پرورش دهنده گیاهان خرد "توپ دیسکو": 13 مرحله

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

با سلام به خوانندگان ، این پروژه یک ارائه حرفه ای برای مسابقه سازنده در حال رشد فراتر از زمین است.

این پروژه اثبات مفهومی برای یک طرح کاشت بالقوه است که می تواند برای رشد برنامه در گرانش خرد استفاده شود.

بر اساس قوانین مسابقه ، الزامات سیستم را ذکر کردم ،

1. سیستم باید در ناحیه 50cm^3 قرار گیرد.
2. سیستم باید از گرانش خرد استفاده کند.
3. سیستم می تواند در هر موقعیتی جهت گیری شود
4. سیستم می تواند منبع خارجی منبع تغذیه از ریل های داخلی ISS باشد.
5. سیستم باید بسیاری از فرایندهای در حال رشد را با حداقل تعامل فضانوردان خودکار کند.

با مفروضات فوق ، من شروع به طراحی سیستم کردم.

مرحله 1: پیشنهاد پروژه

برای شروع ، یک طرح کلی از آنچه فکر می کردم سیستم می تواند به نظر برسد ترسیم کردم ،

ایده اولیه من یک گوی معلق در مرکز محیط رو به رشد با نورپردازی روی قاب اطراف بود.

پایه این جعبه آب و لوازم الکترونیکی را در خود جای داده است.

در این مرحله من فهرست بندی اجزای بالقوه چنین سیستمی را شروع کردم ،

1. قاب - باید مواد قاب مناسب را انتخاب کنید
2. نورپردازی - چه نوع نورپردازی بهتر است؟ نوارهای LED؟
3. سنسورها - برای خودکار شدن سیستم ، باید بتواند رطوبت را مانند رطوبت و دما حس کند.
4. کنترل - کاربر به روشی برای تعامل با MCU نیاز دارد

هدف این پروژه تولید اثبات مفهوم است ، بر اساس درس های آموخته شده لیستی از کارهای آینده و توسعه مورد نیاز برای پیشبرد این ایده را تهیه می کنم.

مرحله 2: اثبات مفهوم - BOM

BOM (قبض مواد) برای این پروژه تقریبا 130 پوند هزینه دارد تا همه چیز مورد نیاز را سفارش دهد ، از این هزینه تقریباً 100 پوند برای ساخت یک واحد تولید کننده واحد استفاده می شود.

به احتمال زیاد شما بخش قابل توجهی از قطعات الکترونیکی را به طور چشمگیری کاهش می دهید.

مرحله 3: الکترونیک - طراحی

من از Fritzing برای برنامه ریزی وسایل الکترونیکی مورد نیاز برای این پروژه استفاده کردم ،

اتصالات باید به شرح زیر باشد ،

LCD 16x2 I2C

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

رمزگذار روتاری (D3 و D2 به عنوان پین های Arduino Uno Interupt انتخاب شدند)

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

سنسور دمای DS18B20

1. GND> GND
2. DQ> D4 (آردوینو ، با کشش 5 ولت 4k7)
3. VDD> 5 ولت

سنسور رطوبت خاک

1. A> A0 (آردوینو)
2. -> GND
3. +> 5 ولت

ماژول رله دوگانه

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

برای پیوندهای دیگر لطفاً به نمودار بالا نگاه کنید.

مرحله 4: الکترونیک - مونتاژ

من قطعات الکترونیکی را همانطور که در نمودار صفحه قبل توضیح داده شده مونتاژ کردم ،

من از protoboard برای ساخت سپر برای Arduino Uno استفاده کردم ،

برای انجام این کار ، تخته را تقریباً به اندازه Uno شکستم و سپس پین های هدر مردانه را که با هدرهای زن در Uno هماهنگ شده بود ، اضافه کردم.

