Otomatik Bitki Büyüme Odası: 7 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:18

Aşağıdaki proje, Lise bölümündeki Growing Beyond Earth Maker Yarışması'na sunduğum projedir.

Bitki büyüme odası, tam otomatik bir sulama sistemine sahiptir. Toprağı optimum nemde tutmak için bitkileri otomatik olarak sulamak için peristaltik pompalar, nem sensörleri ve bir mikro denetleyici kullandım. Büyüme odamı, kolayca hasat edilip ekilebilecek şekilde tasarladım ve kutudaki alanı verimli bir şekilde kullandı. Esnek tasarım, astronotların, her 10-14 günde bir, bir kese (yaklaşık 3 kafa) tamamen olgun marul hasat edebilecek şekilde, düzenli bir ürün akışına sahip olmalarını sağlayacaktır. Tohumlar farklı zamanlarda filizlendiği ve farklı oranlarda büyüdüğü için, bitkilerin hasat edilebileceği ve hazır olduklarında yeni tohumların eklenebileceği bir sistem oluşturmak istedim, bu yüzden bitki keselerimi tasarladım. Dört bitki poşetinden oluşan hazne, sökülüp hasat edilebilen, yeni bir tohum fişi takılabilen ve poşet cırt cırt ile sisteme geri takılabilen toplam 12 bitki yarığından oluşur. Tohum fişleri, tohumların önceden hazırlanmasına, yönlendirilmesine ve yapıştırılmasına ve gerektiğinde poşete yerleştirilmesine izin verir. Bitki poşetlerinin yarıkları, suyun ve kirin poşetten çıkmasını önlerken bitkinin büyümesine izin verecek şekilde tasarlanmıştır. -statik torbalar, elektronik bileşenleri korumanın yanı sıra aynalı yüzeylerdir. Böylece, anti-statik torbalarla, ışık sistemdeki tüm bitkilere/filizlere ulaşacak ve marul doğrudan büyüme ışığına doğru büyümeyecektir.

Gereçler

Konteyner:

1. Akrilik Dosya Saklama Kutusu

2. Metal Depolama Kutusu

3. Masaüstü Dosya Düzenleyici

4. Velcro Şeritler

5. Işık Büyümek

Bitki Torbaları:

1. Anti Statik Çantalar

2. Sünger Kauçuk Köpük Bant (5/16-İnç)

3. Çimlenme Kağıdı

4. Kaba Toprak Karışımı

5. Tohum Yapıştırıcısı (un ve su)

6. Tohumlar (Mesclun Green paketi kullandım)

Sulama Sistemi:

1. Peristaltik Pompa

2. Pompa için Silikon Boru (2mm x 4mm)

3. Arduino M0 Pro (Herhangi bir model çalışır) ve güç kaynağı

4. Mikro USB'den USB-A'ya

5. Breadboard

6. Atlama Telleri

7. Havya ve Lehim

8. Köprü Sürücüsü (TA7291P kullandım)

9. Nem Sensörleri

Ucuz olanları bulabilirsiniz, ancak akımın neden olduğu elektrolizden hızla korozyona uğrayacaklar ve okumalar kötüleşeceğinden değiştirilmeleri gerekecek. Alternatif olarak, korozyona daha az eğilimli kapasitif nem sensörleri veya daha pahalı katot-anot sensörleri kullanmaktır.

10. Breadboard'lar ve Kablo için 12v Varil Jakı

11. Çek valfli su şişesi

Adım 1: Odayı Birleştirin

Bu adım birçok şekilde yapılabilir, ancak daha fazla esnekliğe izin verdiği için iki parçalı bir kap seçtim. Bitki keselerini barındırmak, ışık yetiştirmek ve otomatik sulama sistemi için önü açık ve üstü açık metal çerçeveyi kullandım. Ardından, bitkiler yüklendikten sonra metal tabanın üzerine kayan akrilik bir kutum var.

