Микрогравитациялық өсімдік өсіруші «Диско -бал»: 13 қадам

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

Сәлеметсіздерме оқырмандар, бұл жоба - Growing Beyond Earth Maker байқауына кәсіби ұсыныс.

Бұл жоба микрогравитациядағы жоспарды өсіру үшін пайдаланылуы мүмкін потенциалды қондырғы дизайны тұжырымдамасының дәлелі.

Байқау ережелері негізінде мен жүйенің талаптарын тіздім

1. Жүйе 50см^3 алаңға сәйкес келуі керек.
2. Жүйе микрогравитацияны қолдануы керек.
3. Жүйе кез келген позицияға бағытталуы мүмкін
4. Жүйе ХҒС ішкі рельстерінен сыртқы қуат көзі бола алады.
5. Жүйе ғарышкерлердің минималды өзара әрекеттесуімен өсіп келе жатқан процестің көп бөлігін автоматтандыруы керек.

жоғарыда айтылған болжамдарға сүйене отырып, мен жүйені құра бастадым.

1 -қадам: Жоба бойынша ұсыныс

Бастау үшін мен жүйе қалай көрінетіні туралы қысқаша сызба жасадым, Мендегі алғашқы идея - өсіп келе жатқан ортаның ортасында жарықтандырылған, айналадағы жақтауда ілінген шар.

Бұл қораптың негізінде су мен электроника болады.

Бұл кезеңде мен осындай жүйенің потенциалды компоненттерін сұрыптай бастадым.

1. Жақтау - сәйкес жақтау материалын таңдау қажет
2. Жарықтандыру - жарықтандырудың қай түрі жақсы? Жарық диодты жолақтар?
3. Датчиктер - Жүйені автоматтандыру үшін ылғалдылық пен ылғалдылықты сезіну қажет.
4. Бақылау - пайдаланушыға MCU -мен өзара әрекеттесу әдісі қажет

Бұл жобаның мақсаты - тұжырымдаманы дәлелдеу, мен алған тәжірибеге сүйене отырып, осы идеяны әрі қарай жалғастыру үшін қажет болатын жұмыстар мен әзірлемелердің тізімін жасаймын.

2 -қадам: Тұжырымдаманы дәлелдеу - БОМ

Бұл жобаға арналған БОМ (Билл материалдары) шамамен 130 фунт стерлингті құрайды, қажет нәрсенің барлығына тапсырыс беру үшін шамамен 100 фунт стерлинг өсіруші қондырғысын жасауға жұмсалады.

Сізде электроника компоненттерінің жеткілікті бөлігі болуы мүмкін, бұл кодты күрт төмендетеді.

3 -қадам: Электроника - Дизайн

Мен Fritzing -ті осы жобаға қажетті электрониканы жоспарлау үшін қолдандым, Қосылымдар келесідей болуы керек:

СКД 16x2 I2C

1. GND> GND
2. VC> 5V
3. SDA> A4 (Arduino)
4. SCL> A5 (Arduino)

Rotary Encoder (D3 & D2 таңдалды, себебі олар Arduino Uno Interupt түйреуіштері болып табылады)

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

DS18B20 температура сенсоры

1. GND> GND
2. DQ> D4 (Arduino, 5кВ 4к7 дейін тартылады)
3. ВД> 5В

Топырақ ылғалдылығы сенсоры

1. A> A0 (Arduino)
2. -> GND
3. +> 5В

Қос реле модулі

1. VC> 5V
2. INC2> D12 (Arduino)
3. INC1> D13 (Arduino)
4. GND> GND

басқа сілтемелер үшін жоғарыдағы диаграмманы қараңыз.

4 -қадам: Электроника - құрастыру

Мен электрониканы алдыңғы беттің диаграммасында сипатталғандай жинадым, Мен Arduino Uno үшін қалқан жасау үшін протоборды қолдандым.

Мұны істеу үшін мен тақтаны Uno өлшеміне дейін сындырдым, содан кейін Uno -дағы әйел тақырыптарына сәйкес келетін ерлерге арналған түйреуіштерді қостым.

