Automated Plant Growth Chamber: 7 Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:12

Ang sumusunod na proyekto ay ang aking pagsusumite sa Growing Beyond Earth Maker Contest sa dibisyon ng High School.

Ang silid ng paglaki ng halaman ay may ganap na awtomatikong sistema ng pagtutubig. Gumamit ako ng mga peristaltic pump, kahalumigmigan sensor, at isang microcontroller upang awtomatikong tubig ang mga halaman upang mapanatili ang lupa sa pinakamainam na kahalumigmigan. Dinisenyo ko ang aking kamara ng paglago upang madali itong maani at itanim, at sa gayon ito ay gumawa ng mahusay na paggamit ng puwang sa kahon. Papayagan ng kakayahang umangkop na disenyo ang mga astronaut na magkaroon ng isang matatag na pag-agos ng mga pananim, na makakapag-ani ng isang lagayan (tinatayang 3 ulo) ng ganap na may-edad na litsugas tuwing 10-14 araw. Dahil ang mga binhi ay tumutubo sa iba't ibang oras at tumutubo sa iba't ibang mga rate, nais kong lumikha ng isang sistema kung saan maaaring anihin ang mga halaman at maaaring ipasok ang mga bagong buto kapag handa na sila, kaya dinisenyo ko ang aking mga bulsa ng halaman. Ang silid, ay binubuo ng apat na mga bulsa ng halaman, o isang kabuuan ng 12 hiwa ng halaman, na maaaring alisin, anihin, isang bagong slip ng binhi ay maaaring ipasok, at ang supot ay maaring ma-stuck pabalik sa system gamit ang velcro sa loob lamang ng ilang minuto. Pinapayagan ng mga slip ng binhi ang mga buto na ihanda, ma-orient at idikit sa maagang oras, at isingit sa lagayan kung kinakailangan. Ang mga hiwa ng mga bulsa ng halaman ay idinisenyo upang payagan ang halaman na lumaki habang pinipigilan ang tubig at dumi mula sa pag-iwan ng bag. -Mga static bag, bilang karagdagan sa pagprotekta ng mga elektronikong sangkap, ay mga salamin na ibabaw. Kaya, sa mga anti-static na bag, maaabot ng ilaw ang lahat ng mga halaman / sprouts sa system at ang litsugas ay hindi lalago nang direkta patungo sa lumalaking ilaw.

Mga gamit

Lalagyan:

1. Acrylic File Storage Box

2. Metal Storage Bin

3. Organizer ng File ng Desktop

4. Mga Strip ng Velcro

5. Palakihin ang Liwanag

Mga Pouches ng Halaman:

1. Mga Anti Static Bag

2. Sponge Rubber Foam Tape (5/16-Inch)

3. Germination Paper

4. Magaspang na Paghahalo ng Lupa

5. Pandikit ng Binhi (harina at tubig)

6. Mga Binhi (Gumamit ako ng isang Mesclun Green packet)

Sistema ng pagtutubig:

1. Peristaltic Pump

2. Silicone Tubing para sa Pump (2mm x 4mm)

3. Arduino M0 Pro (Anumang modelo ay gagana) at mapagkukunan ng kuryente

4. Micro USB sa USB-A

5. Breadboard

6. Mga Jumper Wires

7. Paghihinang ng Bakal at Panghinang

8. Bridge Driver (Gumamit ako ng TA7291P)

9. Mga Sensor ng Moisture

Maaari kang makahanap ng mga murang, ngunit mabilis silang makakaagnas mula sa kasalukuyang sapilitan na electrolysis at kailangang mapalitan dahil magiging masama ang mga pagbasa. Ang kahalili ay ang paggamit ng mga capacitive na sensor ng kahalumigmigan na mas madaling kapitan ng kaagnasan o mas mahal na mga sensor ng cathode-anode

10. 12v Barrel Jack para sa Breadboard at Cable

11. Bote ng tubig na may isang balbula ng tseke

Hakbang 1: Magtipon ng Kamara

Ang hakbang na ito ay maaaring gawin sa maraming mga paraan, ngunit pumili ako para sa isang lalagyan ng dalawang bahagi dahil pinapayagan ito para sa higit na kakayahang umangkop. Ginamit ko ang metal frame na may bukas na harap at bukas na tuktok upang maiimbak ang mga bulsa ng halaman, lumaki ang ilaw, at awtomatikong sistema ng pagtutubig. Pagkatapos, kapag na-load na ang mga halaman, mayroon akong isang kahon na acrylic na dumudulas pababa sa tuktok ng base ng metal.

