Smart Chowth Growth Chamber: 13 Mga Hakbang

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

Nakakaisip ako ng bagong ideya na kung saan ay matalinong silid ng paglaki ng halaman. Ang paglago ng mga halaman sa kalawakan ay nagdulot ng maraming pang-agham na interes. Sa konteksto ng spaceflight ng tao, maaari silang matupok bilang pagkain at / o magbigay ng isang nakakapreskong kapaligiran. Kasalukuyan N. A. S. A. gumamit ng mga unan sa halaman upang mapalago ang pagkain sa International Space Station.

Kaya't nakaisip ako ng ideya upang higit na humakbang.

Mga problema sa pagtubo ng pagkain sa kalawakan:

Grabidad:

Ito ay pangunahing hadlang upang mapalago ang pagkain sa kalawakan na nakakaapekto sa paglago ng mga halaman sa maraming paraan: 1 hindi mo matutubig nang maayos ang mga halaman dahil walang gravity kaya't hindi maibibigay ang tubig ng mga pandilig ng tubig at iba pang maginoo na pamamaraan na ginagamit sa lupa..

2 Hindi maabot ng tubig ang mga ugat ng halaman dahil walang gravity.

3 Ang paglago ng mga ugat ay nakakaapekto rin sa gravity. (ang mga ugat ng halaman ay bumaba at ang halaman ay lumalaki paitaas) Kaya't ang mga ugat ng mga halaman ay hindi lumalaki sa tamang direksyon.

Radyasyon:

1. Mayroong maraming radiation sa kalawakan kaya nakakasama ito sa mga halaman.

2. Ang radiation form na solar wind ay nakakaapekto rin sa mga halaman.

3. Maraming mga ultraviolet ray na nakakapinsala din sa mga halaman.

Temperatura:

1. Maraming pagkakaiba-iba ng temperatura sa espasyo (ang temperatura ay maaaring umakyat ng hanggang sa daang degree at pababa hanggang sa minus daang degree).

2. pagtaas ng temperatura ng pagsingaw ng tubig kaya't ang mga halaman ay hindi makakaligtas sa kalawakan.

Pagsubaybay:

1. Ang pagsubaybay sa mga halaman ay napakahirap sa kalawakan sapagkat ang tao ay patuloy na sinusubaybayan ang maraming mga kadahilanan tulad ng temperatura, tubig at radiation.

2. Ang iba`t ibang halaman ay nangangailangan ng iba`t ibang mga pangangailangan ng mga mapagkukunan, Kung mayroong iba't ibang mga halaman sa pagsubaybay ay magiging mas mahirap.

Kaya nakaisip ako ng ideya na sinusubukang alisin ang lahat ng mga hadlang na ito. Ito ay silid para sa lumalagong pagkain sa kalawakan sa murang halaga. Naglalaman ito ng lahat ng mapagkukunan at teknolohiya na binuo kung saan pagtagumpayan ang maraming mga paghihirap. Hinahayaan kang tumitig !!!

Ano ang may kakayahang silid na ito:

1. Tanggalin ang epekto ng gravity.

2. Pagbibigay ng wastong tubig sa mga ugat ng halaman. (Kinokontrol - Manu-mano, awtomatiko)

3. Pagbibigay ng artipisyal na pag-iilaw sa mga halaman para sa potosintesis.

4. I-minimize ang epekto ng radiation.

5. Kapansin-pansin na kapaligiran tulad ng temperatura ng lupa, kahalumigmigan, temperatura sa kapaligiran, kahalumigmigan, radiation, presyon at pagpapakita ng data ng real time sa computer.

Hakbang 1: Kinakailangan ang Component:

1. ESP32 (Pangunahing pagpoproseso ng Lupon maaari mo ring gamitin ang iba pang mga board).

2. DHT11 o DHT-22. (Nagbibigay ang DH22 ng mas mahusay na kawastuhan)

3. DS18b20 (Water proof metal na bersyon).

4. Sensor ng kahalumigmigan ng lupa.

5. Water pump. (12Volt)

6. Sheet ng plastik.

7.12 volt dc fan.

