Ağıllı Bitki Böyümə Odası: 13 addım

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

Mən ağıllı bitki böyümə kamerası olan yeni bir fikirlə çıxış edirəm. Bitkilərin kosmosda böyüməsi çox elmi marağa səbəb oldu. İnsan kosmik uçuşu kontekstində onlar yemək olaraq istehlak edilə bilər və/və ya təravətləndirici bir atmosfer təmin edə bilərlər. Beynəlxalq Kosmos Stansiyasında yemək yetişdirmək üçün bitki yastıqlarından istifadə edin.

Buna görə daha da irəliləmək üçün bir fikirlə qarşılaşıram.

Kosmosda qida yetişdirmək problemləri:

Ağırlıq:

Kosmosda qida yetişdirməyin başlıca maneəsi bitkilərin inkişafına müxtəlif yollarla təsir edir: 1 bitkiləri düzgün suvara bilməzsiniz, çünki heç bir cazibə qüvvəsi olmadığından suyu su çiləyiciləri və yer üzündə istifadə edilən digər ənənəvi üsullarla təmin etmək olmaz..

2 Cazibə qüvvəsi olmadığı üçün su bitkinin köklərinə çata bilməz.

3 Köklərin böyüməsi cazibə qüvvəsindən də təsirlənir. (bitkinin kökləri aşağıya doğru gedir və bitki yuxarıya doğru uzanır) Beləliklə bitkilərin kökləri heç vaxt düzgün istiqamətdə böyümür.

Radiasiya:

1. Kosmosda çox miqdarda radiasiya var və bitkilər üçün zərərlidir.

2. Günəş küləyinin şüalanması bitkilərə də təsir edir.

3. Bir çox ultrabənövşəyi şüalar bitkilər üçün də zərərlidir.

Temperatur:

1. Kosmosda çoxlu temperatur dəyişikliyi var (temperatur yüz dərəcəyə qədər və mənfi yüz dərəcəyə qədər enə bilər).

2. temperatur suyun buxarlanmasını artırır, beləliklə bitkilər kosmosda yaşaya bilməz.

Monitorinq:

1. Kosmosda bitkilərin monitorinqi çox çətindir, çünki insan temperatur, su və radiasiya kimi bir çox amili davamlı olaraq izləyir.

2. Fərqli bitkilərin fərqli resurslara ehtiyacı var, Fərqli bitkilər varsa monitorinqi çətinləşir.

Beləliklə, bütün bu maneələri aradan qaldırmağa çalışdığımı düşünürəm. Çox aşağı qiymətə kosmosda qida yetişdirmək üçün bir otaqdır, bir çox çətinliklərin öhdəsindən gəlmək üçün qurulmuş bütün qaynaqları və texnologiyanı ehtiva edir. Gəlin baxaq !!!

Bu kamera nəyə qadirdir:

1. Cazibə qüvvəsinin təsirini aradan qaldırın.

2. Bitkilərin köklərinə düzgün su verilməsi. (Nəzarət edilə bilər - Əl ilə, avtomatik)

3. Fotosintez üçün bitkilərin süni işıqlandırılması.

4. Radiasiyanın təsirini minimuma endirmək.

5. Torpağın istiliyi, rütubət, ətraf mühitin temperaturu, rütubət, radiasiya, təzyiq və kompüterdə real vaxt məlumatlarını göstərmək kimi mühit.

Addım 1: Tələb olunan komponent:

1. ESP32 (Əsas emal lövhəsi, digər lövhələrdən də istifadə edə bilərsiniz).

2. DHT11 və ya DHT-22. (DH22 daha yaxşı dəqiqlik təmin edir)

3. DS18b20 (Suya davamlı metal versiyası).

4. Torpağın nəm sensoru.

5. Su nasosu. (12 volt)

6. Plastik təbəqə.

7.12 volt DC fan.

8. Qaz sensorlar.

9. ULN2003.

10. Servo motor.

11. Şüşə təbəqə.

12. Elektrostatik təbəqə.

13. 12 voltluq röle.

14. BMP 180.

15. 7805 Gərginlik tənzimləyicisi.

16.100 uF, 10 uF kondansatör.