Mga Hakbang:

1. Una, ikinabit ko ang lumalaking ilaw sa metal frame. Nag-drill ako ng dalawang butas sa bawat panig ng ilaw (pagkatapos tiyakin na hindi ko masisira ang anumang mga bahagi), at inilakip ito sa harap na bahagi ng base. (nakikita sa larawan 1)

2. Kailangan kong gupitin ang isang butas sa frame at ang acrylic upang magkasya ang power chord para sa ilaw (larawan 2-4)

Tip: upang putulin ang butas sa acrylic Nag-drill ako ng apat na butas sa sulok ng parihaba na nais kong gupitin at gumamit ng isang Dremel upang ikonekta ang mga ito at gumawa ng isang malinis na hiwa

3. Dahil bumili ako ng isang imbakan ng file para sa tuktok ng acrylic, kinailangan kong alisin ang dalawang labi na sinadya upang mai-hang ang mga file mula sa. Upang magawa ito, pinainit ko ang plastik at kumuha ng isang scraper ng pintura at isang mallet at dahan-dahang tinapik ang piraso ng dahan-dahang paghihiwalay nito sa kahon.

4. Na may ilang pangwakas na pagsasaayos sa metal frame gamit ang isang mallet, ang tuktok ng acrylic ay umangkop sa tuktok ng frame at base.

Hakbang 2: Mga Plant Pouches

Pinili kong lumikha ng mga bulsa ng halaman sa halip na isang hydroponic system upang payagan ang higit na kakayahang umangkop. Ang mga pouch ay maaaring ihanda nang maaga at madaling magamit muli sa pamamagitan ng paglalagay ng isang bagong binhi at germination paper packet sa slit. Ang mga pouches ay maaaring madaling alisin at ibalik sa silid gamit ang mga strap ng velcro. Gayundin, dahil ang mga bulsa ay napakadaling ihanda, maaari silang itanim sa mga oras na offset upang pahintulutan ang isang matatag na pagdaloy ng mga pananim. Kapag silang lahat ay nakatanim nang sabay-sabay, may oras kung saan ang silid ay walang sukat na mga pananim. Kaya, sa halip ay iminumungkahi ko na ang mga pouches ay nakatanim offset ng ilang linggo sa gayon ay may isang pare-pareho na daloy ng ani na ani.

Laki ng Laki:

Ang hakbang na ito ng proseso ay tukoy sa mga sukat ng bawat kahon ng mga tao. Nagtatapos ako gamit ang dalawang 4x6 na bag at binago ang dalawang 12x16 na bag upang magkasya sa likod at ilalim ng aking kahon. Ang mga 4x6 na bag ay may mga zip upang isara, ngunit ang mas malaking mga bag ay hindi at binago ko ang mga ito. Kaya, gumamit ako ng double sided adhesive tape upang isara ang bag mula sa loob at gumamit ng isa pang piraso sa labas upang mapanatili itong nakatiklop muli (larawan 5)

Pag-iipon ng Mga Pouches:

(tingnan ang larawan 3 para sa layout na ginamit ko para sa aking mga pouch. Idinisenyo ko ito upang ang mga halaman ay hindi lumago sa puwang ng bawat isa at sa gayon ay hindi sila lilim sa bawat isa mula sa ilaw na pinagmulan)

1. Gupitin ang isang pulgada na slits sa mga antistatic bag (larawan 1)

Gumamit ako ng isang Xacto na kutsilyo at isang piraso ng karton upang matiyak na hindi ko pinutol ang magkabilang panig ng bag

2. Gupitin ang isang pulgada at kalahating piraso ng foam tape at ilagay nang direkta sa tuktok ng slit (larawan 2)

3. Gamit ang Xacto na kutsilyo o talim, gupitin ang isang pulgada na gilis sa foam na nakahanay sa hiwa ng hiwa sa bag sa hakbang 1 (larawan 2)

4. Ulitin ang parehong proseso sa isang bag ngunit gumawa ng isang mas malaking slit upang magkasya ang sensor ng kahalumigmigan

5. Ulitin ang parehong proseso sa lahat ng mga bag ngunit sa halip ay isang parisukat na foam tape at gumawa ng isang maliit na hugis ng x incision sapat lamang na malaki upang magkasya sa peristaltic tubing

Tip: Para sa mga butas ng hose, ilagay ang mga ito sa mga lugar kung saan hindi tatawid ng mga hose ang mga lumalaking lugar ng halaman at upang mas madali silang kumonekta sa likurang kompartamento

Hakbang 3: Mga Slip ng Binhi

Ang mga slip ng binhi ay dinisenyo upang maaari silang maging handa nang maaga at isinalansan sa imbakan hanggang magamit ang mga ito. Naghanda ako ng isang simpleng kola na madaling gamitin ng binhi upang sundin ang binhi sa papel ng pagtubo at i-orient ang butil ng butil o ituro pababa upang ang mga ugat ay tumubo sa lagayan at ang usbong ay lumalabas mula sa hiwa.