8. Mga sensor ng gas.

9. ULN2003.

10. Servo motor.

11. Salamin sheet.

12. Electrostatic sheet.

13. 12 volt relay.

14. BMP 180.

15. 7805 Boltahe regulator.

16.100uF, 10uF capacitor.

17. ilaw ng bubong ng sasakyan (LED o CFL). (Kulay na natukoy nang higit pa).

18. SMPS Power supply (12volt - 1A kung nagmamaneho ka ng pump mula sa magkakahiwalay na supply kung hindi man hanggang sa 2 amps power supply)

Hakbang 2: Kinakailangan ng Software:

1. Arduino IDE.

2. LABView

3. Pag-install ng ESP32 sa Arduino IDE.

4. Mga Aklatan ng ESP32. (Maraming mga silid-aklatan ay naiiba sa mga aklatan ng Arduino).

Hakbang 3: Gumawa ng Container at Watering System:

Gumawa ng isang lalagyan ng plastik ng anumang laki ayon sa kinakailangan o puwang na magagamit. Ang materyal na ginamit para sa lalagyan ay plastik kaya hindi ito maaaring itapon ng tubig (Maaari rin itong gawin mula sa mga metal ngunit nadagdagan ang gastos at timbang din dahil may limitasyon sa timbang ng rocket)

Suliranin: Walang grabidad sa kalawakan. Ang mga patak ng tubig ay mananatiling malaya sa kalawakan (tulad ng ipinakita sa larawan ng N. A. S. A.) At hindi maabot ang ilalim ng lupa kaya't ang pagtutubig na may maginoo na pamamaraan ay hindi posible sa kalawakan.

Gayundin ang maliit na maliit na butil ay bumubuo ng lupa na lumulutang sa hangin.

Solusyon: Naglalagay ako ng maliliit na tubo ng tubig sa lupa (mayroon itong maliit na butas) sa gitna at ang mga tubo ay nakakabit sa bomba. Kapag binuksan ang bomba ay lumabas ang tubig na bumuo ng maliit na butas ng tubo sa ilalim ng lupa upang madali itong maabot ang mga ugat ng halaman.

Ang maliit na bentilador ay nakakabit sa tuktok ng silid (dumadaloy ang hangin pataas pababa) kaya nagbibigay ito ng presyon sa maliit na maliit na butil at iwasang lumutang sa labas ng silid.

Ngayon ilagay ang lalagyan sa lalagyan.

Hakbang 4: Mga Sensor ng Lupa:

pinapasok ko ang dalawang sensor sa lupa. Una ay ang sensor ng temperatura (DS18b20 Waterproof). Alin ang nakakakita ng temperatura ng lupa.

Bakit kailangan nating malaman ang temperatura at halumigmig ng lupa?

Ang init ang sanhi ng maraming proseso ng biyolohikal. Kapag mababa ang temperatura ng lupa (at mabagal ang proseso ng biological), ang ilang mga nutrisyon ay hindi magagamit o hindi gaanong magagamit sa mga halaman. Partikular na totoo ito sa kaso ng posporus, na higit na responsable para sa paglulunsad ng pag-unlad ng mga ugat at prutas sa mga halaman. Kaya, walang init na nangangahulugang mas mababa ang nutrisyon na nagreresulta sa mahinang paglaki. Gayundin ang mataas na temperatura ay nakakasama sa mga halaman.

Pangalawa ay sensor ng kahalumigmigan. Alin ang nakakakita ng halumigmig ng lupa kung ang kahalumigmigan sa lupa ay binabawasan mula sa paunang natukoy na limitasyon, ang motor ay nakabukas, kapag naabot ng kahalumigmigan ang itaas na limitasyon ng motor na awtomatikong patayin. Ang itaas na limitasyon at mas mababang limitasyon ay nakasalalay at nag-iiba mula sa mga halaman hanggang sa halaman. Nagreresulta ito sa closed loop system. Awtomatikong ginagawa ang tubig nang walang-out na pagkagambala ng tao.

