Kamroq maydonda ko'proq salat etishtirish yoki Kosmosda salat etishtirish, (ko'p yoki kamroq).: 10 qadam

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:24

Bu Instructables orqali yuborilgan "Erdan tashqarida o'sayotgan, ishlab chiqaruvchilar tanlovi" ga professional topshiriq.

Men kosmik ekinlarni etishtirish loyihasini ishlab chiqayotganimdan va birinchi yo'riqnomamni e'lon qilganimdan xursand bo'lolmadim.

Boshlash uchun tanlov bizdan so'radi.

"… o'simlik o'sishi kamerasining dizayni va tuzilishi haqida batafsil ko'rsatma bering, u (1) 50x50 sm x 50 sm hajmiga mos keladi, (2) o'simliklarning o'sishi uchun zarur bo'lgan barcha xususiyatlarni o'z ichiga oladi, ya'ni sun'iy yorug'lik, sug'orish tizimi, va aylanma havo vositalarini, va (3) iloji boricha ko'proq o'simliklarni moslashtirish va muvaffaqiyatli etishtirish uchun ichki hajmdan samarali va ixtirochi foydalanadi."

Tanlov talablari va savol -javoblarni o'qib bo'lgach, men dizayn jarayonida quyidagi taxminlarni aytdim.

Astronavtning "loyiha" bilan har haftada rejalashtirilgan o'zaro ta'siri maqbul bo'ladi va tanlov mezonlarida avtomatik boshqaruvni bekor qilmaydi.

"Loyiha" uchun PSU 50 sm3 dan tashqarida joylashgan bo'lishi mumkin, chunki agar qurilma kosmosda bo'lsa, XKS qurilmani quvvat bilan ta'minlaydi. "Loyiha" diodli LEDlar uchun sovutish 50 sm3 dan tashqarida paydo bo'lishi mumkin, chunki agar qurilma kosmosda bo'lsa, ISS qurilmani sovutishi mumkin.

"Foydalanuvchi" rejalashtirilgan haftalik parvarishlash uchun 50 sm3 hajmining yuqori va 4 tomoniga cheksiz kirish huquqiga ega bo'lishi mumkin, lekin "loyiha" bilan rejalashtirilmagan muammo yuzaga kelganda, rejalashtirilmagan muammolarni istisno qilmaydi.

Keyin tanlov uchun parametrlarni to'pladim

Loyiha ma'lumotlari

Suv: kuniga 100 ml/kun (tavsiya etiladi)

Yoritish: PAR 400-700nm ichida 300-400? Mol/M2/s (tavsiya etiladi)

Yorug'lik davri: 12/12

Yorug'lik turi: LED (tavsiya etiladi)

Havo aylanishi: 2,35cf/0,0665m3 uchun (mening dizaynim o'sish maydoni)

ISSda harorat: 65 dan 80 ˚F / 18.3 dan 26.7 ° C gacha (ma'lumot uchun)

O'simlik turi: "Ajoyib" Qizil Romain marul

Yetuk o'simlik hajmi: balandligi 15 sm va diametri 15 sm

O'sish tizimi: (Dizayner tanlovi)

Ta'minotlar

Bizga materiallar kerak bo'ladi

(Bu qismlar kontseptsiyani isbotlash uchun ishlatiladi, ehtimol ular kosmik sayohatga ruxsat berilmagan)

1 - 0,187 "48" x96 "oq tormoz

3 - mikrokontroller

1 - 1602 LCD displey

1 - Nano uchun Ma'lumotlarni yozish qalqoni

3 - foto rezistorlar

4 - AM2302 datchiklari

1 - DS18B20 harorat sensori

1 - EC sensori, 1 - 15mA 5V optik suyuqlik darajasi

1 - Pi uchun DS3231 (RTC)

