Aqlli o'simliklarning o'sish palatasi: 13 qadam

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

Men yangi g'oyani oldim - bu o'simliklarning aqlli o'sish kamerasi. Kosmosdagi o'simliklarning o'sishi katta ilmiy qiziqish uyg'otdi. Insonning kosmik parvozi sharoitida ularni oziq -ovqat sifatida iste'mol qilish va/yoki tetiklantiruvchi muhitni yaratish mumkin. Xalqaro kosmik stansiyada oziq -ovqat etishtirish uchun o'simlik yostiqlaridan foydalaning.

Shunday qilib, men oldinga qadam tashlash g'oyasini o'ylayman.

Kosmosda oziq -ovqat etishtirish bilan bog'liq muammolar:

Gravitatsiya:

Oziq -ovqat mahsulotlarini kosmosda etishtirish asosiy to'siq bo'lib, u o'simliklarning o'sishiga turli yo'llar bilan ta'sir qiladi: 1 siz o'simliklarni to'g'ri sug'orolmaysiz, chunki hech qanday tortishishsiz, shuning uchun suvni suv purkagichlari va er yuzida ishlatiladigan boshqa an'anaviy usullar bilan ta'minlab bo'lmaydi..

2 Suv o'simlikning ildizlariga etib bora olmaydi, chunki tortishish kuchi yo'q.

3 Ildizlarning o'sishiga tortish kuchi ham ta'sir qiladi. (o'simlikning ildizi pastga, o'simlik esa yuqoriga qarab o'sadi) Shunday qilib, o'simliklarning ildizi hech qachon to'g'ri yo'nalishda o'smaydi.

Radiatsiya:

1. Kosmosda juda ko'p nurlanish bor, shuning uchun u o'simliklar uchun zararli.

2. Quyosh shamoli nurlari o'simliklarga ham ta'sir qiladi.

3. Ko'p ultrabinafsha nurlar o'simliklar uchun ham zararli.

Harorat:

1. Kosmosda juda ko'p harorat o'zgarishi mavjud (harorat yuz darajagacha va minus yuz darajagacha tushishi mumkin).

2. harorat suv bug'lanishini oshiradi, shuning uchun o'simliklar kosmosda omon qololmaydi.

Monitoring:

1. Kosmosda o'simliklarni kuzatish juda qiyin, chunki odam harorat, suv va nurlanish kabi ko'plab omillarni doimiy kuzatib boradi.

2. Har xil o'simliklar resurslarga bo'lgan har xil ehtiyojlarni talab qiladi.

Shunday qilib, men bu to'siqlarni bartaraf etishga harakat qilaman degan fikrga keldim. Oziq -ovqat mahsulotlarini kosmosda etishtirish uchun juda kam xarajatli va barcha qiyinchiliklarni engib o'tadigan barcha resurslar va texnologiyalarni o'z ichiga oladi. Shunday qilib, qaraylik !!!

Bu kamera nimalarga qodir:

1. Gravitatsiya ta'sirini yo'q qilish.

2. O'simliklar ildizlarini to'g'ri suv bilan ta'minlash. (Boshqarish mumkin - qo'lda, avtomatik)

3. Fotosintez uchun o'simliklarni sun'iy yoritish bilan ta'minlash.

4. Radiatsiya ta'sirini minimallashtirish.

5. Tuproq harorati, namlik, atrof -muhit harorati, namlik, nurlanish, bosim kabi sezuvchi muhit va real vaqtda ma'lumotlarni kompyuterda ko'rsatish.

1 -qadam: Komponent talab qilinadi:

1. ESP32 (Asosiy ishlov berish kartasi, siz boshqa taxtalardan ham foydalanishingiz mumkin).

2. DHT11 yoki DHT-22. (DH22 yaxshiroq aniqlikni ta'minlaydi)

3. DS18b20 (Suv o'tkazmaydigan metall versiyasi).

4. Tuproq namligi sensori.

5. Suv nasosi. (12 volt)

6. Plastmassa varaq.

7.12 voltli shahar fanati.

8. Gaz sensorlar.

9. ULN2003.

10. Servo dvigatel.

11. Shisha varaq.

12. Elektrostatik varaq.

13. 12 voltli o'rni.

14. BMP 180.

15. 7805 Voltaj regulyatori.

16.100 uF, 10 uF kondansatör.