Adımlar:

1. Önce büyüme ışığını metal çerçeveye tutturdum. Lambanın her iki yanına ikişer delik açtım (herhangi bir parçaya zarar vermeyeceğimden emin olduktan sonra) ve onu tabanın ön tarafına tutturdum. (1. resimde görülüyor)

2. Işık için güç akoruna uyması için çerçevede ve akrilikte bir delik açmam gerekti (resim 2-4)

İpucu: Akrilikteki deliği kesmek için kesmek istediğim dikdörtgenin köşesine dört delik açtım ve bunları birleştirmek ve temiz bir kesim yapmak için bir Dremel kullandım

3. Akrilik üst kısım için bir dosya saklama kutusu aldığım için, dosyaları asmak için kullanılan iki dudağı çıkarmak zorunda kaldım. Bunu yapmak için plastiği ısıttım ve bir boya kazıyıcı ve bir tokmak aldım ve parçayı yavaşça kutudan ayırarak hafifçe vurdum.

4. Metal çerçeve üzerinde bir tokmak kullanarak birkaç son ayar yapıldığında, akrilik üst kısım çerçevenin ve tabanın üzerine rahatça oturur.

Adım 2: Bitki Torbaları

Daha fazla esneklik sağlamak için hidroponik sistem yerine bitki keseleri oluşturmayı seçtim. Torbalar önceden hazırlanabilir ve yarığa yeni bir tohum ve çimlendirme kağıdı paketi koyarak kolayca yeniden kullanılabilir. Torbalar kolayca çıkarılabilir ve cırt bantlar kullanılarak hazneye geri konulabilir. Ayrıca, torbaların hazırlanması çok kolay olduğu için, sabit bir ürün akışına izin vermek için ofset zamanlarında ekilebilirler. Hepsi bir kerede ekildiklerinde, haznede büyük mahsulün olmadığı zamanlar vardır. Bu nedenle, bunun yerine, hasat edilebilir mahsulün sabit bir akışı olması için keselerin birkaç hafta kaydırılarak ekilmesini öneriyorum.

Kese Boyutlandırma:

Sürecin bu adımı, her bir kişi kutusunun boyutlarına özeldir. Sonunda iki adet 4x6 torba kullandım ve kutumun arkasına ve altına sığacak şekilde iki adet 12x16 torba değiştirdim. 4x6 çantaların kapanması için fermuarları vardı ama daha büyük çantalar yoktu ve onları değiştirdim. Bu yüzden çantayı içeriden kapatmak için çift taraflı yapışkan bant kullandım ve arkaya katlanması için dışarıda başka bir parça kullandım (resim 5)

Torbaların Montajı:

(poşetlerimde kullandığım yerleşim düzeni için resim 3'e bakın. Bitkiler birbirlerinin boşluklarında büyümesinler ve ışık kaynağından birbirlerini gölgelemesinler diye tasarladım)

1. Antistatik torbalarda bir inçlik yarıklar açın (resim 1)

Torbanın her iki tarafını da kesmediğimden emin olmak için bir Xacto bıçağı ve bir parça karton kullandım.

2. Köpük banttan bir buçuk inç kesin ve doğrudan yarığın üzerine yerleştirin (resim 2)

3. Xacto bıçağını veya bıçağını kullanarak, köpükte 1. adımda kesilen yarıkla aynı hizada olan bir inçlik bir yarık açın (resim 2)

4. Aynı işlemi bir torba üzerinde tekrarlayın, ancak nem sensörüne uyacak şekilde daha büyük bir yarık açın.

5. Aynı işlemi tüm torbalarda tekrarlayın, ancak bunun yerine bir kare köpük bant ve peristaltik boruya sığacak kadar büyük, x şeklinde küçük bir kesi yapın.

İpucu: Hortum delikleri için, hortumların bitkinin büyüme alanlarından geçmeyeceği ve arka bölmeye daha kolay bağlanabilmeleri için hortumları yerleştirin.

Adım 3: Tohum Fişleri

Tohum fişleri, önceden hazırlanabilecekleri ve kullanılıncaya kadar depoda istiflenebilecekleri şekilde tasarlanmıştır. Tohumu çimlenme kağıdına yapıştırmak ve tohum köklerini yönlendirmek veya aşağı doğru yönlendirmek için basit bir tohum dostu yapıştırıcı hazırladım, böylece kökler kese içinde büyür ve filiz yarıktan dışarı çıkar.

