Automatiseret plantevækstkammer: 7 trin (med billeder)

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

Det følgende projekt er min indsendelse til konkurrencen Growing Beyond Earth Maker i High School -afdelingen.

Plantevækstkammeret har et fuldt automatiseret vandingssystem. Jeg brugte peristaltiske pumper, fugtfølere og en mikrokontroller til automatisk at vande planterne for at holde jorden ved optimal fugtighed. Jeg designede mit vækstkammer, så det let kunne høstes og plantes, og det udnyttede effektivt pladsen i kassen. Det fleksible design ville gøre det muligt for astronauter at have en stabil tilstrømning af afgrøder og kunne høste en pose (ca. 3 hoveder) fuldt modnet salat hver 10-14 dag. Fordi frø spirer på forskellige tidspunkter og vokser med forskellige hastigheder, ville jeg skabe et system, hvor planter kunne høstes og nye frø kunne indsættes, når de var klar, så jeg designede mine plantelommer. Kammeret består af fire planteposer eller i alt 12 plantespalter, som kan fjernes, høstes, en ny frøskred kan indsættes, og posen kan stikkes tilbage i systemet ved hjælp af velcro på få minutter. Frøskrederne gør det muligt at forberede, orientere og lime frø på forhånd og indsætte i posen, når det er nødvendigt. -statiske poser, ud over at beskytte elektroniske komponenter, er spejlede overflader. Så med de antistatiske poser når lyset alle planter/spirer i systemet, og salaten vokser ikke bare direkte mod vækstlyset.

Forbrugsvarer

Beholder:

1. Opbevaringsboks i akrylfil

2. Metal Opbevaringsbakke

3. Desktop File Organizer

4. Velcrobånd

5. Grow Grow

Planteposer:

1. Antistatiske poser

2. Svampgummiskumbånd (5/16-tommer)

3. Spirepapir

4. Grov jordblanding

5. Frølim (mel og vand)

6. Frø (jeg brugte en Mesclun Green -pakke)

Vandingssystem:

1. Peristaltisk pumpe

2. Silikoneslange til pumpe (2 mm x 4 mm)

3. Arduino M0 Pro (enhver model fungerer) og strømkilde

4. Micro USB til USB-A

5. Brødbræt

6. Jumper Wires

7. Loddejern og lodning

8. Bridge Driver (jeg brugte en TA7291P)

9. Fugtfølere

Du kan finde billige, men de korroderer hurtigt på grund af strøminduceret elektrolyse og skal udskiftes, da målingerne bliver dårlige. Alternativt er at bruge kapacitive fugtfølere, der er mindre tilbøjelige til korrosion eller dyrere katode-anodesensorer

10. 12v tøndejack til brødbrætter og kabel

11. Vandflaske med kontraventil

Trin 1: Saml kammeret

Dette trin kan udføres på mange måder, men jeg valgte en todelt container, fordi det gav mere fleksibilitet. Jeg brugte metalrammen, der har en åben front og åben top til at huse plantelommerne, blive lysere og automatisk vandingssystem. Så når planterne er fyldt, har jeg en akrylkasse, der glider ned oven på metalbunden.

Trin:

1. Først fastgjorde jeg vækstlyset til metalrammen. Jeg borede to huller i hver side af lyset (efter at have sørget for, at jeg ikke ville beskadige nogen komponenter), og fastgjorde det til forsiden af basen. (ses på billede 1)

2. Jeg var nødt til at skære et hul i rammen og akrylen for at passe til strømforsyningen til lyset (billede 2-4)

Tip: for at skære hullet i akrylen borede jeg fire huller i hjørnet af rektanglet, jeg ville skære og brugte en Dremel til at forbinde dem og lave et rent snit

3. Fordi jeg købte en opbevaringsbakke til akrylpladen, måtte jeg fjerne de to læber, der var beregnet til at hænge filerne fra. For at gøre det opvarmede jeg plasten og tog en malerskraber og en hammer og bankede forsigtigt langs stykket, der langsomt adskilte det fra kassen.

4. Med et par sidste justeringer af metalrammen ved hjælp af en hammer, sidder akrylpladen tæt på toppen af rammen og bunden.

Trin 2: Planteposer

Jeg valgte at oprette planteposer i stedet for et hydroponisk system for at give mulighed for mere fleksibilitet. Poserne kan tilberedes på forhånd og kan let genbruges ved at lægge en ny frø- og spirespapirpakke i spalten. Poserne kan let fjernes og sættes tilbage i kammeret ved hjælp af velcrobåndene. Fordi poserne er så lette at forberede, kan de også plantes i forskudte tider for at muliggøre en stabil strøm af afgrøder. Når de alle er plantet på én gang, er der tid, hvor kammeret ikke har betydelige afgrøder. Så i stedet foreslår jeg, at poserne plantes forskudt med et par uger, så der er en konstant strøm af høstbar høst.

