Camera de creștere automată a plantelor: 7 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:43

Următorul proiect este prezentarea mea la Concursul Growing Beyond Earth Maker din divizia Liceu.

Camera de creștere a plantelor are un sistem de udare complet automatizat. Am folosit pompe peristaltice, senzori de umiditate și un microcontroler pentru a uda automat plantele pentru a menține solul la o umiditate optimă. Mi-am proiectat camera de creștere astfel încât să poată fi recoltată și plantată cu ușurință, astfel încât să folosească eficient spațiul din cutie. Designul flexibil ar permite astronauților să aibă un flux constant de culturi, putând recolta o pungă (aproximativ 3 capete) de salată complet maturată la fiecare 10-14 zile. Deoarece semințele germinează în momente diferite și cresc la ritmuri diferite, am vrut să creez un sistem în care plantele să poată fi recoltate și să se introducă semințe noi atunci când acestea sunt gata, așa că am proiectat pungile de plante. Camera este formată din patru pungi de plante, sau un total de 12 fante de plante, care pot fi îndepărtate, recoltate, se poate introduce o nouă alunecare de semințe, iar punga poate fi lipită înapoi în sistem folosind velcro în doar câteva minute. Alunecările de semințe permit ca semințele să fie pregătite, orientate și lipite înainte de timp și introduse în pungă atunci când este necesar. Fanteile pungilor de plante au fost proiectate pentru a permite plantei să crească în timp ce împiedică apa și murdăria să părăsească punga. -pungile statice, pe lângă protecția componentelor electronice, sunt suprafețe oglinzite. Deci, cu pungile anti-statice, lumina va ajunge la toate plantele / mugurii din sistem, iar salata nu va crește doar direct spre lumina de creștere.

Provizii

Container:

1. Cutie de stocare a fișierelor acrilice

2. Coș de depozitare metalic

3. Organizator de fișiere desktop

4. Benzi Velcro

5. Creșteți lumina

Pungi de plante:

1. Genti anti-statice

2. Bandă de spumă din cauciuc burete (5/16-inch)

3. Hârtie de germinare

4. Amestec de sol grosier

5. Adeziv pentru semințe (făină și apă)

6. Semințe (am folosit un pachet Mesclun Green)

Sistem de udare:

1. Pompa peristaltică

2. Tuburi din silicon pentru pompă (2 mm x 4 mm)

3. Arduino M0 Pro (Orice model va funcționa) și sursa de alimentare

4. Micro USB la USB-A

5. Pană de pâine

6. Sârme jumper

7. Fier de lipit și lipit

8. Bridge Driver (am folosit un TA7291P)

9. Senzori de umiditate

Puteți găsi altele ieftine, dar acestea se vor coroda rapid din electroliza indusă de curent și vor trebui înlocuite, deoarece citirile vor merge prost. Alternativă este utilizarea senzorilor de umiditate capacitivi care sunt mai puțin predispuși la coroziune sau senzori catod-anod mai scumpi

10. Mufă de 12v pentru butoaie și cablu

11. Sticlă de apă cu supapă de reținere

Pasul 1: Asamblați camera

Acest pas se poate face în mai multe moduri, dar am optat pentru un container din două părți, deoarece a permis o mai mare flexibilitate. Am folosit cadrul metalic care are fața deschisă și partea superioară deschisă pentru a adăposti pungile de plante, a crește lumina și a sistemului de udare automată. Apoi, odată ce plantele sunt încărcate, am o cutie acrilică care alunecă în jos deasupra bazei metalice.

Pași:

1. În primul rând, am atașat lumina de creștere la cadrul metalic. Am făcut două găuri în fiecare parte a luminii (după ce m-am asigurat că nu voi deteriora componentele) și am atașat-o pe partea din față a bazei. (văzut în imaginea 1)

2. A trebuit să tai o gaură în cadru și acrilic pentru a se potrivi coardei de alimentare pentru lumină (imaginea 2-4)

Sfat: pentru a tăia gaura din acrilic, am făcut patru găuri în colțul dreptunghiului, am vrut să le tai și am folosit un Dremel pentru a le conecta și a face o tăietură curată

3. Pentru că am cumpărat un coș de stocare a fișierelor pentru partea superioară din acril, a trebuit să scot cele două buze menite să atârne fișierele. Pentru a face acest lucru, am încălzit plasticul, am luat un răzuitor de vopsea și un ciocan și am bătut ușor de-a lungul piesei, separându-l încet de cutie.

4. Cu câteva ajustări finale ale cadrului metalic folosind un ciocan, partea superioară din acril se potrivește perfect pe partea de sus a cadrului și a bazei.

Pasul 2: Plasați pungi

Am ales să creez pungi de plante în loc de un sistem hidroponic pentru a permite mai multă flexibilitate. Pungile pot fi pregătite din timp și pot fi reutilizate cu ușurință prin punerea unui nou pachet de hârtie cu semințe și germinare în fantă. Pungile pot fi îndepărtate cu ușurință și introduse în cameră folosind curele de velcro. De asemenea, deoarece pungile sunt atât de ușor de preparat, pot fi plantate în timpuri compensate pentru a permite un flux constant de culturi. Când toate sunt plantate simultan, există timp în care camera nu are recolte considerabile. Deci, în schimb, sugerez ca pungile să fie plantate compensate cu câteva săptămâni, astfel încât să existe un flux constant de recoltă.