17. Avtomobilin dam işığı (LED və ya CFL). (Rəng daha sonra təyin olunur).

18. SMPS Enerji təchizatı (12Volt - 1A, ayrı bir təchizatdan nasos sürsəniz, əks halda 2 amperə qədər)

Addım 2: Proqram tələbi:

1. Arduino IDE.

2. LABView

3. Arduino IDE -də ESP32 quraşdırılması.

4. ESP32 Kitabxanaları. (Bir çox kitabxana Arduino kitabxanalarından fərqlənir).

Addım 3: Konteyner və Suvarma Sistemi hazırlayın:

İstədiyiniz yerə və ya boşluğa görə istənilən ölçüdə plastik qab hazırlayın. Konteyner üçün istifadə olunan material plastikdir, buna görə də su ilə atıla bilməz (Metallardan da hazırlana bilər, lakin raketin çəki həddi olduğu üçün dəyəri və çəkisini artırır)

Problem: Kosmosda cazibə qüvvəsi yoxdur. Su damlaları kosmosda sərbəst qalır (N. A. S. A. Tərəfindən göstərildiyi kimi) və heç vaxt torpağın dibinə çatmır, buna görə kosmosda adi üsullarla suvarma mümkün deyil.

Kiçik hissəciklər havada üzən torpaq əmələ gətirir.

Həll yolu: Kiçik su borularını torpağa (kiçik deşikləri var) mərkəzə qoyuram və borular pompaya bağlanır. Pompa açıldıqda torpağın dibinə kiçik borularla çuxurlar əmələ gətirir və bitkinin köklərinə asanlıqla çatır.

Kiçik bir fan kameranın üstünə yapışdırılır (hava yuxarıdan aşağıya doğru axır), beləliklə kiçik hissəciklərə təzyiq təmin edir və kameranın xaricində üzməyin qarşısını alır.

İndi torpağı konteynerə qoyun.

Addım 4: Torpaq Sensorları:

torpağa iki sensor qoyuram. Birincisi, temperatur sensoru (DS18b20 Suya davamlı). Torpağın temperaturunu təyin edənlər.

Niyə torpağın temperaturu və rütubətini bilmək lazımdır?

İstilik bir çox bioloji proseslərin katalizatorudur. Torpağın temperaturu aşağı olduqda (və bioloji proseslər yavaş olduqda), müəyyən qida maddələri bitkilər üçün əlçatmaz və ya daha az əlçatan olur. Bu xüsusilə bitkilərdə köklərin və meyvələrin inkişafını təşviq etməkdən məsul olan fosfor üçün doğrudur. Belə ki, heç bir istilik, daha az qida maddəsinin zəif böyüməyə səbəb olması deməkdir. Həm də yüksək temperatur bitkilər üçün zərərlidir.

İkincisi, rütubət sensoru. Torpağın rütubəti əvvəlcədən təyin edilmiş hədddən aşağı düşərsə, torpağın rütubətini algılar, motor işə düşür, nəm yuxarı həddə çatanda motor avtomatik olaraq sönür. Üst limit və alt limit bitkilərdən bitkilərə asılıdır və dəyişir. Bu, qapalı döngə sistemi ilə nəticələnir. Su, insanın müdaxiləsi olmadan avtomatik olaraq edilir.

Qeyd. Fərqli bitkilər üçün fərqli su ehtiyacları. Buna görə minimum və maksimum su səviyyəsini tənzimləmək lazımdır. Rəqəmsal bir interfeysdən istifadə edirsinizsə, bu potansiyometrdən edilə bilər, əks halda proqramlaşdırmada dəyişdirilə bilər.

Addım 5: Şüşə Divarların Hazırlanması

Konteynerin arxa tərəfində elektrostatik film olan divarlar var. Bizi günəş küləklərindən qoruyan maqnit sahəsi olmadığı üçün. Sadə bir şüşə təbəqə istifadə edirəm, ancaq elektrostatik təbəqə ilə örtürəm. Elektrostatik təbəqə günəş küləyinin yük hissəciklərinin qarşısını alır. Kosmosdakı radiasiya təsirini minimuma endirmək də faydalıdır. torpaq və su hissəciklərinin havaya qalxmasından da çəkinir.

Niyə elektrostatik qorumaya ehtiyacımız var?

