תא צמיחת צמחים אוטומטי: 7 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:13

הפרוייקט הבא הוא ההגשה שלי לתחרות יצירת העולמות של גידול מעבר לכדור הארץ בחטיבת התיכון.

לתא גידול הצמחים יש מערכת השקיה אוטומטית לחלוטין. השתמשתי במשאבות פריסטלטיות, בחיישני לחות ובמיקרו -בקר כדי להשקות את הצמחים באופן אוטומטי כדי לשמור על הקרקע בלחות אופטימלית. עיצבתי את תא הגידול שלי כך שניתן יהיה לקצור אותו ולשתול אותו בקלות, וכך הוא ניצל את שטח התיבה בצורה יעילה. העיצוב הגמיש יאפשר לאסטרונאוטים לקבל זרימה קבועה של גידולים, כשהם יכולים לקצור נרתיק (כ -3 ראשים) של חסה בשלה לחלוטין כל 10-14 ימים. מכיוון שזרעים נובטים בזמנים שונים וגדלים בקצב שונה, רציתי ליצור מערכת שבה ניתן לקצור צמחים ולהכניס זרעים חדשים כשהם מוכנים, ולכן עיצבתי את שקיות הצמחים שלי. החדר, מורכב מארבע שקיות צמחים, או בסך הכל מ- 12 חריצי צמחים, אותם ניתן להסיר, לקצור, להכניס תלוש זרעים חדש, ולהדביק את הנרתיק בחזרה למערכת באמצעות סקוטש תוך דקות ספורות. תלושי הזרעים מאפשרים הכנת זרעים, כיוונון והדבקה מבעוד מועד והכנסתם לשקיק בעת הצורך. חריצי שקיות הצמח נועדו לאפשר לצמח לצמוח תוך מניעת יציאת מים ולכלוך מהשקית. -תיקים סטטיים, בנוסף להגנה על רכיבים אלקטרוניים, הם משטחים מראות. אז, עם השקיות האנטי-סטטיות, האור יגיע לכל הצמחים/הנבטים במערכת והחסה לא תגדל ישירות לכיוון אור הצמיחה.

אספקה

מְכוֹלָה:

1. קופסת אחסון קבצים אקריליק

2. סל אחסון ממתכת

3. מארגן קובץ שולחן העבודה

4. פסי סקוטש

5. לגדל אור

שקיות צמחים:

1. שקיות אנטי סטטיות

2. סרט קצף מגומי ספוג (5/16 אינץ ')

3. נייר הנבטה

4. תערובת אדמה גסה

5. דבק זרעים (קמח ומים)

6. זרעים (השתמשתי במנה ירוקה של Mesclun)

מערכת השקיה:

1. משאבה פריסטלטית

2. צינורות סיליקון למשאבה (2 מ"מ על 4 מ"מ)

3. Arduino M0 Pro (כל דגם יעבוד) ומקור חשמל

4. מיקרו USB ל- USB-A

5. לוח לחם

6. חוטי מגשר

7. מלחם והלחמה

8. נהג גשר (השתמשתי ב- TA7291P)

9. חיישני לחות

אתה יכול למצוא כאלה זולים, אך הם יתכלו במהירות מהאלקטרוליזה המושרה הנוכחית ויהיה צורך להחליף אותם מכיוון שהקריאות ילכו ויתקלקלו. אלטרנטיבה היא להשתמש בחיישני לחות קיבולית המועדים פחות לקורוזיה או בחיישני קתודה-אנודה יקרים יותר

10. שקע חבית 12v ללוחות ולכבלים

11. בקבוק מים עם שסתום סימון

שלב 1: הרכבת החדר

שלב זה יכול להתבצע בדרכים רבות, אך בחרתי במיכל בן שני חלקים מכיוון שהוא אפשר יותר גמישות. השתמשתי במסגרת המתכת בעלת החזית הפתוחה והחלק העליון הפתוח בכדי לשכן את שקיות הצמחים, להאיר ולשמור על מערכת השקיה אוטומטית. ואז, ברגע שהצמחים טעונים, יש לי קופסת אקריליק שמחליקה כלפי מטה על גבי בסיס המתכת.

