Automatizovaná komora pro růst rostlin: 7 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:21

Následující projekt je mým přihlášením do soutěže Growing Beyond Earth Maker Continent v divizi High School.

Rostlinná komora má plně automatizovaný zavlažovací systém. Použil jsem peristaltická čerpadla, senzory vlhkosti a mikrokontrolér k automatickému zavlažování rostlin, aby byla půda v optimální vlhkosti. Vytvořil jsem svou růstovou komoru, aby ji bylo možné snadno sklízet a sázet, a tak efektivně využila prostor v boxu. Flexibilní design by astronautům umožnil stálý příliv plodin a byl by schopen sklízet váček (přibližně 3 hlavy) plně vyzrálého salátu každých 10–14 dní. Protože semena klíčí v různých časech a rostou různými rychlostmi, chtěl jsem vytvořit systém, kde by bylo možné sklízet rostliny a vkládat nová semena, až budou připravena, a tak jsem navrhl své rostlinné váčky. Komora se skládá ze čtyř rostlinných sáčků nebo celkem 12 rostlinných štěrbin, které lze vyjmout, sklidit, vložit nový osivový sáček a sáček lze během několika minut zasunout zpět do systému pomocí suchého zipu. Klíčky semen umožňují přípravu semen, jejich orientaci a lepení v předstihu a vložení do sáčku podle potřeby. Štěrbiny rostlinných pouzder byly navrženy tak, aby rostlině rostly a zároveň bránily vodě a nečistotám opouštět sáček. -statické sáčky, kromě ochrany elektronických součástek, jsou zrcadlenými povrchy. Díky antistatickým pytlům se světlo dostane ke všem rostlinám/výhonkům v systému a salát neroste jen přímo k rostoucímu světlu.

Zásoby

Kontejner:

1. Akrylový úložný box

2. Kovový úložný koš

3. Desktop File Organizer

4. Pásky na suchý zip

5. Pěstujte světlo

Rostlinné sáčky:

1. Antistatické sáčky

2. Pěnová gumová páska (5/16 palce)

3. Klíčící papír

4. Hrubá půdní směs

5. Semenové lepidlo (mouka a voda)

6. Semena (použil jsem balíček Mesclun Green)

Zavlažovací systém:

1. Peristaltické čerpadlo

2. Silikonová hadice pro čerpadlo (2 mm x 4 mm)

3. Arduino M0 Pro (jakýkoli model bude fungovat) a zdroj energie

4. Micro USB na USB-A

5. Breadboard

6. Propojovací vodiče

7. Páječka a pájka

8. Bridge Driver (použil jsem TA7291P)

9. Senzory vlhkosti

Můžete najít levné, ale budou rychle korodovat proudem indukovanou elektrolýzou a bude nutné je vyměnit, protože hodnoty se pokazí. Alternativou je použití kapacitních senzorů vlhkosti, které jsou méně náchylné ke korozi, nebo dražších katodových anodových senzorů

10. 12v hlavní konektor pro prkénka a kabel

11. Láhev na vodu se zpětným ventilem

Krok 1: Sestavte komoru

Tento krok lze provést mnoha způsoby, ale já jsem se rozhodl pro dvoudílný kontejner, protože umožňoval větší flexibilitu. Použil jsem kovový rám, který má otevřenou přední a otevřenou horní část, pro uložení sáčků s rostlinami, pěstování světla a systém automatického zavlažování. Poté, co jsou rostliny načteny, mám akrylový box, který sklouzne dolů na kovovou základnu.

Kroky:

1. Nejprve jsem připevnil růstové světlo na kovový rám. Vyvrtal jsem dva otvory na každé straně světla (poté, co jsem se ujistil, že nepoškodím žádné součásti), a připevnil jej k přední straně základny. (vidět na obrázku 1)

2. Musel jsem vyříznout otvor v rámu a akrylu, aby se vešel napájecí akord pro světlo (obrázek 2-4)

Tip: pro vyříznutí otvoru v akrylu jsem vyvrtal čtyři otvory v rohu obdélníku, který jsem chtěl vyříznout, a pomocí Dremelu je spojil a provedl čistý řez

3. Protože jsem si koupil přihrádku na ukládání souborů na vrchní část z akrylátu, musel jsem odstranit dva rty, ze kterých jsem chtěl věšet soubory. Abych to udělal, zahřál jsem plast a vzal škrabku na barvy a paličku a jemně poklepal po kousku a pomalu ho odděloval od krabice.

4. S několika konečnými úpravami kovového rámu pomocí paličky se akrylový vršek pohodlně vejde na horní část rámu a základny.

Krok 2: Rostlinné váčky

Rozhodl jsem se vytvořit rostlinné váčky místo hydroponického systému, aby byla zajištěna větší flexibilita. Sáčky lze připravit předem a lze je snadno znovu použít vložením nového balíčku osiva a klíčivého papíru do štěrbiny. Sáčky lze snadno vyjmout a vrátit zpět do komory pomocí pásků na suchý zip. Vzhledem k tomu, že se sáčky snadno připravují, lze je také vysadit v časech ofsetu, aby byl zajištěn stálý tok plodin. Když jsou všechny vysazeny najednou, nastává čas, kdy komora nemá značné plodiny. Místo toho navrhuji, aby byly sáčky vysazeny offsetem o několik týdnů, aby docházelo k neustálému toku sklizené plodiny.

