Автоматизирана камера за растеж на растенията: 7 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:51

Следващият проект е моето участие в конкурса Growing Beyond Earth Maker в подразделението за гимназия.

Камерата за растеж на растенията има напълно автоматизирана поливна система. Използвах перисталтични помпи, сензори за влага и микроконтролер, за да поливам автоматично растенията, за да поддържам почвата при оптимална влажност. Проектирах моята камера за растеж, така че да може лесно да се прибира и засажда и така ефективно използва пространството в кутията. Гъвкавият дизайн би позволил на астронавтите да имат постоянен приток на култури, като могат да събират торбичка (приблизително 3 глави) от напълно узряла маруля на всеки 10-14 дни. Тъй като семената покълват по различно време и растат с различни темпове, исках да създам система, в която да се събират растения и да се поставят нови семена, когато са готови, затова проектирах моите торбички за растения. Камерата се състои от четири растителни торбички или общо 12 растителни процепа, които могат да бъдат премахнати, прибрани, може да се постави нова фиша за семена и торбичката да се залепи обратно в системата с велкро само за минути. Планчетата за семена позволяват семената да бъдат подготвени, ориентирани и залепени преди време и поставени в торбичката, когато е необходимо. Прорезите на торбичките за растения са проектирани да позволят на растението да расте, като същевременно предотвратява излизането на вода и мръсотия от торбата. -статичните торбички, освен че защитават електронните компоненти, са огледални повърхности. Така че, с антистатичните торбички, светлината ще достигне до всички растения/кълнове в системата и марулята няма да расте само директно към растящата светлина.

Консумативи

Контейнер:

1. Кутия за съхранение на акрилни файлове

2. Метален контейнер за съхранение

3. Desktop File Organizer

4. Велкро ленти

5. Grow Light

Растителни торбички:

1. Антистатични чанти

2. Лента от каучукова пяна с гъба (5/16-инчова)

3. Хартия за покълване

4. Груба почвена смес

5. Лепило за семена (брашно и вода)

6. Семена (използвах пакет Mesclun Green)

Система за поливане:

1. Перисталтична помпа

2. Силиконови тръби за помпа (2 мм х 4 мм)

3. Arduino M0 Pro (всеки модел ще работи) и източник на захранване

4. Микро USB към USB-A

5. Платформа

6. Кабелни проводници

7. Поялник и спойка

8. Bridge Driver (използвах TA7291P)

9. Сензори за влага

Можете да намерите евтини, но те бързо ще корозират от електролиза, предизвикана от ток, и ще трябва да бъдат заменени, тъй като показанията ще се влошат. Алтернативата е да се използват капацитивни сензори за влага, които са по-малко податливи на корозия или по-скъпи катодно-анодни сензори

10. 12v варел жак за платки и кабел

11. Бутилка за вода с възвратен клапан

Стъпка 1: Сглобете камерата

Тази стъпка може да бъде направена по много начини, но аз избрах контейнер от две части, защото позволяваше по -голяма гъвкавост. Използвах металната рамка, която има отворена предна и отворена горна част, за да приютя торбичките за растенията, да отглеждам светлина и автоматична система за поливане. След това, след като растенията се заредят, имам акрилна кутия, която се плъзга надолу върху металната основа.

Стъпки:

1. Първо, прикрепих светлината за растеж към металната рамка. Пробих две дупки във всяка страна на лампата (след като се уверих, че няма да повредя никакви компоненти), и я прикрепих към предната страна на основата. (вижда се на снимка 1)

2. Трябваше да изрежа дупка в рамката и акрила, за да пасне на захранващия акорд за светлината (снимка 2-4)

Съвет: за да изрежа дупката в акрила, пробих четири дупки в ъгъла на правоъгълника, който исках да изрежа, и използвах Dremel, за да ги свържа и да направя чисто изрязване

3. Тъй като купих контейнер за съхранение на файлове за акрилната горна част, трябваше да премахна двете устни, предназначени да окачат файловете. За да го направя, загрях пластмасата, взех скрепер за боя и чук и леко потупах по парчето, бавно го отделяйки от кутията.

4. С няколко последни корекции на металната рамка с помощта на чук, акрилният плот приляга плътно върху горната част на рамката и основата.

Стъпка 2: Растителни торбички

Избрах да създам торбички за растения вместо хидропонна система, за да позволя по -голяма гъвкавост. Торбичките могат да се приготвят предварително и могат лесно да се използват повторно, като се постави нов пакет хартия за семена и покълване в процепа. Торбичките могат лесно да бъдат извадени и поставени обратно в камерата с помощта на велкро ленти. Също така, тъй като торбичките са толкова лесни за приготвяне, те могат да бъдат засадени в офсетни времена, за да се осигури постоянен поток от култури. Когато всички са засадени наведнъж, има време, в което камерата няма значителни култури. Така че вместо това предлагам торбичките да бъдат засадени компенсирани с няколко седмици, така че да има постоянен поток на реколтата.