Егер қосылулар алдыңғы диаграммаға сәйкес келсе, жүйе дұрыс жұмыс істеуі керек, қарапайымдылық үшін қосылымдарды маған ұқсас етіп орналастырған дұрыс болар.

5 -қадам: Бағдарламалық қамтамасыз ету - жоспар

Бағдарламалық қамтамасыз етудің жалпы идеясы - жүйе сенсордың мәндерін үнемі оқып отырады. Әр циклде мәндер СКД экранында көрсетіледі.

Пайдаланушы айналмалы қосқышты басып тұрып мәзірге кіре алады, бұл анықталғаннан кейін UI мәзірі ашылады. Пайдаланушыда бірнеше беттер болады.

1. Су сорғысын іске қосыңыз
2. Жарық диодты күйді қосу (қосу / өшіру)
3. Жүйе режимін өзгерту (автоматты / қолмен)
4. Мәзірден шығу

Егер пайдаланушы Автоматты режимді таңдаса, жүйе ылғалдылықтың шекті мәнге сәйкес келетінін тексереді, егер ол болмаса, ол автоматты түрде сорғы суын бекітілген кідірісті күтеді және қайта тексереді.

Бұл автоматтандырудың негізгі жүйесі, бірақ болашақтағы даму үшін бастапқы нүкте болады.

6 -қадам: Бағдарламалық қамтамасыз ету - әзірлеу

Қажетті кітапханалар

• Даллас температурасы
• LiquidCrystal_I2C-шебері
• OneWire

Бағдарламалық қамтамасыз ету жазбалары

Бұл код жүйенің негізгі функционалдығын беретін бірінші код жобасы, оған кіреді

Жүйелік кодтың соңғы құрастырылуы үшін берілген Nasa_Planter_Code_V0p6.ino қараңыз.

Температура мен ылғалдылық көрсеткіштері дисплейде.

Автоматты режим және қол режимі - Пайдаланушы ылғалдылық шегінде суды автоматты түрде сорғыта алады

Ылғал өлшеу датчигін калибрлеу - AirValue & WaterValue контентті қолмен толтыру қажет, себебі әр сенсор сәл өзгеше болады.

Жүйені басқаруға арналған пайдаланушы интерфейсі.

7 -қадам: Механикалық - дизайн (CAD)

Бұл жүйені жобалау үшін мен Fusion 360 қолдандым, соңғы құрастыруды төмендегі сілтемеден қарауға/ жүктеуге болады

a360.co/2NLnAQT

Жинау 50см^3 жарыс алаңына сәйкес келеді және қораптың жақтауын жасау үшін ПВХ құбырын қолданған, бұрыштық қосылыстарға арналған 3D басып шығарылған жақша. Бұл рамада қоршау қабырғалары мен жарықдиодты жарықтандыруды орнату үшін қолданылатын 3D басып шығарылған бөліктер бар.

Қоршаудың ортасында бізде «Disco Orb» қондырғышы бар, ол 4 бөліктен тұрады, (орбитаның 2 жартысы, шардың 1 негізі, 1 түтік). Бұл су сорғы құбыры мен сыйымдылық ылғалдылығы сенсорын топырақ бөлігіне енгізуге мүмкіндік беретін арнайы кесулерге ие.

Дизайн негізінде сіз электрониканы орналастыратын басқару қорабын көре аласыз және раманың қаттылығын береді. Бұл бөлімде біз пайдаланушы интерфейсінің дисплейі мен басқару элементтерін көре аламыз.

8 -қадам: Механикалық - 3D басып шығарылған бөлшектер

Механикалық құрастыру үшін әр түрлі 3D басып шығарылған бөлшектер қажет, Бұрыштық жақша жақшалары, бүйірлік панельдік бекітпелер, есіктің топсасы, жарықдиодты қондырғылар мен басқару қорапшасының кронштейндері, Бұл бөлшектердің салмағы шамамен 750 г және 44 сағат басып шығару уақыты болуы керек.

