Daha Az Yerdə Daha Fazla Marul Artırmaq Və ya Kosmosda Marul Yetiştirmek, (Az və ya çox) .: 10 Addım

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:44

Bu, Instructables vasitəsilə təqdim olunan Yerin Ardınca Büyüyən, Yaradıcı Yarışmasına peşəkar bir təqdimatdır.

Kosmik məhsul istehsalı üçün layihə hazırlamaq və ilk Təlimatımı göndərmək məni daha həyəcanlandıra bilməzdi.

Başlamaq üçün yarışma bizə müraciət etdi

"… (1) 50cm x 50cm x 50cm həcminə uyğun olan (2) bitki böyüməsini təmin etmək üçün lazım olan bütün xüsusiyyətləri, yəni süni işıq, suvarma sistemini ehtiva edən bitki böyümə kameranızın dizaynını və quruluşunu ətraflı izah edən Təlimat təqdim edin. və sirkulyasiya havası vasitələri və (3) mümkün qədər çox bitkiyə uyğunlaşmaq və uğurla böyümək üçün daxili həcmdən səmərəli və ixtiraçı şəkildə istifadə edir."

Müsabiqə tələblərini və FAQ -ları oxuduqdan sonra dizayn prosesində aşağıdakı fərziyyələri irəli sürdüm.

Bir dəfə bir astronavtın "layihə" ilə həftəlik planlaşdırılan qarşılıqlı əlaqəsi qəbul edilə bilər və yarışma meyarlarında avtomatik idarəetmə aspektini pozmaz.

"Layihə" üçün PSU, 50 sm3 kənarda yerləşə bilər, çünki ISS vahid kosmosda olsaydı, vahidi enerji ilə təmin edərdi. "Layihə" içərisində LED -lərin soyudulması, 50 sm3 -dən kənarda baş verə bilər, çünki ISS, vahid kosmosda olsaydı, vahidi soyutma ilə təmin edə bilər.

"İstifadəçi", planlaşdırılan həftəlik təmir üçün 50cm3 həcminin yuxarı və 4 tərəfinə məhdudiyyətsiz giriş əldə edə bilər, lakin "layihə" ilə əlaqədar planlaşdırılmamış bir problem yaranarsa, planlaşdırılmamış problemləri istisna etməz.

Sonra müsabiqənin parametrlərini topladım

Layihə Məlumatları

Su: 100 ml/bitki/gün (tövsiyə olunur)

İşıqlandırma: PAR 400-700nm ərzində 300-400? Mol/M2/s (təklif olunur)

İşıq dövrü: 12/12

İşıq növü: LED (təklif olunur)

Hava dövranı: 2.35cf/0.0665m3 üçün (dizaynımın böyümə sahəsi)

ISS -də temperatur: 65-80˚F / 18.3 - 26.7 ° C (istinad üçün)

Bitki növü: 'Möhtəşəm' Qırmızı Romaine kahı

Yetkin bitki ölçüsü: 15 sm yüksəklikdə və 15 sm diametrdə

Böyümə sistemi: (Dizaynerin seçimi)

Təchizat

Təchizatlara ehtiyacımız olacaq

(Bu hissələr konsepsiyanı sübut etmək üçün istifadə olunur, yəqin ki, kosmik səyahət təsdiqlənməmişdir)

1 - 0.187”48” x96”Ağ ABS

3 - Mikro nəzarətçilər

1 - 1602 LCD ekran

1 - Nano üçün Data Logger qalxanı

3 - Şəkil rezistorları

4 - AM2302 sensorlar

1 - DS18B20 temperatur sensoru

1 - EC sensoru, 1 - 15mA 5V Optik Maye Səviyyə

1 - Pi üçün DS3231 (RTC)

