Mikroqravitasiya Bitki Yetiştiricisi "Disko Topu": 13 Addım

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

Salam oxucular, bu layihə Growing Beyond Earth Maker Yarışmasına peşəkar bir təqdimatdır.

Bu layihə, mikravitasiyada plan yetişdirmək üçün istifadə oluna biləcək potensial əkin dizaynı üçün konsepsiyanın sübutudur.

Müsabiqə qaydalarına əsasən sistemin tələblərini sadaladım,

1. Sistem 50cm^3 sahəyə uyğun olmalıdır.
2. Sistem mikro cazibə gücündən istifadə etməlidir.
3. Sistem istənilən mövqedə yerləşdirilə bilər
4. Sistem, ISS daxili elektrik raylarından xaricdən enerji mənbəyi ola bilər.
5. Sistem, astronavtların minimal qarşılıqlı təsiri ilə böyüyən prosesin çox hissəsini avtomatlaşdırmalıdır.

yuxarıdakı fərziyyələrlə sistemin dizaynına başladım.

Addım 1: Layihə Təklifi

Başlamaq üçün sistemin necə görünə biləcəyini düşündüyümün kobud bir konturunu çəkdim, Sahib olduğum ilk fikir, ətrafdakı çərçivəyə quraşdırılmış işıqlandırma ilə böyüyən mühitin mərkəzində asılmış bir kürə idi.

Bu qutunun əsasını su və elektronika tutacaq.

Bu mərhələdə belə bir sistemin potensial komponentlərini sıralamağa başladım.

1. Çərçivə - uyğun bir çərçivə materialı seçmək lazımdır
2. İşıqlandırma - Hansı işıqlandırma daha yaxşı olardı? LED şeritler?
3. Sensorlar - Sistemin avtomatlaşdırılması üçün nəm və temperatur kimi nəm hiss etməyi bacarmalıdır.
4. Nəzarət - İstifadəçinin MCU ilə qarşılıqlı əlaqə qurması lazımdır

Bu layihənin məqsədi, bu fikri daha da irəli aparmaq üçün lazım olan gələcək işlərin və inkişafların siyahısını hazırlayacağım dərslərə əsaslanaraq bir konsepsiya sübutunu hazırlamaqdır.

Addım 2: Konsepsiyanın sübutu - BOM

Bu layihə üçün BOM (Material Bill) tələb olunan hər şeyi sifariş etmək üçün təxminən 130 funt sterlinqə başa gələcək, təxminən 100 funt sterlinq bir bitki yetişdirmək üçün istifadə ediləcək.

Çox güman ki, elektronika komponentlərinin ədalətli bir hissəsinə sahib olacaqsınız, kodu əhəmiyyətli dərəcədə azaldır.

Addım 3: Elektronika - Dizayn

Bu layihə üçün lazım olan elektronikanı planlaşdırmaq üçün Fritzing -dən istifadə etdim.

Bağlantılar aşağıdakı kimi olmalıdır.

LCD 16x2 I2C

1. GND> GND
2. VCC> 5V
3. SDA> A4 (Arduino)
4. SCL> A5 (Arduino)

Rotary Encoder (D3 və D2 Arduino Uno Interupt pinləri olduğu üçün seçildi)

1. GND> GND
2. +> 5V
3. SW> D5 (Arduino)
4. DT> D3 (Arduino)
5. CLK> D2 (Arduino)

DS18B20 Temperatur Sensoru

1. GND> GND
2. DQ> D4 (Arduino, 5k 4k7 -ə qədər)
3. VDD> 5V

Torpaq Nəm Sensoru

1. A> A0 (Arduino)
2. -> GND
3. +> 5V

Dual Relay Modulu

1. VCC> 5V
2. INC2> D12 (Arduino)
3. INC1> D13 (Arduino)
4. GND> GND

digər bağlantılar üçün yuxarıdakı diaqrama baxın.

Addım 4: Elektronika - Quraşdırma

Elektronikanı əvvəlki səhifənin diaqramında göstərildiyi kimi yığdım, Arduino Uno üçün bir qalxan etmək üçün protobarddan istifadə etdim.