Tohum Fişlerinin Oluşturulması

1. Bir parça çimlenme kağıdını kesin (2,5 inç x 1 inç)

2. Bir yemek kaşığı unu, kalın bir macun oluşturacak kadar suyla karıştırın.

3. Bir kürdan kullanarak tohum yapıştırıcısından bir noktayı çimlendirme kağıdının ortasına koyun.

4. Tohumu kök veya nokta aşağı bakacak şekilde yönlendirin ve hangi uca baktığını işaretleyin/hatırlayın çünkü kökün büyüdüğü yer burasıdır.

5. Çimlenme kağıdını, tohum ortada olacak şekilde üçe katlayarak iki kez katlayın.

Adım 4: Otomatik Sulama Sistemi

Sulama sistemi, bitki keselerini %30'luk bir nem seviyesinin altına düştüğünde otomatik olarak sulamak için nem sensörleri ve peristaltik pompalardan oluşacaktır. Kodu yazdım, 8 saat sonra poşetlerdeki nem seviyesi kontrol edildi ve seviye %30'un altına düşerse pompa 10 saniye çalışacak. Pompam ve güç kaynağım için 10 saniye, torbalardaki nemi %30'un üzerine çıkarmak için yeterince iyiydi, bu nedenle pompa her 16 saatte bir devreye girecek, ancak farklı kurulumlar için test edilmeli ve ayarlanmalıdır.

Bağlantılar:

GND, sürücü pimi 1'i köprülemek için

Sürücü pimi 1'i köprülemek için 12V GND

Sürücü pimi 7'yi (vcc) köprülemek için 5V

D5, sürücü pimi 5'i (in1) köprülemek için

D6, sürücü pimi 6'yı (in2) köprülemek için

Arduino D13 - R1 (opsiyonel harici LED kullanılıyorsa)

Sürücü pimi 2'yi (çıkış1) peristaltik pompanın pozitif terminaline köprüleyin

Köprü sürücüsü pin 4 (vref) ve pin 8 (vs) - 12V poz.

Sürücü pimi 10'u (out2) peristaltik pompanın negatif terminaline köprüleyin

Notlar:

Köprü sürücüsünün 9 ve 3 numaralı pinleri kullanılmıyor

Üstte eğimli köşe bulunan köprü sürücüsünün ucu pim 1'dir ve kare ucu pim 10'dur.

Kod:

int IN1Pin = 5; // kullandığınız pine göre değişir int IN2Pin = 6; // kullandığınız pime göre değişir #define nem_pin A0

geçersiz kurulum()

{

Seri.başla(9600);

pinMode(IN1Pin, ÇIKIŞ);

pinMode(IN2Pin, ÇIKIŞ);

analogWrite(IN1Pin, 0);

analogWrite(IN2Pin, 0);

pinMode(nem_pin, GİRİŞ);

gecikme(1000);

}

boşluk döngüsü()

{

int sensorValue = map(analogRead(moisture_pin), 0, 1023, 100, 0); // 0-1023 arasındaki nem okumalarını 100-0'dan yüzdeye eşler

Serial.print("Mevcut nem seviyesi: ");

Serial.print(sensorValue);

Serial.println("%");

if (sensorValue < 30) // nem yüzde 30'dan az ise aşağıdakileri yürütür

{

analogWrite(IN1Pin, 255); // 255 pompayı maksimum güce ayarlar

gecikme (10000); // pompayı 10 saniye çalıştırır

analogWrite(IN1Pin, 0); // pompayı kapatır

Serial.println("Nem Seviyelerinin 2 Saatte Kontrol Edilmesi");

gecikme(28800000); // milisaniye cinsinden 8 saat

int sensorValue = map(analogRead(moisture_pin), 0, 1023, 100, 0); // nem seviyelerini kontrol eder

Serial.println(sensorValue); // nem seviyesini yazdırır

}

Başka

{

Serial.println("Toprak nemli, 1 saat sonra tekrar kontrol ediliyor"); // toprak nemi %30'un üzerindeyse bu ifadeyi yazdırır

gecikme(3600000); // milisaniye cinsinden 1 saat

}

}

İpucu: Kod Arduino'ya yüklendikten sonra, daha önce kullanmayanlarınız için, bilgisayarınıza takılı bırakmanıza gerek yoktur. Arduino için küçük bir güç kaynağı alabilirsiniz ve açıldığında kodunuzu yürütür. Yani, bu tasarım için tek ihtiyacınız olan arduino için bir güç kaynağı ve breadboard'unuzdaki varil jakı için 12v güç kaynağı.

