JCN: Vector Equilibrium Food Computer Concept V60.s: 10 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:27

Hej og velkommen.

Dette er en professionel kategori indsendelse.

Jeg satte mig to vigtige mål med dette projekt. Mine prioriteter stammer fra telekonferencerne med NASA -forskerne og andre. Min take away fra disse sessioner var at tænke kreativt og have det sjovt!

Indsatsen synes at være mindre om at dyrke planter og mere om at dyrke planter OG minimere nyttelastvægten. Som sådan eliminerede jeg alt, der ikke var helt nødvendigt for konceptfasen. Dette holdt også budgettet lavt og det æstetiske meget minimale … meget 60'erne mod. Måske meget Harry Lange; han var hoveddesigner for NASA, der fortsatte med at udvikle koncepttegninger og sæt til film som "2001: A Space Odyssey". Jeg havde også det mål at bruge så mange af de metoder og maskiner, som min maker plads tillader. Mit fokus i år vil være på elektronik og robotik.

Salat er meget tilgivende. Det klarer sig godt i svagt lys, har brug for få næringsstoffer og trives i kølige temperaturer. Det vokser også hurtigt og kan nydes på et snit og vokse igen rutine. Salater reagerer dramatisk på forskellig belysning på det epigenetiske niveau.

Måske er titlen lidt kryptisk: HAL> IBM> JCN JCN har endnu ikke et meningsfuldt anagram.

Vector Equilibrium er Buckminster Fullers omdøbning af cuboctahedron; hans foretrukne archimedian solid.

Og personlige fødevarecomputere er et projekt af MIT's Media Lab og deres OpenAg -databankindsats. Jeg planlægger at anvende deres software og elektroniske designs og give dem mine indsamlede data. Projektet er open source og er i gang.

Trin 1: 2D konceptdiagrammer

Inden jeg tænkte på projektet som ingeniør eller måske en gartner, overvejede jeg terningens volumen med konceptuelle analysemetoder.

Mit første instinkt var at "vokse" designet udad fra midtpunktet. Denne idé virkede brugbar og værdig til yderligere udforskning og udvikling.

Diagrammerne etablerer byggelinjer og repræsenterer begreberne kunstvanding, belysning og ventilation. Og de er snarere som 60'erne minimalistisk, mod og pop art. 500x500 mm firkant sætter op og etablerer en cirkeldimension på 175 mm.

Trin 2: 3D -konceptdiagrammer

I mange hundrede år har matematikere undersøgt geometriske former og deres indbyrdes forbundne egenskaber. Min yndlingsklassiker er J. Keplers 1597 -model af solsystemet i hans "Mysterium Cosmographicum". I den redder han gradvist kugler og platoniske faste stoffer for at bestemme planternes baner med solen i centrum. Det var ganske præcist, men han opgav det, fordi han ikke kunne bekræfte det i sine observationer. Derfra fortsatte han med at skrive lovene om himmelsk mekanik. Hans fiasko var en triumf!

Buckminster Fuller tog også en betydelig interesse i geometriske figurers indbyrdes sammenhæng. Han anvendte en praktisk observationsmetode. Jeg prøver at gøre det samme mere eller mindre. Læring ved at lege.

Fra den givne terning er den første transformationsorden at afkorte hjørnerne. Dette fastslår de primære og sekundære bind. Den resulterende cuboctahedron opstiller betingelser, som vi snart vil lære at være gavnlige og ideelle!

Fuller demonstrerede, at cuboctahedronen, som han omdøbte Vector Equilibrium, har særlige egenskaber. For mange til at gå ind her. Det, der er gældende i dette tilfælde, er, at VE perfekt indeholder førsteordens geometri i pakningsteori. I betragtning af en kugle i midten er det ideelle arrangement og den strammeste pakning af kugler omkring det 12 kugler.

