Automatiserad växttillväxtkammare: 7 steg (med bilder)

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

Följande projekt är mitt bidrag till Growing Beyond Earth Maker Contest i High School -divisionen.

Växtväxtkammaren har ett helautomatiserat vattningssystem. Jag använde peristaltiska pumpar, fuktsensorer och en mikrokontroller för att automatiskt vattna plantorna för att hålla jorden på optimal fukt. Jag konstruerade min tillväxtkammare så att den lätt skulle kunna skördas och planteras, och så utnyttjade den utrymmet i lådan effektivt. Den flexibla designen skulle göra det möjligt för astronauter att ha ett stabilt inflöde av grödor och kunna skörda en påse (cirka 3 huvuden) fullmogen sallad var 10-14 dagar. Eftersom frön gror vid olika tidpunkter och växer i olika takt, ville jag skapa ett system där växter kunde skördas och nya frön kunde sättas in när de var klara, så jag designade mina växtfickor. Kammaren består av fyra växtfickor, eller totalt 12 plantspår, som kan tas bort, skördas, en ny utsäde kan sättas in och påsen kan sättas tillbaka i systemet med kardborre på bara några minuter. Fröskivorna gör att fröerna kan beredas, orienteras och limmas i förväg och sättas in i påsen när det behövs. Växtfickornas slitsar är utformade för att låta växten växa samtidigt som vatten och smuts förhindras från att lämna påsen. -statiska påsar, förutom att skydda elektroniska komponenter, är speglade ytor. Så med de antistatiska påsarna når ljuset alla växter/groddar i systemet och salladen växer inte bara direkt mot växljuset.

Tillbehör

Behållare:

1. Förvaringslåda i akryl

2. Metallförvaringsfack

3. Desktop File Organizer

4. Kardborreband

5. Växa ljus

Växtfickor:

1. Antistatiska påsar

2. Svampgummiskumtejp (5/16-tums)

3. Grospapper

4. Grov markblandning

5. Frölim (mjöl och vatten)

6. Frön (jag använde ett Mesclun Green -paket)

Vattningssystem:

1. Peristaltisk pump

2. Silikonslang för pump (2 mm x 4 mm)

3. Arduino M0 Pro (valfri modell fungerar) och strömkälla

4. Micro USB till USB-A

5. Brödbräda

6. Bygeltrådar

7. Lödkolv och löd

8. Bridge Driver (jag använde en TA7291P)

9. Fuktsensorer

Du kan hitta billiga, men de korroderar snabbt från ströminducerad elektrolys och måste bytas ut eftersom avläsningarna blir dåliga. Alternativ är att använda kapacitiva fuktsensorer som är mindre benägna att korrosion eller dyrare katod-anodsensorer

10. 12v fatuttag för brödbrädor och kabel

11. Vattenflaska med backventil

Steg 1: Montera kammaren

Detta steg kan göras på många sätt, men jag valde en tvådelad behållare eftersom det möjliggjorde mer flexibilitet. Jag använde metallramen som har en öppen front och öppen topp för att rymma växtpåsen, växa ljus och automatiskt vattningssystem. Sedan, när plantorna är laddade, har jag en akryllåda som glider ner ovanpå metallbasen.

Steg:

1. Först fäst jag växelljuset på metallramen. Jag borrade två hål i varje sida av ljuset (efter att ha sett till att jag inte skulle skada några komponenter) och fäst det på framsidan av basen. (ses på bild 1)

2. Jag var tvungen att klippa ett hål i ramen och akrylen för att passa kraftkordet för ljuset (bild 2-4)

Tips: för att skära hålet i akryl borrade jag fyra hål i rektangelns hörn som jag ville klippa och använde en Dremel för att ansluta dem och göra ett rent snitt

3. Eftersom jag köpte en arkivfack för akryltoppen, var jag tvungen att ta bort de två läpparna som var avsedda att hänga filerna från. För att göra det värmde jag upp plasten och tog en färgskrapa och en klubba och knackade försiktigt längs biten och långsamt separerade den från lådan.

4. Med några sista justeringar av metallramen med hjälp av en klubba, sitter akryltoppen snyggt ovanpå ramen och basen.

Steg 2: Växtfickor

Jag valde att skapa växtpåse istället för ett hydroponiskt system för att möjliggöra mer flexibilitet. Påsarna kan förberedas i förväg och kan enkelt återanvändas genom att lägga ett nytt frö- och groddpapper i förpackningen. Fickorna kan enkelt tas bort och sättas tillbaka i kammaren med kardborreband. Eftersom påsarna är så lätta att förbereda kan de också planteras i förskjutna tider för att möjliggöra ett stabilt flöde av grödor. När de alla planteras på en gång, finns det tid där kammaren inte har några betydande grödor. Så istället föreslår jag att påsarna planteras förskjutna med några veckor så det blir ett konstant flöde av skördbar skörd.