… va boshqa materiallar

1 - peristaltik dozalash pompasi

1 - 12V suv nasoslari

1 - piezo signallari

3 - 220 Ohm qarshilik

1 - DPST kaliti

1-265-275nm UVC sterilizatori

24-1 dyuymli sanitariya qopqoqlari

1 - Suyuq/havo magnitli aralashtirish bosqichi

1 - tomchi nazorat boshi, 8 qator

1 - tomchilatib sug'orish trubkasi

1 - almashtirish uchun suv idishi

1 - ½ identifikatorli PVX quvur

70 - LEDlarni ulash uchun vintlardek

18 AWG va 22 AWG simlari

1 - quvurlarni qisqartirish

1 - LED issiqlik qabul qilgichi uchun alyuminiy

5-6 mm balandlikdagi sensorli kalitlar

4 - 1 Ohm, 1 Vatt qarshilik

1 - Pkg urug'lari "ajoyib" salat

… va boshqalar

1 - 400 Vt kuchaytirish paneli

32-3W oq LED, (6000-6500k)

1 - 24V / 12V / 5V / 3.3V quvvat manbai

8 - 40 mm kompyuter fanatlari

11 - 5V Opto izolyatsiya qilingan o'rni

10 - 1N4007 flyback diodi

24 - toshbo'ronli vilkalar

1 - gidroponik ozuqa moddalari

1 - oziqlantiruvchi idish

1 - Mylar qoplamasi

… va asboblar

Yelimlash uchun erituvchi

Ko'rdim

Teshikli arra

Lehimlash temir

Lehim

Matkap

Matkap uchlari

Tornavidalar

Kompyuter

USB kabeli

Arduino IDE dasturi

1 -qadam: Hozirgi "VEGGIE" tizimini solishtirish

ISS bo'yicha "VEGGIE" tizimi 28 kun ichida (4 hafta) 6 bosh marul o'sishi mumkin. Agar "VEGGIE" 6 oy yugurganida (kosmonavt XKS bortida bo'lgan o'rtacha vaqti) 36 boshli salat o'sadi, qo'shimcha 6 boshli, ikki haftalik edi. 3 kishilik ekipaj uchun bu oyiga ikki marta yangi sabzavotlar.

GARTH loyihasi 28 kun ichida (4 hafta) 6 bosh marul o'sadi. LEKIN.. agar u 6 oy yugurganida 138 bosh marul o'sadi, o'sishning turli bosqichlarida qo'shimcha 18 bosh bo'ladi. 3 kishilik ekipaj uchun bu oyiga 7½ marta yoki haftasiga deyarli ikki marta yangi sabzavotlar.

Agar bu sizning e'tiboringizni jalb qilsa … keling dizaynni batafsil ko'rib chiqaylik

2 -qadam: GARTH loyihasi

Bog'dorchilik uchun o'sishni avtomatlashtirish resurs texnologiyasi

(GARTH loyihasining fotosuratlari Dollar Store ko'pikli yadroli taxtadan tayyorlangan to'liq hajmli maketdir)

GARTH loyihasi 4 ta alohida optimallashtirilgan o'sish maydonidan foydalanish orqali mahsuldorlikni oshiradi. Bu shuningdek, yorug'lik, havo sifati, suv sifati va suvni almashtirish uchun avtomatik boshqaruv tizimlarini o'z ichiga oladi.

32, Oq 6000K LED chiroqlari tavsiya etilgan PAR talablarini ta'minlaydi. Ichki muhitni saqlash uchun ikkita ventilyatorli havo almashinuvi tizimi va to'rtta ventilyatorli shamollatish tizimi kiritilgan va o'simliklarni oziqlantirish va kuzatish uchun avtomatlashtirilgan, o'z -o'zini optimallashtiruvchi ozuqaviy ingichka plyonka (NTF) gidroponik tizimi tanlangan. Bug'lanish o'rnini bosadigan suv, kosmonavt yordamisiz gidroponik tizimda ozuqa miqdorini saqlab turish uchun zarur bo'lgan, doimo aralashtirib turadigan suyuq ozuqa ombori yonidagi yuqori saqlash joyidagi alohida suv omborida saqlanadi. Barcha quvvat yuqori saqlash joyidan kiradi, ishlaydi va tarqatiladi.

3 -qadam: dizayn xususiyatlari

O'sishning to'rtta sohasi

Birinchi bosqich (unib chiqish), 0-1 haftalik urug'lar uchun taxminan 750 sm o'sish maydoni

Ikkinchi bosqich, 1-2 haftalik o'simliklar uchun taxminan 3, 600 sm o'sish maydoni

Uchinchi bosqich, 2-3 haftalik o'simliklar uchun taxminan 11000 kub sm o'sish maydoni

To'rtinchi bosqich, 3-4 haftalik o'simliklar uchun taxminan 45000 kub sm o'sish maydoni

(Birinchi va ikkinchi bosqich joylari ekish, parvarish qilish va tozalashni osonlashtirish uchun olinadigan laganda ustiga birlashtirilgan).

