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

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:05

Sljedeći projekt je moja prijava za takmičenje Growing Beyond Earth Maker u odjeljenju za srednje škole.

Komora za rast biljaka ima potpuno automatiziran sistem zalijevanja. Koristio sam peristaltičke pumpe, senzore vlage i mikrokontroler za automatsko zalijevanje biljaka kako bi tlo održalo optimalnu vlagu. Dizajnirao sam svoju komoru za uzgoj tako da se lako može ubrati i posaditi, te je tako učinkovito iskoristio prostor u kutiji. Fleksibilan dizajn omogućio bi astronautima stalan priliv usjeva, pri čemu su mogli sabrati vrećicu (približno 3 grla) potpuno sazrele salate svakih 10-14 dana. Budući da sjemenke klijaju u različito vrijeme i rastu različitim tempom, htio sam stvoriti sistem u kojem 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 i vrećica se može zaglaviti natrag u sistem pomoću čičak trake za samo nekoliko minuta. Listovi sjemena omogućuju pripremu sjemena, orijentaciju i lijepljenje unaprijed, te umetanje u vrećicu po potrebi. Prorezi vrećica za biljke su dizajnirani da omoguće biljci rast uz sprječavanje izlaska vode i prljavštine iz vrećice. -statičke vreće, osim što štite elektroničke komponente, su i zrcalne površine. Dakle, s antistatičkim vrećicama svjetlo će doprijeti do svih biljaka/klica u sistemu, a salata neće rasti samo direktno prema rastućoj svjetlosti.

Supplies

Kontejner:

1. Akrilna kutija za skladištenje datoteka

2. Metalna kanta za skladištenje

3. Desktop File Organizer

4. Čičak trake

5. Grow Light

Vrećice za biljke:

1. Anti -statičke torbe

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)

Sistem za zalijevanje:

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 za kratkospojnike

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. Priključak za cijevi od 12 V za ploče i kabele

11. Boca vode sa nepovratnim ventilom

Korak 1: Sastavite komoru

Ovaj korak se 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 svjetla i sistem za automatsko zalijevanje. Zatim, kad se biljke napune, imam akrilnu kutiju koja klizi prema dolje na metalnu podlogu.

Koraci:

1. Prvo sam pričvrstio rastuće svjetlo na metalni okvir. Izbušio sam po dvije rupe sa svake strane svjetla (nakon što sam se uvjerio da neću oštetiti bilo koju komponentu) i pričvrstio ga na prednju stranu osnove. (vidi se na slici 1)

2. Morao sam izrezati rupu u okviru i akril kako bi odgovarao kablu za napajanje svjetla (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 za koje su obješene datoteke. 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, akrilna ploča čvrsto se uklapa na vrh okvira i postolja.

Korak 2: Vrećice za biljke

Odlučio sam stvoriti vrećice za biljke umjesto hidroponskog sistema kako bih omogućio veću fleksibilnost. Vrećice se mogu pripremiti unaprijed i mogu se lako 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 je vrećice tako jednostavne za pripremu, mogu se saditi u ofsetnim vremenima kako bi se omogućio stalan protok usjeva. Kad se sve sadi odjednom, ima vremena u komori nema značajnih usjeva. Umjesto toga, predlažem da se vrećice zasade pomaknute za nekoliko sedmica, 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. Tako sam upotrijebio dvostranu ljepljivu traku da zatvorim vrećicu iznutra, a izvana sam upotrijebio drugi komad kako bih je sklopio (slika 5)

Sastavljanje kesica:

(pogledajte sliku 3 za raspored koji sam koristio za svoje torbice. 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 da se uvjerim da nisam presjekao obje strane vrećice

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

3. Koristeći Xacto nož ili oštricu, izrežite otvor od 1 inča u pjeni koji je poravnat s prorezom izrezanim u vrećici tokom 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 na kvadratu 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 područja uzgoja biljke, a također se mogu lakše spojiti natrag u stražnji odjeljak

Korak 3: Sjemenski listići

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

Kreiranje sjemenskih listića

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

2. Pomiješajte žlicu brašna sa samo toliko vode da dobijete gustu pastu

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 sa

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

Korak 4: Automatski sistem za zalijevanje

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

Veze:

GND na pin 1 upravljačkog programa mosta

12V GND na pin 1 upravljačkog mosta

Upravljački program 5V na most pin 7 (vcc)

D5 za povezivanje upravljačkog pina 5 (in1)

D6 na pin 6 vozača mosta (in2)

Arduino D13 do R1 (ako se koristi opcionalna vanjska LED dioda)

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

Pin 4 upravljačkog mosta (vref) i pin 8 (vs) na 12V poz.

Prebacite iglu pokretača 10 (out2) na negativni terminal peristaltičke pumpe

Napomene:

Igle 9 i 3 upravljačkog programa mosta se ne koriste

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

Šifra:

int IN1Pin = 5; // mijenja se 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 (pin_ovlage, INPUT);

kašnjenje (1000);

}

void loop ()

{

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

Serial.print ("Trenutni nivo 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); // pokreće pumpu 10 sekundi

analogWrite (IN1Pin, 0); // isključuje pumpu

Serial.println ("Provera nivoa vlage za 2 sata");

kašnjenje (28800000); // 8 sati u milisekundama

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

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

}

else

{

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

kašnjenje (3600000); // 1 sat u milisekundama

}

}

Savjet: nakon što je kôd postavljen 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 vam je potrebno je napajanje za arduino i 12v napajanje za bačvastu utičnicu na vašoj ploči.

Korak 5: Sastavite sve zajedno

U ovoj fazi trebali biste imati dovršenu kutiju sa svjetlima za uzgoj, sistemom za zalijevanje i vrećicama za biljke, tako da je sve ostalo samo spojiti.

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 pričvrstim sve komponente u stražnjem odjeljku pomoću čičak traka od 15 lb

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

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

3. Slijedi sistem za navodnjavanje. Koristio sam tri t -spojnice 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 za biljke na mjestu. Budući da sam trake pričvršćivao na mrežu, izrezao sam segmente industrijske trake i zalijepio ih sa 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 rasvjetno svjetlo u tajmer i postavite ga tako da svijetli 16 sati dnevno

5. Priključite napajanje od 12 V u utičnicu za bačvu

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

Korak 7: Rezultati

Prvi skup slika (1-4) iznad su dvije sedmice rasta

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

Posljednja slika (7) je od prvog dana uključivanja sistema

Najbolji dio ove naprave bio je taj što sam, nakon što je jedna vrećica završila s rastom, jer su rasli različitim brzinama, mogao ukloniti zelenu salatu i umetnuti novi set sjemena u istu vrećicu bez potrebe za žetvom ostalih usjeva prije nego što su bili spremni. U budućim testovima planiram kompenzirati sadnju svake vrećice za dvije sedmice jer je potrebno oko 45-55 dana da većina salate sazri. Radeći ovo, svake dvije sedmice imat ću spremnu biljnu vrećicu potpuno uzgojene salate spremnu za berbu i spriječit će ostale biljke salate da blokiraju svjetlo u drugim vrećicama jer će rasti manje velikih glavica.

Drugoplasirani na takmičenju Growing Beyond Earth Maker