Yerin ərimiş dəmir nüvəsi, adi bir çubuq maqnitinə bənzər şəkildə Yer ətrafında maqnit sahələri meydana gətirən elektrik cərəyanları yaradır. Bu maqnit sahəsi Yer səthindən bir neçə min kilometr uzanır. Yerin maqnit sahəsi, yük hissəciyini günəş küləyi şəklində itələyir və yerin atmosferinə girməməkdən çəkinir. Ancaq yerdən kənarda və digər planetlərdə belə bir müdafiə yoxdur. Bizi və bitkiləri bu yük hissəciklərindən qorumaq üçün başqa bir süni üsula ehtiyacımız var. Elektrostatik film əsasən keçirici bir filmdir, buna görə içəriyə yüklənmiş hissəciklərin daxil olmasına icazə vermir.

Addım 6: Panjur qurmaq:

Hər bitkinin günəş işığına ehtiyacı var. Günəşdə uzun müddət qalmaq və yüksək radiasiya bitkilər üçün də zərərlidir. Kepenk qanadları güzgünün kənarına yapışdırılır və sonra servo mühərriklərə qoşulur. Qanad açma açısı və işığın daxil olmasına icazə verən əsas işləmə dövrəsi

İşıq aşkarlayan komponent LDR (işığa bağlı rezistor) əsas işləmə sxeminə bağlıdır Bu sistem necə işləyir:

1. Həddindən artıq şüalanma və işıqda (LDR tərəfindən algılanır) qanadları bağlayır və içəri daxil olmaq üçün işığı yox edir. 2. Hər bitkinin günəş işığına ehtiyacı var. Küləklər bağlandıqdan sonra günəş işığına icazə vermək üçün əsas işləmə dövrü. Kameraya daxil olmaq üçün əlavə işıqlandırmanın qarşısını alır.

Addım 7: Ətraf Mühit Algılama və Nəzarət:

Fərqli bitki temperatur və rütubət kimi fərqli mühit şəraiti tələb edir.

Temperatur: Ətraf mühitin temperaturunu hiss etmək üçün DHT-11 sensoru istifadə olunur (DHT 22 yüksək dəqiqliyə nail olmaq üçün istifadə edilə bilər). İstilik təyin olunmuş hədddən artdıqda və ya azaldıqda xarici fanı xəbərdar edir və yandırır.

Niyə temperaturu qorumalıyıq?

Kosmosdakı temperatur qaranlıq tərəfdə (günəşin parlamadığı yerdə) 2.73 Kelvin (-270.42 Selsi, -454.75 Fahrenheit) təşkil edir. Günəşə baxan tərəf, temperatur təxminən 121 C (250 dərəcə F) olan qaynar isti temperatura çata bilər.

Rütubəti qoruyun:

Rütubət, havanın müəyyən bir temperaturda saxlaya biləcəyi maksimum su buxarına nisbətlə havadakı su buxarının miqdarıdır.

Niyə nəm saxlamalıyıq?

Rütubət səviyyəsi bitkilərin yarpaqlarının alt tərəfindəki stomatanı nə vaxt və necə açmasına təsir göstərir. Bitkilər "nəfəs almaq" üçün stomadan istifadə edirlər. Hava isti olanda su itkisini azaltmaq üçün stomasını bağlaya bilər. Stomata eyni zamanda bir soyutma mexanizmi rolunu oynayır. Bitki üçün mühit şəraiti çox isti olanda və suya qənaət etmək üçün stomalarını çox uzun müddət bağladıqda, karbon qazını və oksigen molekullarını hərəkət etdirmək üçün heç bir yolu yoxdur, bu da bitkinin yavaş -yavaş su buxarına və öz köçürülmüş qazlarına boğulmasına səbəb olur..

Buxarlanma səbəbindən (bitki və torpaqdan) rütubət sürətlə artır. Yalnız bitkilər üçün deyil, sensor və şüşə güzgü üçün də zərərlidir. Bunu iki yolla laqeyd etmək olar.

1. Səthin üstündəki plastik kağız asanlıqla rütubətin qarşısını alır. Plastik kağız torpağın üst səthinə yayılır və içərisində substrat və toxum üçün açılır (Bitki içərisində böyüyür). Suvarma zamanı da faydalıdır.

Bu metodun problemi daha böyük köklərə malik bitkilərin torpağa və köklərə havaya ehtiyacı olmasıdır. plastik torba havanı köklərə tamamilə çatdırmaq üçün dayandırır.