4 -qadam: yoritish tizimi

PAR o'lchagichsiz yoritish juda qiyin edi, xayriyatki, tanlovda Fairchild tropik botanika bog'ida janob Devitt bor edi. U meni juda foydali bo'lgan jadvallarga yo'naltirdi va o'sha jadvallar meni ham led.linear1 ga olib keldi. Diagrammalar va veb -sayt yordamida men o'zimning yoritish va sxemaga bo'lgan ehtiyojimni hisoblay oldim.

Mening dizaynim 1 ohm, 1 vattli rezistorlar bilan ketma -ket 8, 3 vattli LEDlarning 4 massivini ishga tushirish uchun 26,4V manba kuchlanishidan foydalanadi. Men doimiy tokni 26,4 V ga ko'tarish uchun 24V kuchlanishli va Boost konvertoridan foydalanaman. (ISS bortida, mening dizaynim 27V va buck konvertorini ishlatib, kuchlanishni pasaytiradi va 26,4V doimiy tokni beradi)

Bu yoritish tizimining qismlari ro'yxati.

32, oq 6000-6500k, 600mA, shahar 3V-3.4V, 3W LED

4, 1 ohm - 1 Vt qarshilik

1, 12A 400W Boost konvertori

1, 40 mm fanat

1, termistor

1, Pi (RTC) yoki ma'lumotlar yozuvchisi uchun DS3231

18 AWG sim

… va men shu tarzda o'ttiz ikkita 3W LEDni ishlatishni rejalashtirmoqdaman.

1 -bosqichda bitta LED, 2 -bosqichda to'rttasi va 3 -bosqichda to'qqizinchi LED. 4 -bosqichni oxirgi o'n sakkizta LED yonadi va bizni taxminan 2,4 amperli 96 vattli yorug'likka olib keladi.

5 -qadam: Havo aylanishi va ventilyatsiya tizimi

(Iltimos, sanitariya-tesisat va elektr simlari tugallanmaganligini unutmang. Bular taklif qilingan tizim maketining fotosuratlari)

40 mm diametrli ikkita fan yordamida aylanishga erishiladi. 4 -bosqichga yuqori chapdagi kanaldan tushadigan fan. Havo 4 -bosqich orqali va 3 -bosqichning old tomoniga, so'ngra 3 -bosqich orqali va orqa tomondan (1 -bosqichning tepasida va atrofida, qisqa kanal orqali) 2 -bosqichning orqa qismiga o'tadi. 2 -bosqichning yuqorisidagi kanalga tortiladigan fan 2 -bosqich orqali havoni tortib oladi va yuqori o'ng burchakdan chiqaradi. Havo aylanish tizimi orqali sayohatni yakunlash.

4 -bosqich shamollatish to'g'ridan -to'g'ri yuqori orqa devordan chiqadi. Uchinchi bosqich ham yuqori orqa devor orqali o'tadi. Ikkinchi bosqich to'g'ridan -to'g'ri yuqori qismdan chiqariladi va urug'lanish bosqichi (1 -bosqich) 3 va 4 -bosqichlarga o'xshab orqa devorni chiqaradi.

6 -qadam: NFT gidroponik tizimi

(EC o'lchagichi, harorat sensori, suyuqlik darajasi sensori, chuchuk suv omboridan bug'lanishni almashtirish uchun shlanglar va nasosni kanallarga ulaydigan shlanglar, hammasi bu erda quduqda joylashgan, lekin bu rasmda ko'rsatilmagan)

