Кішкене кеңістікте көбірек салат өсіру немесе кеңістікте салат өсіру, (көп немесе аз) .: 10 қадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:24

Бұл Instructables арқылы берілетін Growing Beyond Earth, Maker Contest кәсіби ұсынысы.

Мен ғарыштық дақылдар өндірісін жобалап, бірінші нұсқаулықты жариялағаныма қуаныштымын.

Байқауды бастау үшін бізден өтінді

«… өсімдіктердің өсу камерасының дизайны мен құрылысы туралы егжей -тегжейлі нұсқаулық беріңіз, ол (1) көлемі 50см х 50см х 50см -ге сәйкес келеді, (2) өсімдіктердің өсуін қамтамасыз етуге қажетті барлық мүмкіндіктерді қамтиды, яғни жасанды жарық, суару жүйесі, және айналмалы ауаның құралдары, және (3) мүмкіндігінше көп өсімдіктерді орналастыру және сәтті өсіру үшін ішкі көлемді тиімді және өнертапқыш қолданады ».

Байқау талаптары мен ЖҚС -ты оқығаннан кейін мен дизайн процесінде келесі жорамал жасадым.

Ғарышкердің «жобамен» аптасына бір рет жоспарланған өзара әрекеттестігі жарыс критерийлерінде автоматты басқару аспектісін жоймайды.

«Жобаға» арналған PSU 50см3 сыртында орналасуы мүмкін, себебі егер қондырғы ғарышта болса, ХҒС қондырғыны қуатпен қамтамасыз етеді. Жарықдиодты «жоба» ішіндегі салқындату 50см3 сыртында басталуы мүмкін, себебі егер қондырғы ғарышта болса, ХҒС қондырғыны салқындатуды қамтамасыз ете алады.

«Пайдаланушы» жоспарланған апталық қызмет көрсету үшін 50см3 көлемінің жоғарғы және 4 жағына шектеусіз қол жеткізе алады, бірақ егер «жобамен» жоспарланбаған мәселе туындаса, жоспарланбаған мәселелерді жоққа шығармайды.

Содан кейін мен байқаудың параметрлерін жинадым

Жоба деректері

Су: 100 мл/өсімдік/тәулік (ұсынылады)

Жарықтандыру: 400-700нм PAR шегінде 300-400? Моль/М2/с (ұсынылады)

Жарық циклі: 12.12

Жарық түрі: жарық диоды (ұсынылған)

Ауа айналымы: 2,35сф/0,0665м3 үшін (менің дизайнымның өсу аймағы)

ХҒС бойынша температура: 65 - 80˚F / 18,3 - 26,7 ° C (анықтама үшін)

Өсімдіктің түрі: «керемет» қызыл ромен салаты

Піскен өсімдік мөлшері: биіктігі 15 см, диаметрі 15 см

Өсіру жүйесі: (дизайнер таңдауы)

Жабдықтар

Бізге керек -жарақтар керек

(Бұл бөліктер тұжырымдаманы дәлелдеу үшін пайдаланылады, мүмкін олар ғарыштық сапарларға рұқсат етілмеген)

1 - 0.187”48” x96”ақ ABS

3 - микроконтроллерлер

1 - 1602 СКД дисплейі

1 - Nano үшін Data Logger қалқаны

3 - фото резисторлар

4 - AM2302 датчиктері

1 - DS18B20 температура сенсоры

1 - EC сенсоры, 1 - 15мА 5В оптикалық сұйықтық деңгейі

1 - Pi үшін DS3231 (RTC)

… және басқа да материалдар

1 - перисталтикалық мөлшерлегіш сорғы

1 - 12 В су сорғышы

1 - пьезо сигналдары

3 - 220 Ом кедергісі

1 - DPST қосқышы

1-265-275нм UVC стерилизаторы

24 - 1½ »санитарлық қақпақтары

1 - Сұйық/ауа магниттік араластыру сатысы

1 - тамшылатып басқару басы, 8 жол

1 - Тамшылатып суару құбыры

1 - Ауыстырылатын су ыдысы

1 - ½ ID ПВХ құбыры

70 - светодиодты бекітуге арналған бұрандалар

18 AWG & 22 AWG сымы

1 - Түтікшені қысқартыңыз

1 - жарықдиодты жылу қабылдағышқа арналған алюминий

Биіктігі 5 - 6 мм болатын тактильді қосқыштар

4 - 1 Ом, 1 Ватт резисторлар

1 - Pkg тұқымдары «керемет» салат

… және тағы басқалар

1 - 400 Вт күшейту тақтасы

32-3 Вт ақ жарық диодтары, (6000-6500k)

