اتاق رشد خودکار گیاه: 7 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:53

پروژه زیر ارسال من به مسابقه سازنده فراتر از زمین در بخش دبیرستان است.

محفظه رشد گیاه دارای سیستم آبیاری کاملاً خودکار است. از پمپ های پریستالتیک ، سنسورهای رطوبت و میکروکنترلر برای آبیاری خودکار گیاهان برای حفظ رطوبت مطلوب خاک استفاده کردم. من محفظه رشد خود را طوری طراحی کردم که بتوان آن را به راحتی برداشت و کاشت ، و بنابراین از فضای داخل جعبه استفاده بهینه کرد. طراحی انعطاف پذیر به فضانوردان این امکان را می دهد تا مقدار زیادی محصول داشته باشند و بتوانند هر 10-14 روز یک کیسه (تقریباً 3 سر) کاهو کاملاً رسیده برداشت کنند. از آنجا که بذرها در زمان های مختلف جوانه می زنند و با سرعت های متفاوتی رشد می کنند ، من می خواستم سیستمی را ایجاد کنم که در آن گیاهان برداشت شوند و بذرهای جدید در زمان آماده شدن قرار داده شوند ، بنابراین کیسه های گیاهی خود را طراحی کردم. این محفظه شامل چهار کیسه گیاهی یا در مجموع 12 شکاف گیاهی است که می توان آنها را برداشته ، برداشت کرد ، یک لغزش دانه جدید را داخل آن قرار داد و کیسه را می توان با استفاده از velcro در چند دقیقه به سیستم چسباند. لغزش های دانه اجازه می دهد تا بذرها آماده ، جهت گیری و چسباندن زودتر از موعد شوند و در صورت نیاز داخل کیسه قرار داده شوند. شکاف های کیسه های گیاهی طوری طراحی شده است که به گیاه اجازه می دهد رشد کند در حالی که از خروج آب و خاک از کیسه جلوگیری می کند. کیسه های استاتیک ، علاوه بر محافظت از قطعات الکترونیکی ، سطوح آینه ای هستند. بنابراین ، با استفاده از کیسه های ضد استاتیک ، نور به تمام گیاهان/جوانه های موجود در سیستم می رسد و کاهو فقط مستقیماً به سمت نور رشد نمی کند.

تدارکات

ظرف:

1. جعبه ذخیره سازی فایل اکریلیک

2. سطل ذخیره سازی فلزی

3. Organizer File Desktop

4. نوارهای Velcro

5. رشد نور

کیسه های گیاهی:

1. کیسه های ضد استاتیک

2. نوار فوم لاستیکی اسفنجی (5/16 اینچ)

3. کاغذ جوانه زنی

4. مخلوط خاک درشت

5. چسب دانه (آرد و آب)

6. دانه ها (من از بسته Mesclun Green استفاده کردم)

سیستم آبیاری:

1. پمپ پریستالتیک

2. لوله سیلیکون برای پمپ (2 میلی متر در 4 میلی متر)

3. Arduino M0 Pro (هر مدلی کار می کند) و منبع تغذیه

4. میکرو USB به USB-A

5. تخته نان

6. سیم جامپر

7. آهن لحیم کاری و لحیم کاری

8. Bridge Driver (من از TA7291P استفاده کردم)

9. سنسورهای رطوبت

می توانید موارد ارزان قیمت را بیابید ، اما به سرعت از الکترولیز ناشی از جریان خوردگی خورده و نیاز به تعویض دارند زیرا قرائت ها خراب می شوند. روش جایگزین استفاده از سنسورهای رطوبت خازنی است که کمتر مستعد خوردگی هستند یا گران تر از حسگرهای آند کاتدی

10. جک 12 ولت بشکه برای تخته نان و کابل

11. بطری آب با شیر بازرسی

مرحله 1: اتاق را جمع کنید

این مرحله را می توان به طرق مختلف انجام داد ، اما من یک ظرف دو قسمتی را انتخاب کردم زیرا انعطاف پذیری بیشتری را ایجاد می کرد. من از قاب فلزی که جلو و بالا باز است برای قرار دادن کیسه های گیاه ، نوردهی و سیستم آبیاری خودکار استفاده کردم. سپس ، هنگامی که گیاهان بارگیری می شوند ، من یک جعبه اکریلیک دارم که در بالای پایه فلزی به پایین می لغزد.