Adım 5: Hepsini Bir Araya Getirmek

Bu aşamada, yetiştirme lambaları, sulama sistemi ve bitki torbaları ile tamamlanmış kutuya sahip olmalısınız, böylece geriye kalan tek şey hepsini bir araya getirmektir.

Bu aşama, kutunun boyutlarına ve su deposu, pompa ve mikro denetleyiciler için bölmeye bağlı olarak birçok insan için farklı olabilir.

Büyüme odasının yerçekimi olmadan çalışması gerektiği için, arka bölmedeki tüm bileşenleri 15 lb dereceli Velcro şeritler kullanarak bağladığımdan emin oldum.

1. Arduino ve breadboard tutucu ile çerçeveye ve tutucunun arkasına takılan cırt bantları kullandım ve arka bölmem olan dosya saklama kabının üst tarafına monte ettim. (resim 2)

2. Daha sonra peristaltik pompanın alt kısmına ve bölmenin tabanına cırt bantlar yerleştirdim ve aynı işlemi su haznesi için de yaptım.

3. Sıra, sulama sistemidir. Hortumu peristaltik pompadan dört bitki torbası için dört hortuma bölmek için üç T bağlantısı kullandım. (resim 3)

4. Son olarak, bitki keselerini yerinde tutmak için cırt bantları yerleştirdim. Şeritleri bir ağa bağladığım için endüstriyel dokuma parçalarını kestim ve bunları çerçevenin dışına Velcro şeritlerin arkasına yapıştırdım.

Adım 6: Bitki Torbalarının Kurulması ve Çalıştırılması

Arka bölme, boru sistemi ve nem sensörleri yerlerine yerleştirildikten sonra geriye kalan tek şey bitki torbalarını, boruları ve nem sensörlerini takmak.

Son montaj

1. Bitki poşetlerini tasarlanmış oldukları tarafa yerleştirin. (resim 2 süreci gösterir)

2. Nem sensörünü daha önce yapılmış daha uzun yarık ile torbaya yerleştirin.

3. Tüpleri, daha küçük kare köpük bağlantı noktalarından poşetlere yerleştirin.

4. Büyüme ışıklarını zamanlayıcıya takın ve ışıklar günde 16 saat açık olacak şekilde ayarlayın

5. 12v güç kaynağını breadboard varil jakına takın

6. Arduino'yu bilgisayara (çıkışları izlemek istiyorsanız) veya güç kaynağına takın ve programı çalıştırın!

7. Adım: Sonuçlar

Yukarıdaki ilk resim seti (1-4) iki haftalık büyümedir.

İkinci grup (5-6), bitki keselerinin çoğunun görünür filizlere sahip olduğu beşinci günden itibarendir.

Son resim (7), sistemin açıldığı ilk güne aittir.

Bu mekanizmanın en iyi yanı, farklı hızlarda büyüdükleri için bir kesenin büyümesi bittiğinde, diğer ekinleri hasat etmeden önce marulu çıkarıp aynı keseye yeni bir tohum seti yerleştirebilmemdi.. Gelecekteki testlerde, çoğu marulun olgunlaşması yaklaşık 45-55 gün sürdüğü için her bir kesenin ekimini iki hafta ile dengelemeyi planlıyorum. Ve bunu yaparak, her iki haftada bir, hasat edilmeye hazır tamamen büyümüş marul değerinde bir bitki kesem olacak ve bu, diğer marul bitkilerinin ışığı diğer keselere engellemesini önleyecek çünkü daha az büyük baş büyümesi olacak.

Growing Beyond Earth Maker Yarışmasında İkincilik