… və daha çox təchizat

1 - Peristaltik dozaj nasosu

1 - 12V su nasosu

1 - Piezo səs siqnalları

3 - 220 Ohm müqavimətçilər

1 - DPST açarı

1-265-275nm UVC Sterilizatoru

24 - 1½”sanitar qapaqlar

1 - Maye/Hava maqnit qarışdırma mərhələsi

1 - Damla idarəetmə başlığı, 8 xətt

1 - Damcı suvarma boruları

1 - Su qabının dəyişdirilməsi

1 - ½ ID PVC boru

70 - LEDləri bağlamaq üçün vintlər

18 AWG və 22 AWG teli

1 - Boruları büzün

1 - LED istilik qəbuledicisi üçün alüminium

5-6 mm uzunluğunda toxunma açarları

4 - 1 Ohm, 1 Vatt rezistorlar

1 - Pkg toxumları "Möhtəşəm" kahı

…və daha çox

1 - 400W gücləndirici lövhə

32-3W Ağ LED, (6000-6500k)

1 - 24V / 12V / 5V / 3.3V PSU

8-40 mm kompüter fanatları

11 - 5V Opto təcrid olunmuş röleler

10 - 1N4007 geri dönən diod

24 - Rockwool fişləri

1 - Hidroponik qidalar

1 - Qidalanma qabı

1 - Mylar təbəqəsi

… Və alətlər

Yapışdırmaq üçün həlledici

Gördü

Delik mişarları

Lehimleme dəmir

Lehim

Qazma

Matkap ucları

Tornavidalar

Kompüter

USB kabeli

Arduino IDE proqramı

Addım 1: Mövcud "VEGGIE" Sistemini müqayisə edin

ISS üzərindəki "VEGGIE" sistemi 28 gündə (4 həftə) 6 baş salat yetişdirə bilər. "VEGGIE" 6 ay işləsəydi (bir astronavtın ISS -də olduğu ortalama vaxt), iki həftəlik 6 başı olan 36 baş kahı yetişdirərdi. 3 nəfərlik bir heyət üçün bu ayda iki dəfə təzə tərəvəzdir.

GARTH Layihəsi 28 gündə (4 həftə) 6 baş salat yetişdirəcək. AMMA.. 6 ay işləsəydi, 138 baş marul yetişdirərdi, böyümənin müxtəlif mərhələlərində əlavə 18 baş olardı. 3 nəfərlik bir heyət üçün, ayda 7 dəfə və ya həftədə iki dəfə təzə tərəvəzlər.

Diqqətinizi cəlb edərsə … dizaynı daha yaxından nəzərdən keçirək

Addım 2: GARTH Layihəsi

Bağçılıq üçün Growth Automation Resource Technology

(GARTH Layihəsinin fotoşəkilləri Dollar Store köpüklü lövhədən hazırlanan tam miqyaslı maketdir)

GARTH Layihəsi 4 ayrı optimallaşdırılmış böyümə sahəsindən istifadə edərək məhsuldarlığı artırır. İşıqlandırma, hava keyfiyyəti, suyun keyfiyyəti və suyun dəyişdirilməsi üçün avtomatik idarəetmə sistemləri də daxildir.

32, Ağ 6000K LED işıqlar təklif olunan PAR tələblərini təmin edir. Daxili mühiti qorumaq üçün iki fanlı hava dövranı sistemi və dörd fanlı havalandırma sistemi daxil edildi və bitkiləri qidalandırmaq və izləmək üçün avtomatik olaraq özünü optimallaşdıran Qidalı İncə Film (NTF) hidroponik sistemi seçildi. Buxarlanma əvəzedici su, astronavtın köməyi olmadan hidroponik sistemdəki qida səviyyəsini qorumaq üçün lazım olan, daim qarışdırılan maye qida anbarının yanında, üst saxlama sahəsindəki ayrı bir su anbarında saxlanılır. Bütün güc yuxarı saxlama sahəsinə daxil olur, işləyir və paylanır.

Addım 3: Dizayn Xüsusiyyətləri

Dörd böyümə sahəsi

Birinci Mərhələ (cücərmə), 0-1 həftəlik toxumlar üçün təxminən 750 cc böyümə sahəsi

2-ci mərhələ, 1-2 həftəlik bitkilər üçün təxminən 3, 600 cc böyümə sahəsi

3-cü mərhələ, 2-3 həftəlik bitkilər üçün, təxminən 11000 cc böyümə sahəsi

4-cü mərhələ, 3-4 həftəlik bitkilər üçün təxminən 45.000 cc böyümə sahəsi

(1 -ci və 2 -ci Mərhələ sahələri əkin, qulluq və təmizliyi asanlaşdırmaq üçün çıxarıla bilən bir tepsidə birləşdirilmişdir)

Addım 4: İşıqlandırma Sistemi

İşıqlandırma PAR sayğacına girmədən sərt idi, xoşbəxtlikdən yarışmada Fairchild Tropik Nəbatat Bağında cənab Dewitt var idi, suallarla getmək üçün. Məni çox faydalı olan cədvəllərə yönəltdi və bu cədvəllər də məni led.linear1 -ə aparır. Qrafiklər və veb saytla işıqlandırma və sxem ehtiyaclarımı hesablaya bildim.