1 - 24V / 12V / 5V / 3.3V PSU

8-40 мм компьютерлік желдеткіштер

11 - 5В Opto оқшауланған реле

10 - 1N4007 ұшатын диод

24 - Rockwool штепсельдері

1 - гидропоникалық қоректік заттар

1 - қоректік контейнер

1 - Mylar парағы

… және құралдар

Желімдеуге арналған еріткіш

Көрдім

Шұңқырлы аралар

Пісіру темірі

Дәнекер

Бұрғылау

Бұрғылау биттері

Бұрауыштар

Компьютер

USB кабелі

Arduino IDE бағдарламасы

1 -қадам: Қазіргі «VEGGIE» жүйесін салыстыру

ХҒС бойынша «VEGGIE» жүйесі 28 күнде (4 аптада) 6 бас салат өсіре алады. Егер «VEGGIE» 6 ай жүгірсе, (ғарышкер ХҒС бортында болудың орташа уақыты) 36 апталық салат өсіреді, оған екі апталық 6 басы қосылады. 3 адамнан тұратын экипаж үшін бұл айына екі рет жаңа піскен көкөністер.

GARTH жобасы 28 күнде (4 аптада) 6 бас салат өсіреді. БІРАҚ.. егер ол 6 ай бойы жүгірсе, ол 138 бас салат өсіреді, өсудің әр түрлі кезеңінде қосымша 18 бас болады. 3 адамнан тұратын экипаж үшін бұл айына 7½ рет немесе аптасына екі рет жаңа піскен көкөністер.

Егер бұл сіздің назарыңызды аударса … дизайнды егжей -тегжейлі қарастырайық

2 -қадам: GARTH жобасы

Бау -бақша өсіруді автоматтандырудың ресурстық технологиясы

(GARTH жобасының фотосуреттері Dollar Store көбік тақтасынан жасалған толық масштабты макет болып табылады)

GARTH жобасы 4 бөлек оңтайландырылған өсу аймағын қолдану арқылы өнімділікті арттырады. Ол сонымен қатар жарықтандыруды, ауа сапасын, судың сапасын және суды алмастыруды автоматты басқару жүйелерін қамтиды.

32, Ақ 6000K жарықдиодты шамдар ұсынылған PAR талаптарын қамтамасыз етеді. Ішкі ортаны сақтау үшін екі желдеткіш ауа айналымы жүйесі мен төрт желдеткіш желдеткіш жүйесі енгізілді, ал өсімдіктерді тамақтандыру мен бақылау үшін қоректік жұқа пленка (NTF) автоматтандырылған гидропоникалық жүйесі таңдалды. Булануды алмастыратын су ғарышкердің көмегінсіз гидропоникалық жүйеде қоректік заттардың деңгейін ұстап тұру үшін қажет, үнемі араластырылатын сұйық қоректік резервуардың қасында, жоғарғы қоймадағы бөлек резервуарда сақталады. Барлық қуат жоғарғы сақтау аймағынан кіреді, жұмыс істейді және таратылады.

