Automatyczna komora wzrostu roślin: 7 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:29

Poniższy projekt jest moim zgłoszeniem do konkursu Growing Beyond Earth Maker Contest w liceum.

Komora wzrostu roślin posiada w pełni zautomatyzowany system nawadniania. Użyłem pomp perystaltycznych, czujników wilgotności i mikrokontrolera, aby automatycznie podlewać rośliny, aby utrzymać optymalną wilgotność gleby. Swoją komorę wzrostu zaprojektowałem tak, aby można ją było łatwo zbierać i sadzić, dzięki czemu efektywnie wykorzystywała przestrzeń w pudełku. Elastyczna konstrukcja pozwoliłaby astronautom na stały dopływ plonów, dzięki czemu mogliby co 10-14 dni zbierać saszetkę (około 3 głów) w pełni dojrzałej sałaty. Ponieważ nasiona kiełkują w różnym czasie i rosną w różnym tempie, chciałem stworzyć system, w którym można by zbierać rośliny i dodawać nowe nasiona, gdy były gotowe, więc zaprojektowałem swoje woreczki na rośliny. Komora składa się z czterech saszetek z roślinami lub łącznie 12 szczelin roślin, które można usunąć, zebrać, włożyć nowy pokrowiec na nasiona, a saszetkę z powrotem przymocować do systemu za pomocą rzepu w ciągu kilku minut. Wkładki na nasiona pozwalają na przygotowanie, zorientowanie i przyklejenie nasion z wyprzedzeniem oraz włożenie do torebki w razie potrzeby. Szczeliny torebek na rośliny zostały zaprojektowane tak, aby umożliwić roślinie wzrost, jednocześnie zapobiegając wydostawaniu się wody i brudu z torebki. - worki statyczne, oprócz ochrony elementów elektronicznych, to powierzchnie lustrzane. Tak więc, dzięki workom antystatycznym, światło dotrze do wszystkich roślin/kiełków w systemie, a sałata nie będzie rosła bezpośrednio w kierunku światła do uprawy.

Kieszonkowe dzieci

Pojemnik:

1. Pudełko do przechowywania plików akrylowych

2. Metalowy pojemnik do przechowywania

3. Organizator plików na pulpicie

4. Paski na rzepy

5. Rozwijaj światło

Woreczki na rośliny:

1. Torby antystatyczne

2. Taśma piankowa z gumy gąbczastej (5/16 cala)

3. Papier do kiełkowania

4. Gruba mieszanka gleby

5. Klej do nasion (mąka i woda)

6. Nasiona (użyłem paczki Mesclun Green)

System nawadniania:

1. Pompa perystaltyczna

2. Rurka silikonowa do pompy (2mm x 4mm)

3. Arduino M0 Pro (każdy model będzie działał) i źródło zasilania

4. Micro USB na USB-A

5. Deska do krojenia chleba

6. Przewody połączeniowe

7. Lutownica i lutownica

8. Bridge Driver (użyłem TA7291P)

9. Czujniki wilgoci

Możesz znaleźć tanie, ale będą one szybko korodować w wyniku elektrolizy indukowanej prądem i będą musiały zostać wymienione, ponieważ odczyty będą złe. Alternatywą jest zastosowanie pojemnościowych czujników wilgoci, które są mniej podatne na korozję lub droższych czujników katodowo-anodowych

10. Gniazdo baryłkowe 12 V do płyt chlebowych i kabla

11. Butelka na wodę z zaworem zwrotnym

Krok 1: Złóż komorę

Ten krok można wykonać na wiele sposobów, ale zdecydowałem się na kontener dwuczęściowy, ponieważ pozwalał na większą elastyczność. Użyłem metalowej ramy, która ma otwarty przód i otwartą górę, aby pomieścić woreczki z roślinami, światło do uprawy i automatyczny system nawadniania. Następnie, po załadowaniu roślin, mam akrylowe pudełko, które zsuwa się na metalową podstawę.

