Mikroto'lqinli o'simliklarni etishtiruvchi "Disko to'pi": 13 qadam

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

Salom o'quvchilar, bu loyiha "Growing Beyond of Earth Maker" tanlovining professional taqdimoti.

Bu loyiha potentsial ekish moslamasi kontseptsiyasining isboti bo'lib, u mikrogravitatsiyadagi rejani o'stirish uchun ishlatilishi mumkin.

Tanlov qoidalariga asoslanib, men tizim talablarini sanab o'tdim.

1. Tizim 50 sm^3 maydonga mos kelishi kerak.
2. Tizim mikrogravitatsiyadan foydalanishi kerak.
3. Tizim har qanday pozitsiyaga yo'naltirilishi mumkin
4. Tizim ISS ichki elektr relslaridan tashqi quvvat manbai bo'lishi mumkin.
5. Tizim kosmonavtlarning minimal o'zaro ta'siri bilan o'sish jarayonining ko'p qismini avtomatlashtirishi kerak.

Yuqoridagi taxminlar bilan men tizimni loyihalashni boshladim.

1 -qadam: Loyiha taklifi

Boshlash uchun men tizim qanday ko'rinishga ega bo'lishi mumkinligi haqida qisqacha tasavvur qildim, Dastlabki fikrim o'sayotgan muhitning markazida to'xtatilgan, atrofdagi ramkaga yorug'lik o'rnatilgan.

Bu qutining tagida suv va elektronika bo'ladi.

Bu bosqichda men bunday tizimning potentsial komponentlarini saralashni boshladim.

1. Ramka - mos keladigan ramka materialini tanlash kerak
2. Yoritish - qaysi turdagi yorug'lik yaxshiroq? LED chiziqlar?
3. Datchiklar - tizimni avtomatlashtirish uchun namlik va namlik kabi narsalarni sezish kerak.
4. Boshqarish - Foydalanuvchiga MCU bilan o'zaro aloqa qilish kerak bo'ladi

Loyihaning maqsadi - kontseptsiyani isbotlash, olingan saboqlarga asoslanib, men bu g'oyani davom ettirish uchun kerak bo'ladigan ishlar va rivojlanish ro'yxatini tuzaman.

2 -qadam: Kontseptsiya isboti - BOM

Bu loyiha uchun BOM (Materiallar Bill) talab qilinadigan hamma narsani buyurtma qilish uchun taxminan 130 funt sterlingni tashkil qiladi, shundan taxminan 100 funt sterling bitta o'simlik ishlab chiqaruvchi bo'linmasini ishlab chiqarishga sarflanadi.

Ehtimol, sizda elektronika komponentlarining adolatli qismi bo'lishi mumkin, bu kodni keskin kamaytiradi.

3 -qadam: Elektronika - Dizayn

Men Fritzing -dan ushbu loyiha uchun zarur bo'lgan elektronikani rejalashtirish uchun ishlatganman.

Ulanishlar quyidagicha bo'lishi kerak.

LCD 16x2 I2C

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

Rotary kodlovchi (D3 va D2 tanlangan, chunki ular Arduino Uno Interupt pinlari)

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

DS18B20 harorat sensori

1. GND> GND
2. DQ> D4 (Arduino, 5k kuchlanish 4k7 gacha)
3. VDD> 5V

Tuproq namligi sensori

1. A> A0 (Arduino)
2. -> GND
3. +> 5V

Dual Relay moduli

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

boshqa havolalar uchun yuqoridagi diagramaga qarang.

4 -qadam: Elektronika - yig'ish

Men elektronikani oldingi sahifadagi diagrammada tasvirlanganidek yig'dim.

Men Arduino Uno uchun qalqon yasash uchun protobarddan foydalandim.

Buni amalga oshirish uchun men taxtani taxminan Uno o'lchamiga sindirdim, keyin Uno -dagi ayol sarlavhalariga mos keladigan erkak bosh pinlarini qo'shdim.

