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

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:41

Hej och välkommen.

Detta är en professionell kategori inlämning.

Jag satte upp två viktiga mål för att ta mig an detta projekt. Mina prioriteringar härrör från telekonferenser med NASA -forskare och andra. Min take away från dessa sessioner var att tänka kreativt och ha roligt!

Ansträngningen verkar handla mindre om att odla växter och mer om att odla växter OCH minimera nyttolastvikten. Som sådan eliminerade jag allt som inte var helt nödvändigt för konceptfasen. Detta höll också budgeten låg och det estetiska mycket minimalt … mycket 60 -tal mod. Kanske väldigt Harry Lange; han var huvuddesigner för NASA som utvecklade konceptritningarna och uppsättningarna för filmer som "2001: A Space Odyssey". Jag hade också som mål att använda så många av de metoder och maskiner som mitt tillverkarutrymme tillåter. Mitt fokus i år kommer att ligga på elektronik och robotik.

Sallad är mycket förlåtande. Den klarar sig bra i svagt ljus, behöver få näringsämnen och trivs i svala temperaturer. Det växer också snabbt och kan avnjutas på ett snitt och växa igen rutin. Salletter reagerar dramatiskt på olika belysning på epigenetisk nivå.

Kanske är titeln lite kryptisk: HAL> IBM> JCN JCN har inte ett meningsfullt anagram ännu.

Vector Equilibrium är Buckminster Fullers namn på kuboctahedronen; hans favorit Archimedian solid.

Och personliga matdatorer är ett projekt av MIT: s Media Lab och deras OpenAg -databankinsatser. Jag planerar att använda deras programvara och elektroniska design och förse dem med min insamlade data. Projektet är öppen källkod och pågår.

Steg 1: 2D -konceptdiagram

Innan jag tänkte på projektet som ingenjör eller kanske trädgårdsmästare övervägde jag kubvolymen med konceptuella analysmetoder.

Min första instinkt var att "odla" designen utåt från mittpunkten. Denna idé verkade fungerande och värdig ytterligare utforskning och utveckling.

Diagrammen fastställer konstruktionslinjer och representerar begrepp för bevattning, belysning och ventilation. Och de är snarare som 60 -talets minimalistiska, mod- och popkonst. Fyrkanten på 500x500 mm sätter upp och upprättar en cirkeldimension på 175 mm.

Steg 2: 3D -konceptdiagram

I många hundra år har matematiker undersökt geometriska former och deras inbördes relaterade egenskaper. Min favoritklassiker är J. Keplers 1597 -modell av solsystemet i sitt "Mysterium Cosmographicum". I den häckar han gradvis sfärer och platoniska fasta ämnen för att bestämma planets banor med solen i centrum. Det var ganska korrekt men han övergav det eftersom han inte kunde bekräfta det i sina observationer. Därifrån fortsatte han med att skriva lagarna för den himmelska mekaniken. Hans misslyckande var en triumf!

Buckminster Fuller intresserade sig också avsevärt för geometriska former. Han använde en praktisk observationsmetodik. Jag försöker göra detsamma mer eller mindre. Lärande genom att spela.

Från den givna kuben är den första transformationsordningen att stympa hörnen. Detta fastställer de primära och sekundära volymerna. Den resulterande cuboctahedron sätter upp villkor som vi snart kommer att lära oss vara fördelaktiga och idealiska!

Fuller visade att kuboctahedronen, som han bytte namn till Vector Equilibrium, har speciella egenskaper. För många att gå in här. Vad som är tillämpligt i detta fall är att VE: n perfekt innehåller den första ordningens geometri i förpackningsteorin. Med tanke på en sfär i mitten är det perfekta arrangemanget och den tätaste packningen av sfärer runt det 12 sfärer.

Vidare, om man överväger de tangentiella planen mellan varje sfär och mellansfären, kan man upptäcka en ny form: den rombiska dodekaedronen. Den har naturligtvis 12 sidor. Avkorta den rombiska dodekaedronen och du är tillbaka till kuben!

För mina ändamål kan den rombiska dodekaedronen 3D -skrivas ut som ett enda lager skal!

Steg 3: Low Earth Orbit Water Column Concept

NASA älskar att leka med vattenbollar på ISS! De säger att vatten inte fungerar som vatten i rymden. Så varför inte använda detta faktum som utgångspunkt? Mitt bevattningskoncept är att blåsa upp/tömma en boll med vatten vid mittpunkten, begränsad på plats med en trådlasso. Det kan sedan injiceras när det behövs med näringsämnen eller antifungicider eller vad som helst.

En implanterad ultraljuds piezoelektrisk enhet kan drivas med cirka 1,7 Mhz och kan atomisera vattenkulans yta till små droppar på cirka 3-5 mikron i storlek. Detta är idealiskt för rotupptagning av vatten och näringsämnen. För mycket näringslösning och ultraljudsenheten kan täppa till. Men sallad behöver bara en lätt näringslösning.

Jag fick idén från att se någon tappa i en sluten bil. Ångan gick överallt direkt.

Annars är vattenpelaren en bunt med toroidformar; en fläkt, en borstlös motor, ett kullager och en finfördelare.

Steg 4: Jordbunden vattenkolonnkoncept

Det som fungerar bra i rymden fungerar inte alltid bra på jorden; och vice versa.

Så konceptet för ett markvattenprogram måste efterlikna LEO -designen men nödvändigtvis vara ganska annorlunda.

Den jordbundna vattenkolumnen måste bära sin egen vikt och rotbollens och 12 växters vikt. Det kräver att den är tyngre än vad som är idealiskt.