Tandaan Kinakailangan ng tubig para sa iba't ibang para sa iba't ibang mga halaman. Kaya't kailangang ayusin ang minimum at maximum na antas ng tubig. Maaari itong gawin mula sa potentio-meter kung gumagamit ka ng digital interface kung hindi man maaari itong mabago sa pagprograma.

Hakbang 5: Paggawa ng Mga Salamin ng Salamin

Mayroong mga dingding sa likurang bahagi ng lalagyan na may electrostatic film dito. Dahil walang magnetikong patlang na nagpoprotekta sa amin mula sa solar wind. Gumagamit ako ng isang simpleng sheet ng baso ngunit tinatakpan ito ng electrostatic sheet. Pinipigilan ng electrostatic sheet ang singil ng singil ng solar wind. Kapaki-pakinabang din na i-minimize ang radiation effect sa kalawakan. iniiwasan din nito ang palutangin ang lupa at maliit na butil ng tubig sa hangin.

Bakit kailangan natin ng proteksyon sa electrostatic?

Ang tunaw na iron core ng Earth ay lumilikha ng mga alon ng kuryente na gumagawa ng mga linya ng magnetic field sa paligid ng Earth na katulad ng mga nauugnay sa isang ordinaryong magnet magnet. Ang patlang ng magnetikong ito ay umaabot ng libu-libong kilometro mula sa ibabaw ng Earth. Ang patlang ng magnetikong Earth ay pagtataboy ng maliit na butil sa anyo ng solar wind at iwasang makapasok sa himpapawid ng lupa. Ngunit walang ganoong proteksyon na magagamit sa labas ng mundo at sa iba pang mga planeta. Kaya kailangan namin ng ibang artipisyal na pamamaraan upang maprotektahan kami pati na rin ang mga halaman mula sa singil na ito ng maliit na butil. Ang film na electrostatic ay karaniwang isang kondaktibong pelikula kaya't hindi ito pinapayagan na ipasok ang singil sa loob.

Hakbang 6: Building Shutter:

Ang bawat halaman ay may sariling pangangailangan ng sikat ng araw. Ang pagkakalantad sa araw nang mahabang panahon at mataas na radiation ay nakakasama din sa mga halaman. Ang mga pakpak ng shutter ay nakakabit sa gilid ng salamin pagkatapos ay nakakonekta sa mga motor na servo. Angle ng pambungad na pakpak at payagan ang ilaw na dumating kung saan pinapanatili ng pangunahing circuit ng pagproseso

Ang isang ilaw na bahagi ng pagtuklas ng LDR (light dependant resistor) ay konektado sa pangunahing circuit ng pagproseso Kung paano gumagana ang system na ito:

1. Sa sobrang radiation at ilaw (Alin ang napansin ng LDR) isinasara nito ang mga pakpak at tinanggal ang ilaw na papasok sa loob. 2. Ang bawat halaman ay may sariling pangangailangan ng sun-light. Pangunahing proseso ng tala ng circuit ng pagproseso upang payagan ang sikat ng araw pagkatapos ng partikular na oras na ito ay nagsara. Iniiwasan nito ang sobrang pag-iilaw upang maabot ang silid.

Hakbang 7: Sensing at Pagkontrol sa Kapaligiran:

Ang iba't ibang halaman ay nangangailangan ng iba`t ibang kalagayan sa kapaligiran tulad ng temperatura at halumigmig.

Temperatura: Upang maunawaan ang temperatura sa kapaligiran DHT-11 sensor ay ginagamit (maaaring magamit ang DHT 22 upang makamit ang mataas na kawastuhan). Kapag tumaas o bumababa ang temperatura mula sa iniresetang limitasyon nagbabala ito at binuksan ang panlabas na fan.

Bakit kailangan nating panatilihin ang temperatura?