Tizim 9000+ml/kub hajmli shkaf, bug'lanishni almashtirish uchun 7000+ml // cc chuchuk suv ombori, 12V 800L/soat suv nasosi, suvga kirgan suvdagi suv o'tlarini o'ldirish uchun UV-C sterilizatorini o'z ichiga oladi. 8 portli sozlanishi oqim manifoldu, 2 -bosqichdan pastga tushadigan suvni va aralashtiruvchi bosqichli chiqindi suvni shamollatish uchun qarama -qarshi fanli shamollatish minorasi, suyuqlik darajasi sensori, EC sensori, suv harorati sensori, ozuqa omboridan dozalash peristaltik nasosi., ozuqa moddalarini suv omborida va beshta o'sish oluklari yoki kanallarida eritmada saqlaydigan aralashtirish bosqichi. Beshta o'sish kanali, aralashtirish bosqichi, shamollatish minorasi 8 portli sozlanadigan oqim manifoldidan suv oladi. Gidroponik tizimga xizmat ko'rsatish kerak bo'lganda, old panelda joylashgan ikkita qutbli bir martalik (DPST) o'chirish tugmasi quvvatni o'chiradi. suv nasosiga, UV-C sterilizatoriga va peristaltik nasosli oziqlantiruvchi dozatorga yuboring. Bu "Foydalanuvchi" ga o'zlariga yoki hosilga xavf solmasdan gidroponik tizimda xavfsiz ishlash imkonini beradi.

7 -qadam: Oziq moddalarni avtomatik etkazib berish tizimi

Men ushbu loyiha uchun Maykl Ratklif tomonidan ishlab chiqilgan "O'z -o'zini optimallashtiruvchi avtomatik Arduino oziqlantiruvchi dozer" dan foydalanayapman. Men uning eskizini o'z tizimim va uskunamga moslashtirdim va Mayklning "Uch dollarlik EC - PPM o'lchagich" dan EC sensori sifatida foydalanayapman.

Ushbu loyihalar uchun ma'lumot yoki ko'rsatmalarni quyidagi manzilda topish mumkin: element14, hackaday yoki michaelratcliffe

8 -qadam: Avtomatlashtirish tizimlarining elektronikasi

Yorug'lik tizimida Arduino mikrokontroli, Pi uchun bitta DS3231 (RTC), bitta 4 o'rni moduli, to'rtta 1 ohm-1 vattli rezistorlar, o'ttiz ikkita 3W oq LED, 400W Boost konvertori, uchta foto rezistor, bitta 40 mmli kompyuter ishlatiladi. fan va bitta termistor. Mikrokontroller RTC yordamida chiroqlarni 12 soat yoqish, 12 soatlik o'chirish tsiklida ishlatadi. U 2 -chi, 3 -chi va 4 -chi bosqichlardagi yorug'lik rezistorlari yordamida kuzatiladi va agar yorug'lik har qanday bosqichda past darajadagi yorug'lik darajasini aniqlasa, LED/piezo signal bilan ogohlantiriladi. LED haydovchi platasining harorati 40 mm fanatga ulangan termistor tomonidan kuzatiladi va etarli issiqlik aniqlanganda avtomatik ravishda soviy boshlaydi.

Oziq moddalarni etkazib berish tizimi Maykl Ratkliff tomonidan ishlab chiqilgan. Tizim Arduino Mega -dan foydalanadi, Mayklning EC tekshiruvi g'oyalaridan biri, 1602 ta LCD displeyli ekranli ekran, bitta DS18B20 suv harorati sensori, bitta 12V peristaltik dozalash pompasi va bitta 5V opto izolyatsiya qilingan o'rni. Men bitta optik suyuqlik darajasi sensori qo'shdim. Tizim EC va suv haroratini kuzatadi va kerak bo'lganda ozuqa moddalarini dozalash uchun peristaltik nasosni faollashtiradi. Mikrokontroller qoziqdagi suv sathini kuzatadi va LED/piezo signalizatsiyasi bilan ogohlantiradi, agar idishdagi suv harorati foydalanuvchi tomonidan belgilangan diapazondan oshsa, agar EC sensori ma'lumotlari foydalanuvchi diapazonidan uzoqroq bo'lsa. vaqt oralig'ida yoki quduqdagi suv sathi foydalanuvchi tomonidan belgilangan darajadan pastga tushganda.