مراحل:

1. ابتدا ، نور رشد را به قاب فلزی وصل کردم. من دو سوراخ در هر طرف نور ایجاد کردم (پس از اطمینان از آسیب رساندن به هیچ یک از اجزای سازنده) ، و آن را به طرف جلوی پایه وصل کردم. (در تصویر 1 دیده می شود)

2. من مجبور شدم سوراخی را در قاب و اکریلیک برش دهم تا آکورد قدرت برای نور مناسب باشد (تصویر 2-4)

نکته: برای برش سوراخ روی اکریلیک من چهار سوراخ در گوشه مستطیل ایجاد کردم که می خواستم برش بزنم و از Dremel برای اتصال آنها و ایجاد یک برش تمیز استفاده کردم.

3. از آنجا که من یک سطل ذخیره سازی فایل برای رویه اکریلیک خریداری کردم ، مجبور شدم دو لبه را که برای آویزان کردن فایلها از آنها جدا شده بود ، بردارم. برای انجام این کار ، پلاستیک را گرم کردم ، یک خشکن رنگ و یک چکش برداشته و به آرامی روی قطعه ای که به آرامی آن را از جعبه جدا می کرد ، ضربه زدم.

4. با چند تنظیم نهایی روی قاب فلزی با استفاده از چکش ، رویه اکریلیک به طور محکم در بالای قاب و پایه قرار می گیرد.

مرحله 2: کیسه های کاشت

من برای ایجاد انعطاف پذیری بیشتر ، به جای سیستم هیدروپونیک ، کیسه های گیاهی ایجاد کردم. کیسه ها را می توان زودتر آماده کرد و به راحتی می توان با قرار دادن یک بسته کاغذی بذر و جوانه زنی در شکاف از آن استفاده کرد. کیسه ها را می توان به راحتی برداشته و با استفاده از تسمه های مخملی داخل محفظه قرار داد. همچنین ، از آنجا که تهیه کیسه ها بسیار آسان است ، می توان آنها را در زمان های افست کاشت تا جریان مداوم محصولات فراهم شود. هنگامی که همه آنها به طور همزمان کاشته می شوند ، زمانی وجود دارد که محفظه محصول قابل ملاحظه ای ندارد. بنابراین ، در عوض من پیشنهاد می کنم که کیسه ها چند هفته جبران شوند تا جریان مداوم محصول قابل برداشت وجود داشته باشد.

اندازه کیسه:

این مرحله از فرآیند مخصوص ابعاد هر جعبه افراد است. در نهایت از دو کیسه 4x6 استفاده می کنم و دو کیسه 12x16 را برای پشت و پایین جعبه خود تغییر می دهم. کیسه های 4x6 دارای زیپ برای بستن بودند ، اما کیسه های بزرگتر اینطور نبودند و من آنها را تغییر دادم. بنابراین ، من از نوار چسب دو طرفه برای بستن کیسه از داخل استفاده کردم و از یک قطعه دیگر در خارج برای عقب نگه داشتن آن استفاده کردم (تصویر 5)

جمع آوری کیسه ها:

(تصویر 3 را برای چیدمانی که برای کیف های خود استفاده کردم ببینید. من آن را طوری طراحی کردم که گیاهان در فضای یکدیگر رشد نکنند و از منبع نور یکدیگر را سایه نزنند)

1. شکاف های یک اینچی را در کیسه های آنتی استاتیک برش دهید (تصویر 1)

من از یک چاقو Xacto و یک تکه مقوا استفاده کردم تا مطمئن شوم دو طرف کیف را برش نداده ام

2. یک و نیم اینچ نوار فوم را ببرید و مستقیماً در بالای شکاف قرار دهید (تصویر 2)

3. با استفاده از چاقو یا تیغه Xacto ، یک شکاف یک اینچی در فوم برش دهید که در مرحله 1 با شکاف در کیسه تراز شده است (تصویر 2)

4. همین روند را روی یک کیسه تکرار کنید اما یک شکاف بزرگتر متناسب با سنسور رطوبت ایجاد کنید

5. همین روند را روی همه کیسه ها اما به جای یک مربع نوار فوم تکرار کنید و یک برش کوچک به شکل x بسازید که به اندازه کافی مناسب لوله های پریستالتیک باشد.

نکته: برای سوراخ های شیلنگ ، آنها را در مناطقی قرار دهید که شیلنگ ها از مناطق رشد گیاه عبور نمی کنند و همچنین می توانند راحت تر به قسمت عقب متصل شوند

مرحله 3: لغزش بذر

لغزش های بذر طوری طراحی شده اند که می توانند زودتر آماده شوند و تا زمان استفاده در انبار قرار گیرند. من یک چسب ساده مناسب بذر آماده کردم تا بذر را به کاغذ جوانه زن بچسبانم و بذر را ریشه دار کرده یا به سمت پایین نشان دهم تا ریشه ها در کیسه رشد کرده و جوانه از شکاف خارج شود.