Bunu etmək üçün lövhəni təxminən Uno ölçüsündə sındırdım, sonra Uno -dakı qadın başlıqlarına uyğun gələn kişi baş pinləri əlavə etdim.

Bağlantılar əvvəlki sxemə uyğundursa, sistem düzgün işləməlidir, sadəlik üçün əlaqələri mənə bənzər bir şəkildə düzəltmək yaxşı bir fikir ola bilər.

Addım 5: Proqram təminatı - Planlaşdırın

Proqram funksionallığı üçün ümumi fikir, sistemin sensor dəyərlərini oxumaq ətrafında davamlı olaraq dönməsidir. Hər dövrədə dəyərlər LCD -də göstəriləcək.

İstifadəçi, fırlanan düyməni basıb menyuya daxil ola biləcək, bu aşkar edildikdə menyu interfeysi açılacaq. İstifadəçinin bir neçə səhifəsi olacaq,

1. Su nasosunu işə salın
2. LED vəziyyətini dəyişdirin (Aç / söndür)
3. Sistem rejimini dəyişdirin (Avtomatik / Manuel)
4. Menyudan Çıx

İstifadəçi Avtomatik rejimi seçibsə, sistem nəm səviyyəsinin eşik dəyərində olub-olmadığını yoxlayacaq, yoxsa avtomatik olaraq suyu nasosla sabit bir gecikmə gözləyin və yenidən yoxlayın.

Bu əsas bir avtomatlaşdırma sistemidir, lakin gələcək inkişaflar üçün bir başlanğıc nöqtəsi olaraq işləyəcək.

Addım 6: Proqram təminatı - İnkişaf

Lazımi kitabxanalar

• Dallas temperaturu
• LiquidCrystal_I2C-master
• OneWire

Proqram Qeydləri

Bu kod, sistemin əsas funksiyalarını verən ilk layihə kodudur

Sistem kodunun ən son quruluşu üçün əlavə edilmiş Nasa_Planter_Code_V0p6.ino'ya baxın, Ekranda Temperatur və Nəm oxunuşları.

Avtomatik Rejim və Manual Rejim - İstifadəçi suyu avtomatik olaraq nasos suyunu ərəfəsində nəmləndirə bilər

Moisuture Sensor Calibration - AirValue & WaterValue cont int əl ilə doldurulmalıdır, çünki hər sensor bir qədər fərqli olacaq.

İdarəetmə sistemi üçün istifadəçi interfeysi.

Addım 7: Mexanika - Dizayn (CAD)

Fusion 360 istifadə etdiyim bu sistemi dizayn etmək üçün son montajı aşağıdakı linkdən izləyə/ yükləyə bilərsiniz

a360.co/2NLnAQT

Montaj 50cm^3 yarışma sahəsinə uyğundur və künc birləşmələri üçün 3D çap mötərizəsi olan qutunun çərçivəsini qurmaq üçün PVC borudan istifadə etmişdir. Bu çərçivədə daha çox 3D çaplı hissələr var ki, bu da divarların və LED işıqlandırmanın quraşdırılması üçün istifadə olunur.

Qutunun ortasında 4 hissədən ibarət olan "Disco Orb" planteri var (kürənin 2 yarısı, kürənin 1 bazası, 1 boru). Su nasos borusu və kapasitiv nəmlik sensorunun torpaq hissəsinə daxil edilməsinə imkan verən xüsusi kəsiklərə malikdir.

Dizaynın təməlində idarəetmə qutusunu görə bilərsiniz, burada elektronika var və çərçivəyə sərtlik verir. Bu bölmədə İstifadəçi İnterfeysi ekranını və Nəzarətlərini görə bilərik.

Addım 8: Mexanik - 3D Çaplı hissələr

Mexanik montaj üçün müxtəlif 3D çaplı hissələr tələb olunur, Künc Çərçivə Mötərizələri, Yan Panel Bağlantıları, Qapı Menteşələri, LED Bağlantıları və İdarəetmə Qutusu Mötərizələri, Bu hissələr təxminən 750 qr ağırlığında və 44 saat çap müddətində olmalıdır.