Havo aylanishi tizimi Arduino mikrokontrolleridan, to'rtta AM2302 datchiklaridan, oltita 40 mm kompyuter fanatlaridan (2, 3 va 4-bosqichlar uchun ikkita havo aylanishi fanatlari va 4 shamollatish ventilyatorlari), bitta UV-C sterilizatoridan va oltita 5V opto izolyatsiyalangan o'rni (muxlislar uchun). Nazoratchi har 4 bosqichda havo harorati va namligini kuzatadi va harorat va namlikni foydalanuvchi diapazonida ushlab turish uchun kerak bo'lganda avtomatik ravishda ikkita fan aylanish tizimini yoki alohida shamollatish ventilyatorlarini ishga tushiradi. Nazoratchi, shuningdek, UV-C sterilizatorining vaqtini belgilaydi va nazorat qiladi va agar harorat yoki namlik 4 bosqichdan birida foydalanuvchi tomonidan belgilangan darajadan oshsa, LED/piezo signalini saqlaydi.

9 -qadam: Qurilish

50 sm3 hajmli korpus, kanallar, chuchuk suv bug'lanishini almashtiruvchi suv ombori, shamollatish minorasi, markaziy havo aylanishi kanali, 1 -chi va 2 -chi bosqichli tortma, tom yopish moslamalari (ko'rsatilmagan) va boshqa qo'llab -quvvatlovchi tuzilmalar 0,187 dan quriladi. Qora ABS. Bosqichlar uchun old pardalar Mylar filmida tasvirlangan, lekin, ehtimol, haqiqiy prototipda aks ettiruvchi qoplamali akril yoki polikarbonatdan yasalgan bo'lishi mumkin. Yorug'lik (ko'rsatilmagan, lekin ketma -ket 8, 3W LEDli 4 ta massivdan iborat) suyuq sovutish uchun yuqori tomonida lehimli 0,125 dyuymli mis quvurli, taxminan 0,125 dyuymli alyuminiy qoplamaga o'rnatiladi. NTF suvini 1 va 2-bosqichlarga yotqizish (hech qanday rasmda ko'rsatilmagan, lekin) 2-bosqichning old qismidagi tezkor ulanish orqali ulanadi.

Kuchaytirgichni (yuqori saqlash joyining rasmida ko'rsatilgan) o'sish tepsisi ostiga ko'chirish mumkin (1 -bosqich), o'sish uchun qo'shimcha issiqlik beradi. AM2302, harorat va namlik datchiklari (ko'rsatilmagan) har bir bosqichda yuqori bo'ladi (muntazam rejalashtirilgan havo aylanishi yo'lidan tashqarida).

Dizayn bo'sh joy haqida umuman o'ylamaganga o'xshaydi,

lekin unday emas. Bu erda tasvirlangan mening NTF tizimim kosmos uchun optimallashtirilmagan yoki o'zgartirilmagan, lekin NTF gidroponik tizimlari mikrogravitatsiyadagi kosmik ekinlarning noyob ehtiyojlari uchun jiddiy da'vogarlardir va menda uning makonini optimallashtirish bo'yicha g'oyalarim bor.

Tanlov bizdan ma'lum bir maydonda ko'proq o'simliklarni o'stiradigan tizimni loyihalashni va dizaynni iloji boricha avtomatlashtirishni so'radi.

2 -bosqich uchun tanlangan dizaynlar avval uni er yuzida o'simliklarni o'stirishi kerak bo'ladi. O'ylaymanki, mening dizaynim tanlovning barcha talablarini bajaradi va buni o'simliklarning o'sishi, havo aylanishi, atrof -muhitni avtomatik boshqarish va bir haftalik sarf -xarajatlar uchun hurmat qiladi. Hammasi bizga 50 sm3 bo'sh joy ichida berilgan.

10 -qadam: uni tugatish

GARTH loyihasini avtomatlashtirish haftada bir marta e'tiborni kamaytiradi.

"VEGGIE" tizimiga nisbatan texnik xizmat ko'rsatishning etti barobar kamayishi.

GARTH loyihasida har hafta oltita zavod ishga tushdi.

"VEGGIE" tizimida har oy boshlanadigan oltita zavodga qaraganda, ishlab chiqarish hajmi to'rt barobar oshdi.

Men bu o'zgarishlarni samarali, ixtirochi va samarali deb bilaman.

Umid qilamanki, siz ham shunday qilasiz.

"Erdan tashqarida o'sayotganlar" tanlovida ikkinchi o'rinni egalladi