Ang temperatura sa kalawakan ay 2.73 Kelvin (-270.42 Celsius, -454.75 Fahrenheit) sa madilim na bahagi (kung saan hindi lumiwanag ang araw). Sa gilid na nakaharap sa araw, ang temperatura ay maaaring umabot sa sumisikot na mainit na temperatura na humigit kumulang 121 C (250 degree F).

Panatilihin ang Humidity:

Ang kahalumigmigan ay ang dami ng singaw ng tubig sa hangin na may kaugnayan sa maximum na dami ng singaw ng tubig na maaaring hawakan ng hangin sa isang tiyak na temperatura.

Bakit kailangan nating mapanatili ang kahalumigmigan?

Ang mga antas ng kahalumigmigan ay nakakaapekto kung kailan at paano buksan ng mga halaman ang stomata sa ilalim ng kanilang mga dahon. Gumagamit ang mga halaman ng stomata upang lumipat, o "huminga." Kapag mainit ang panahon, maaaring isara ng isang halaman ang stomata nito upang mabawasan ang pagkawala ng tubig. Ang stomata ay kumilos din bilang isang mekanismo ng paglamig. Kapag ang mga kondisyon sa paligid ay masyadong mainit para sa isang halaman at isinasara nito ang stomata nito ng masyadong mahaba sa pagsisikap na makatipid ng tubig, wala itong paraan upang ilipat ang mga carbon dioxide at oxygen Molekyul, dahan-dahan na sanhi ng pag-agaw ng halaman sa singaw ng tubig at sa sarili nitong mga naiibang gas..

Dahil sa pagsingaw (mula sa halaman at lupa) mabilis na tumaas ang halumigmig. Hindi lamang ito nakakasama para sa mga halaman ngunit nakakapinsala din para sa sensor at salamin na salamin. Maaari itong mapabayaan ng dalawang paraan.

1. Ang plastik na papel sa tuktok ng ibabaw ay madaling maiwasan ang kahalumigmigan. Ang plastik na papel ay kumakalat sa tuktok na ibabaw ng lupa na may buksan dito para sa substrate at binhi (Lumalaki ang halaman dito). Kapaki-pakinabang din ito sa panahon ng pagtutubig.

Ang problema ng pamamaraang ito ay ang mga halaman na may mas malaking ugat na nangangailangan ng hangin sa lupa at mga ugat. itigil ng plastic bag ang hangin upang maabot ang mga ugat nito nang buo.

2. Ang maliliit na tagahanga ay nakakabit sa tuktok na bubong ng silid. Ang kahalumigmigan sa kamara ay kahulugan ng Hygrometer na kung saan ay nakapaloob sa (DHT-11 at DHT-22). Kapag tumaas ang halumigmig mula sa limitasyong mga tagahanga ay awtomatikong nakabukas, Sa mas mababang limitasyon ng mga tagahanga ay tumigil.

Hakbang 8: Tanggalin ang Gravity:

Dahil sa mga tangkay ng gravity ay lumalaki paitaas, o malayo sa gitna ng Earth, at patungo sa ilaw. Ang mga ugat ay lumalaki pababa, o patungo sa gitna ng Earth, at malayo sa ilaw. Nang walang gravity na halaman ay hindi nagmana ng kakayahang i-orient ang sarili.

Mayroong dalawang pamamaraan upang maalis ang gravity

1. Artipisyal na Gravity:

Ang artipisyal na grabidad ay ang paglikha ng isang puwersang hindi gumagalaw na gumagaya sa mga epekto ng isang puwersang gravitational, karaniwang sa pamamagitan ng resulta ng pag-ikot sa paggawa ng mga pwersang sentripugal. Ang prosesong ito ay tinatawag ding pseudo-gravity.

Ang pamamaraang ito ay masyadong mahal at napakahirap. may labis na mga pagkakataong mabigo. Gayundin ang pamamaraang ito ay hindi masubukan nang maayos sa lupa.