Hvis man endvidere betragter de tangentielle planer mellem hver sfære og den midterste sfære, kan man opdage en ny form: den rhombiske dodekaeder. Den har naturligvis 12 sider. Afkort den rhombiske dodekaeder og du er tilbage til terningen!

Til mine formål kan den rhombiske dodecahedron 3D -printes som en enkelt lagskal!

Trin 3: Low Earth Orbit Water Column Concept

NASA elsker at lege med vandbolde på ISS! De siger, at vand ikke fungerer som vand i rummet. Så hvorfor ikke bruge denne kendsgerning som udgangspunkt? Mit kunstvandingskoncept er at puste/tømme en kugle vand i midten, begrænset på plads med en wire lasso. Det kan derefter injiceres efter behov med næringsstoffer eller antifungicider eller hvad som helst.

En implanteret ultralyds piezoelektrisk enhed kan betjenes ved ca. 1,7 Mhz og kan forstøve overfladen af vandkuglen til små dråber på omkring 3-5 mikrometer i størrelse. Dette er ideelt til rodoptagelse af vand og næringsstoffer. For meget næringsopløsning og ultralydsenheden kan tilstoppe. Men salat behøver kun en let næringsopløsning.

Jeg fik ideen fra at se en person vape i en lukket bil. Dampen gik overalt med det samme.

Ellers er vandsøjlen en stak af toroidforme; en ventilator, en børsteløs motor, et kugleleje og en forstøver.

Trin 4: Jordbunden vandkolonnekoncept

Det, der fungerer godt i rummet, fungerer ikke altid godt på jorden; og omvendt.

Så konceptet for en jordbaseret vandordning skal efterligne LEO -designet, men nødvendigvis være ganske anderledes.

Den jordbundne vandkolonne skal understøtte sin egen vægt og vægten af rodkuglen og 12 planter. Det kræver, at det er tungere end det, der er ideelt.

Vandkuglen bliver til et vandbad. Det er stadig en elegant effektiv løsning. Jeg planlægger at redesigne det for at inkorporere alle dets funktioner i en udskrivbar løsning.

Den samlede vandsøjle vægt som designet er 256 gram.

Trin 5: Root Ball Concept

Den rhombiske dodekaeder bliver indhegningen til rodvoksende kammer. Det måler 175 mm ansigt til ansigt og udskriver for mindre end 50 gram.

Jeg designede den med en creneleret overflade for at forbedre ydeevnen af 3D -printindsatsen. Det ser også ret godt ud! Og som nævnt støtter og orienterer rodkuglen dyrkningen af de 12 salatplanter.

50 mm åbninger i midten af hvert ansigt er udstyret med velcro til plantens voksende substrat. Substratet kan være kokosnødder, men jeg vil bruge hampepuder og 3M skrubbeunderlag.

En klat eller tre AGAR påføres midten af puderne. De vil hydrere, fodre, klæbe og orientere frøene. Frø indsættes i agar -spidsen "ned". Måske vil frøene spire på denne måde. Belysningen skal være mere intens, bredere spektrum og omgivelsestemperaturer skal være højere. De fleste gartnere kan lide at starte frø i små kamre, men vi vil prøve.

Den samlede Root Ball -vægt er hele 48 gram!

Trin 6: Light Cage Concept

Light Cage er et enkelt og elegant design, men det skal helt sikkert arbejde hårdt!

Det er konstrueret af 24x300mm aluminium hjørne LED ekstruderinger og 12 hjørne stik stykker, som jeg kalder "tardigrades". Disse er 3D -trykte i harpiks.

Spars understøtter 2 længder af ultra-lyse LED'er, der er programmerbare og dæmpbare. De kan sætte en plante i søvn, eller de kan få dem til at 'danse'!

Bemærk, at cuboctahedron -formen er sammensat af fire sekskanter. Husk dette, når du installerer LED -strimlerne. Tænk på det som en udfordring.