17. Avtomobil tomining yoritgichi (LED yoki CFL). (Rang yanada aniqlanadi).

18. SMPS quvvat manbai (12V - 1A, agar siz nasosni alohida manbadan 2 ampergacha)

2 -qadam: dasturiy ta'minotga talab:

1. Arduino IDE.

2. LABView

3. Arduino IDE da ESP32 o'rnatish.

4. ESP32 kutubxonalari. (Ko'p kutubxonalar Arduino kutubxonalaridan farq qiladi).

3 -qadam: Konteyner va sug'orish tizimini yarating:

Har qanday o'lchamdagi plastmassa idishni talab yoki bo'sh joyga qarab tayyorlang. Konteyner uchun ishlatiladigan material plastmassadir, shuning uchun uni suv bilan tashlab yuborish mumkin emas (u metalldan ham tayyorlanishi mumkin, lekin u raketaning og'irlik chegarasi bo'lgani uchun narxini va og'irligini oshiradi)

Muammo: kosmosda tortishish yo'q. Suv tomchilari kosmosda bo'sh qoladi (rasmda ko'rsatilganidek) va hech qachon tuproq tubiga etib bormaydi, shuning uchun kosmosda an'anaviy usullar bilan sug'orish mumkin emas.

Shuningdek, mayda zarrachalar havoda suzuvchi tuproqni hosil qiladi.

Yechim: Men kichik suv quvurlarini markazga qo'yaman (uning kichik teshiklari bor) va quvurlar nasosga ulanadi, nasos suvni ochganda, quvur tubidan kichik teshiklardan hosil bo'ladi, shunda u o'simlik ildizlariga osonlikcha etib boradi.

Kichkina fanat xonaning yuqori qismiga o'rnatiladi (havo yuqoridan pastga qarab oqadi), shuning uchun u kichik zarrachalarga bosim o'tkazadi va kameradan tashqarida suzishdan saqlaydi.

Endi tuproqni idishga soling.

4 -qadam: Tuproq sensori:

Men tuproqqa ikkita sensorni joylashtiraman. Birinchidan, harorat sensori (DS18b20 suv o'tkazmaydigan). Ular tuproq haroratini aniqlaydilar.

Nima uchun biz tuproqning harorati va namligini bilishimiz kerak?

Issiqlik ko'plab biologik jarayonlarning katalizatoridir. Tuproq harorati past bo'lganda (va biologik jarayonlar sekin), ba'zi ozuqa moddalari etishmay qoladi yoki o'simliklar uchun kamroq bo'ladi. Bu, ayniqsa, o'simliklardagi meva va ildizlarning rivojlanishiga ko'maklashish uchun mas'ul bo'lgan fosforga to'g'ri keladi. Shunday qilib, hech qanday issiqlik ozuqa moddalarining kam o'sishiga olib keladi. Bundan tashqari, yuqori harorat o'simliklar uchun zararli.

Ikkinchisi - namlik sensori. Tuproq namligini oldindan belgilangan chegaradan kamaytirsa, u namlikni aniqlaydi, agar vosita namlik yuqori chegaraga yetganda avtomatik ravishda o'chadi. Yuqori chegara va pastki chegara har bir o'simlikka bog'liq. Bu yopiq pastadir tizimiga olib keladi. Suv avtomatik ravishda odam aralashuvisiz amalga oshiriladi.

Eslatma. Har xil o'simliklar uchun suvga bo'lgan ehtiyoj. Shuning uchun minimal va maksimal suv sathini sozlash kerak. Agar siz raqamli interfeysdan foydalansangiz, uni potentsiometr yordamida bajarish mumkin, aks holda uni dasturlashda o'zgartirish mumkin.

5 -qadam: Shisha devorlar yasash

Idishning orqa tomonida elektrostatik plyonka bilan qoplangan devorlar bor. Bizni quyosh shamolidan himoya qiladigan magnit maydon yo'q. Men oddiy shisha choyshabdan foydalanaman, lekin uni elektrostatik qatlam bilan yopaman. Elektrostatik qatlam quyosh shamolining zarrachalarini oldini oladi. Bundan tashqari, kosmosda radiatsiya ta'sirini kamaytirish foydali bo'ladi. shuningdek, tuproq va suv zarralarini havoga suzishdan saqlaning.

Nega bizga elektrostatik himoya kerak?