שלבים:

1. ראשית, הצמדתי את אור הגדילה למסגרת המתכת. קידחתי שני חורים בכל צד של האור (לאחר שווידאתי שלא אפגע ברכיבים כלשהם), והצמדתי אותו לצד הקדמי של הבסיס. (נראה בתמונה 1)

2. הייתי צריך לחתוך חור במסגרת ובאקריליק כך שיתאים לאקורד ההספק לאור (תמונה 2-4)

טיפ: כדי לחתוך את החור באקריליק קידחתי ארבעה חורים בפינת המלבן שרציתי לחתוך והשתמשתי ב- Dremel כדי לחבר אותם ולבצע חיתוך נקי.

3. מכיוון שקניתי פח אחסון לקבצים אקריליים, הייתי צריך להסיר את שתי השפתיים שנועדו לתלות את הקבצים. לשם כך חיממתי את הפלסטיק ולקחתי מגרדת צבע ופטיש וטפחתי בעדינות לאורך היצירה המפרידה אותו לאט מהקופסה.

4. עם כמה התאמות אחרונות למסגרת המתכת באמצעות פטיש, החלק העליון האקרילי מתאים בצורה הדוקה על גבי המסגרת והבסיס.

שלב 2: שקיות צמחים

בחרתי ליצור שקיות צמחים במקום מערכת הידרופונית כדי לאפשר גמישות רבה יותר. ניתן להכין את השקיות מבעוד מועד וניתן לעשות בהן שימוש חוזר בקלות על ידי הכנסת חבילת נייר זרעים ונבטה חדשה לחריץ. ניתן להסיר את השקיות בקלות ולהחזיר אותן לתא באמצעות רצועות הוולקרו. כמו כן, מכיוון שהכיסים כל כך קלים להכנה, ניתן לשתול אותם בזמן קיזוז כדי לאפשר זרימה קבועה של יבולים. כאשר כולם נטועים בבת אחת, יש זמן שבו לתא אין יבולים גדולים. לכן, במקום זאת, אני מציע שהשקיות נשתלות בקיזוז בכמה שבועות כך שיש זרימה מתמדת של יבול שנבצר.

גודל נרתיק:

שלב זה של התהליך הוא ספציפי למידות של כל תיבת אנשים. בסופו של דבר אני משתמש בשתי שקיות 4x6 ושיניתי שתי שקיות 12x16 כך שיתאימו לחלק התחתון והתחתון של התיבה שלי. לשקיות 4x6 היו רוכסנים לסגירה, אך התיקים הגדולים יותר לא שיניתי אותם. אז, השתמשתי בסרט דבק דו צדדי כדי לסגור את השקית מבפנים והשתמשתי בחתיכה נוספת מבחוץ כדי לשמור אותה מקופלת לאחור (תמונה 5)

הרכבת השקיות:

(ראו תמונה 3 לפריסה בה השתמשתי לשקיקים שלי. עיצבתי אותה כך שהצמחים לא יצמחו לחלל אחד של השני וכך לא יצללו זה מזה ממקור האור)

1. חותכים חריצים של סנטימטר אחד בשקיות האנטי -סטטיות (תמונה 1)

השתמשתי בסכין Xacto וחתיכת קרטון כדי לוודא שלא חתכתי את שני צידי השקית

2. חותכים פיסת סנטימטר וחצי מסרט הקצף ומניחים ישירות על גבי החריץ (תמונה 2)

3. בעזרת סכין או להב Xacto, חותכים חריץ באורך סנטימטר אחד בקצף המיישר את החריץ שבשקית במהלך שלב 1 (תמונה 2)

4. חזור על אותו תהליך על שקית אחת אך צור חריץ גדול יותר שיתאים לחיישן הלחות

5. חזור על אותו תהליך על כל השקיות אך במקום ריבוע של סרט קצף ועשה חתך קטן בצורת x בדיוק גדול מספיק כך שיתאים לצינור הפריסטלטי.

טיפ: עבור חורי הצינור, הניחו אותם באזורים שבהם הצינורות לא יחצו את שטחי הגידול של הצמח וגם כדי שהם יוכלו להתחבר חזרה לתא האחורי בקלות רבה יותר

שלב 3: תלישי זרעים

תלושי הזרע תוכננו כך שניתן יהיה להכין אותם מראש ולערום אותם לאחסון עד לשימושם. הכנתי דבק פשוט ידידותי לזרעים כדי להדביק את הזרע לנייר ההנבטה ולכוון את זרעי הזרעים או להצביע כלפי מטה כך שהשורשים יגדלו לתוך השקיק והנבט יוצא מהחריץ.