Parçalar ya əvvəlki səhifədə əlaqəli 3D montajdan ixrac edilə bilər və ya burada başqa bir şeydə tapa bilərsiniz, www.thingiverse.com/thing:4140191

Addım 9: Mexaniki - Quraşdırma

Diqqət yetirin ki, montaj vaxtımın və xərclərin məhdud olması səbəbindən divarın divar hissələrini atladım.

Əvvəlcə PVC Boru 440 mm -ə qədər kəsməliyik, bunun kimi 8 boru hissəsinə ehtiyacımız olacaq. 8 LED Montajlı Çap və 4 Çərçivə Künc Mötərizəsi.

İndi LED şeritləri hazırlamalıyıq.

1. Təxminən 15 sm uzunluğunda qayçı işarələrində zolaqları kəsin, LED şeridin 8 hissəsini kəsməliyik.
2. Bir az kauçuk çıxararaq + & - yastiqciqlarını açın
3. Kişi başlıq konnektorlarını lehimləyin (3 hissəni kəsin və hər ucunu yastığa lehimləyin)
4. Hər bir şeridin arxasındakı yapışqan qoruyucuyu çıxarın və LED montaj 3D printer hissələrinə yapışdırın.
5. İndi hər bir zolağın bütün müsbət və mənfi tərəflərini birləşdirmək üçün bir kabel hazırlayın
6. Sonda onu yandırın və bütün LED -lərin işlədiyini yoxlayın

Addım 10: Layihə - İndiyə qədər irəliləyin

Bu layihənin montajından keçdiyim qədər bu qədərdir.

Layihə inkişaf etdikcə bu təlimatı yeniləməyə davam etməyi planlaşdırıram,

Nə qalıb

• İdarəetmə qutusunun tam yığılması
• Ev Elektronikası
• Su nasos sistemini yoxlayın
• Tərəqqi nəzərdən keçirin

Addım 11: Öyrənilən dərslər

Layihə tamamlanmasa da, bu layihəni araşdırmaqla bir neçə vacib şeyi öyrənmişəm.

Mikroqravitasiyada maye dinamikası

Bu, standart cazibə qüvvəsinə əsaslanan maye dinamikası üçün bir çox görünməyən problemləri ortaya qoyan inanılmaz dərəcədə mürəkkəb bir mövzudur. Mayelərin necə hərəkət edəcəyinə dair bütün təbii instinktlərimiz mikro çəkisi ilə pəncərədən çıxır və NASA nisbətən sadə yerüstü sistemlərin işləməsi üçün təkəri yenidən icad etmək məcburiyyətində qaldı.

Nəm Algılama

Ümumiyyətlə nəm aşkar etmək üçün istifadə olunan fərqli üsullar haqqında məlumat əldə edin (Həcm Sensorları, Tensiometrlər və Qatı Hal, bu mövzuda yaxşı oxumaq üçün bu linkə baxın

Kiçik Qeydlər

PVC Boru tez çərçivələr qurmaq üçün əladır, Daha yaxşı ağac emalı alətlərinə ehtiyacım var!

İş yerində olduğu kimi hobbi layihələri, vəzifələri bölüşdürün və son tarixləri təyin edin!

Addım 12: Gələcək İş

Mikrodalğıclıqdakı maye dinamikasını necə idarə etdiyimizi oxuduqdan sonra problem üçün öz həllimi hazırlamaqla çox maraqlanıram.

Bu kobud dizaynı daha da irəli aparmaq istərdim, bu sistemin fikri, müəyyən bir boru təzyiqini saxlamaq üçün konteyner sahəsini sıxışdıra bilən step motorları olan bir körük tankı istifadə etməkdir.

Addım 13: Nəticə

Oxuduğunuz üçün təşəkkürlər Ümid edirəm ki, xoşunuza gəldi, hər hansı bir sualınız varsa və ya bu layihədə əhatə olunan hər hansı bir şeylə əlaqədar kömək istəsəniz şərh etməkdən çekinmeyin!

Cek.