اگر اتصالات با نمودار قبلی مطابقت داشته باشند ، سیستم باید به درستی کار کند ، ممکن است ایده خوبی باشد که برای سادگی ، اتصالات را به شیوه ای مشابه من تنظیم کنم.

مرحله 5: نرم افزار - برنامه ریزی

ایده کلی برای عملکرد نرم افزار این است که سیستم به طور مداوم دور خواندن مقادیر سنسور بچرخد. در هر چرخه مقادیر روی LCD نمایش داده می شود.

هنگامی که این کلید تشخیص داده شد ، رابط کاربری منو باز می شود ، کاربر می تواند با نگه داشتن کلید چرخشی به منو دسترسی پیدا کند. کاربر چند صفحه در دسترس خواهد داشت ،

1. پمپ آب را راه اندازی کنید
2. تغییر وضعیت LED (روشن / خاموش)
3. تغییر حالت سیستم (خودکار / دستی)
4. خروج از منو

اگر کاربر حالت خودکار را انتخاب کرده باشد ، سیستم بررسی می کند که آیا میزان رطوبت در حد آستانه است یا خیر ، در غیر اینصورت به طور خودکار آب را پمپ می کند و یک تأخیر ثابت منتظر می ماند و دوباره بررسی می شود.

این یک سیستم اتوماسیون اساسی است اما به عنوان نقطه شروع برای پیشرفتهای آینده عمل خواهد کرد.

مرحله 6: نرم افزار - توسعه

کتابخانه های مورد نیاز

• دما دالاس
• LiquidCrystal_I2C-master
• OneWire

یادداشت های نرم افزاری

این کد اولین پیش نویس کد است که عملکردهای اساسی سیستم را شامل می شود

برای دریافت آخرین کد سیستم ، پیوست Nasa_Planter_Code_V0p6.ino را مشاهده کنید ،

دما و رطوبت در صفحه نمایش

حالت خودکار و حالت دستی - کاربر می تواند سیستم را به صورت خودکار آب در رطوبت آستانه پمپ کند

کالیبراسیون سنسور Moisuture - AirValue & WaterValue int int باید به صورت دستی پر شود زیرا هر سنسور کمی متفاوت خواهد بود.

رابط کاربری برای کنترل سیستم

مرحله 7: مکانیکی - طراحی (CAD)

برای طراحی این سیستم که از Fusion 360 استفاده کردم ، مونتاژ نهایی را می توانید از لینک زیر مشاهده یا بارگیری کنید

a360.co/2NLnAQT

این مجموعه در منطقه مسابقه 50 سانتی متر مربع 3 قرار می گیرد و از لوله PVC برای ساخت قاب جعبه استفاده کرده است ، با براکت چاپ سه بعدی برای اتصال گوشه. این قاب دارای قطعات چاپ سه بعدی بیشتری است که برای نصب دیوارهای محفظه و روشنایی LED استفاده می شود.

در مرکز محوطه ما دستگاه کاشت "Disco Orb" را داریم که یک مجموعه 4 قسمتی است (2 نصف گوی ، 1 پایه گوی ، 1 لوله). این دارای برش های خاصی است که به لوله پمپ آب و حسگر رطوبت خازنی اجازه می دهد تا در قسمت خاک قرار گیرند.

در پایه طراحی می توانید جعبه کنترل را مشاهده کنید ، این وسایل الکترونیکی را در خود جای داده و استحکام قاب را می بخشد. در این قسمت ما می توانیم User Interface & Controls را مشاهده کنیم.

مرحله 8: قطعات مکانیکی - چاپ سه بعدی

مونتاژ مکانیکی به قطعات مختلف چاپ سه بعدی نیاز دارد ،

براکت های قاب گوشه ، پایه های جانبی ، لولا درب ، پایه های LED و براکت های جعبه کنترل ،

این قطعات باید تقریباً 750 گرم وزن و 44 ساعت زمان چاپ داشته باشند.