Dimensiunea pungii:

Acest pas al procesului este specific dimensiunilor fiecărei persoane. În sfârșit folosesc două pungi 4x6 și am modificat două pungi de 12x16 pentru a se potrivi în partea din spate și în partea de jos a cutiei mele. Pungile 4x6 aveau fermoare de închis, dar pungile mai mari nu și le-am modificat. Așadar, am folosit bandă adezivă pe două fețe pentru a închide punga din interior și am folosit o altă piesă la exterior pentru ao menține pliată înapoi (imaginea 5)

Asamblarea pungilor:

(a se vedea imaginea 3 pentru aspectul pe care l-am folosit pentru pungile mele. L-am proiectat astfel încât plantele să nu crească în spațiul celuilalt și astfel să nu se umbrească reciproc din sursa de lumină)

1. Tăiați fante de un inch în pungile antistatice (imaginea 1)

Am folosit un cuțit Xacto și o bucată de carton pentru a mă asigura că nu am tăiat ambele părți ale pungii

2. Tăiați o bucată de centimetru și jumătate din banda de spumă și așezați-o direct deasupra fantei (imaginea 2)

3. Folosind cuțitul sau lama Xacto, tăiați o fantă de un inch în spumă care este aliniată cu fanta tăiată în pungă în timpul pasului 1 (imaginea 2)

4. Repetați același proces pe o singură pungă, dar faceți o fantă mai mare pentru a se potrivi senzorului de umiditate

5. Repetați același proces pe toate pungile, dar în loc de un pătrat de bandă de spumă și faceți o mică incizie în formă de X suficient de mare pentru a se potrivi tubului peristaltic.

Sfat: Pentru găurile furtunului, plasați-le în zone în care furtunurile nu vor trece peste zonele de creștere a plantei și, de asemenea, astfel încât să se poată conecta mai ușor la compartimentul din spate

Pasul 3: Alunecări de semințe

Alunecările de semințe au fost proiectate astfel încât să poată fi pregătite din timp și depozitate până când vor fi utilizate. Am pregătit un lipici simplu pentru a adera semințele la hârtia germinativă și a orienta radicula semințelor sau îndreptată în jos, astfel încât rădăcinile să crească în pungă și germenul să iasă din fantă.

Crearea alunecărilor de semințe

1. Tăiați o bucată de hârtie germinativă (2,5in x 1in)

2. Se amestecă o lingură de făină cu doar suficientă apă pentru a forma o pastă groasă

3. Folosind o scobitoare puneți un punct din lipiciul de semințe pe centrul hârtiei germinative

4. Orientează sămânța cu radicula sau punctul orientat în jos și marchează / amintește-ți capătul cu care se confruntă, deoarece de unde crește rădăcina

5. Îndoiți hârtia germinativă de două ori, făcând o triplă cu semințele în centru

Pasul 4: Sistem de udare automată

Sistemul de udare va consta din senzori de umiditate și pompe peristaltice pentru a uda automat pungile de plante atunci când acestea trec sub un nivel de umiditate de 30%. Am scris codul astfel încât nivelul de umiditate să fie verificat în pungă după 8 ore și dacă nivelul este sub 30%, atunci pompa se va porni timp de 10 secunde. Pentru pompa mea și sursa de alimentare, 10 secunde au fost suficient de bune pentru a crește umezeala în saci suficient peste 30%, astfel încât pompa să se activeze la fiecare 16 ore, dar ar trebui să fie testată și ajustată pentru diferite configurări.

Conexiuni:

GND la pinul 1 al șoferului

12V GND la pinul 1 al șoferului

5V la pinul 7 al driverului de punte (vcc)

D5 la pinul șoferului de punte 5 (in1)

D6 la pinul șoferului de punte 6 (in2)

Arduino D13 la R1 (dacă se utilizează LED-ul extern opțional)

Conduceți pinul 2 al șoferului (out1) la borna pozitivă a pompei peristaltice

Bridge driver pin 4 (vref) și pin 8 (vs) la 12V pos.