Erning erigan temir yadrosi elektr tokini hosil qiladi, ular Yer atrofida magnit maydon chizig'ini hosil qiladi, bu oddiy magnit bilan bog'liq. Bu magnit maydon Yer yuzasidan bir necha ming kilometr uzoqlikda joylashgan. Erning magnit maydoni zaryad zarralarini quyosh shamolidan qaytaradi va er atmosferasiga kirishdan saqlaydi. Ammo erdan tashqarida va boshqa sayyoralarda bunday himoya yo'q. Shunday qilib, bizni va o'simliklarni bu zarracha zarralaridan himoya qilish uchun bizga boshqa sun'iy usul kerak. Elektrostatik plyonka asosan Supero'tkazuvchilar plyonka bo'lib, u ichidagi zaryad zarralarini kiritishga imkon bermaydi.

6 -qadam: panjara qurish:

Har bir o'simlikning quyosh nuriga bo'lgan ehtiyoji bor. Quyoshda uzoq vaqt turish va yuqori nurlanish o'simliklar uchun ham zararli. Panjur qanotlari oynaning yon tomoniga, so'ng servo motorlarga ulanadi. Qanotning ochilish burchagi va asosiy ishlov berish davri orqali saqlanadigan nurning kirib kelishiga imkon beradi

Yorug'likni aniqlaydigan komponent LDR (nurga bog'liq bo'lgan rezistor) asosiy ishlov berish sxemasiga ulangan, bu tizim qanday ishlaydi:

1. Haddan tashqari nurlanish va nurda (LDR tomonidan aniqlanadi) u qanotlarini yopadi va ichkariga kiradigan nurni yo'q qiladi. 2. Har bir o'simlikning quyosh nuriga bo'lgan ehtiyoji bor. Shamollar yopilgandan keyin quyosh nuri tushishi uchun asosiy ishlov berish davri yoziladi. Bu xonaga qo'shimcha yorug'lik tushishiga yo'l qo'ymaydi.

7 -qadam: Atrof -muhitni aniqlash va nazorat qilish:

Har xil o'simlik harorat va namlik kabi har xil muhit sharoitlarini talab qiladi.

Harorat: Atrof-muhit haroratini sezish uchun DHT-11 sensori ishlatiladi (DHT 22 yuqori aniqlikka erishish uchun ishlatilishi mumkin). Harorat belgilangan chegaradan oshganda yoki pasayganda, tashqi fanni ogohlantiradi va yoqadi.

Nima uchun haroratni saqlashimiz kerak?

Kosmosdagi harorat -qorong'i tomonda (quyosh porlamaydigan) 2,73 Kelvin (-270,42, -454,75 Farengeyt). Quyosh tomonga qaragan harorat 121 C (250 daraja F) gacha bo'lgan issiq haroratga yetishi mumkin.

Namlikni saqlash:

Namlik - havoning ma'lum bir haroratda ushlab turishi mumkin bo'lgan suv bug'ining maksimal miqdoriga nisbatan havodagi suv bug'ining miqdori.

Nima uchun biz namlikni saqlashimiz kerak?

Namlik o'simliklar barglarning pastki qismidagi stomatani qachon va qanday ochishiga ta'sir qiladi. O'simliklar stomatadan o'tib ketish yoki "nafas olish" uchun foydalanadilar. Havo iliq bo'lganda, o'simlik suv yo'qotilishini kamaytirish uchun stomasini yopishi mumkin. Stomata, shuningdek, sovutish mexanizmi vazifasini bajaradi. Agar o'simlik uchun atrof -muhit sharoiti juda issiq bo'lsa va u suvni tejash maqsadida stomasini juda uzoq vaqt yopib qo'ysa, u karbonat angidrid va kislorod molekulalarini harakatga keltira olmaydi, bu o'simlikni asta -sekin suv bug'lari va o'ziga xos gazlar bilan bo'g'ilishiga olib keladi..

Bug'lanish tufayli (o'simlik va tuproqdan) namlik tez ko'tariladi. Bu nafaqat o'simliklar uchun, balki sensor va shisha oynaga ham zararli. Buni ikki yo'l bilan e'tiborsiz qoldirish mumkin.

1. Sirt tepasidagi plastik qog'oz namlikni osonlikcha oldini oladi. Plastmassa qog'oz tuproqning yuqori yuzasiga sepiladi va unda substrat va urug 'uchun teshik ochiladi (O'simlik o'sadi). Sug'orish paytida ham yordam beradi.

Bu usulning muammosi shundaki, ildizlari kattaroq bo'lgan o'simliklar tuproqqa va ildizlarga havo kerak. plastik to'rva havoni ildizlariga to'liq etib borishi uchun to'xtatadi.