3 -қадам: Дизайн ерекшеліктері

Өсудің төрт аймағы

Бірінші кезең (өну), 0-1 апталық тұқымдар үшін шамамен 750 см өсу кеңістігі

Екінші кезең, 1-2 апталық өсімдіктер үшін шамамен 3, 600 см өсу кеңістігі

3-ші кезең, 2-3 апталық өсімдіктер үшін, шамамен 11 000 өсу алаңы

4-ші кезең, 3-4 апталық өсімдіктер үшін шамамен 45 000 цс өсу алаңы

(1 -ші және 2 -ші кезеңнің аймақтары отырғызуды, қызмет көрсетуді және тазалауды жеңілдету үшін алынбалы табаққа біріктіріледі)

4 -қадам: жарықтандыру жүйесі

PAR метріне қол жеткізусіз жарықтандыру қиын болды, бақытымызға орай, конкурсқа Дэвитт мырза Fairchild тропикалық ботаникалық бағында қатысты. Ол мені өте пайдалы диаграммаларға бағыттады, сол диаграммалар мені де led.linear1 -ге алып келді. Диаграммалар мен веб -сайттың көмегімен мен жарықтандыру мен схеманың қажеттілігін есептей алдым.

Менің конструкциямда 1 Ом, 1 ватт резисторлары бар 8, 3 ватт жарықдиодты 4 диапазонды іске қосу үшін 26,4 В бастапқы кернеу қолданылады. Мен тұрақты токты 26,4 В -қа дейін көтеру үшін 24В кернеуі мен Boost түрлендіргішін қолданамын. (ХҒС бортында менің конструкциям кернеуді төмендету және 26,4 В тұрақты токты қамтамасыз ету үшін қол жетімді 27В және Бак түрлендіргішін қолданады)

Бұл жарықтандыру жүйесінің бөлшектер тізімі.

32, Ақ 6000-6500k, 600mA, DC 3V – 3.4V, 3W жарықдиодты шамдар

4, 1 Ом - 1 Вт резисторлар

1, 12A 400W Boost түрлендіргіші

1, 40 мм желдеткіш

1, термистор

1, Pi (RTC) үшін DS3231 немесе деректер тізбесі

18 AWG сымы

… мен осылайша отыз екі, 3Вт жарықдиодты қолдануды жоспарлап отырмын.

1 -ші кезеңде бір жарық диоды, 2 -ші кезеңде төртеуі және 3 -ші кезеңде тоғызы. Соңғы он сегіз светодиод 4 -ші кезеңді жарықтандырады және бізді шамамен 2,4 амперде 96 ватт жарыққа жеткізеді.

5 -қадам: Ауа айналымы мен желдету жүйесі

(Есіңізде болсын, сантехника мен электр сымдары толық емес. Бұл ұсынылған жүйенің макетінің суреттері)

Циркуляция 40 мм екі желдеткішпен жүзеге асады. Жоғарғы сол жақтағы каналдан 4 -ші сатыға соғылатын итергіш желдеткіш. Ауа 4 -ші сатыдан және 3 -ші сатының алдыңғы жағына, содан кейін 3 -ші сатыдан және артқы жағынан (1 -ші сатының жоғары және айналасында, қысқа канал арқылы) 2 -ші кезеңнің артқы жағына түседі. 2 -ші сатыдан жоғары құбырдағы желдеткіш 2 -ші саты арқылы ауаны шығарады және жоғарғы оң жақ жоғарғы бұрыштан шығарады. Ауа айналымы жүйесі арқылы саяхатты аяқтау.

Төртінші сатыдағы желдеткіш тікелей артқы қабырғадан шығады. Үшінші саты оның артқы қабырғасынан өтеді. 2 -ші саты жоғарыдан тікелей шығарылады, ал өну кезеңі (1 -кезең) 3 -ші және 4 -ші кезеңдерге ұқсас артқы қабырғадан шығады.

6 -қадам: NFT гидропоникалық жүйесі

(EC зонд, температура өлшегіші, сұйықтық деңгейінің сенсоры, тұщы су қоймасынан булануды ауыстыруға арналған шлангілер және сорапты каналдарға қосатын шлангілер, барлығы осында орналасады, бірақ бұл суретте көрсетілмеген)

