećica:

(pogledajte sliku 3 za raspored koji sam koristio za svoje vrećice. Dizajnirao sam ga tako da biljke ne ulaze jedna u drugu i da se međusobno ne zasjenjuju od izvora svjetlosti)

1. Izrežite proreze od 1 inča u antistatičkim vrećicama (slika 1)

Koristio sam Xacto nož i komad kartona kako bih se uvjerio da nisam presjekao obje strane vrećice

2. Odrežite centimetar i pol komad pjenaste trake i postavite izravno na vrh proreza (slika 2)

3. Pomoću Xacto noža ili oštrice izrežite u pjeni prorez od 1 inča poravnat s prorezom izrezanim u vrećici tijekom koraka 1 (slika 2)

4. Ponovite isti postupak na jednoj vrećici, ali napravite veći otvor koji odgovara senzoru vlage

5. Ponovite isti postupak na svim vrećicama, ali umjesto kvadrata pjenaste trake i napravite mali rez u obliku slova X dovoljno velik da stane na peristaltičku cijev

Savjet: Za rupe za crijeva postavite ih na mjesta gdje crijeva neće prelaziti preko uzgojnih područja biljke, a također se mogu lakše spojiti natrag u stražnji odjeljak

Korak 3: Klizanje sjemena

Sjemenski listići dizajnirani su tako da se mogu pripremiti unaprijed i složiti u skladište do upotrebe. Pripremio sam jednostavno ljepilo prikladno za sjeme kako bih sjeme zalijepilo za papir za klijanje i usmjerilo sjemenku radikulu ili usmjerilo prema dolje tako da korijenje izraste u vrećicu, a izdanak izađe iz proreza.

Stvaranje sjemenskih listića

1. Izrežite komad papira za klijanje (2,5 x 1 inč)

2. Pomiješajte žlicu brašna s tek toliko vode da se dobije gusta pasta

3. Čačkalicom stavite točku ljepila za sjeme na središte papira za klijanje

4. Orijentirajte sjeme s korijenom ili točkom prema dolje i označite/zapamtite na koji je kraj okrenuto jer tu raste korijen s

5. Preklopite papir za klijanje dvaput, čineći trostruko sa sjemenom u sredini

Korak 4: Automatski sustav zalijevanja

Sustav za zalijevanje sastojat će se od senzora vlage i peristaltičkih crpki za automatsko zalijevanje vrećica biljke kada padnu ispod razine vlage od 30%. Napisao sam kôd tako da se nakon 8 sati provjeri razina vlage u vrećicama, a ako je razina ispod 30% tada će se crpka uključiti na 10 sekundi. Za moju pumpu i napajanje 10 sekundi je bilo dovoljno dobro da poveća vlagu u vrećama dovoljno iznad 30% pa će se pumpa aktivirati otprilike svakih 16 sati, ali treba je testirati i prilagoditi za različite postavke.

Priključci:

GND na pin 1 upravljačkog programa mosta

12V GND na pin 1 upravljačkog programa mosta

Utikač pogona 5V na most 7 (vcc)

D5 na pin 5 vozača mosta (in1)

D6 na pin 6 vozača mosta (in2)

Arduino D13 do R1 (ako se koristi dodatna vanjska LED)

Utaknite pogonski pin 2 (out1) na pozitivni terminal peristaltičke pumpe

Utikač pogona 4 (vref) i pin 8 (vs) na 12V poz.

Pin 10 pokretača mosta (izlaz 2) na negativni terminal peristaltičke pumpe

Bilješke:

Igle 9 i 3 upravljačkog programa mosta se ne koriste

Kraj vozača mosta sa kosim kutom na vrhu je pin 1, a kvadratni zavrtanj je pin 10

Kodirati:

int IN1Pin = 5; // promjena ovisno o pin -u koji koristiteint IN2Pin = 6; // mijenja se ovisno o pin -u koji koristite #define wet_pin A0

void setup ()

{

Serial.begin (9600);

pinMode (IN1Pin, OUTPUT);

pinMode (IN2Pin, OUTPUT);

analogWrite (IN1Pin, 0);

analogWrite (IN2Pin, 0);

pinMode (igla_vlage, ULAZ);

kašnjenje (1000);

}

void loop ()

{

int sensorValue = karta (analogno čitanje (vlažna igla), 0, 1023, 100, 0); // preslikava očitanja vlage koja su 0-1023 do posto od 100-0

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

Serial.print (sensorValue);