2. Kiçik fanatlar kameranın üst damına yapışdırılır. Otaqdakı rütubət (DHT-11 və DHT-22) quraşdırılmış Higrometrlə hiss olunur. Limit ventilyatorlarından rütubət artdıqda avtomatik olaraq açılır, Alt həddində isə fanatlar dayandırılır.

Addım 8: Cazibə qüvvəsini aradan qaldırın:

Cazibə qüvvəsinə görə gövdələr yuxarıya doğru və ya Yerin mərkəzindən uzaqlaşaraq işığa doğru uzanır. Köklər aşağıya doğru və ya Yerin mərkəzinə doğru və işıqdan uzaqda böyüyür. Cazibə qüvvəsi olmadan bitki özünü istiqamətləndirmə qabiliyyətini miras almadı.

Cazibə qüvvəsini aradan qaldırmağın iki yolu var

1. Süni cazibə qüvvəsi:

Süni cazibə qüvvəsi, ümumiyyətlə fırlanma nəticəsində mərkəzdənqaçma qüvvələrinin istehsalına təsir edən bir cazibə qüvvəsinin təsirini təqlid edən bir atalet qüvvəsinin yaradılmasıdır. Bu prosesə yalançı cazibə qüvvəsi də deyilir.

Bu üsul çox bahalıdır və çox çətindir. uğursuzluq şansı çoxdur. Həm də bu üsul yer üzündə düzgün sınaqdan keçirilə bilməz.

2. Substratdan istifadə: Bu çox asan bir üsuldur və eyni zamanda parça təsirlidir. Toxumlar, Substrat toxum adlanan kiçik bir torbanın içərisində saxlanılır, şəkildə göstərildiyi kimi köklərə və yarpaqlara doğru istiqamət verən substratın altında saxlanılır. Kökləri aşağıya, yarpaqları yuxarıya doğru qaldırmağa kömək edir.

Delikli bir parça. Toxum içəridə olduğu üçün suyun içəri girməsinə və köklərin çıxıb torpağa nüfuz etməsinə imkan verir. Toxum torpaq altında 3-4 sm dərinlikdə saxlanılır.

Toxumu torpağın altına necə qoymaq və mövqeyini qorumaq olar?

4-5 düym uzunluğunda bir plastik təbəqə kəsdim və qarşısında bir yiv meydana gətirdim. Bu aləti bu parçanın yarısına qoyun (yiv tərəfi). Toxumu yivə qoyun və bezin ətrafına sarın. İndi bu vasitəni torpağa qoyun. Aləti torpaqdan çıxarın ki, toxum və substrat torpağa girsin.

Addım 9: Süni Günəş İşığı:

Kosmosda günəş işığı həmişə mümkün olmadığından süni günəş işığı tələb oluna bilər. Bu CFL və yeni gələn LED işıqlar tərəfindən edilir. Mavi və qırmızı rəngli çox parlaq olmayan CFL işığından istifadə edirəm. Bu işıqlar kameranın yuxarı damına quraşdırılmışdır. Bu, tam işıq spektrini təmin edir (CFL -lər yüksək temperaturlu işığa ehtiyac olduqda istifadə olunur, LED -lər isə bitkilərin istiliyinə və ya aşağı istiliyinə ehtiyac duymadıqda istifadə olunur. Bu, avtomatik olaraq uzaqdan idarə edilə bilər (əsas emal dövrəsi ilə idarə olunur).

Niyə mavi və qırmızı rəng birləşməsini istifadə edirəm?

Mavi işıq şəkər və karbon istehsal etmək üçün fotosintez edən xlorofillərin udma zirvəsinə uyğundur. Bu elementlər bitki inkişafı üçün çox vacibdir, çünki bunlar bitki hüceyrələri üçün tikinti materiallarıdır. Ancaq mavi işıq, fotosintezi idarə etmək üçün qırmızı işığa nisbətən daha az təsirlidir. Bunun səbəbi, mavi işığın karotenoidlər kimi daha aşağı səmərəli piqmentlər və antosiyaninlər kimi aktiv olmayan piqmentlər tərəfindən udulmasıdır. Nəticədə xlorofil piqmentlərinə gedən mavi işıq enerjisinin azalması var. Təəccüblüdür ki, bəzi növlər yalnız mavi işıqla yetişdirildikdə, bitki biokütləsi (çəkisi) və fotosintez nisbəti yalnız qırmızı işıqda yetişən bir bitkiyə bənzəyir.