Жүйеге 9000+мл/куб кубик, 7000+мл // кубты буландыруға арналған тұщы су қоймасы, 12В 800л/сағ су сорғышы, суға түсетін кез келген балдырды жоюға арналған УК-С стерилизаторы кіреді. 8 портты реттелетін ағынды коллектор, 2 -ші сатыдан төмен қарай ағып жатқан суды ағызу үшін қарама -қарсы ағынды желдеткіші бар аэрация мұнарасы және араластырғыш сатыдағы сарқынды су, сұйықтық деңгейінің сенсоры, ЭК сенсоры, судың температурасы датчигі, қоректік резервуардан мөлшерлейтін перистальтикалық сорғы., резервуардағы ерітіндідегі қоректік заттарды және бес өсу шұңқырында немесе каналда сақтайтын араластыру кезеңі. Бес өсу каналы, араластыру кезеңі, аэрация мұнарасы 8 портты реттелетін ағынды коллектордан суды алады. Гидропоникалық жүйеге қызмет көрсету қажет болғанда, алдыңғы панельде орналасқан екі полюсті бір лақтыру (DPST) ажыратқышы қуатты өшіреді. су сорғысына, УК-С стерилизаторына және перистальтикалық сорғыға қоректік мөлшерлегішке жіберіңіз. Бұл «Қолданушыға» гидропоникалық жүйеде өзіне немесе егінге қауіп төндірмей қауіпсіз жұмыс жасауға мүмкіндік береді.

7 -қадам: қоректік заттарды жеткізудің автоматты жүйесі

Мен осы жобаға Майкл Рэтклифф жасаған «Өздігінен оңтайландырылатын автоматтандырылған Arduino Dozer» дозаторын қолданамын. Мен оның эскизін жүйеме және аппараттық құралға бейімдеп қойдым және мен EC сенсоры ретінде Майклдың «Үш долларлық EC - PPM метрін» қолданамын.

Бұл екі жобаға қатысты ақпаратты немесе нұсқаулықты мына жерден табуға болады: element14, hackaday немесе michaelratcliffe

8 -қадам: Автоматтандыру жүйелерінің электроникасы

Жарықтандыру жүйесінде Arduino микроконтроллері, Pi (RTC) үшін бір DS3231, бір 4 релелік модуль, төрт 1 Ом-1 ватт резистор, отыз екі 3W ақ жарық диодты, 400 Вт күшейткіш түрлендіргіші, үш фото резистор, бір 40 мм компьютер қолданылады. желдеткіш және бір термистор. Микроконтроллер шамдарды 12 сағат қосулы, 12 сағаттық өшіру циклінде уақытты анықтау үшін RTC пайдаланады. Ол фото резисторлармен жарықтың 2 -ші, 3 -ші және 4 -ші сатыларындағы жарық деңгейін бақылайды және егер жарық кез келген кезеңде жарықтың төмен деңгейін анықтаса, жарықдиодты/пьезо дабылы арқылы ескерту жасайды. Жарықдиодты драйверлер тақтасының температурасы 40 мм желдеткішке қосылған термистормен бақыланады және жеткілікті жылу анықталған кезде автоматты түрде салқындатуды бастайды.

Nutrient Delivery жүйесін Майкл Рэтклифф жасаған. Жүйеде Arduino Mega, Майклдың EC зондтық идеяларының бірі, бір 1602 СКД пернетақтасы экраны, бір DS18B20 су температурасы датчигі, бір 12В перистальтикалық дозалау сорғысы және бір 5В опто оқшауланған реле қолданылады. Мен бір оптикалық сұйықтық деңгейінің сенсорын қостым. Жүйе ЭК мен судың температурасын бақылайды және қажет болғанда қоректік заттарды дозалау үшін перистальтикалық сорғыны қосады. Микроконтроллер картоптағы судың деңгейін бақылайды және егер суқұбырдағы судың температурасы пайдаланушы орнатқан ауқымнан асып кетсе, егер жарық диодты/пьезо дабылы арқылы ескертеді, егер EC сенсорының деректері пайдаланушы орнатқаннан ұзақ болса. уақыт кезеңі немесе су төгетін су деңгейі пайдаланушы орнатқан деңгейден төмен болса.