Dizaynım, 1 ohm, 1 vatt rezistorları ilə ardıcıl olaraq 8, 3 vatt LED -lərdən ibarət 4 sıra işlətmək üçün 26.4V qaynaq gərginliyindən istifadə edir. Daimi cərəyanı 26.4V -ə qaldırmaq üçün 24V təchizatı və Boost çeviricisindən istifadə edəcəyəm. (ISS -in göyərtəsində, dizaynım mövcud olan 27V və Buck çeviricisini istifadə edərək gərginliyi aşağı salır və 26.4V sabit cərəyan verir)

İşıqlandırma sisteminin hissə siyahısı budur.

32, Ağ 6000-6500k, 600mA, DC 3V-3.4V, 3W LED-lər

4, 1 ohm - 1W rezistorlar

1, 12A 400W Boost çeviricisi

1, 40 mm fanat

1, termistor

1, Pi (RTC) və ya datalogger üçün DS3231

18 AWG teli

… və bu otuz iki, 3W LED-ləri necə istifadə etməyi planlaşdırıram.

Mərhələ 1 -də bir LED, Mərhələ 2 -də dörd və Mərhələ 3 -də doqquzuncu LED, Mərhələ 4 -ü yandıracaq və bizi təxminən 2,4 amp -də 96 vat işığa aparacaq.

Addım 5: Hava Sirkulyasiyası və Havalandırma Sistemi

(Unutmayın ki, santexnika və elektrik naqilləri tamamlanmamışdır. Bunlar təklif olunan sistemin maket şəkilləridir)

Sirkulyasiya 40 mm -lik iki fan ilə həyata keçirilir. Sol üst arxa kanaldan 4 -cü Mərhələyə daxil olan itmə fanı. Hava 4 -cü Mərhələ boyunca və 3 -cü Mərhələnin önünə, sonra 3 -cü Mərhələ vasitəsilə və arxadan (1 -ci Mərhələ ətrafında və qısa kanal vasitəsilə) 2 -ci Mərhələnin arxasına axacaq. 2 -ci Mərhələnin üstündəki kanaldakı bir fan, havanı 2 -ci Mərhələdən keçirəcək və sağ ön üst küncdən çıxaracaq. Hava dövranı sistemi ilə səyahətinizi tamamlayın.

4 -cü Mərhələ havalandırma birbaşa yuxarı arxa divardan olacaq. Üçüncü Mərhələ yuxarı arxa divardan da çıxacaq. 2 -ci Mərhələ yuxarıdan birbaşa çıxacaq və cücərmə Mərhələsi (Mərhələ 1) 3 və 4 -cü mərhələlərə bənzər arxa divarı çıxaracaq.

Addım 6: NFT Hidroponik Sistem

(EC zondu, temperatur probu, maye səviyyəsi sensoru, şirin su anbarından buxarlanma dəyişdirmə şlanqları və karter nasosunu kanallara bağlayan hortumlar, hamısı burada karterdə yerləşəcək, lakin bu fotoda göstərilməyib)