Velikost pouzdra:

Tento krok procesu je specifický pro rozměry každé osoby. Nakonec jsem použil dva sáčky 4x6 a upravil dva sáčky 12x16, aby se vešly na zadní a spodní část mého boxu. Tašky 4x6 měly zapínání na zip, ale větší tašky ne a já jsem je upravil. Takže jsem použil oboustrannou lepicí pásku k uzavření tašky zevnitř a na vnější straně jsem použil další kus, abych ji složil zpět (obrázek 5)

Sestavení sáčků:

(Rozložení, které jsem použil pro své váčky, viz obrázek 3. Navrhl jsem to tak, aby rostliny nerostly navzájem do prostoru a aby si navzájem nestínily od zdroje světla)

1. Vyřízněte jeden palec štěrbiny v antistatických sáčcích (obrázek 1)

Použil jsem nůž Xacto a kousek lepenky, abych se ujistil, že jsem nepřezal obě strany tašky

2. Odřízněte palec a půl kusu pěnové pásky a položte ji přímo na horní část štěrbiny (obrázek 2)

3. Pomocí nože nebo čepele Xacto ustřihněte jeden palec štěrbiny v pěně, která je zarovnána se štěrbinou vyříznutou v sáčku během kroku 1 (obrázek 2)

4. Opakujte stejný postup na jednom sáčku, ale vytvořte větší štěrbinu, aby se vešel do snímače vlhkosti

5. Opakujte stejný postup na všech pytlích, ale kromě čtverce pěnové pásky a vytvořte malý řez ve tvaru písmene X, dostatečně velký, aby se vešel do peristaltické hadičky

Tip: Pokud jde o otvory pro hadice, umístěte je do oblastí, kde hadice nepřekročí pěstitelské oblasti rostlin, a také tak, aby se mohly snáze připojit zpět k zadnímu oddílu

Krok 3: Osiva

Osivové lístky byly navrženy tak, aby mohly být připraveny předem a stohovány do skladu, dokud nebudou použity. Připravil jsem jednoduché lepidlo přátelské k semenům, které přilepilo semeno ke klíčícímu papíru a orientovalo semen radikula nebo směřovalo dolů, takže kořeny rostou do váčku a klíček vychází ze štěrbiny.

Vytváření osiva

1. Odřízněte kousek klíčícího papíru (2,5 palce x 1 palce)

2. Smíchejte lžíci mouky s takovým množstvím vody, aby vznikla hustá pasta

3. Pomocí párátka vložte do středu klíčícího papíru tečku lepidla na osivo

4. Orientujte semeno radikulí nebo bodem směřujícím dolů a označte/zapamatujte si, ke kterému konci směřuje, protože odtud vyrůst kořen s

5. Přeložte dvakrát klíčivý papír a vytvořte trojnásobek se semenem uprostřed

Krok 4: Automatický zavlažovací systém

Zavlažovací systém se bude skládat ze snímačů vlhkosti a peristaltických čerpadel, které automaticky zavlažují sáčky rostlin, pokud klesnou pod úroveň vlhkosti 30%. Kód jsem napsal tak, aby se v sáčcích po 8 hodinách zkontrolovala úroveň vlhkosti a pokud je hladina pod 30%, čerpadlo se zapne na 10 sekund. Pro mé čerpadlo a napájecí zdroj stačilo 10 sekund na zvýšení vlhkosti v sáčcích dostatečně nad 30%, takže čerpadlo se aktivuje každých 16 hodin, ale mělo by být testováno a upraveno pro různá nastavení.

Připojení:

GND k přemostění pinu ovladače 1

12V GND k přemostění pinu ovladače 1

5V na můstek, pin 7 (vcc)

D5 k přemostění kolíku ovladače 5 (in1)

D6 k můstku pinu 6 (in2)

Arduino D13 až R1 (pokud je použita volitelná externí LED)

Přemostěte kolík ovladače 2 (out1) na kladný pól peristaltického čerpadla

Bridge driver pin 4 (vref) and pin 8 (vs) to 12V pos.