Оразмеряване на торбичката:

Тази стъпка от процеса е специфична за размерите на всяка кутия за хора. В крайна сметка използвах две торби 4х6 и модифицирах две торбички 12х16, за да пасне на гърба и дъното на кутията ми. Чантите 4х6 имаха ципове за затваряне, но по -големите чанти не и аз ги модифицирах. Така че, използвах двустранна лепяща лента, за да затворя чантата отвътре и използвах друго парче отвън, за да я държа сгъната назад (снимка 5)

Сглобяване на торбичките:

(вижте снимка 3 за оформление, което използвах за моите торбички. Проектирах го така, че растенията да не растат помежду си и така да не се засенчват взаимно от източника на светлина)

1. Изрежете едноинчови прорези в антистатичните торбички (снимка 1)

Използвах нож Xacto и парче картон, за да се уверя, че не прорязах двете страни на торбата

2. Нарежете сантиметър и половина парче лента от пяна и я поставете директно върху прореза (снимка 2)

3. С помощта на ножа или острието Xacto изрежете една инчова цепка в пяната, която е подравнена с прореза в торбата по време на стъпка 1 (снимка 2)

4. Повторете същия процес върху една торба, но направете по -голяма цепка, за да пасне на сензора за влага

5. Повторете същия процес върху всички торбички, но вместо квадрат, от пяна и направете малък х-образен разрез, достатъчно голям, за да побере перисталтичната тръба

Съвет: За отворите за маркучи ги поставете на места, където маркучите няма да преминават през зоните за отглеждане на растенията, а също така, за да могат да се свържат по -лесно със задното отделение

Стъпка 3: Семена фишове

Фишовете за семена са проектирани така, че да могат да се приготвят предварително и да се подреждат на склад, докато не бъдат използвани. Приготвих просто лепило, удобно за семената, за да прилепя семената към хартията за покълване и да ориентирам семената или да насоча надолу, така че корените да пораснат в торбичката и кълновете да излязат от процепа.

Създаване на фишове за семена

1. Нарежете парче хартия за покълване (2.5in x 1in)

2. Смесете супена лъжица брашно само с достатъчно вода, за да образувате гъста паста

3. С помощта на клечка за зъби поставете точка от лепилото за семена в центъра на хартията за покълване

4. Ориентирайте семето с корен или точка насочени надолу и маркирайте/запомнете към кой край е обърнато, защото това е мястото, където коренът с расте от

5. Сгънете хартията за покълване два пъти, като направите трикратно със семето в центъра

Стъпка 4: Автоматична система за поливане

Поливната система ще се състои от сензори за влага и перисталтични помпи за автоматично поливане на торбичките за растенията, когато те спаднат под ниво на влажност от 30%. Написах кода, така че нивото на влага се проверява в торбичките след 8 часа и ако нивото е под 30%, тогава помпата ще се включи за 10 секунди. За моята помпа и захранване 10 секунди бяха достатъчно добри, за да увеличат влагата в торбите достатъчно над 30%, така че помпата ще се активира на всеки 16 часа, но трябва да бъде тествана и коригирана за различни настройки.

Връзки:

GND към мост 1 на драйвера на моста

12V GND към мост 1 на мостовия драйвер

5V към мост драйвер пин 7 (vcc)

D5 към мост на пина 5 на водача (in1)

D6 към пин 6 на мостовия драйвер (in2)

Arduino D13 до R1 (ако се използва допълнителен външен светодиод)

Щифт задвижващ мост 2 (out1) към положителния извод на перисталтичната помпа

Щифт на мостовия драйвер 4 (vref) и щифт 8 (vs) към 12V поз.