Vattenkulan blir ett vattenbad. Ändå är det en elegant effektiv lösning. Jag planerar att göra om den för att integrera alla dess funktioner i en utskrivbar lösning.

Den totala vattenkolonnvikten enligt utformningen är 256 gram.

Steg 5: Root Ball Concept

Den rombiska dodekaedronen blir kapslingen för rotväxtkammaren. Den mäter 175 mm ansikte mot ansikte och skriver ut för mindre än 50 gram.

Jag konstruerade den med en krenelerad yta för att förbättra prestandan för 3D -utskrifter. Det ser ganska bra ut också! Och som nämnts stöder och orienterar Root Ball odlingen av de 12 salladsplantorna.

50 mm öppningar i mitten av varje yta är utrustade med kardborreband till växtodlingssubstratet. Substratet kan vara kokosnöt, men jag kommer att använda hampdynor och 3M skrubbdynor.

En klick eller tre av AGAR appliceras på mitten av dynorna. De kommer att hydrera, mata, klibba och orientera fröna. Frön sätts in i agarspetsade sidan "nedåt". Kanske kommer fröna att gro på detta sätt. Belysningen måste vara mer intensiv, bredare spektrum och omgivande temperaturer måste vara högre. De flesta trädgårdsmästare gillar att starta frön i små kammare men vi ska försöka.

Den totala Root Ball -vikten är hela 48 gram!

Steg 6: Light Cage Concept

Light Cage är en enkel och elegant design men den måste verkligen arbeta hårt!

Den är konstruerad av 24 x 300 mm aluminiumhörn -LED -extruderingar och 12 hörnanslutningsdelar som jag kallar "tardigraderna". Dessa är 3D -tryckta i harts.

Spararna stöder 2 längder av ultraljusa LED-remsor som är programmerbara och dimbara. De kan få en växt att somna eller så kan de få dem att "dansa"!

Observera att kuboctahedronformen består av fyra hexagoner. Tänk på detta när du installerar LED -remsorna. Se det som en utmaning.

Observera också att ljusremsorna korsar direkt ovanför salladsplantorna i varje fall. Det är en stor fördel att ha en koncentration av ljus exakt där det behövs. En mindre mängd ljus levereras till plantorna från sidorna.

Och notera slutligen att växterna möjliggör lite öppning vid rotbollens toppunkt. Detta är idealiskt för att styra ventilation ner och genom anläggningarna om små fläktar kan monteras i mitten av de fyrkantiga sidorna.

Den totala Light Cage -vikten är 1331 gram. Drivenheterna vägde 1500 gram. Nästan lika mycket som alla andra saker tillsammans! Projektets totala vikt kom till 3135 gram. Hur mycket kostar det?

Steg 7: Ljusburskonstruktionstips

Även om det är enkelt i design, är det lite svårt att bygga Light Cage.

Jag rekommenderar att du bygger ett resefodral för att fungera som stöd och vägledning. Du kan bygga det av allt annat än dess innermått ska vara 500x500x500mm. Jag gjorde min av melamin och skar den på CNC -maskinen.

Aluminiumprofilerna måste skäras till en enhetlig längd på 300 mm. Gå långsamt med metallkorssågen.

Tardigraderna är 3D -tryckta på en FormLab2 -laserskrivare. De är alla identiska förutom två som har hål för trådkraft.

När du går, använd Gorilla -förpackningstejp för att hålla ihop bitarna. Så småningom kommer jag att limma ihop det med momentanslutningar men jag vill att alternativet kan göra ändringar när designen fortskrider … en annan anledning att bygga resväskan; det håller Light Cage från att hänga.

Det fungerar också att använda en alternerande över/under -metod för att installera LED -remsorna. Det lönar sig att planera i förväg.

Och notera att remsorna verkar expandera lite när de värms upp.

Jag gick med en extrudering av bättre kvalitet som är tyngre men fungerar bättre som en kylfläns för lysdioderna. Jag kanske eller inte slutar använda de frostade plastlinserna.

Steg 8: Biverkningar

Först är det konstruktionen av ett valfritt resväska. Den kan vara gjord av vad som helst, men det är praktiskt när du monterar ljusburen och håller projektet säkert och bärbart. Det är dock avsett att ligga utanför ramen för denna post.

Håll dina arbetsytor ordnade och organiserade. Även på enkla projekt kan saker komma ur kontroll.

Även om du vet att något kommer att fungera, försök att komma på ett annat sätt. Utforskning håller den fräsch och du vet aldrig!

Försök att göra det mest galna du kan tänka dig. Jag gör det hela tiden. Det gör mig glad och jag njuter av WOW: erna!

Steg 9: Tillbehör och utskriftsfiler

Vattenpelare:

SmartDevil liten personlig USB -fläkt

Zerone USB mini flytande luftfuktare

Vattenkolumnelement är 3D -tryckta med White Ultimaker PLA Filament

Rotboll:

Terrafibre hampa 5 "x5" odlingsmattor; paket med 40 st

Root Ball är 3D -tryckt med Silver Ultimaker PLA -filament

Ljusbur:

LightingWill 10-pack V-form LED-aluminiumkanalsystem; 1 meter eloxerad svart

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

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

(2) BTF-Lighting WS2811 14 knappar LED RGB-kontroller

Gorillapackningstejp och Gorilla dubbelsidig tejp

Light Cage -kontakter skrivs ut på FormLab2 3D -skrivare i svart harts

Alla tillbehör är tillgängliga på Amazon.com

Steg 10: EUREKA

Låt oss växa detta!

Första pris i tävlingen Growing Beyond Earth Maker