ایجاد برگه های بذر

1. یک تکه کاغذ جوانه زنی (2.5 در 1 اینچ) برش دهید

2. یک قاشق غذاخوری آرد را فقط با آب کافی مخلوط کنید تا خمیری غلیظ ایجاد شود

3. با استفاده از خلال دندان یک نقطه از چسب بذر را در مرکز کاغذ جوانه زنی قرار دهید

4- دانه را با ریشه یا نقطه رو به پایین جهت دهید و انتهای آن را مشخص کنید/به خاطر بسپارید زیرا این جایی است که ریشه از آن رشد می کند

5. دوبار کاغذ جوانه زنی را تا کنید ، سه برابر کنید و بذر را در مرکز قرار دهید

مرحله 4: سیستم آبیاری خودکار

سیستم آبیاری متشکل از سنسورهای رطوبت و پمپ های پریستالتیک می باشد تا هنگامی که کیسه های گیاه به زیر رطوبت 30 درصد می رسند ، به طور خودکار آب آن را می دهند. من کد را طوری نوشتم که سطح رطوبت در کیسه ها بعد از 8 ساعت بررسی شود و اگر سطح زیر 30 is باشد ، پمپ به مدت 10 ثانیه روشن می شود. برای پمپ و منبع تغذیه من 10 ثانیه به اندازه کافی خوب بود که رطوبت در کیسه ها را به میزان 30 درصد افزایش دهد ، بنابراین پمپ هر 16 ساعت فعال می شود ، اما باید برای تنظیمات مختلف آزمایش و تنظیم شود.

اتصالات:

GND برای اتصال پین 1 راننده

12V GND برای اتصال پین 1 راننده

5V تا پل راننده 7 (vcc)

D5 به پل 5 راننده پل (in1)

D6 به پل پایه راننده 6 (in2)

Arduino D13 تا R1 (در صورت استفاده از LED خارجی اختیاری)

پین راننده پل 2 (out1) به پایانه مثبت پمپ پریستالتیک

پل راننده پل 4 (vref) و پین 8 (vs) تا 12V pos.

پین راننده پل 10 (out2) به پایانه منفی پمپ پریستالتیک

یادداشت:

پین 9 و 3 درایور پل استفاده نمی شود

انتهای راننده پل با گوشه مورب در بالا پین 1 و انتهای مربع آن پین 10 است

کد:

int IN1Pin = 5 ؛ // بسته به پینی که از آن استفاده می کنید تغییر دهید IN2Pin = 6؛ // بسته به پینی که از آن استفاده می کنید #پین_ رطوبت را تعریف کنید A0

void setup ()

{

Serial.begin (9600)؛

pinMode (IN1Pin ، OUTPUT) ؛

pinMode (IN2Pin ، OUTPUT) ؛

analogWrite (IN1Pin ، 0) ؛

analogWrite (IN2Pin ، 0) ؛

pinMode (رطوبت_پین ، ورودی) ؛

تاخیر (1000) ؛

}

حلقه خالی ()

{

int sensorValue = map (analogRead (humidity_pin) ، 0 ، 1023 ، 100 ، 0) ؛ // خواندن رطوبت 0-1023 تا درصد از 100-0 را ترسیم می کند

Serial.print ("سطح رطوبت فعلی:")؛

Serial.print (sensorValue) ؛

Serial.println ("٪")؛

if (sensorValue <30) // اگر رطوبت کمتر از 30 درصد باشد موارد زیر را اجرا می کند

{

analogWrite (IN1Pin ، 255) ؛ // 255 پمپ را روی حداکثر توان تنظیم می کند

تاخیر (10000) ؛ // پمپ را 10 ثانیه کار می کند

analogWrite (IN1Pin ، 0) ؛ // پمپ را خاموش می کند

Serial.println ("بررسی سطح رطوبت در 2 ساعت") ؛

تاخیر (28800000) ؛ // 8 ساعت در میلی ثانیه

int sensorValue = map (analogRead (humidity_pin) ، 0 ، 1023 ، 100 ، 0) ؛ // سطح رطوبت را بررسی می کند

Serial.println (sensorValue) ؛ // سطح رطوبت را چاپ می کند

}

دیگری

{

Serial.println ("خاک مرطوب است ، دوباره در 1 ساعت بررسی می شود") ؛ // اگر رطوبت خاک بالای 30٪ باشد این عبارت را چاپ می کند

تاخیر (3600000) ؛ // 1 ساعت در میلی ثانیه

}

}

نکته: پس از بارگذاری کد در Arduino ، برای کسانی که قبلاً از آنها استفاده نکرده اید ، نیازی نیست که آن را به کامپیوتر خود وصل کنید. می توانید یک منبع تغذیه کوچک برای آردوینو تهیه کنید و در صورت روشن شدن کد شما را اجرا می کند. بنابراین ، برای این طراحی تنها به منبع تغذیه آردوینو و منبع تغذیه 12 ولت برای جک بشکه روی تخته نان خود نیاز دارید.