Kroki:

1. Najpierw przymocowałem lampę do uprawy do metalowej ramy. Wywierciłem po dwa otwory z każdej strony lampy (po upewnieniu się, że nie uszkodziłbym żadnych elementów) i przymocowałem ją do przedniej strony podstawy. (widoczne na rysunku 1)

2. Musiałem wyciąć otwór w ramie i akrylu, aby dopasować kabel zasilający do światła (zdjęcie 2-4)

Wskazówka: aby wyciąć otwór w akrylu wywierciłem cztery otwory w rogu prostokąta, który chciałem wyciąć i użyłem Dremela do ich połączenia i wykonania czystego cięcia

3. Ponieważ kupiłem pojemnik do przechowywania plików na akrylowy blat, musiałem usunąć dwie wargi, na których miałyby się wieszać pilniki. Aby to zrobić, podgrzałem plastik, wziąłem skrobak do farby i młotek i delikatnie postukałem wzdłuż kawałka, powoli oddzielając go od pudełka.

4. Po kilku końcowych korektach metalowej ramy za pomocą młotka, akrylowy blat dobrze przylega do ramy i podstawy.

Krok 2: Saszetki na rośliny

Zdecydowałem się stworzyć sakiewki na rośliny zamiast systemu hydroponicznego, aby zapewnić większą elastyczność. Torebki można przygotować z wyprzedzeniem i można je łatwo ponownie wykorzystać, umieszczając w szczelinie nową saszetkę z nasionami i papierem do kiełkowania. Woreczki można łatwo wyjąć i włożyć z powrotem do komory za pomocą pasków na rzepy. Ponadto, ponieważ saszetki są tak łatwe w przygotowaniu, można je sadzić w odstępach czasowych, aby zapewnić stały przepływ plonów. Kiedy wszystkie są sadzone na raz, nadchodzi czas, kiedy w komorze nie ma dużych zbiorów. Więc zamiast tego sugeruję, aby sakiewki były sadzone z przesunięciem o kilka tygodni, aby zapewnić stały przepływ plonów.

Rozmiar woreczka:

Ten etap procesu jest specyficzny dla wymiarów każdego pudełka osób. W końcu używam dwóch toreb 4x6 i zmodyfikowałem dwie torby 12x16, aby pasowały do tyłu i dna mojego pudełka. Torby 4x6 miały suwaki do zamykania, ale większe torby nie, więc je zmodyfikowałem. Użyłem więc dwustronnej taśmy samoprzylepnej, aby zamknąć worek od wewnątrz, a drugi kawałek na zewnątrz, aby go złożyć (zdjęcie 5)

Składanie torebek:

(patrz rysunek 3 dla układu, którego użyłem do moich sakiewek. Zaprojektowałem go tak, aby rośliny nie wrastały w siebie nawzajem i aby nie zacieniały się nawzajem od źródła światła)

1. Wytnij jednocalowe szczeliny w workach antystatycznych (zdjęcie 1)

Użyłem noża Xacto i kawałka kartonu, aby upewnić się, że nie przeciąłem obu stron torby

2. Odetnij półtoracalowy kawałek taśmy piankowej i umieść bezpośrednio na górze szczeliny (rysunek 2)

3. Za pomocą noża lub ostrza Xacto wytnij jednocalową szczelinę w piance, która jest wyrównana z nacięciem w torbie podczas kroku 1 (rysunek 2)

4. Powtórz ten sam proces na jednej torbie, ale wykonaj większą szczelinę, aby dopasować czujnik wilgoci

5. Powtórz ten sam proces na wszystkich workach, ale zamiast tego z kwadratową taśmą piankową i wykonaj małe nacięcie w kształcie litery X, wystarczająco duże, aby pasowało do rurki perystaltycznej

Wskazówka: W przypadku otworów na węże umieść je w miejscach, w których węże nie będą przechodzić przez obszary uprawy roślin, a także po to, aby można je było łatwiej połączyć z tylną komorą

Krok 3: Zrazy nasion

Płytki nasienne zostały zaprojektowane tak, aby można je było przygotować z wyprzedzeniem i ułożyć w stosy, dopóki nie zostaną użyte. Przygotowałem prosty klej przyjazny dla nasion, aby przykleić nasiono do papieru do kiełkowania i skierować korzonki nasion lub skierować je w dół, tak aby korzenie wyrosły w torebce, a kiełek wyszedł ze szczeliny.