יצירת תלושי הזרע

1. חותכים פיסת נייר הנבטה (2.5in x 1in)

2. מערבבים כף קמח רק עם מספיק מים ליצירת עיסה סמיכה

3. בעזרת קיסם הניחו נקודה של דבק הזרעים במרכז נייר ההנבטה

4. לכוון את הזרע כשהרדיקל או הנקודה כלפי מטה ולסמן/לזכור לאיזה קצה הוא פונה כי מכאן צומח השורש עם

5. מקפלים את נייר הנבטה פעמיים, יוצרים טריפלד כשהזרע במרכז

שלב 4: מערכת השקיה אוטומטית

מערכת ההשקיה תורכב מחיישני לחות ומשאבות פריסטלטיות להשקיית שקיות הצמח באופן אוטומטי כשהן יורדות מתחת לרמת לחות של 30%. כתבתי את הקוד כך שרמת הלחות תיבדק בתוך השקיות לאחר 8 שעות ואם הרמה מתחת ל 30% אז המשאבה תידלק למשך 10 שניות. עבור המשאבה ואספקת החשמל שלי 10 שניות היו מספיק טובות כדי להגדיל את הלחות בשקיות מספיק מעל 30%, כך שהמשאבה תופעל כל 16 שעות, אך יש לבדוק ולהתאים אותה להתקנות שונות.

חיבורים:

GND לגשר על סיכת הנהג 1

12V GND לגשר פין הנהג 1

5V לגשר נהג סיכה 7 (VCC)

D5 לגשר פין הנהג 5 (in1)

D6 לגשר על נהג סיכה 6 (in2)

Arduino D13 עד R1 (אם משתמשים ב- LED החיצוני האופציונלי)

פין נהג גשר 2 (יציאה 1) למסוף החיובי של המשאבה הפריסטלטית

פין נהג גשר 4 (vref) ופין 8 (לעומת) ל- 12V pos.

פין נהג גשר 10 (out2) למסוף השלילי של המשאבה הפריסטלטית

הערות:

סיכות 9 ו -3 של נהג הגשר אינן בשימוש

הקצה של נהג הגשר עם הפינה המשופעת למעלה הוא סיכה 1 והקצה המרובע הוא סיכה 10

קוד:

int IN1Pin = 5; // שנה בהתאם לסיכה שבה אתה משתמש ב- IN2Pin = 6; // שנה בהתאם לסיכה שבה אתה משתמש #define moist_pin A0

הגדרת חלל ()

{

Serial.begin (9600);

pinMode (IN1Pin, OUTPUT);

pinMode (IN2Pin, OUTPUT);

analogWrite (IN1Pin, 0);

analogWrite (IN2Pin, 0);

pinMode (לחות_פין, INPUT);

עיכוב (1000);

}

לולאת חלל ()

{

int sensorValue = map (analogRead (moist_pin), 0, 1023, 100, 0); // ממפה את קריאות הלחות שהן 0-1023 לאחוזים מ -100-0

Serial.print ("רמת הנופש הנוכחית היא:");

Serial.print (sensorValue);

Serial.println ("%");

if (sensorValue <30) // אם הלחות נמוכה מ -30 % מבצעת את הפעולות הבאות

{

analogWrite (IN1Pin, 255); // 255 מגדיר את המשאבה להספק מרבי

עיכוב (10000); // מפעיל משאבה למשך 10 שניות

analogWrite (IN1Pin, 0); // מכבה את המשאבה

Serial.println ("בדיקת רמות לחות תוך שעתיים");

עיכוב (28800000); // 8 שעות באלפיות השנייה

int sensorValue = map (analogRead (moist_pin), 0, 1023, 100, 0); // בודק את רמות הלחות

Serial.println (sensorValue); // מדפיסה את רמת הלחות

}

אַחֵר

{

Serial.println ("הקרקע לחה, בודקת שוב בעוד שעה"); // אם לחות הקרקע מעל 30% מדפיסה הצהרה זו

עיכוב (3600000); // שעה באלפיות השנייה

}

}

טיפ: לאחר העלאת הקוד ל- Arduino, לאלה מכם שלא השתמשו בהם בעבר, אינכם צריכים להשאיר אותו מחובר למחשב שלכם. אתה יכול להשיג ספק כוח קטן עבור הארדואינו והוא יבצע את הקוד שלך כאשר הוא מופעל. אז, לעיצוב זה כל מה שאתה צריך הוא ספק כוח עבור הארדואינו וספק כוח של 12 וולט לשקע החבית בלוח הלחם שלך.