2. Paggamit ng Substrate: Ito ay masyadong madaling pamamaraan at epektibo rin ang tela. Ang mga binhi ay itinatago sa loob ng isang maliit na bag na kung tawagin ay binhi ng Substrate ay itinatago sa ilalim ng substrate na nagbibigay ng tamang direksyon sa mga ugat at dahon tulad ng ipinakita sa larawan. Nakakatulong itong palaguin ang mga ugat pababa at magtanim ng mga dahon paitaas.

Ito ay telang may butas. Dahil ang binhi ay nasa loob Pinapayagan nitong pumasok ang tubig at pinapayagan din ang mga ugat na lumabas at tumagos sa lupa. Ang binhi ay itinatago sa ilalim ng 3 hanggang 4 na pulgada ang lalim sa ilalim ng lupa.

Paano ilagay ang binhi sa ilalim ng lupa at panatilihin ang posisyon nito ??

Pinutol ko ang plastic sheet na may haba na 4 hanggang 5 inched at bumuo ng isang uka sa harap nito. Ilagay ang tool na ito sa kalahating haba ng tela na ito (gilid ng uka). Ilagay ang binhi sa uka at balutin ang tela. Ipasok ngayon ang tool na ito sa lupa. Kumuha ng tool mula sa lupa upang ang binhi at substrate ay makapasok sa lupa.

Hakbang 9: Artipisyal na Sunlight:

Sa espasyo ng sikat ng araw sa lahat ng oras ay hindi posible kaya maaaring kailanganin ang artipisyal na sikat ng araw. Ginagawa ito ng CFL at mga bagong darating na LED light. Gumagamit ako ng ilaw ng CFL na asul at pula ang kulay na hindi masyadong maliwanag. Ang mga ilaw na ito ay naka-mount sa tuktok na bubong ng silid. Nagbibigay ito ng buong spectrum ng ilaw (CFL's ay ginagamit kapag may kinakailangan ng ilaw na may mataas na temperatura, samantalang ang LED ay ginagamit kapag ang mga halaman ay hindi nangangailangan ng pag-init o mababang pag-init. Maaari itong manu-manong magmaneho, malayo sa awtomatiko (kontrolado ng pangunahing pagproseso ng circuit).

Bakit ako gumagamit ng kombinasyon ng asul at pulang kulay?

Ang asul na ilaw ay umaangkop sa rurok ng pagsipsip ng mga chlorophylls, na gumagawa ng potosintesis upang makabuo ng mga asukal at karbona. Ang mga elementong ito ay mahalaga para sa paglaki ng halaman, sapagkat ito ang mga bloke ng gusali para sa mga cell ng halaman. Gayunpaman, ang asul na ilaw ay hindi gaanong epektibo kaysa sa pulang ilaw para sa pagmamaneho ng potosintesis. Ito ay sapagkat ang asul na ilaw ay maaaring makuha ng mga pigment na mas mababa ang kahusayan tulad ng carotenoids at hindi aktibong mga pigment tulad ng anthocyanins. Bilang isang resulta, mayroong isang pagbawas ng asul na ilaw na enerhiya na ginagawa ito sa mga kulay ng chlorophyll. Nakakagulat, kapag ang ilang mga species ay lumago na may bughaw na ilaw, ang biomass ng halaman (bigat) at rate ng potosintesis ay katulad ng isang halaman na lumago na may pulang ilaw lamang.

Hakbang 10: Visual Monitoring:

Gumagamit ako ng LABview para sa visual na pagsubaybay sa data at kontrol din dahil ang LABview ay napaka-kakayahang umangkop na software. Ito ang bilis ng pagkuha ng data at madaling patakbuhin. Maaari itong mai-wire o hindi kumonekta sa wire sa pangunahing circuit ng pagproseso. Ang data na nagmumula sa pangunahing circuit ng pagpoproseso (ESP-32) ay nai-format sa ipinapakita sa LABview.