Бөлшектерді алдыңғы бетте көрсетілген 3D жинағынан экспорттауға болады немесе басқа жерден табуға болады, www.thingiverse.com/thing:4140191

9 -қадам: Механикалық - құрастыру

Назар аударыңыз, менің құрастыруым қоршау қабырғасының бөліктерін өткізіп жіберді, көбінесе уақыт пен шығын шектеулеріне байланысты, Алдымен біз ПВХ құбырын 440 мм -ге дейін кесуіміз керек, бізге құбырдың 8 секциясы қажет болады. Басып шығарылған 8 жарықдиодты жарық диодтары және 4 жақтаудың бұрыштық жақшалары.

Енді біз жарықдиодты жолақтарды дайындауымыз керек,

1. Ұзындығы шамамен 15 см болатын қайшының жолақтарын кесіңіз, біз жарық диодты жолақтың 8 бөлігін кесуіміз керек.
2. Резеңкені алып тастау арқылы + & - жастықшаларын шығарыңыз
3. Еркектерге арналған қосқыштарды дәнекерлеңіз (3 бөлікті кесіңіз және әр ұшын жастықшаға дәнекерлеңіз)
4. Әр жолақтың артқы жағындағы жабысқақ қорғанысты алыңыз және жарықдиодты қондырғыға 3D принтер бөліктерін бекітіңіз.
5. Енді әр жолақтың оң және теріс жақтарын байланыстыратын кабель жасаңыз
6. Соңында оны қосыңыз және барлық светодиодтардың жұмыс істейтінін тексеріңіз

10 -қадам: Жоба - әзірге ілгерілеу

Әзірге мен бұл жобаны құрастырудан өттім.

Мен бұл нұсқаулықты жаңартуды жалғастыруды жоспарлап отырмын.

Не істеу қалды

• Басқару қорапшасын толық жинау
• Үй электроникасы
• Суды сору жүйесін тексеру
• Барысты қарау

11 -қадам: алынған сабақтар

Жоба аяқталмаса да, мен бұл жобаны зерттеуден бірнеше маңызды нәрсені білдім.

Микрогравитациядағы сұйықтық динамикасы

Бұл таңғажайып күрделі пән, ол стандартты гравитациялық сұйықтық динамикасына көптеген көрінбейтін мәселелерді енгізеді. Сұйықтықтың қалай әрекет ететіні туралы біздің барлық табиғи инстинкттер микрогравитацияда терезеден шығып кетеді, ал NASA жерге қарапайым жүйелердің жұмыс істеуі үшін дөңгелекті қайта ойлап табуға мәжбүр болды.

Ылғалдылықты анықтау

Ылғалдылықты анықтау үшін жиі қолданылатын әр түрлі әдістер туралы біліңіз (көлемдік датчиктер, тензиометрлер және қатты күй, мына сілтемеден қараңыз

Кішігірім ескертулер

ПВХ құбыры рамаларды тез құруға өте ыңғайлы, Маған ағаш өңдеу құралдары қажет!

Хобби жобаларын, тапсырмаларды сегменттеуді және жұмысты орындау мерзімін белгілеңіз!

12 -қадам: Болашақ жұмыс

Микро гравитациядағы сұйықтықтың динамикасын қалай басқаратынымызды оқығаннан кейін, мен бұл мәселені жеке шешуге тырысамын.

Мен бұл өрескел дизайнды әрі қарай жалғастырғым келеді, бұл жүйенің идеясы - құбырдың белгілі бір қысымын ұстап тұру үшін контейнер аймағын сығуға қабілетті қадамдық қозғалтқыштары бар сильфонды резервуарды қолдану.

13 -қадам: Қорытынды

Оқығаныңыз үшін рахмет, сізге ұнады деп үміттенемін, егер сізде сұрақтар туындаса немесе осы жобада қамтылған нәрсеге көмектескіңіз келсе, түсініктеме беріңіз!

Джек.