שלב 5: לשים את הכל ביחד

בשלב זה אמורה להיות לך הקופסה המלאה עם אורות גידול, מערכת השקיה ושקיקי צמחים, כך שנשאר רק לחבר את הכל.

שלב זה רבים ושונים עבור אנשים רבים בהתאם למידות התיבה והתא למאגר המים, המשאבה והבקרים.

מכיוון שתא הגידול נועד לעבוד ללא כוח כבידה, הקפדתי לחגור את כל הרכיבים בתא האחורי באמצעות רצועות סקוטש בדרגה 15 ק ג.

1. השתמשתי במחזיק Arduino ולוח ולרצועות הוולקרו המחוברות למסגרת ובגב המחזיק והרכבתי אותו בצד העליון של מיכל אחסון הקבצים המהווה את התא האחורי שלי. (תמונה 2)

2. לאחר מכן הנחתי רצועות סקוטש בתחתית המשאבה הפריסטלטית ובבסיס התא ועשיתי אותו דבר עם מאגר המים.

3. לאחר מכן, היא מערכת ההשקיה. השתמשתי בשלושה מפרקי טי כדי לפצל את הצינור מהמשאבה הפריסטלטית לארבעה צינורות עבור ארבע שקיות הצמח. (תמונה 3)

4. לבסוף הנחתי את רצועות הוולקרו בכדי להחזיק את שקיות הצמח במקומן. מכיוון שחיברתי את הרצועות לרשת, חתכתי קטעים של רשת תעשייתית והדבקתי אותם בצד החיצוני של המסגרת כנגד גב רצועות הוולקרו.

שלב 6: הגדרת כיסי הצמחים והפעלתם

לאחר שהתא האחורי, הצינורות וחיישני הלחות נמצאים במקומם, כל שנותר הוא לחבר את שקיות הצמח, הצינור וחיישני הלחות.

הרכבה סופית

1. הניחו את שקיות הצמח בצד שבו נועדו. (תמונה 2 מציגה את התהליך)

2. הכנס את חיישן הלחות לתיק עם החריץ הארוך יותר שנעשה קודם לכן

3. הכנס את הצינורות לשקיקים דרך יציאות הקצף המרובעות הקטנות יותר

4. חבר אורות גידול לטיימר והגדר כך שהאורות דולקים במשך 16 שעות ביום

5. חבר את ספק הכוח 12V לשקע החבית של קרש הלוח

6. חבר את Arduino למחשב (אם אתה רוצה לעקוב אחר היציאות) או את ספק הכוח ותן לתוכנית לפעול!

שלב 7: תוצאות

סט התמונות הראשון (1-4) למעלה הוא שבועיים של צמיחה

המערכה השנייה (5-6) הינה מהיום החמישי בו היו רוב נבטי הצמחים נבטים גלויים

התמונה האחרונה (7) היא מהיום הראשון שהמערכת הופעלה

החלק הטוב ביותר במתקן זה היה שכאשר נרתיק אחד גדל, מכיוון שהם גדלים במהירות שונה, אוכל להסיר את החסה ולהכניס סט זרעים לאותו נרתיק מבלי לקצור את היבולים האחרים לפני שהם היו מוכנים.. בבדיקות עתידיות, אני מתכוון לקזז את נטיעת השתילה של כל נרתיק בשבועיים כיוון שלוקח לרוב החסה להתבגר בערך 45-55 ימים. ועל ידי כך, כל שבועיים יהיה לי נרתיק צמחים בשווי חסה בוגרת לגמרי, והוא ימנע מצמחי החסה האחרים לחסום את האור לשקיקים האחרים מכיוון שיגדלו פחות ראשים גדולים.

סגנית בתחרות יצרנית מעבר לכדור הארץ