Tworzenie zrazów nasion

1. Wytnij kawałek papieru do kiełkowania (2,5 cala x 1 cal)

2. Wymieszaj łyżkę mąki z taką ilością wody, aby powstała gęsta pasta

3. Za pomocą wykałaczki nałóż kropkę kleju nasiennego na środek papieru do kiełkowania

4. Ustaw nasiona korzonkiem lub czubkiem skierowanym w dół i zaznacz/zapamiętaj, do którego końca jest skierowane, ponieważ stąd wyrasta korzeń z

5. Złóż papier do kiełkowania dwa razy, robiąc trifold z nasionami pośrodku

Krok 4: Automatyczny system nawadniania

System nawadniania będzie składał się z czujników wilgoci i pomp perystaltycznych, które automatycznie nawadniają torebki z roślinami, gdy ich poziom wilgotności spadnie poniżej 30%. Kod napisałem tak, aby sprawdzić poziom wilgoci w saszetkach po 8 godzinach i jeśli poziom spadnie poniżej 30% to pompa włączy się na 10 sekund. W przypadku mojej pompy i zasilacza 10 sekund wystarczyło, aby zwiększyć wilgotność w workach do poziomu powyżej 30%, dzięki czemu pompa włączy się co 16 godzin, ale powinna zostać przetestowana i dostosowana do różnych konfiguracji.

Znajomości:

GND do mostka sterownika pin 1

12V GND do zmostkowania styku sterownika 1

5V do mostka sterownika pin 7 (vcc)

D5 do mostka sterownika pin 5 (in1)

D6 do mostka sterownika pin 6 (in2)

Arduino D13 do R1 (jeśli używana jest opcjonalna zewnętrzna dioda LED)

Pin 2 sterownika mostka (out1) do dodatniego zacisku pompy perystaltycznej

Pin 4 sterownika mostka (vref) i pin 8 (vs) do 12V poz.

Pin 10 sterownika mostka (out2) do ujemnego zacisku pompy perystaltycznej

Uwagi:

Piny 9 i 3 sterownika mostka nie są używane

Koniec mostka ze ściętym rogiem na górze to pin 1, a kwadratowy koniec to pin 10

Kod:

wewn IN1Pin = 5; // zmień w zależności od używanego pinuint IN2Pin = 6; // zmień w zależności od używanego pinu #define wet_pin A0

pusta konfiguracja()

{

Serial.początek(9600);

pinMode (WE1Pin, WYJŚCIE);

pinMode (IN2Pin, WYJŚCIE);

analogZapis(IN1Pin, 0);

zapis analogowy(IN2Pin, 0);

pinMode(moisture_pin, INPUT);

opóźnienie (1000);

}

pusta pętla()

{

int sensorValue = map(analogRead(moisture_pin), 0, 1023, 100, 0); // odwzorowuje odczyty wilgotności, które wynoszą 0-1023 na procent od 100-0

Serial.print("Aktualny poziom wilgotności to: ");

Serial.print(wartość czujnika);

Serial.println("%");

if (sensorValue < 30) // jeśli wilgotność jest mniejsza niż 30 procent wykonuje następujące czynności

{

Zapis analogowy(IN1Pin, 255); // 255 ustawia pompę na maksymalną moc

opóźnienie (10000); // uruchamia pompę na 10 sekund

analogZapis(IN1Pin, 0); // wyłącza pompę

Serial.println("Sprawdzanie poziomu wilgotności w 2 godziny");

opóźnienie(28800000); // 8 godzin w milisekundach

int sensorValue = map(analogRead(moisture_pin), 0, 1023, 100, 0); // sprawdza poziom wilgotności

Serial.println(WartośćCzujnika); // drukuje poziom wilgotności

}

w przeciwnym razie

{

Serial.println("Gleba jest wilgotna, sprawdzanie ponownie za 1h"); // jeśli wilgotność gleby przekracza 30% wyświetla to oświadczenie

opóźnienie (3600000); // 1 godzina w milisekundach

}

}

Wskazówka: po wgraniu kodu do Arduino, dla tych z Was, którzy wcześniej z niego nie korzystali, nie ma potrzeby pozostawiania go podłączonego do komputera. Możesz uzyskać mały zasilacz dla arduino, który wykona twój kod po włączeniu. Tak więc do tego projektu potrzebujesz tylko zasilacza dla arduino i zasilacza 12 V do gniazda beczki na płytce stykowej.