Přemostěte pin 10 ovladače (out2) na záporný pól peristaltického čerpadla

Poznámky:

Piny 9 a 3 ovladače mostu nejsou použity

Konec ovladače mostu se zkoseným rohem nahoře je kolík 1 a hranatý konec je kolík 10

Kód:

int IN1Pin = 5; // změna v závislosti na pinu, který používáteint IN2Pin = 6; // změna v závislosti na pinu, který používáte #define vlhkost_pin A0

neplatné nastavení ()

{

Serial.begin (9600);

pinMode (IN1Pin, OUTPUT);

pinMode (IN2Pin, OUTPUT);

analogWrite (IN1Pin, 0);

analogWrite (IN2Pin, 0);

pinMode (vlhkost_pin, VSTUP);

zpoždění (1000);

}

prázdná smyčka ()

{

int sensorValue = mapa (analogRead (vlhkost_pin), 0, 1023, 100, 0); // mapuje hodnoty vlhkosti, které jsou 0-1023 na procento od 100-0

Serial.print ("Aktuální úroveň volného času je:");

Serial.print (sensorValue);

Serial.println ("%");

if (sensorValue <30) // if vlhkost je menší než 30 procent provede následující

{

analogWrite (IN1Pin, 255); // 255 nastaví čerpadlo na maximální výkon

zpoždění (10 000); // běží čerpadlo 10 sekund

analogWrite (IN1Pin, 0); // vypne čerpadlo

Serial.println („Kontrola hladin vlhkosti za 2 hodiny“);

zpoždění (28800000); // 8 hodin v milisekundách

int sensorValue = mapa (analogRead (vlhkost_pin), 0, 1023, 100, 0); // kontroluje vlhkost

Serial.println (sensorValue); // vytiskne úroveň vlhkosti

}

jiný

{

Serial.println („Půda je vlhká, kontrola znovu za 1 hodinu“); // pokud je vlhkost půdy nad 30%, toto prohlášení vytiskne

zpoždění (3600000); // 1 hodina v milisekundách

}

}

Tip: Po nahrání kódu do Arduina, pro ty z vás, kteří je ještě nepoužili, jej nemusíte nechávat zapojený v počítači. Pro arduino můžete získat malý napájecí zdroj a po zapnutí spustí váš kód. Takže pro tento design vše, co potřebujete, je napájecí zdroj pro arduino a 12v napájecí zdroj pro barel jack na vašem prkénku.

Krok 5: Dát to všechno dohromady

V této fázi byste měli mít hotovou krabici s pěstebními světly, zavlažovacím systémem a sáčky na rostliny, takže zbývá jen dát vše dohromady.

Tato fáze se může pro mnoho lidí lišit v závislosti na rozměrech krabice a prostoru pro vodní nádrž, čerpadlo a mikrokontroléry.

Vzhledem k tomu, že růstová komora má fungovat bez gravitace, ujistil jsem se, že všechny součásti v zadním prostoru připoutáte pomocí pásků na suchý zip o hmotnosti 15 liber.

1. Použil jsem držák Arduino a prkénko a popruhy na suchý zip připevněné k rámu a na zadní straně držáku a připevněné k horní straně kontejneru na ukládání souborů, který je mým zadním oddílem. (obrázek 2)

2. Poté jsem na dno peristaltické pumpy a základnu oddílu nasadil proužky na suchý zip a to samé jsem udělal s vodní nádrží.

3. Dále je zavlažovací systém. Použil jsem tři T -spoje k rozdělení hadice z peristaltického čerpadla na čtyři hadice pro čtyři rostlinné sáčky. (obrázek 3)

4. Nakonec jsem umístil proužky na suchý zip, aby držely sáčky rostlin na místě. Protože jsem připevňoval proužky ke síťce, nařezal jsem segmenty průmyslového popruhu a přilepil je k vnější straně rámu proti zadní části pásků na suchý zip.

Krok 6: Nastavení sáčků s rostlinami a spuštění

Poté, co jsou zadní přihrádka, hadičky a senzory vlhkosti na svém místě, zbývá jen připojit sáčky na rostliny, hadičky a senzory vlhkosti.

Konečné shromáždění

1. Umístěte sáčky na stranu, pro kterou byly určeny. (obrázek 2 ukazuje postup)

2. Vložte senzor vlhkosti do sáčku s dříve vytvořenou delší štěrbinou

3. Zkumavky vložte do sáčků skrz menší čtvercové pěnové otvory

4. Zapojte růstová světla do časovače a nastavte je tak, aby svítila 16 hodin denně

5. Zapojte 12v napájecí zdroj do konektoru sudového pole

6. Připojte Arduino k počítači (pokud chcete sledovat výstupy) nebo napájení a nechte program běžet!

Krok 7: Výsledky

První sada obrázků (1-4) výše jsou dva týdny růstu

Druhá sada (5-6) je od pátého dne, kdy většina rostlinných pouzder měla viditelné klíčky

Poslední obrázek (7) je z prvního dne, kdy byl systém zapnut

Nejlepší na této drobnosti bylo, že když jeden sáček rostl, protože rostly různými rychlostmi, mohl jsem salát vyjmout a do stejného sáčku vložit novou sadu semen, aniž bych musel sklízet ostatní plodiny, než byly připraveny. V budoucích testech plánuji kompenzovat výsadbu výsadby každého váčku o dva týdny, protože zrání většiny salátu trvá přibližně 45–55 dní. A tím budu mít každé dva týdny připravený ke sklizni rostlinný váček v hodnotě plně vzrostlého salátu a zabrání tomu, aby ostatní salátové rostliny blokovaly světlo do ostatních sáčků, protože bude růst méně velkých hlav.

2. místo v soutěži Growing Beyond Earth Maker