Størrelse på pose:

Dette trin i processen er specifikt for dimensionerne på hver persons kasse. Jeg ender med at bruge to 4x6 poser og ændrede to 12x16 poser, så de passede bag og nederst på min kasse. 4x6 poserne havde lynlåse til at lukke, men de større poser gjorde det ikke, og jeg ændrede dem. Så jeg brugte dobbeltsidet tape til at lukke posen indefra og brugte et andet stykke på ydersiden for at holde den foldet tilbage (billede 5)

Montering af poserne:

(se billede 3 for layout, jeg brugte til mine poser. Jeg designede det, så planterne ikke voksede ind i hinandens rum, og så de ikke skygger for hinanden fra lyskilden)

1. Skær en tommer slidser i de antistatiske poser (billede 1)

Jeg brugte en Xacto -kniv og et stykke pap for at sikre, at jeg ikke skar igennem begge sider af posen

2. Skær et halvt centimeter stykke af skumtapen og læg den direkte oven på spalten (billede 2)

3. Brug Xacto -kniven eller -bladet til at skære en 1 tommer spalte i skummet, der flugter med snittet i posen under trin 1 (billede 2)

4. Gentag den samme proces på en pose, men lav en større spalte, der passer til fugtføleren

5. Gentag den samme proces på alle poser, men i stedet en firkant af skumtape og lav et lille x-formet snit, der er lige stort nok til at passe til det peristaltiske rør

Tip: For slangehullerne skal du placere dem i områder, hvor slangerne ikke krydser plantens vækstområder, og også så de lettere kan forbinde tilbage til det bageste rum

Trin 3: Frøskred

Frøskrederne blev designet, så de kunne tilberedes på forhånd og stables i opbevaring, indtil de skal bruges. Jeg forberedte en simpel frøvenlig lim til at klæbe frøet til spirepapiret og orientere frøets radikel eller pege nedad, så rødderne vokser ind i posen og spiren kommer ud af spalten.

Oprettelse af frøskred

1. Skær et stykke spirepapir (2,5in x 1in)

2. Bland en spiseskefuld mel med bare vand nok til at danne en tyk pasta

3. Brug en tandstikker til at lægge en prik af kernelimet på midten af spirepapiret

4. Orienter frøet med radiklen eller spidsen nedad og markér/husk i hvilken ende det vender, fordi det er her roden vokser fra

5. Fold spirepapiret to gange, og lav en trifold med frøet i midten

Trin 4: Automatisk vandingssystem

Vandingssystemet vil bestå af fugtfølere og peristaltiske pumper, der automatisk vander plantens poser, når de går under et fugtighedsniveau på 30%. Jeg skrev koden, så fugtighedsniveauet kontrolleres i poserne efter 8 timer, og hvis niveauet er under 30%, tændes pumpen i 10 sekunder. For min pumpe og strømforsyning var 10 sekunder godt nok til at øge fugtigheden i poserne nok over 30%, så pumpen aktiveres cirka hver 16. time, men bør testes og justeres til forskellige opsætninger.

Tilslutninger:

GND til bro driver driver pin 1

12V GND til bro driver driver pin 1

5V til bro driver driver pin 7 (vcc)

D5 til bro driver pin 5 (in1)

D6 til bro driver pin 6 (in2)

Arduino D13 til R1 (hvis den eksterne LED bruges som ekstraudstyr)

Bro driver pin 2 (ud1) til positiv terminal på peristaltisk pumpe

Bridge driver pin 4 (vref) og pin 8 (vs) til 12V pos.

Brodriverstift 10 (ud2) til peristaltisk pumpes negative terminal

Bemærkninger:

Pins 9 og 3 til bridge driver bruges ikke

Enden af brodriveren med det skrå hjørne på toppen er pin 1 og den firkantede ende er pin 10

Kode:

int IN1Pin = 5; // ændre afhængigt af pin, du brugerint IN2Pin = 6; // ændre afhængigt af pin, du bruger #define moist_pin A0

ugyldig opsætning ()

{

Serial.begin (9600);

pinMode (IN1Pin, OUTPUT);

pinMode (IN2Pin, OUTPUT);

analogWrite (IN1Pin, 0);

analogWrite (IN2Pin, 0);

pinMode (fugtighedsnål, INPUT);

forsinkelse (1000);

}

hulrum ()

{

int sensorValue = map (analogRead (moist_pin), 0, 1023, 100, 0); // kortlægger fugtaflæsninger, der er 0-1023 til en procentdel fra 100-0