Agar ulanishlar avvalgi diagramaga to'g'ri kelsa, tizim to'g'ri ishlashi kerak bo'lsa, sodda bo'lishi uchun ulanishlarni menikiga o'xshash tarzda joylashtirish yaxshi bo'lardi.

5 -qadam: dasturiy ta'minot - reja

Dasturiy ta'minotning umumiy g'oyasi - bu tizim doimiy ravishda sensorlar qiymatlarini o'qish. Har bir davrda qiymatlar LCD displeyda ko'rsatiladi.

Foydalanuvchi aylantiruvchi tugmachani bosib ushlab turish orqali menyuga kira oladi, bu aniqlanganda UI menyusi ochiladi. Foydalanuvchining bir nechta sahifalari bo'ladi,

1. Suv nasosini ishga tushiring
2. LED holatini yoqish (yoqish / o'chirish)
3. Tizim rejimini o'zgartirish (avtomatik / qo'lda)
4. Menyudan chiqish

Agar foydalanuvchi Avtomatik rejimni tanlagan bo'lsa, tizim namlik chegarasi chegarasida ekanligini tekshiradi, agar bo'lmasa, u avtomatik ravishda suvni nasos bilan to'kib yuboradi, bu ma'lum bir kechikishni kutadi va qayta tekshiradi.

Bu asosiy avtomatlashtirish tizimi, lekin kelajakda rivojlanish uchun boshlang'ich nuqta sifatida ishlaydi.

6 -qadam: dasturiy ta'minot - ishlab chiqish

Majburiy kutubxonalar

• Dallas harorati
• LiquidCrystal_I2C-master
• OneWire

Dastur eslatmalari

Bu kod tizimning asosiy funksiyalarini beradigan birinchi loyiha kodi, shu jumladan

Tizim kodining so'nggi tuzilishi uchun biriktirilgan Nasa_Planter_Code_V0p6.ino -ga qarang.

Namlik va harorat ko'rsatkichlari ko'rsatiladi.

Avtomatik rejim va qo'lda rejim - Foydalanuvchi tizimni namlik chegarasida avtomatik suv bilan pompalay oladi

Namlik o'lchash sensori kalibrlashi - AirValue & WaterValue cont int qo'l bilan to'ldirilishi kerak, chunki har bir sensor biroz boshqacha bo'ladi.

Tizimni boshqarish uchun foydalanuvchi interfeysi.

7 -qadam: Mexanik - dizayn (SAPR)

Ushbu tizimni loyihalash uchun men Fusion 360 -dan foydalandim, yakuniy yig'ilishni quyidagi havoladan ko'rish/ yuklab olish mumkin

a360.co/2NLnAQT

O'rnatish 50cm^3 tanlov maydoniga mos keladi va qutining ramkasini qurish uchun PVX trubkadan foydalanilgan, burchakni birlashtirish uchun 3D bosma qavs. Bu ramkada ko'proq 3D bosma qismlar mavjud bo'lib, ular devor devorlari va LED yoritgichlarini o'rnatish uchun ishlatiladi.

Korpusning markazida bizda "Disco Orb" ekish moslamasi bor, u 4 qismli yig'indidan iborat, (orbning 2 yarmi, sharning 1 poydevori, 1 trubka). Tuproq qismiga suv pompasi trubkasi va sig'imli namlik sensori kiritilishi uchun maxsus kesmalar mavjud.

Dizaynning tagida siz boshqaruv qutisini ko'rishingiz mumkin, bu elektronikani o'z ichiga oladi va ramkaga qattiqlik beradi. Bu bo'limda biz foydalanuvchi interfeysi displeyi va boshqaruvini ko'rishimiz mumkin.

8 -qadam: Mexanik - 3D bosilgan qismlar

Mexanik yig'ish uchun 3D bosma qismlar kerak bo'ladi.

Burchak ramkali qavslar, yon panelli biriktirgichlar, eshikli menteşalar, LED o'rnatish va boshqaruv qutisi qavslari, Bu qismlar taxminan 750 gramm og'irlik va 44 soat bosib chiqarish vaqti bo'lishi kerak.