Addım 10: Vizual İzləmə:

LABview, məlumatların vizual monitorinqi və nəzarəti üçün istifadə edirəm, çünki LABview çox çevik bir proqramdır. Yüksək sürətli məlumat toplanması və istifadəsi asandır. Simli və ya telsiz əsas işləmə sxeminə qoşula bilər. Əsas işləmə sxemindən (ESP-32) gələn məlumatlar LABview-da göstərildiyi kimi formatlanır.

İzləniləcək addımlar:

1. LABview qurun və yükləyin. (Arduino Əlavələrini quraşdırmağa ehtiyac yoxdur)

2. Aşağıda verilmiş vi kodunu işlədin.

3. USB portunu PC -yə qoşun.

4. Arduino kodunu yükləyin.

5. COM portu laboratoriya baxışınızda göstərilir (linux və MAC "dev/tty" üçün pəncərələr varsa) və göstərici portunuzun bağlı olub olmadığını göstərir.

6. Bitirin !! Müxtəlif sensorlardan alınan məlumatlar ekranda göstərilir.

Addım 11: Avadanlıq hazırlayın (dövrə):

Dövrə diaqramı şəkildə göstərilmişdir. aşağıda verilmiş PDF -ni də yükləyə bilərsiniz.

Aşağıdakı hissələrdən ibarətdir:

Əsas emal dövrəsi:

Arduino ilə uyğun olan hər hansı bir lövhə arduino uno, nano, mega, nodeMCU və STM-32 kimi istifadə edilə bilər. lakin ESP-32 aşağıdakı səbəblərdən istifadə edir:

1. Daxili temperatur sensoru var, belə ki, yüksək temperatur şəraitində prosessoru dərin yuxu rejiminə salmaq mümkündür.

2. Əsas prosessor metaldan qorunur, buna görə radiasiya effekti daha azdır.

3. Daxili salon effekti sensoru, dövrə ətrafında maqnit sahəsini aşkar etmək üçün istifadə olunur.

Sensor bölməsi:

Bütün sensorlar 3,3 volt enerji təchizatı ilə işləyir. ESP-32 içərisindəki gərginlik tənzimləyicisi aşağı cərəyan təmin edir, buna görə çox qızdırıla bilər. Bunun qarşısını almaq üçün LD33 gərginlik tənzimləyicisi istifadə olunur.

Düyün: ESP-32 istifadə edildiyi üçün 3.3 voltlu bir təchizat tətbiq etdim (nodeMCU və STM-32 üçün də eyni). Arduino istifadə edərkən 5 volt da istifadə edə bilərsiniz

Əsas enerji təchizatı:

12 volt 5 amperlik SMPS istifadə olunur. Transformatorla tənzimlənən enerji təchizatı da istifadə edə bilərsiniz, ancaq xətti bir təchizatdır, buna görə də xüsusi giriş gərginliyi üçün nəzərdə tutulmuşdur, buna görə 220 voltu 110 volta dəyişdikdə çıxış dəyişəcək. (ISS -də 110 volt təchizatı mövcuddur)

Addım 12: Proqram hazırlayın:

İzləniləcək addımlar:

1. Arduinonun quraşdırılması: Arduino yoxdursa linkdən yükləyə bilərsiniz

www.arduino.cc/en/main/software

2. NodeMCU'nuz varsa, arduino ilə əlavə etmək üçün bu addımları izləyin:

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

3. ESP-32 istifadə edirsinizsə, arduino ilə əlavə etmək üçün aşağıdakı adımları yerinə yetirin:

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

4. ESP-32 istifadə edirsinizsə (sadə DHT11 kitabxanası ESP-32 ilə düzgün işləyə bilməz) buradan yükləyə bilərsiniz:

github.com/beegee-tokyo/DHTesp

Addım 13: LABview hazırlayın:

1. LABview -u bu linkdən yükləyin

www.ni.com/en-in/shop/labview.html?

2. vi faylını yükləyin.

3. USB Portu qoşun. Göstərici şou portu bağlıdır və ya yoxdur.

bitdi !!!!