قطعات را می توان از مجموعه سه بعدی پیوند داده شده در صفحه قبلی صادر کرد یا می توانید در thingiverse در اینجا پیدا کنید ،

www.thingiverse.com/thing:4140191

مرحله 9: مکانیکی - مونتاژ

توجه داشته باشید که من به دلیل محدودیت زمان و هزینه ، قسمت های دیوار محوطه را رد کردم ،

در ابتدا ، ما باید لوله PVC را به قسمت های 440 میلیمتری برش دهیم ، ما به 8 قسمت لوله مانند این نیاز داریم. 8 پایه LED چاپ شده و 4 براکت گوشه قاب.

اکنون باید نوارهای LED را آماده کنیم ،

1. نوارهای قیچی را به طول تقریبی 15 سانتی متر برش دهید ، ما باید 8 قسمت نوار LED را برش دهیم
2. با برداشتن کمی لاستیک پدهای + & - را در معرض دید قرار دهید
3. اتصالات سربرگ نر را لحیم کنید (قسمت های 3 را برش داده و هر سر آن را به یک پد لحیم کنید)
4. محافظ چسبنده پشت هر نوار را بردارید و قطعات چاپگر سه بعدی LED را نصب کنید.
5. حالا یک کابل بسازید تا همه نکات مثبت و منفی هر نوار را به هم وصل کنید
6. در نهایت آن را روشن کرده و بررسی کنید که آیا همه LED ها کار می کنند

مرحله 10: پروژه - پیشرفت تا کنون

تا اینجایی که من از مونتاژ این پروژه عبور کرده ام ،

من قصد دارم به روز رسانی این راهنما را با پیشرفت پروژه ادامه دهم ،

آنچه باقی مانده است انجام شود

• مونتاژ جعبه کنترل کامل
• الکترونیک خانگی
• آزمایش سیستم پمپاژ آب
• پیشرفت را مرور کنید

مرحله 11: درسهای آموخته شده

حتی اگر پروژه در حال حاضر به پایان نرسیده است ، من هنوز چند چیز مهم را از تحقیق در مورد این پروژه آموخته ام.

پویایی سیالات در گرانش خرد

این یک موضوع شگفت انگیز پیچیده است که بسیاری از مسائل دیده نشده را برای دینامیک سیالات مبتنی بر گرانش استاندارد معرفی می کند. همه غرایز طبیعی ما در مورد چگونگی عملکرد مایعات در پنجره های خرد از ناحیه پنجره خارج می شود و ناسا مجبور شد دوباره چرخ را اختراع کند تا سیستم های نسبتاً ساده زمینی کار کند.

سنجش رطوبت

در مورد روشهای مختلفی که معمولاً برای تشخیص رطوبت استفاده می شود (سنسورهای حجمی ، تنسیومترها و حالت جامد) ، برای خواندن خوب این موضوع به این پیوند مراجعه کنید

یادداشت های جزئی

لوله PVC برای ساخت سریع قاب ها عالی است ،

به ابزارهای چوبی بهتر نیاز دارم!

برای پروژه های سرگرمی ، بخش بندی وظایف و تعیین مهلت ها دقیقاً مانند محل کار ، از قبل برنامه ریزی کنید!

مرحله 12: کار آینده

پس از خواندن نحوه مدیریت دینامیک سیالات در گرانش خرد ، بسیار علاقه مند هستم که راه حل خود را برای این مشکل طراحی کنم ،

من می خواهم این طرح خشن را بیشتر کنم ، ایده این سیستم این است که از یک مخزن دمنده با موتورهای پله ای استفاده کنید که می تواند ناحیه ظرف را فشرده کند تا فشار لوله خاصی را حفظ کند.

مرحله 13: نتیجه گیری

با تشکر از خواندن ، امیدوارم لذت برده باشید ، اگر س questionsالی دارید یا می خواهید در مورد هر چیزی که در این پروژه پوشش داده شده است کمک بگیرید ، نظر دهید!

جک