Ауа айналымы жүйесі Arduino микроконтроллерінен, төрт AM2302 датчиктерінен, 40 мм компьютерлік алты желдеткіштен (2, 3 және 4 сатыларға арналған екі ауа айналым желдеткіштері мен 4 желдеткіш желдеткіштерден), бір УК-С стерилизаторынан және 5В оптикалық оқшауланған алты реледен тұрады. жанкүйерлер үшін). Контроллер барлық 4 кезеңдегі ауа температурасы мен ылғалдылықты бақылайды және температура мен ылғалдылықты пайдаланушы диапазонында ұстап тұру үшін қажет болғанда желдеткіштің екі айналым жүйесін немесе желдеткіштің жеке желдеткіштерін автоматты түрде іске қосады. Контроллер сонымен қатар УК-С стерилизаторының уақытын орнатады және бақылайды, егер температура немесе ылғалдылық 4 кезеңнің кез келгенінде пайдаланушы орнатқан деңгейден асып кетсе, жарықдиодты/пьезо дабылын сақтайды.

9 -қадам: құрастыру

50 см3 корпус, арналар, тұщы судың булануын алмастыратын резервуар, аэрация мұнарасы, орталық ауа айналымы каналы, 1 -ші және 2 -ші сатыдағы тартпа, төбеге бекіткіштер (суретте көрсетілмеген) және басқа тірек конструкциялардың көпшілігі 0,187 жылдан бастап салынады. Қара ABS. Кезеңдерге арналған алдыңғы перделер Mylar пленкасында макетте көрсетілген, бірақ, мүмкін, нақты прототипте шағылысқан акрил немесе поликарбонаттан жасалған болар еді. Жарықтандыру (көрсетілмеген, бірақ сериясы 8, 3Вт жарықдиодты 4 массивтен тұрады) сұйықтықпен салқындату үшін үстіңгі жағында дәнекерленген 0,125 дюймдік мыс құбыры бар шамамен 0,125 дюймдік алюминий қаңылтырға орнатылады. NTF суының 1 және 2 сатысына су құбыры (фотосуреттердің ешқайсысында көрсетілмеген, бірақ) 2-ші кезеңнің алдында жылдам қосылу арқылы бекітіледі.

Күшейткіш түрлендіргіш (үстіңгі сақтау аймағының фотосуретінде көрсетілген) өнгіштікке арналған қосымша жылуды қамтамасыз ету үшін өну науасының астына (1 кезең) ауыстырылуы мүмкін. AM2302, температура мен ылғалдылық сенсорлары (көрсетілмеген) әр сатыда жоғары орналасады (үнемі жоспарланған ауа айналымы жолынан тыс)

Дизайн ғарыш туралы мүлде ойламайтын сияқты көрінуі мүмкін,

бірақ олай емес. Мұнда сипатталған менің NTF жүйесі ғарыш үшін оңтайландырылмаған немесе өзгертілмеген, бірақ NTF гидропоникалық жүйелері ғарыштық дақылдардың микрогравитациядағы бірегей қажеттіліктеріне елеулі үміткерлер болып табылады және менде оның кеңістігін оңтайландыру туралы идеялар бар.

Байқау бізден белгілі бір кеңістікте көбірек өсімдіктерді өсіретін жүйені жобалауды және дизайнды мүмкіндігінше автоматтандыруды сұрады.

Екінші кезеңге таңдалған конструкциялар алдымен өсімдіктерді жер бетінде өсіруі керек. Менің ойымша, менің дизайным байқаудың барлық талаптарын орындайды және өсімдіктердің өсуіне, ауаның айналымына, экологиялық автоматтандырылған бақылауға және өсімдіктер үшін апталық шығын материалдарына қажет нақты кеңістікті құрметтей отырып жасайды. Барлығы 50 см3 кеңістікте бізге берілді.

10 -қадам: оны аяқтау үшін

The GARTH жобасының автоматтандырылуы аптасына бір рет назар аударуды азайтады.

«VEGGIE» жүйесімен салыстырғанда техникалық қызмет көрсетудің жеті есе төмендеуі.

The GARTH жобасында апта сайын алты зауыт басталды.

«VEGGIE» жүйесінде ай сайын басталатын алты зауытпен салыстырғанда, өндіріс көлемі төрт есе өсті.

Мен бұл өзгерістерді тиімді, өнертапқыш және тиімді деп санаймын.

Сіз де болады деп үміттенемін.

«Жерден тыс өсетіндер» конкурсында екінші орын