2. Kichkina fanatlar kameraning yuqori tomiga o'rnatiladi. Xonadagi namlik-ichki (DHT-11 va DHT-22) gigrometr yordamida. Havo namligi oshganda, fanatlar avtomatik ravishda yoqiladi, pastki chegaralarda esa fanatlar to'xtatiladi.

8 -qadam: Gravitatsiyani yo'q qilish:

Gravitatsiya tufayli poyalar yuqoriga yoki Yer markazidan uzoqda va nur tomon o'sadi. Ildizlar pastga qarab yoki Yer markaziga qarab, yorug'likdan uzoqda o'sadi. Gravitatsiyasiz o'simlik o'zini yo'naltirish qobiliyatini meros qilib olmagan.

Gravitatsiyani yo'q qilishning ikkita usuli bor

1. Sun'iy tortish kuchi:

Sun'iy tortishish-bu tortishish kuchi ta'sirini taqlid qiladigan inersiya kuchini yaratish, odatda aylanish natijasida markazdan qochma kuchlarni ishlab chiqarish. Bu jarayonni psevdo-tortishish deb ham atashadi.

Bu usul juda qimmat va juda qiyin. muvaffaqiyatsizlikka uchrash ehtimoli juda katta. Bundan tashqari, bu usul er yuzida to'g'ri sinovdan o'tkazilmaydi.

2. Substratni ishlatish: Bu juda oson usul, shuningdek matodan samarali. Urug'lar rasmda ko'rsatilgandek ildizlar va barglarga to'g'ri yo'nalish beruvchi substrat ostida saqlanadi. Bu ildizlarni pastga va barglarni yuqoriga ekishga yordam beradi.

Bu teshiklari bo'lgan mato. Urug'lar ichkariga kirgani uchun suvning kirib kelishiga, shuningdek ildizlarning tuproqdan chiqib ketishiga imkon beradi. Urug'lar tuproq ostida 3-4 sm chuqurlikda saqlanadi.

Urug'ni tuproq ostiga qanday qo'yish va o'z o'rnini saqlab qolish kerak?

Men uzunligi 4-5 dyuymli plastmassa varaqni kesib oldimda truba hosil qilaman. Ushbu asbobni matoning yarmiga qo'ying (truba tomoni). Urug'ni yivga joylashtiring va matoni o'rab oling. Endi bu vositani tuproqqa soling. Urug'lar va substratlar tuproqqa tushishi uchun asbobni tuproqdan olib tashlang.

9 -qadam: Sun'iy quyosh nuri:

Kosmosda quyosh nuri har doim ham mumkin emas, shuning uchun sun'iy quyosh nuri talab qilinishi mumkin. Bu CFL va yangi keladigan LED chiroqlar yordamida amalga oshiriladi. Men ko'k va qizil rangli, juda yorqin bo'lmagan CFL nuridan foydalanaman. Bu chiroqlar kameraning yuqori tomiga o'rnatilgan. Bu yorug'likning to'liq spektrini ta'minlaydi (yuqori haroratli yorug'lik zarur bo'lganda CFL ishlatiladi, LEDlar esa o'simliklar isitish yoki past isitishni talab qilganda ishlatiladi. Bu qo'lda, masofadan avtomatik boshqarilishi mumkin (asosiy ishlov berish sxemasi tomonidan boshqariladi)..

Nega men ko'k va qizil ranglarning kombinatsiyasidan foydalanaman?

Moviy yorug'lik shakar va uglerod ishlab chiqarish uchun fotosintez qiladigan xlorofilllarning yutilish cho'qqisiga to'g'ri keladi. Bu elementlar o'simliklarning o'sishi uchun zarurdir, chunki ular o'simlik hujayralari uchun qurilish materialidir. Biroq, ko'k chiroq fotosintezni boshqarishda qizil chiroqdan ko'ra samarasiz. Buning sababi shundaki, ko'k nurni karotenoidlar kabi past rentabellikdagi pigmentlar va antosiyaninlar kabi faol bo'lmagan pigmentlar o'zlashtirishi mumkin. Natijada, ko'k yorug'lik energiyasi kamayadi, bu uni xlorofill pigmentlariga aylantiradi. Ajablanarlisi shundaki, ba'zi turlar ko'k nur bilan o'stirilganda, o'simlik biomassasi (og'irligi) va fotosintez tezligi faqat qizil nurda o'sadigan o'simlikka o'xshaydi.