Storlek på påse:

Detta steg i processen är specifikt för dimensionerna för varje persons låda. Jag slutar använda två 4x6 påsar och modifierade två 12x16 påsar för att passa bak och botten av min låda. 4x6 -påsarna hade dragkedjor att stänga, men de större påsarna gjorde inte det och jag ändrade dem. Så jag använde dubbelhäftande tejp för att stänga påsen från insidan och använde en annan bit på utsidan för att hålla den vikt bakåt (bild 5)

Montering av påsarna:

(se bild 3 för layout jag använde för mina påsar. Jag utformade den så att växterna inte skulle växa in i varandras utrymme och så att de inte skuggade varandra från ljuskällan)

1. Skär en tumskåror i de antistatiska påsarna (bild 1)

Jag använde en Xacto -kniv och en kartongbit för att se till att jag inte skar igenom båda sidorna av påsen

2. Skär en och en halv bit av skumtejpen och lägg direkt ovanpå slitsen (bild 2)

3. Använd Xacto -kniven eller bladet, skär en en tumslits i skummet som är i linje med slitsen i påsen under steg 1 (bild 2)

4. Upprepa samma process på en påse men gör en större slits för att passa fuktsensorn

5. Upprepa samma process på alla påsar men istället en kvadrat med skumtejp och gör ett litet x-format snitt som är lagom stort för att passa peristaltiska slangen

Tips: För slanghålen, placera dem i områden där slangarna inte kommer att korsa växtens växande områden och också så att de lättare kan anslutas tillbaka till det bakre facket

Steg 3: Seed Slips

Fröslirorna utformades så att de kunde förberedas i förväg och staplas i lagring tills de ska användas. Jag förberedde ett enkelt frövänligt lim för att fästa fröet på groddpapperet och orientera fröns radikel eller peka ner så att rötterna växer in i påsen och groddarna kommer ut ur slitsen.

Skapa fröskivorna

1. Skär en bit groddpapper (2,5in x 1in)

2. Blanda en matsked mjöl med bara tillräckligt med vatten för att bilda en tjock pasta

3. Använd en tandpetare och lägg en prick av frölimet på mitten av groddpappret

4. Orientera fröet med radikeln eller spetsen nedåt och markera/kom ihåg vilken ände det vetter eftersom det är här roten med växer från

5. Vik gropapperet två gånger och gör en trippel med fröet i mitten

Steg 4: Automatiskt vattningssystem

Vattningssystemet kommer att bestå av fuktsensorer och peristaltiska pumpar för att automatiskt vattna växtpåsen när de går under en fuktnivå på 30%. Jag skrev koden så att fuktnivån kontrolleras i påsarna efter 8 timmar och om nivån är under 30% så slås pumpen på i 10 sekunder. För min pump och strömförsörjning var 10 sekunder tillräckligt bra för att öka fukten i påsarna tillräckligt över 30% så att pumpen aktiveras var 16: e timme, men bör testas och justeras för olika inställningar.

Anslutningar:

GND för att överbrygga förarstift 1

12V GND för att överbrygga drivstift 1

5V till bryggdrivstift 7 (VCC)

D5 till broförare pin 5 (in1)

D6 för att överbrygga förarstift 6 (in2)

Arduino D13 till R1 (om den externa lysdioden som tillval används)

Bryggstift 2 (ut 1) till peristaltisk pumps positiva terminal

Bridge driver pin 4 (vref) och pin 8 (vs) till 12V pos.

Bryggdonstift 10 (ut2) till peristaltisk pumps minuspol

Anmärkningar:

Stift 9 och 3 för bridge driver används inte

Änden på broföraren med det avfasade hörnet på toppen är stift 1 och den fyrkantiga änden är stift 10

Koda:

int IN1Pin = 5; // ändra beroende på stift du använderint IN2Pin = 6; // ändra beroende på stift du använder #define moist_pin A0

void setup ()

{

Serial.begin (9600);

pinMode (IN1Pin, OUTPUT);

pinMode (IN2Pin, OUTPUT);

analogWrite (IN1Pin, 0);

analogWrite (IN2Pin, 0);

pinMode (fuktpinne, INGÅNG);

fördröjning (1000);

}

void loop ()