Conduceți știftul de acționare 10 (out2) la borna negativă a pompei peristaltice

Note:

Pinii 9 și 3 ai driverului de pod nu sunt folosiți

Capătul șoferului de pod cu colțul teșit deasupra este pinul 1 și capătul pătrat este pinul 10

Cod:

int IN1Pin = 5; // modificați în funcție de pinul pe care îl utilizați în IN2Pin = 6; // schimbați în funcție de pinul pe care îl utilizați #define moist_pin A0

configurare nulă ()

{

Serial.begin (9600);

pinMode (IN1Pin, OUTPUT);

pinMode (IN2Pin, OUTPUT);

analogWrite (IN1Pin, 0);

analogWrite (IN2Pin, 0);

pinMode (umiditate_pin, INPUT);

întârziere (1000);

}

bucla nulă ()

{

int senzorValoare = hartă (analogRead (umiditate_pin), 0, 1023, 100, 0); // mapează citirile de umiditate care sunt 0-1023 la un procent de la 100-0

Serial.print ("Nivelul actual de timp liber este:");

Serial.print (sensorValue);

Serial.println ("%");

if (sensorValue <30) // dacă umiditatea este mai mică de 30% execută următoarele

{

analogWrite (IN1Pin, 255); // 255 setează pompa la putere maximă

întârziere (10000); // rulează pompa timp de 10 secunde

analogWrite (IN1Pin, 0); // oprește pompa

Serial.println („Verificarea nivelurilor de umiditate în 2 ore”);

întârziere (28800000); // 8 ore în milisecunde

int senzorValoare = hartă (analogRead (umiditate_pin), 0, 1023, 100, 0); // verifică nivelurile de umiditate

Serial.println (sensorValue); // imprimă nivelul de umiditate

}

altceva

{

Serial.println ("Solul este umed, verificând din nou peste 1 oră"); // dacă umiditatea solului este peste 30% imprimă această afirmație

întârziere (3600000); // 1 oră în milisecunde

}

}

Sfat: după ce codul este încărcat pe Arduino, pentru cei dintre voi care nu le-ați folosit înainte, nu este nevoie să îl lăsați conectat la computer. Puteți obține o mică sursă de alimentare pentru arduino și acesta vă va executa codul atunci când este pornit. Deci, pentru acest design tot ce aveți nevoie este o sursă de alimentare pentru arduino și o sursă de alimentare de 12v pentru mufa baril de pe panoul dvs.

Pasul 5: Puneți totul împreună

În această etapă ar trebui să aveți cutia completată cu lumini de creștere, sistem de udare și pungi de plante, astfel încât nu mai rămâne decât să le puneți laolaltă.

Această etapă poate fi diferită pentru mulți oameni, în funcție de dimensiunile cutiei și a compartimentului pentru rezervorul de apă, pompă și microcontrolere.

Deoarece camera de creștere este menită să funcționeze fără gravitație, m-am asigurat că fixez toate componentele din compartimentul din spate folosind benzi de velcro de 15 lb

1. Am folosit un suport Arduino și breadboard și curelele de velcro atașate la cadru și pe spatele suportului și l-am montat în partea superioară a containerului de stocare a fișierelor, care este compartimentul meu din spate. (poza 2)

2. Apoi, am pus benzi de velcro pe fundul pompei peristaltice și baza compartimentului și am procedat la fel cu rezervorul de apă.

3. Apoi, este sistemul de irigare. Am folosit trei îmbinări ale teului pentru a împărți furtunul de la pompa peristaltică în patru furtunuri pentru cele patru pungi de plante. (poza 3)

4. În cele din urmă, am așezat fâșiile de velcro pentru a ține pungile de plante în loc. Pentru că fixam benzile pe o plasă, am tăiat segmente de chingi industriale și le-am lipit pe exteriorul cadrului de partea din spate a benzilor cu velcro.

Pasul 6: Configurarea pungilor de plante și funcționarea

După ce compartimentul din spate, tuburile și senzorii de umiditate sunt la locul lor, nu mai rămâne decât să atașați pungile de plante, tubulatura și senzorii de umiditate.

Asamblarea finala

1. Așezați pungile de plante pe partea pentru care au fost proiectate. (imaginea 2 arată procesul)

2. Introduceți senzorul de umiditate în pungă cu fanta mai lungă făcută mai devreme

3. Introduceți tuburile în pungi prin orificiile de spumă pătrate mai mici

4. Conectați luminile de creștere la temporizator și setați astfel încât luminile să fie aprinse timp de 16 ore pe zi

5. Conectați sursa de alimentare de 12v la mufa butoaie a panoului

6. Conectați Arduino la computer (dacă doriți să monitorizați ieșirile) sau la sursa de alimentare și lăsați programul să ruleze!

Pasul 7: Rezultate

Primul set de imagini (1-4) de mai sus este de două săptămâni de creștere

Al doilea set (5-6) este din a cincea zi când majoritatea pungilor de plante aveau germeni vizibili

Ultima imagine (7) este din prima zi în care sistemul a fost pornit

Cea mai bună parte a acestui aparat a fost că, atunci când o pungă a crescut, deoarece creșteau la viteze diferite, aș putea scoate salata și a introduce un nou set de semințe în aceeași pungă fără a fi nevoie să recoltez celelalte culturi înainte de a fi gata.. În testele viitoare, intenționez să compensez plantarea fiecărei pungi cu două săptămâni, deoarece durează aproximativ 45-55 de zile pentru ca majoritatea salată să se maturizeze. Și făcând acest lucru, la fiecare două săptămâni voi avea o pungă de plante cu salată complet crescută gata de recoltare și va împiedica celelalte plante de salată să blocheze lumina către celelalte pungi, deoarece vor crește mai puține capete mari.

Locul doi în concursul Growing Beyond Earth Maker