Paglikha ng Mga Slip ng Binhi

1. Gupitin ang isang piraso ng germination paper (2.5in x 1in)

2. Paghaluin ang isang kutsarang harina na may sapat na tubig lamang upang makabuo ng isang makapal na i-paste

3. Gamit ang isang palito ay maglagay ng isang tuldok ng pandikit sa binhi sa gitna ng papel ng pagtubo

4. I-orient ang binhi gamit ang radicle o point na nakaharap pababa at markahan / alalahanin kung aling dulo ang kinakaharap nito dahil dito nagmumula ang ugat na

5. Tiklupin ang germination paper nang dalawang beses, gumawa ng isang trifold na may buto sa gitna

Hakbang 4: Awtomatikong Sistema ng Pagtubig

Ang sistema ng pagtutubig ay binubuo ng mga sensors ng kahalumigmigan at mga peristaltic pump upang awtomatikong ibubuhos ang mga pouch ng halaman kapag pumunta sila sa ibaba ng antas ng kahalumigmigan na 30%. Sinulat ko ang code upang ang antas ng kahalumigmigan ay naka-check sa mga pouches pagkatapos ng 8 oras at kung ang antas ay mas mababa sa 30% pagkatapos ang bomba ay bubukas sa loob ng 10 segundo. Para sa aking bomba at supply ng kuryente 10 segundo ay sapat na sapat upang madagdagan ang kahalumigmigan sa mga bag na sapat sa itaas ng 30% upang ang bomba ay buhayin sa paligid ng bawat 16 na oras, ngunit dapat subukin at ayusin para sa iba't ibang mga pag-setup.

Mga koneksyon:

GND upang tulay ang driver pin 1

12V GND upang tulay ang driver pin 1

5V upang tulay ang driver pin 7 (vcc)

D5 upang tulay ang driver pin 5 (in1)

D6 upang tulay ang driver pin 6 (in2)

Arduino D13 hanggang R1 (kung ginagamit ang opsyonal na panlabas na LED)

Bridge driver pin 2 (out1) sa positibong terminal ng peristaltic pump

Bridge driver pin 4 (vref) at pin 8 (vs) hanggang 12V pos.

Bridge driver pin 10 (out2) sa negatibong terminal ng peristaltic pump

Mga Tala:

Ang mga Pin 9 at 3 ng tulay na driver ay hindi ginagamit

Ang dulo ng driver ng tulay na may sulok na beveled sa itaas ay pin 1 at ang parisukat na dulo ay pin 10

Code:

int IN1Pin = 5; // baguhin depende sa pin na ginagamit mo ng IN2Pin = 6; // baguhin depende sa pin na ginagamit mo # tukuyin ang kahalumigmigan_pin A0

walang bisa ang pag-setup ()

{

Serial.begin (9600);

pinMode (IN1Pin, OUTPUT);

pinMode (IN2Pin, OUTPUT);

analogWrite (IN1Pin, 0);

analogWrite (IN2Pin, 0);

pinMode (moisture_pin, INPUT);

pagkaantala (1000);

}

walang bisa loop ()

{

int sensorValue = mapa (analogRead (moisture_pin), 0, 1023, 100, 0); // mga mapa ng pagbabasa ng kahalumigmigan na kung saan ay 0-1023 hanggang isang porsyento mula 100-0

Serial.print ("Kasalukuyang antas ng paglilibang ay:");

Serial.print (sensorValue);

Serial.println ("%");

kung (sensorValue <30) // kung ang kahalumigmigan ay mas mababa sa 30 porsyento na nagpapatupad ng mga sumusunod

{

analogWrite (IN1Pin, 255); // 255 nagtatakda ng bomba sa pinakamataas na lakas

pagkaantala (10000); // nagpapatakbo ng bomba sa loob ng 10 segundo

analogWrite (IN1Pin, 0); // pinapatay ang bomba

Serial.println ("Sinusuri ang Mga Antas ng Moisture sa 2hrs");

pagkaantala (28800000); // 8 oras sa milliseconds

int sensorValue = mapa (analogRead (moisture_pin), 0, 1023, 100, 0); // sumusuri sa mga antas ng kahalumigmigan

Serial.println (sensorValue); // nakalimbag sa antas ng kahalumigmigan

}

iba pa

{

Serial.println ("Ang lupa ay mamasa-masa, muling suriin sa 1hr"); // kung ang kahalumigmigan ng lupa ay higit sa 30% ang naglilimbag sa pahayag na ito

pagkaantala (3600000); // 1 oras sa milliseconds

}

}

Tip: pagkatapos ma-upload ang code sa Arduino, para sa iyo na hindi pa nagamit ang mga ito dati, hindi mo na kailangang iwanan itong naka-plug sa iyong computer. Maaari kang makakuha ng isang maliit na supply ng kuryente para sa arduino at isasagawa nito ang iyong code kapag ito ay naka-on. Kaya, para sa disenyo na ito ang kailangan mo lamang ay isang supply ng kuryente para sa arduino at isang 12v power supply para sa bareng jack sa iyong breadboard.