{

int sensorValue = map (analogRead (fuktpinne), 0, 1023, 100, 0); // kartlägger fuktavläsningar som är 0-1023 till en procent från 100-0

Serial.print ("Nuvarande nivå för fritid är:");

Serial.print (sensorValue);

Serial.println ("%");

if (sensorValue <30) // om fuktigheten är mindre än 30 procent utför följande

{

analogWrite (IN1Pin, 255); // 255 ställer in pumpen på maxeffekt

fördröjning (10000); // kör pumpen i 10 sekunder

analogWrite (IN1Pin, 0); // stänger av pumpen

Serial.println ("Kontrollera fuktnivåer om 2 timmar");

fördröjning (28800000); // 8 timmar i millisekunder

int sensorValue = map (analogRead (fuktpinne), 0, 1023, 100, 0); // kontrollerar fuktnivåer

Serial.println (sensorValue); // skriver ut fuktnivå

}

annan

{

Serial.println ("Marken är fuktig, kontrollerar igen om 1 timme"); // om jordfuktigheten är över 30% skriver detta uttalande ut

fördröjning (3600000); // 1 timme i millisekunder

}

}

Tips: efter att koden har laddats upp till Arduino behöver du inte låta den vara ansluten till din dator för dig som inte har använt den tidigare. Du kan få en liten strömförsörjning för arduinoen och den kommer att köra din kod när den slås på. Så, för denna design är allt du behöver en strömförsörjning för arduino och en 12v strömförsörjning för fatuttaget på din brödbräda.

Steg 5: Sätta ihop allt

I detta skede bör du ha den färdiga lådan med odlingsljus, vattensystem och växtpåsar så allt som återstår är att sätta ihop allt.

Detta steg är många olika för många människor beroende på lådans dimensioner och facket för vattenreservoar, pump och mikrokontroller.

Eftersom tillväxtkammaren är avsedd att fungera utan tyngdkraft, såg jag till att spänna fast alla komponenter i det bakre facket med hjälp av kardborreband av 15 kg

1. Jag använde en Arduino- och brödbrädeshållare och kardborreband som fästs på ramen och på baksidan av hållaren och monterade den på ovansidan av filförvaringsbehållaren som är mitt bakfack. (bild 2)

2. Sedan lade jag kardborrband på botten av peristaltikpumpen och fackets bas och gjorde samma sak med vattenbehållaren.

3. Därefter är bevattningssystemet. Jag använde tre tee -leder för att dela slangen från den peristaltiska pumpen i fyra slangar för de fyra växtpåsen. (bild 3)

4. Slutligen placerade jag kardborrband för att hålla växtpåsen på plats. Eftersom jag fäst remsorna i ett nät klippte jag segment av industriband och limmade dem på utsidan av ramen mot kardborrebandens baksida.

Steg 6: Installera växtpåsen och kör

När det bakre facket, slangen och fuktsensorerna är på plats är det bara att fästa växtpåsen, slangen och fuktsensorerna.

Slutmontering

1. Placera växtpåsen på den sida de var avsedda för. (bild 2 visar processen)

2. Sätt in fuktsensorn i påsen med den längre slits som gjorts tidigare

3. För in rören i påsarna genom de mindre fyrkantiga skumportarna

4. Anslut växelljus till timern och ställ in så att lamporna är tända i 16 timmar om dagen

5. Anslut 12v strömförsörjning till panelen för brödbräda

6. Anslut Arduino till datorn (om du vill övervaka utgångarna) eller strömförsörjningen och låt programmet köra!

Steg 7: Resultat

Den första uppsättningen bilder (1-4) ovan är två veckors tillväxt

Den andra uppsättningen (5-6) är från den femte dagen då de flesta växtpåsen hade synliga groddar

Den sista bilden (7) är från den första dagen systemet slogs på

Den bästa delen med denna utrustning var att när en påse var färdig växande, eftersom de växte i olika hastigheter, kunde jag ta bort salladen och sätta in en ny uppsättning frön i samma påse utan att behöva skörda de andra grödorna innan de var klara. I framtida tester planerar jag att kompensera plantering av plantering av varje påse med två veckor eftersom det tar cirka 45-55 dagar för de flesta sallader att mogna. Och genom att göra detta, kommer jag varannan vecka att ha en växtpåse värd av fullvuxen sallad redo att skördas och det kommer att förhindra att andra salladsväxter blockerar ljuset till de andra påsarna eftersom det kommer att växa färre stora huvuden.

Tvåa i tävlingen Growing Beyond Earth Maker