Krok 5: Składanie wszystkiego razem

Na tym etapie powinieneś mieć gotowe pudełko ze światłami do uprawy, systemem nawadniania i saszetkami na rośliny, więc wszystko, co pozostało, to złożyć to wszystko razem.

Ten etap może być różny dla wielu osób w zależności od wymiarów pudełka i przegródki na zbiornik na wodę, pompę i mikrokontrolery.

Ponieważ komora wzrostu ma działać bez grawitacji, upewniłem się, że wszystkie elementy w tylnej komorze zostały przypięte za pomocą pasków Velcro o wadze 15 funtów

1. Użyłem uchwytu na Arduino i płytkę stykową oraz pasków na rzepy przymocowanych do ramy i z tyłu uchwytu i zamontowałem go na górnej stronie pojemnika do przechowywania plików, który jest moją tylną komorą. (zdjęcie 2)

2. Następnie na dno pompy perystaltycznej i podstawę komory założyłem paski z rzepami i zrobiłem to samo ze zbiornikiem na wodę.

3. Dalej jest system nawadniania. Użyłem trzech trójników, aby podzielić wąż z pompy perystaltycznej na cztery węże na cztery woreczki z roślinami. (zdjęcie 3)

4. Na koniec umieściłem paski z rzepami, aby utrzymać sakiewki na miejscu. Ponieważ mocowałem paski do siatki, wyciąłem odcinki taśmy przemysłowej i przykleiłem je na zewnątrz ramy do tyłu pasków Velcro.

Krok 6: Przygotowanie torebek na rośliny i bieganie

Gdy tylna komora, przewody i czujniki wilgoci są już na miejscu, pozostaje tylko przymocować woreczki z roślinami, przewody i czujniki wilgoci.

Montaż końcowy

1. Umieść woreczki z roślinami po stronie, dla której zostały zaprojektowane. (zdjęcie 2 przedstawia proces)

2. Włóż czujnik wilgoci do torby z wykonanym wcześniej dłuższym rozcięciem

3. Włóż rurki do woreczków przez mniejsze kwadratowe porty piankowe

4. Podłącz światła do wzrostu do timera i ustaw tak, aby światła były włączone przez 16 godzin dziennie

5. Podłącz zasilacz 12 V do gniazda płytki stykowej

6. Podłącz Arduino do komputera (jeśli chcesz monitorować wyjścia) lub do zasilania i pozwól programowi działać!

Krok 7: Wyniki

Pierwszy zestaw zdjęć (1-4) powyżej to dwa tygodnie wzrostu

Drugi zestaw (5-6) pochodzi z piątego dnia, kiedy większość torebek roślinnych miała widoczne pędy

Ostatnie zdjęcie (7) jest z pierwszego dnia włączenia systemu

Najlepszą częścią tego urządzenia było to, że po zakończeniu uprawy jednej torebki, ponieważ rosły z różnymi prędkościami, mogłem usunąć sałatę i włożyć nowy zestaw nasion do tej samej torebki bez konieczności zbierania innych upraw, zanim były gotowe. W przyszłych testach planuję opóźnić sadzenie sadzenia w każdej torebce o dwa tygodnie, ponieważ większość sałaty dojrzewa w ciągu około 45-55 dni. Robiąc to, co dwa tygodnie będę miał sakiewkę pełną w pełni wyrośniętej sałaty gotowej do zbioru, co zapobiegnie blokowaniu światła przez inne rośliny sałaty, ponieważ będzie mniej rosnąć duże główki.

Drugie miejsce w konkursie Growing Beyond Earth Maker