Hakbang 5: Pagsasama-sama sa Lahat ng Ito

Sa yugtong ito dapat ay mayroon kang kumpletong kahon na may mga lumalaking ilaw, sistema ng pagtutubig, at mga pouch ng halaman kaya't ang natitira ay pagsamahin ang lahat.

Ang yugtong ito maraming naiiba para sa maraming mga tao depende sa mga sukat ng kahon at ng kompartimento para sa reservoir ng tubig, bomba, at microcontrollers.

Sapagkat ang silid ng paglago ay sinadya upang gumana nang walang gravity, tinitiyak kong i-strap pababa ang lahat ng mga bahagi sa likurang kompartamento gamit ang 15lb-grade Velcro strips

1. Gumamit ako ng isang Arduino at may hawak ng tinapay at ang mga strap ng velcro na nakakabit sa frame at sa likuran ng may-ari at inilagay ito sa itaas na bahagi ng lalagyan ng imbakan ng file na aking likas na kompartimento. (larawan 2)

2. Pagkatapos, inilagay ko ang mga velcro strips sa ilalim ng peristaltic pump at ang base ng kompartimento at ginawa ang pareho sa reservoir ng tubig.

3. Susunod, ay ang sistema ng patubig. Gumamit ako ng tatlong mga kasukasuan ng katangan upang hatiin ang medyas mula sa peristaltic pump sa apat na mga hose para sa apat na mga pouch ng halaman. (larawan 3)

4. Panghuli, inilagay ko ang mga velcro strip upang hawakan ang mga bulsa ng halaman sa lugar. Dahil inilalagay ko ang mga piraso sa isang mesh, pinutol ko ang mga segment ng pang-industriya na webbing at idinikit ang mga ito sa labas ng frame laban sa likuran ng mga Velcro strip.

Hakbang 6: Pag-set up ng Mga Pouches ng Halaman at Pagpapatakbo

Matapos ang likuran ng kompartimento, tubing, at mga sensor ng kahalumigmigan ay nasa lugar na, ang natitira lamang ay upang ikabit ang mga pouch ng halaman, ang tubing, at ang mga sensor ng kahalumigmigan.

Huling pagtitipon

1. Ilagay ang mga bulsa ng halaman sa gilid na idinisenyo nila. (ipinapakita ang larawan 2 na proseso)

2. Ipasok ang sensor ng kahalumigmigan sa bag na may mas mahabang slit na ginawa kanina

3. Ipasok ang mga tubo sa mga pouch sa pamamagitan ng mas maliit na mga square foam port

4. I-plug ang mga ilaw sa timer at i-set kaya ang mga ilaw ay nakabukas sa loob ng 16 na oras sa isang araw

5. I-plug ang 12v power supply sa breadboard bareng jack

6. I-plug ang Arduino sa computer (kung nais mong subaybayan ang mga output) o ang supply ng kuryente at hayaang tumakbo ang programa!

Hakbang 7: Mga Resulta

Ang unang hanay ng mga larawan (1-4) sa itaas ay dalawang linggo ng paglago

Ang pangalawang hanay (5-6) ay mula sa ikalimang araw kung saan ang karamihan sa mga pouch ng halaman ay may nakikitang mga sprouts

Ang huling larawan (7) ay mula sa unang araw na nakabukas ang system

Ang pinakamagandang bahagi tungkol sa pagkakasalungat na ito ay kapag ang isang supot ay tapos nang lumaki, dahil lumalaki ang mga ito sa iba't ibang bilis, maaari kong alisin ang litsugas at ipasok ang isang bagong hanay ng mga binhi sa parehong supot nang hindi kinakailangang anihin ang iba pang mga pananim bago sila handa.. Sa mga pagsubok sa hinaharap, balak kong i-offset ang pagtatanim ng pagtatanim ng bawat lagayan ng dalawang linggo sapagkat tumatagal ng humigit-kumulang na 45-55 araw para matuto ang karamihan sa litsugas. At sa paggawa nito, bawat dalawang linggo magkakaroon ako ng isang lagayan ng halaman ng ganap na lumalagong litsugas na handa nang anihin at pipigilan nito ang iba pang mga halaman ng litsugas na harangan ang ilaw sa iba pang mga pouch dahil magkakaroon ng mas kaunting malalaking ulo na lumalaki.

Runner Up sa Lumalagong Beyond Earth Maker Contest