Serial.print ("Nuværende moisure -niveau er:");

Serial.print (sensorValue);

Serial.println ("%");

hvis (sensorValue <30) // hvis fugtigheden er mindre end 30 procent, udfører følgende

{

analogWrite (IN1Pin, 255); // 255 sætter pumpen til maksimal effekt

forsinkelse (10000); // kører pumpen i 10 sekunder

analogWrite (IN1Pin, 0); // slukker pumpen

Serial.println ("Kontrol af fugtighedsniveauer om 2 timer");

forsinkelse (28800000); // 8 timer i millisekunder

int sensorValue = map (analogRead (moist_pin), 0, 1023, 100, 0); // kontrollerer fugtighedsniveauer

Serial.println (sensorValue); // udskriver fugtniveau

}

andet

{

Serial.println ("Jordbunden er fugtig, tjekker igen om 1 time"); // hvis jordfugtigheden er over 30% udskriver denne erklæring

forsinkelse (3600000); // 1 time i millisekunder

}

}

Tip: Efter at koden er uploadet til Arduino, for dem af jer, der ikke har brugt dem før, behøver du ikke at lade den være tilsluttet din computer. Du kan få en lille strømforsyning til arduinoen, og den vil udføre din kode, når den tændes. Så til dette design er alt, hvad du behøver, en strømforsyning til arduinoen og en 12v strømforsyning til tøndejackstikket på dit brødbræt.

Trin 5: Sæt det hele sammen

På dette tidspunkt bør du have den færdige kasse med vækstlys, vandingssystem og plantelommer, så det eneste, der er tilbage, er at sætte det hele sammen.

Denne fase er mange forskellige for mange mennesker afhængigt af boksens dimensioner og rummet til vandreservoiret, pumpen og mikrokontrollerne.

Fordi vækstkammeret er beregnet til at fungere uden tyngdekraft, sørgede jeg for at spænde alle komponenterne i det bageste rum fast ved hjælp af velcrobånd i 15 lb-kvalitet

1. Jeg brugte en Arduino- og brødbrætholder og velcrobåndene fastgjort til rammen og på bagsiden af holderen og monterede den på oversiden af filopbevaringsbeholderen, der er mit baglomme. (billede 2)

2. Derefter lagde jeg velcrobånd på bunden af den peristaltiske pumpe og bunden af rummet og gjorde det samme med vandreservoiret.

3. Dernæst er kunstvandingssystemet. Jeg brugte tre tee -led til at opdele slangen fra peristaltisk pumpe i fire slanger til de fire planteposer. (billede 3)

4. Til sidst placerede jeg velcrobåndene for at holde planteposerne på plads. Fordi jeg vedhæftede strimlerne til et net, skar jeg segmenter af industriel bånd og limede dem på ydersiden af rammen mod bagsiden af velcrobåndene.

Trin 6: Opsætning af plantelommer og kørsel

Efter at det bageste rum, slanger og fugtfølere er på plads, er der kun tilbage at fastgøre planteposerne, slangen og fugtsensorerne.

Endelig forsamling

1. Placer planteposerne på den side, de var designet til. (billede 2 viser processen)

2. Sæt fugtføleren i posen med den længere spalte, der blev lavet tidligere

3. Sæt rørene i poserne gennem de mindre firkantede skumporte

4. Sæt vækstlys i timeren, og indstil, at lysene er tændt i 16 timer om dagen

5. Tilslut 12v strømforsyning til breadboard tønde stik

6. Tilslut Arduino til computeren (hvis du vil overvåge output) eller strømforsyningen, og lad programmet køre!

Trin 7: Resultater

Det første sæt billeder (1-4) ovenfor er to ugers vækst

Det andet sæt (5-6) er fra den femte dag, hvor de fleste planteposer havde synlige spirer

Det sidste billede (7) er fra den første dag, systemet blev tændt

Den bedste del ved denne ting var, at når en pose var færdig med at vokse, fordi de voksede med forskellige hastigheder, kunne jeg fjerne salaten og indsætte et nyt sæt frø i den samme pose uden at skulle høste de andre afgrøder, før de var klar. I fremtidige tests planlægger jeg at opveje plantningen af plantningen af hver pose med to uger, fordi det tager cirka 45-55 dage for de fleste salat at modnes. Og ved at gøre dette vil jeg hver anden uge have en plantepose værd af fuldt voksen salat klar til at høste, og det forhindrer de andre salatplanter i at blokere lyset til de andre poser, fordi der vil vokse færre store hoveder.

Runner Up i konkurrencen Growing Beyond Earth Maker