10 -qadam: Vizual monitoring:

Men LABview -dan ma'lumotlarni vizual kuzatish va boshqarish uchun foydalanaman, chunki LABview juda moslashuvchan dasturiy ta'minot. Ma'lumot yig'ishning yuqori tezligi va ishlatish oson. U asosiy ishlov berish davriga simli yoki simsiz ulanishi mumkin. Asosiy ishlov berish sxemasidan (ESP-32) keladigan ma'lumotlar LABview formatida ko'rsatiladi.

Amalga oshiriladigan qadamlar:

1. LABview -ni o'rnating va yuklab oling. (Arduino qo'shimchalarini o'rnatishga hojat yo'q)

2. Quyida berilgan vi kodini ishga tushiring.

3. USB portini shaxsiy kompyuteringizga ulang.

4. Arduino kodini yuklang.

5. MAQOMOTI porti laboratoriya ko'rinishida (agar Linux va MAC "dev/tty" oynalari bo'lsa) va indikator portingiz ulangan yoki ulanmaganligini ko'rsatadi.

6. Tugatish !! Ekranda turli sensorlardan olingan ma'lumotlar.

11 -qadam: Uskuna tayyorlash (sxemasi):

O'chirish diagrammasi rasmda ko'rsatilgan. quyida berilgan PDF -ni ham yuklab olishingiz mumkin.

U quyidagi qismlardan iborat:

Asosiy ishlov berish davri:

Arduino bilan mos keladigan har qanday taxtadan arduino uno, nano, mega, nodeMCU va STM-32 kabi foydalanish mumkin. Ammo ESP-32 quyidagi sabablarga ko'ra ishlatiladi:

1. Ichki harorat sensori mavjud, shuning uchun yuqori harorat sharoitida protsessorni chuqur uyqu rejimiga o'tkazish mumkin.

2. Asosiy protsessor metall bilan himoyalangan, shuning uchun radiatsiya effekti kamroq bo'ladi.

3. Ichki zal effekti sensori elektron atrofidagi magnit maydonini aniqlash uchun ishlatiladi.

Sensor bo'limi:

Barcha sensorlar 3,3 voltli quvvat manbai bilan ishlaydi. ESP-32 ichidagi voltaj regulyatori past oqimni ta'minlaydi, shuning uchun uni haddan tashqari qizib ketishi mumkin. Buning oldini olish uchun LD33 kuchlanish regulyatori ishlatiladi.

Tugun: Men 3,3 voltli quvvatni qo'lladim, chunki ESP-32 ishlatilgan (nodeMCU va STM-32 uchun ham xuddi shunday). Siz arduino -dan foydalanayotgan bo'lsangiz, 5 voltdan ham foydalanishingiz mumkin

Asosiy quvvat manbai:

12 voltli 5 amperli SMPS ishlatiladi. Siz shuningdek transformator bilan tartibga solinadigan quvvat manbasini ishlatishingiz mumkin, lekin u chiziqli ta'minot, shuning uchun u ma'lum bir kirish voltajiga mo'ljallangan, shuning uchun biz 220 voltni 110 voltga o'zgartirganda chiqish o'zgaradi. (ISSda 110 voltli kuchlanish mavjud)

12 -qadam: dasturiy ta'minotni tayyorlang:

Amalga oshiriladigan qadamlar:

1. Arduino -ni o'rnatish: Agar sizda arduino bo'lmasa, uni havoladan yuklab olishingiz mumkin

www.arduino.cc/en/main/software

2. Agar sizda NodeMCU bo'lsa, uni arduino bilan qo'shish uchun quyidagi amallarni bajaring:

circuits4you.com/2018/06/21/add-nodemcu-esp8266-to-arduino-ide/

3. Agar siz ESP-32 dan foydalansangiz, uni arduino bilan qo'shish uchun quyidagi amallarni bajaring:

randomnerdtutorials.com/installing-the-esp32-board-in-arduino-ide-windows-instructions/

4. Agar siz ESP-32 dan foydalansangiz (oddiy DHT11 kutubxonasi ESP-32 bilan to'g'ri ishlamasa) bu erdan yuklab olishingiz mumkin:

github.com/beegee-tokyo/DHTesp

13 -qadam: LABview -ni tayyorlang:

1. LABview -ni ushbu havoladan yuklab oling

www.ni.com/en-in/shop/labview.html?

2. vi faylini yuklab oling.

3. USB portini ulang. Ko'rsatkich porti ulangan yoki ulanmagan.

bajarildi !!!!