Bemærk også, at lysstrimlerne i hvert tilfælde krydser direkte over salatplanterne. Det er en stor fordel at have en koncentration af lys præcis der, hvor det er nødvendigt. En mindre mængde lys leveres til planterne fra siderne.

Og bemærk endelig, at planterne giver mulighed for lidt åbning ved rodboldens spidspunkter. Dette er ideelt til at lede ventilation ned og gennem planterne, hvis der kan monteres små blæsere midt på firkantssiderne.

Den samlede Light Cage vægt er 1331 gram. Power -enhederne vejede ind på 1500 gram. Næsten lige så meget som alle de andre ting tilsammen! Projektets samlede vægt kom på 3135 gram. Hvor meget koster det?

Trin 7: Tips til konstruktion af lette bur

Selvom det er enkelt i designet, er det lidt svært at bygge Light Cage.

Jeg anbefaler at bygge en rejsetaske til at fungere som en støtte og vejledning. Du kan bygge det ud af alt andet end dets indvendige dimensioner skal være 500x500x500mm. Jeg lavede min af melamin og skar den på CNC -maskinen.

Aluminiumsprofiler skal skæres til en ensartet længde på 300 mm. Gå langsomt med metalkrydssaven.

Tardigraderne er 3D -printet på en FormLab2 laserharpiksprinter. De er alle identiske bortset fra to, der har huller til gevindstrøm.

Når du går, skal du bruge Gorilla pakningstape til at holde stumperne sammen. Til sidst vil jeg lime det sammen med momentforbindelser, men jeg vil have muligheden for at foretage ændringer efterhånden som designet skrider frem … endnu en grund til at bygge rejsetasken; det holder Light Cage fra at falde.

Det fungerer også at anvende en skiftevis over/under metode til at installere LED strips. Det kan betale sig at planlægge fremad.

Og bemærk strimlerne ser ud til at udvide sig lidt, når de varmes op.

Jeg gik med en ekstrudering af bedre kvalitet, som er tungere, men fungerer bedre som en køleplade til lysdioderne. Jeg kan måske ende med at bruge de frostede plastiklinser.

Trin 8: Bivirkninger

Først er der konstruktionen af en valgfri rejseetui. Det kan være lavet af alt, men det er praktisk, når du monterer Light Cage og holder projektet sikkert og bærbart. Det er dog hensigten at være uden for denne post.

Hold dine arbejdspladser ordnet og organiseret. Selv ved simple projekter kan tingene komme ud af kontrol.

Selvom du ved, at noget vil fungere, så prøv at finde på en anden måde. Efterforskning holder den frisk, og du ved aldrig!

Prøv at gøre det mest vanvittige, du kan tænke på. Jeg gør det hele tiden. Det holder mig glad, og jeg nyder WOW'erne!

Trin 9: Supplies og udskriv filer

Vandkolonne:

SmartDevil lille personlig USB -ventilator

Zerone USB mini flydende luftfugter

Vandsøjleelementer er 3D -printet ved hjælp af White Ultimaker PLA Filament

Rodbold:

Terrafibre hamp 5 "x5" dyrkemåtter; pakke med 40

Root Ball er 3D -trykt med Silver Ultimaker PLA Filament

Lysbur:

Belysning Vil 10-pack V-formet LED-aluminiumskanalsystem; 1 meter anodiseret sort

(2) BTF-Lighting WS2811 Adresserbar LED Strip UltraBright 5050 SMD RGB 5 meter DC12V IP65 Vandtætning

(2) BTF-Lighting DC12V 6A 72W plaststrømforsyning

(2) BTF-Lighting WS2811 14 nøgler LED RGB-controller

Gorilla pakningstape og Gorilla dobbeltsidet tape

Light Cage -stik udskrives på FormLab2 3D -printer i sort harpiks

Alle forbrugsvarer er tilgængelige på Amazon.com

Trin 10: EUREKA

Lad os vokse dette!

Første pris i konkurrencen Growing Beyond Earth Maker