Mga hakbang na susundan:

1. I-install ang LABview at i-download. (hindi na kailangang i-install ang Arduino Add-ons)

2. Patakbuhin ang vi code na ibinigay sa ibaba.

3. Ikonekta ang USB port sa iyong PC.

4. Mag-upload ng Arduino code.

5. COM port na ipinapakita sa iyong labview (kung ang mga bintana para sa linux at MAC "dev / tty") at ipinapakita ng tagapagpahiwatig ang iyong port ay konektado o hindi.

6. Tapusin !! Ang data mula sa iba't ibang mga sensor na ipinapakita sa screen.

Hakbang 11: Maghanda ng Hardware (circuit):

Ang circuit diagram ay ipinapakita sa figure. maaari mo ring i-download ang PDF na ibinigay sa ibaba.

Ito ay binubuo ng mga sumusunod na bahagi:

Pangunahing circuit ng pagproseso:

Ang anumang board na katugma sa arduino ay maaaring magamit tulad ng arduino uno, nano, mega, nodeMCU at STM-32. ngunit ang paggamit ng ESP-32 dahil sa sumusunod na dahilan:

1. Mayroon itong built-in na sensor ng temperatura kaya't posible sa mataas na sitwasyon ng paglalagay ng temperatura sa processor sa deep mode ng pagtulog.

2. Ang pangunahing processor ay may kalasag ng metal kaya't may mas kaunting epekto sa radiation.

3. Ang panloob na sensor ng epekto ng hall ay ginagamit upang makita ang magnetic field sa paligid ng circuitry.

Seksyon ng Sensor:

Ang lahat ng sensor ay tumatakbo sa 3.3 volt supply ng kuryente. Ang boltahe na regulator sa loob ng ESP-32 ay nagbibigay ng mababang kasalukuyang kaya maaari itong ma-overheat. Upang maiwasan ang LD33 voltage regulator na ito ay ginagamit.

Node: Nag-apply ako ng 3.3 volt supply dahil sa paggamit ng ESP-32 (Pareho din para sa nodeMCU at STM-32). Gumagamit ka ng arduino maaari mo ring gamitin ang 5 volts

Pangunahing supply ng kuryente:

12 volt 5 amp SMPS ang ginamit. maaari mo ring gamitin ang kinokontrol na supply ng kuryente sa transpormer ngunit ito ay linear supply kaya't ito ay dinisenyo para sa tukoy na boltahe ng pag-input kaya't mababago ang output sa paglipat natin ng 220 volt sa 110 volt. (Magagamit ang 110 volt supply sa ISS)

Hakbang 12: Ihanda ang Software:

Mga hakbang na susundan:

1. Pag-install ng Arduino: Kung wala kang arduino maaari kang mag-download mula sa link

www.arduino.cc/en/main/software

2. Kung mayroon kang NodeMCU Sundin ang mga hakbang na ito upang idagdag ito sa arduino:

circuits4you.com/2018/06/21/add-nodemcu-esp8266-to-arduino-ide/

3. Kung gagamitin mo ang ESP-32 Sundin ang mga hakbang na ito upang idagdag ito sa arduino:

randomnerdtutorials.com/installing-the-esp32-board-in-arduino-ide-windows-instructions/

4. Kung gumagamit ka ng ESP-32 (simpleng DHT11 library ay hindi maaaring gumana nang maayos sa ESP-32) maaari kang mag-download mula rito:

github.com/beegee-tokyo/DHTesp

Hakbang 13: Maghanda ng LABview:

1. Mag-download ng LABview mula sa link na ito

www.ni.com/en-in/shop/labview.html?cid=Paid_Search-129008-India-Google_ESW1_labview_download_exact&gclid=Cj0KCQjw4s7qBRCzARIsAImcAxY0WhS0V5T275xQrIi9DGSYaVCymaIgSSOxcYyApdRaykYto4k_NL4aAmtKEALw_wcB

2. Mag-download ng vi file.

3. Ikonekta ang USB Port. Ang tagapagpahiwatig ng palabas na tagapagpahiwatig ay konektado o hindi.

tapos na !!!!