Sistemə 9000+ml/cc tüpü, buxarlanmanın dəyişdirilməsi üçün 7000+ml // cc şirin su anbarı, 12V 800L/saat su nasosu, suya daxil olan suda yosunları öldürmək üçün UV-C sterilizatoru daxildir. 8 portlu tənzimlənən axın manifoldu, Mərhələ 2 -dən aşağı axan suyun havalanmasını təmin etmək üçün əks axını olan fanatlı havalandırma qülləsi və qarışdırıcı mərhələ işlənmiş suyu, maye səviyyəsi sensoru, EC sensoru, su temperaturu sensoru, qida anbarından dozaj edən peristaltik nasos, qida maddələrini su anbarında və beş artım çuxurunda və ya kanalda həllini saxlayan bir qarışdırıcı mərhələ. Beş artım kanalı, qarışdırıcı mərhələ, havalandırma qülləsi 8 portlu tənzimlənən axın manifoldundan su alır. Hidroponik sistemə xidmət göstərilməsi lazım olduqda, ön paneldə yerləşən ikiqat dirəkli tək atma (DPST) kəsmə açarı gücü bağlayacaq. su nasosuna, UV-C sterilizatoruna və peristaltik nasosun qida dozatoruna gedin. Bu, "İstifadəçinin" özlərinə və ya məhsula təhlükə yaratmadan, hidroponik sistemdə təhlükəsiz işləməsinə imkan verəcək.

Addım 7: Avtomatik Qidalanma Sistemi

Bu layihə üçün Michael Ratcliffe tərəfindən hazırlanan "Self Optimizing Automated Arduino Nutrient Doser" istifadə edirəm. Onun eskizini sistemimə və qurğuma uyğunlaşdırmışam və EC sensoru olaraq Michael -ın “Three Dollar EC - PPM Meter” -dən istifadə edirəm.

Bu layihələrin hər ikisi üçün məlumat və ya təlimat: element14, hackaday və ya michaelratcliffe ünvanında tapa bilərsiniz.

Addım 8: Avtomatlaşdırma sistemlərinin elektronikası

İşıqlandırma sistemində bir Arduino mikro nəzarətçi, Pi (RTC) üçün bir DS3231, bir 4 röle modulu, dörd 1 ohm-1 vatt müqavimət, otuz iki 3W Ağ LED, bir 400W Boost çevirici, üç foto rezistor, bir 40 mm kompüter istifadə ediləcək. fan və bir termistor. Mikro nəzarətçi, işıqları 12 saatlıq, 12 saatlıq bir dövrədə işlətmək üçün RTC -dən istifadə edəcək. 2 -ci, 3 -cü və 4 -cü mərhələdəki işıq səviyyələrini fotoşəkil rezistorları ilə izləyəcək və hər hansı bir mərhələdə işıq dövrü ərzində aşağı işıq səviyyəsi algılarsa LED/piezo siqnalı ilə xəbərdarlıq edəcək. LED sürücü lövhəsinin temperaturu 40 mm -lik fana bağlı bir termistor tərəfindən izləniləcək və kifayət qədər istilik aşkar edildikdə avtomatik olaraq soyumağa başlayacaq.

Nutrient Delivery sistemi Michael Ratcliffe tərəfindən hazırlanmışdır. Sistem, Michael'ın EC araşdırma fikirlərindən biri olan Arduino Mega, bir 1602 LCD klaviatura ekran qalxanı, bir DS18B20 su temperatur sensoru, bir 12V peristaltik dozaj pompası və bir 5V opto izolyasiya rölesi istifadə edir. Bir optik maye səviyyəsi sensoru əlavə etdim. Sistem, EC və suyun temperaturunu izləyəcək və lazım olduqda qida maddələrini dozalamaq üçün peristaltik nasosu işə salacaq. Mikro nəzarətçi, karbondakı suyun səviyyəsini izləyəcək və çənədəki suyun istiliyi istifadəçi tərəfindən təyin edilmiş diapazondan kənara çıxdıqda LED/piezo siqnalı ilə xəbərdarlıq edəcək. müddət və ya çömçənin suyunun səviyyəsi istifadəçi tərəfindən təyin olunan səviyyədən aşağı düşərsə.