Serial.println ("%");

if (sensorValue <30) // ako je vlaga manja od 30 posto izvršava sljedeće

{

analogWrite (IN1Pin, 255); // 255 postavlja pumpu na maksimalnu snagu

kašnjenje (10000); // pumpa radi 10 sekundi

analogWrite (IN1Pin, 0); // isključuje pumpu

Serial.println ("Provjera razine vlage u 2 sata");

kašnjenje (28800000); // 8 sati u milisekundama

int sensorValue = mapa (analogno čitanje (vlažna igla), 0, 1023, 100, 0); // provjerava razinu vlage

Serial.println (sensorValue); // ispisuje razinu vlage

}

drugo

{

Serial.println ("Tlo je vlažno, ponovno provjeravanje za 1 sat"); // ako je vlažnost tla iznad 30% ispisuje ovu izjavu

kašnjenje (3600000); // 1 sat u milisekundama

}

}

Savjet: nakon što se kôd prenese na Arduino, za one od vas koji ih prije niste koristili, ne morate ga ostavljati uključenog u računalo. Možete dobiti malo napajanje za arduino i on će izvršiti vaš kôd kada je uključen. Dakle, za ovaj dizajn sve što trebate je napajanje za arduino i 12v napajanje za bačvastu utičnicu na vašoj ploči.

Korak 5: Sve spojite

U ovoj fazi trebali biste imati dovršenu kutiju sa svjetlima za uzgoj, sustavom zalijevanja i vrećicama za biljke, tako da je sve ostalo samo sastaviti.

Ova faza može biti različita za mnoge ljude, ovisno o dimenzijama kutije i odjeljka za spremnik vode, pumpu i mikrokontrolere.

Budući da je komora za rast namijenjena za rad bez gravitacije, pobrinuo sam se da sve dijelove u stražnjem odjeljku pričvrstim trakama pomoću čičak traka od 15 lb

1. Koristio sam Arduino i držač za matičnu ploču te čičak trake pričvršćene na okvir i na stražnju stranu držača i montirao ga na gornju stranu spremnika za datoteke koji je moj stražnji pretinac. (slika 2)

2. Zatim sam stavio čičak trake na dno peristaltičke pumpe i podnožje pretinca, a isto sam učinio i sa spremnikom za vodu.

3. Slijedi sustav za navodnjavanje. Koristio sam tri trokraka spoja za odvajanje crijeva od peristaltičke pumpe na četiri crijeva za četiri vrećice za biljke. (slika 3)

4. Na kraju sam postavio čičak trake da drže vrećice s biljkama na mjestu. Budući da sam trake pričvršćivao na mrežu, izrezao sam segmente industrijske tkanine i zalijepio ih s vanjske strane okvira uz stražnju stranu čičak traka.

Korak 6: Postavljanje vrećica za biljke i rad

Nakon što su stražnji odjeljak, cijevi i senzori za vlagu postavljeni, preostaje samo pričvrstiti vrećice za biljke, cijevi i senzore vlage.

Završna skupština

1. Vrećice za biljke postavite na stranu za koju su namijenjene. (slika 2 prikazuje proces)

2. Umetnite senzor vlage u vrećicu s ranije napravljenim dužim prorezom

3. Umetnite cijevi u vrećice kroz manje četvrtaste otvore za pjenu

4. Uključite svjetla za uzgoj u mjerač vremena i postavite ih tako da su upaljena 16 sati dnevno

5. Priključite 12v napajanje u utičnicu za bačvu

6. Priključite Arduino u računalo (ako želite nadzirati izlaze) ili napajanje i pustite program da radi!

Korak 7: Rezultati

Prvi skup slika (1-4) iznad su dva tjedna rasta

Drugi skup (5-6) je od petog dana kada je većina biljnih vrećica imala vidljive klice

Posljednja slika (7) je od prvog dana uključivanja sustava

Najbolji dio ove naprave bio je taj što sam, nakon što je jedna vrećica rasla, jer su rasli različitim brzinama, mogao ukloniti zelenu salatu i umetnuti novi set sjemena u istu vrećicu bez žetve ostalih usjeva prije nego što su bile spremne. U budućim testovima planiram nadoknaditi sadnju sadnje svake vrećice za dva tjedna jer je potrebno oko 45-55 dana da većina salate sazri. Čineći to, svaka dva tjedna imat ću spremnu biljnu vrećicu potpuno uzgojene salate spremnu za berbu i spriječit će ostale biljke salate da blokiraju svjetlo drugim vrećicama jer će rasti manje velikih glavica.

Drugoplasirani na natjecanju Growing Beyond Earth Maker