مرحله 5: همه چیز را با هم ترکیب کنید

در این مرحله شما باید جعبه کامل با چراغ های رشد ، سیستم آبیاری و کیسه های گیاهی را داشته باشید ، بنابراین تنها چیزی که باقی می ماند این است که همه را کنار هم قرار دهید.

این مرحله برای بسیاری از افراد بسته به ابعاد جعبه و محفظه مخزن آب ، پمپ و میکروکنترلرها متفاوت است.

از آنجا که محفظه رشد بدون جاذبه کار می کند ، اطمینان حاصل کردم که تمام اجزای قسمت عقب را با استفاده از نوارهای Velcro 15 پوندی به هم وصل کرده ام.

1. من از نگهدارنده آردوینو و تخته نان و بندهای مخملی متصل به قاب و پشت نگهدارنده استفاده کردم و آن را در قسمت بالای محفظه ذخیره سازی فایل که محفظه پشتی من است نصب کردم. (تصویر 2)

2. سپس ، نوارهای Velcro را در پایین پمپ پریستالتیک و پایه محفظه قرار دادم و همین کار را با مخزن آب انجام دادم.

3. بعد ، سیستم آبیاری است. من از سه اتصالات سه راهی استفاده کردم تا شیلنگ را از پمپ پریستالتیک به چهار شلنگ برای چهار کیسه گیاهی تقسیم کنم. (تصویر 3)

4. در نهایت ، نوارهای Velcro را قرار دادم تا کیسه های گیاه را در جای خود نگه دارد. از آنجا که من نوارها را به مش وصل می کردم ، بخشهایی از تارهای صنعتی را برش دادم و آنها را به قسمت بیرونی قاب در پشت نوارهای Velcro چسباندم.

مرحله 6: راه اندازی کیسه های گیاه و راه اندازی

بعد از اینکه محفظه عقب ، لوله ها و سنسورهای رطوبت همه در جای خود قرار گرفتند ، تنها چیزی که باقی می ماند این است که کیسه های گیاه ، لوله و سنسورهای رطوبت را وصل کنید.

مجمع نهایی

1. کیسه های گیاهی را در طرفی که برای آن طراحی شده است قرار دهید. (تصویر 2 روند را نشان می دهد)

2. سنسور رطوبت را با شکاف طولانی تری که قبلاً ایجاد شده است در کیسه قرار دهید

3. لوله ها را از طریق درگاه های فوم مربع کوچکتر داخل کیسه ها قرار دهید

4. چراغهای رشد را به تایمر وصل کنید و طوری تنظیم کنید که چراغها 16 ساعت در روز روشن باشند

5. منبع تغذیه 12 ولت را به جک بشکه بشقاب وصل کنید

6. آردوینو را به کامپیوتر وصل کنید (اگر می خواهید خروجی ها را زیر نظر داشته باشید) یا منبع تغذیه و اجازه دهید برنامه اجرا شود!

مرحله 7: نتایج

اولین مجموعه تصاویر (1-4) بالا دو هفته رشد است

مجموعه دوم (5-6) مربوط به روز پنجم است که اکثر کیسه های گیاه جوانه های قابل مشاهده ای داشتند

آخرین تصویر (7) مربوط به اولین روزی است که سیستم روشن شد

بهترین بخش در مورد این ضدعفونی این بود که وقتی یک کیسه بزرگ شد ، زیرا آنها با سرعت های مختلف رشد می کردند ، من می توانم کاهو را جدا کرده و مجموعه جدیدی از دانه ها را در همان کیسه قرار دهم بدون این که سایر محصولات را قبل از آماده شدن برداشت کنم. به در آزمایشات آینده ، من قصد دارم کاشت بذر هر کیسه را دو هفته جبران کنم ، زیرا تقریباً 45-55 روز طول می کشد تا بیشتر کاهوها بالغ شوند. و با انجام این کار ، هر دو هفته یک کیسه گیاهی به ارزش کاهو کاملاً رشد کرده آماده برداشت دارم و از دیگر گیاهان کاهو جلوگیری می کند که نور را به کیسه های دیگر مسدود کنند ، زیرا تعداد سرهای بزرگتری کمتر رشد می کند.

نفر دوم در مسابقه سازنده در حال رشد فراتر از زمین