Hava Sirkulyasiya sistemi bir Arduino mikrokontrolörü, dörd AM2302 sensoru, altı 40 mm kompüter fanatı (2, 3 və 4-cü Mərhələlər üçün 2 hava dövranı fanatı və 4 havalandırma fanatı), bir UV-C sterilizatoru və altı 5V opto izolyasiya edilmiş röleydən (azarkeşlər üçün). Nəzarətçi, bütün 4 Mərhələdə hava istiliyini və rütubətini izləyəcək və istifadəçi dəsti aralığında temperatur və rütubəti qorumaq üçün lazım olduqda avtomatik olaraq iki fan dövranı sistemini və ya fərdi mərhələli ventilyasiya fanatlarını işə salacaq. Nəzarətçi həmçinin UV-C sterilizatorunun vaxtını təyin edəcək və nəzarət edəcək və temperatur və ya rütubətin 4 Mərhələnin hər hansı birində istifadəçi tərəfindən təyin edilmiş səviyyədən kənara çıxması halında LED/piezo siqnalizasiya saxlayacaq.

Addım 9: Quraşdırma

50 sm3 ölçülü korpus, kanallar, şirin su buxarlanma anbarı, havalandırma qülləsi, mərkəzi hava dövranı kanalı, 1 -ci və 2 -ci Mərhələ çekmecesi, dam örtükləri (göstərilməyib) və digər dəstəkləyici qurğular 0.187 -dən başlayaraq inşa ediləcək. Qara ABS. Səhnələr üçün ön pərdələr Mylar filmində maketdə göstərilmişdir, lakin çox güman ki, həqiqi prototip üzərində əks etdirən örtüklü akril və ya polikarbonatdan hazırlanacaqdır. İşıqlandırma (göstərilmir, lakin ardıcıl olaraq 8, 3W LED -lərdən ibarət 4 massivdən ibarətdir), maye soyutma üçün üst tərəfində lehimlənmiş 0,125 düymlük mis borulu, təxminən 0,125 düymlük alüminium təbəqəyə quraşdırılacaq (soyuducunun arxadan daxil olub çıxacağı. NTF suyunun Mərhələ 1 və 2-yə çəkilməsi (heç bir fotoda göstərilməyib, lakin) 2-ci Mərhələnin önündəki sürətli əlaqə vasitəsi ilə bağlanacaq.

Cücərmə üçün əlavə istilik təmin etmək üçün gücləndirici çevirici (üst saxlama sahəsinin fotoşəklində göstərilmişdir) cücərmə tepsisinin altına yerləşdirilə bilər (Mərhələ 1). AM2302, temperatur və rütubət sensörleri (göstərilmir), hər Mərhələdə (müntəzəm olaraq planlaşdırılan hava dövranı yolundan kənarda) yüksəkdə yerləşəcək.

Dizayn, ümumiyyətlə məkan haqqında düşünməyən kimi görünə bilər

amma bu belə deyil. Burada təsvir olunan NTF sistemim kosmos üçün optimallaşdırılmamış və ya dəyişdirilməmişdir, lakin NTF hidroponik sistemləri, mikroqravitasiyada kosmik bitkilərin bənzərsiz ehtiyacları üçün ciddi rəqiblərdir və mənim kosmik optimallaşdırılması üçün fikirlərim var.

Müsabiqə, müəyyən bir məkanda daha çox bitki yetişdirən və dizaynı mümkün qədər avtomatlaşdıran bir sistem dizayn etməyimizi istədi.

Mərhələ 2 üçün seçilmiş dizaynlar əvvəlcə yer üzündə bitkilər yetişdirməlidir. İnanıram ki, dizaynım yarışmanın bütün tələblərini yerinə yetirir və bunu bitkilərin böyüməsi, hava dövranı, avtomatlaşdırılmış ekoloji nəzarət və bitkilər üçün bir həftəlik istehlak materialları üçün lazım olan həqiqi məkanı nəzərə alaraq edir. Hamısı bizə verilən 50 sm3 boşluq daxilində.

Addım 10: Tamamlamaq üçün

GARTH Layihəsinin avtomatlaşdırılması, həftədə bir dəfə lazım olan diqqəti azaldır.

"VEGGIE" sistemi ilə müqayisədə texniki xidmətdə yeddi dəfə azalma.

GARTH Layihəsində həftədə altı zavod işə başladı.

"VEGGIE" sistemində aylıq başlayan altı fabriklə müqayisədə istehsal dörd qat artdı.

Bu dəyişiklikləri Effektiv, Yaradıcı və Effektiv hesab edirəm.

Ümid edirəm sən də edəcəksən.

Yerin Ardınca Böyüyən Yaradıcı Yarışmasında Qalib