Щифт задвижващ мост 10 (изход2) към отрицателния извод на перисталтичната помпа

Бележки:

Пинове 9 и 3 на мостовия драйвер не се използват

Краят на мостовия шофьор със скосения ъгъл отгоре е щифт 1, а квадратният край е щифт 10

Код:

int IN1Pin = 5; // промяна в зависимост от щифта, който използватеint IN2Pin = 6; // промяна в зависимост от щифта, който използвате #define влажност_пина A0

void setup ()

{

Serial.begin (9600);

pinMode (IN1Pin, OUTPUT);

pinMode (IN2Pin, OUTPUT);

analogWrite (IN1Pin, 0);

analogWrite (IN2Pin, 0);

pinMode (влага_игла, INPUT);

забавяне (1000);

}

void loop ()

{

int sensorValue = map (analogRead (влажност_пин), 0, 1023, 100, 0); // картографира показанията за влага, които са 0-1023 до процент от 100-0

Serial.print ("Текущото ниво на овлажняване е:");

Serial.print (sensorValue);

Serial.println ("%");

if (sensorValue <30) // ако влагата е по -малка от 30 процента, изпълнява следното

{

analogWrite (IN1Pin, 255); // 255 настройва помпата на максимална мощност

забавяне (10000); // пуска помпа за 10 секунди

analogWrite (IN1Pin, 0); // изключва помпата

Serial.println ("Проверка на нивата на влага за 2 часа");

забавяне (28800000); // 8 часа в милисекунди

int sensorValue = map (analogRead (влажност_пин), 0, 1023, 100, 0); // проверява нивата на влага

Serial.println (sensorValue); // отпечатва нивото на влага

}

иначе

{

Serial.println ("Почвата е влажна, проверка отново след 1 час"); // ако влажността на почвата е над 30%, отпечатва това изявление

забавяне (3600000); // 1 час в милисекунди

}

}

Съвет: след като кодът бъде качен в Arduino, за тези от вас, които не са го използвали преди, не е нужно да го оставяте включен в компютъра си. Можете да получите малко захранване за arduino и той ще изпълни кода ви, когато е включен. Така че, за този дизайн всичко, от което се нуждаете, е захранване за arduino и 12v захранване за жака на варела на вашата дъска.

Стъпка 5: Съберете всичко заедно

На този етап трябва да имате завършената кутия с лампи за растеж, система за поливане и торбички за растения, така че всичко, което остава, е да съберете всичко заедно.

Този етап може да бъде различен за много хора в зависимост от размерите на кутията и отделението за резервоара за вода, помпата и микроконтролерите.

Тъй като камерата за растеж е предназначена да работи без гравитация, аз се погрижих да закрепя всички компоненти в задното отделение, използвайки велкро ленти от 15 фунта

1. Използвах Arduino и държач за дъски и велкро ленти, прикрепени към рамката и на гърба на държача и го монтирах към горната страна на контейнера за съхранение на файлове, който е моето задно отделение. (снимка 2)

2. След това поставих велкро ленти на дъното на перисталтичната помпа и основата на отделението и направих същото с резервоара за вода.

3. Следва напоителната система. Използвах три тройни съединения, за да разделя маркуча от перисталтичната помпа на четири маркуча за четирите торбички за растения. (снимка 3)

4. Накрая поставих велкро лентите, за да задържа торбичките с растения. Тъй като прикрепях лентите към мрежа, изрязах сегменти от промишлена лента и ги залепих от външната страна на рамката към задната част на велкро лентите.

Стъпка 6: Настройване на торбички за растенията и работа

След като задното отделение, тръбите и сензорите за влага са на мястото си, остава само да прикрепите торбичките за растенията, тръбите и сензорите за влага.

Окончателно сглобяване

1. Поставете торбичките за растенията от страната, за която са предназначени. (снимка 2 показва процеса)

2. Поставете сензора за влага в торбата с по -дългия процеп, направен по -рано

3. Поставете тръбите в торбичките през по -малките квадратни отвори за пяна

4. Включете лампите за отглеждане в таймера и ги настройте така, че да светят 16 часа на ден

5. Включете 12v захранване към жак за варел

6. Включете Arduino в компютъра (ако искате да наблюдавате изходите) или захранването и оставете програмата да работи!

Стъпка 7: Резултати

Първият набор от снимки (1-4) по-горе са две седмици на растеж

Вторият набор (5-6) са от петия ден, когато повечето торбички с растения имаха видими кълнове

Последната снимка (7) е от първия ден на включване на системата

Най -хубавото в тази измислица беше, че когато една торбичка беше отглеждана, тъй като те растяха с различна скорост, можех да махна марулята и да вмъкна нов набор от семена в същата торбичка, без да се налага да прибирам другите култури, преди да са готови. При бъдещи тестове планирам да компенсирам засаждането на засаждането на всяка торбичка с две седмици, защото отнема приблизително 45-55 дни, за да узрее повечето марули. Правейки това, на всеки две седмици ще имам торбичка за растение на стойност напълно отгледана маруля, готова за прибиране и това ще попречи на другите растения от маруля да блокират светлината към другите торбички, защото ще растат по -малко големи глави.

Вицешампион в конкурса Growing Beyond Earth Maker