Qismlarni oldingi sahifada bog'langan 3D yig'ilishidan eksport qilish mumkin yoki bu erda boshqa narsadan topish mumkin.

www.thingiverse.com/thing:4140191

9 -qadam: Mexanik - yig'ish

E'tibor bering, men yig'ilish paytida devor qismlarini o'tkazib yubordim, asosan vaqt va xarajatlar cheklanganligi sababli, Birinchidan, biz PVX quvurini 440 mm gacha qisqartirishimiz kerak, bizga shunday quvurning 8 qismi kerak bo'ladi. 8 ta LED bosilgan va 4 ta burchakli burchakli qavs.

Endi biz LED chiziqlarini tayyorlashimiz kerak,

1. Taxminan 15 sm uzunlikdagi qaychi chiziqlarini kesib oling, biz LED tasmasining 8 qismini kesib tashlashimiz kerak.
2. Bir oz kauchukni olib tashlash orqali + va - prokladkalarni oching
3. Erkak boshi ulagichlarini lehimlang (3 qismni kesib oling va har bir uchini yostiqqa lehimlang)
4. Har bir chiziqning orqa qismidagi yopishtiruvchi himoyachini olib tashlang va 3D printerning LED qismlariga ulang.
5. Endi har bir chiziqning barcha ijobiy va salbiy tomonlarini bog'laydigan kabelni yarating
6. Oxir -oqibat, uni yoqing va barcha LEDlarning ishlashini tekshiring

10 -qadam: Loyiha - Hozircha taraqqiyot

Hozircha men bu loyihani yig'ishdan o'tganimgacha.

Loyiha rivojlanib borishi bilan men ushbu qo'llanmani yangilashni davom ettirmoqchiman.

Nima qilish qoldi

• Boshqarish qutisini to'liq yig'ish
• Uy elektroniği
• Suv nasos tizimini sinovdan o'tkazish
• Taraqqiyotni ko'rib chiqish

11 -qadam: Olingan saboqlar

Garchi hozircha loyiha tugallanmagan bo'lsa ham, men bu loyihani tadqiq qilishdan bir qancha muhim narsalarni o'rgandim.

Mikrogravitatsiyadagi suyuqlik dinamikasi

Bu hayratlanarli darajada murakkab mavzu bo'lib, unda gravitatsiyaga asoslangan suyuqlikning dinamik dinamikasi uchun ko'plab ko'rinmas muammolarni keltirib chiqaradi. Suyuqliklar qanday harakat qilishiga bizning tabiiy instinktlarimiz derazadan mikrogravitatsiya bilan chiqib ketadi va NASA erga nisbatan oddiy tizimlarning ishlashi uchun g'ildirakni qayta kashf etishga majbur bo'ldi.

Namlikni aniqlash

Namlikni aniqlashda keng qo'llaniladigan turli usullar haqida bilib oling (Volumetrik sensorlar, tensiometrlar va qattiq holat, bu havolani o'qing

Kichik eslatmalar

PVX quvur ramkalarni tezda qurish uchun juda yaxshi, Menga yog'ochdan yasalgan yaxshiroq asboblar kerak!

Xobbi loyihalarini oldindan rejalashtiring, vazifalarni taqsimlang va ish vaqtidagi kabi muddatlarni belgilang!

12 -qadam: Kelgusi ish

Suyuqlik dinamikasini mikrogravitatsiyada qanday boshqarayotganimizni o'qib chiqqandan so'ng, men bu muammoning o'z echimini ishlab chiqishga juda qiziqaman.

Men bu qo'pol dizaynni oldinga siljitmoqchiman, bu tizimning g'oyasi ma'lum bir quvur bosimini ushlab turish uchun konteyner maydonini siqib chiqaradigan, stepperli dvigatelli bo'rli tankdan foydalanishdir.

13 -qadam: Xulosa

O'qiganingiz uchun tashakkur, sizga yoqdi degan umiddaman, agar sizda biron bir savol bo'lsa yoki ushbu loyiha bilan bog'liq biror narsa yordam berishni xohlasangiz, sharhlaringizni yozib qoldiring!

Jek.