Rritja e më shumë marule në më pak hapësirë ose Rritja e marule në hapësirë, (më shumë ose më pak) .: 10 hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:16

Ky është një paraqitje profesionale për Konkursin Growing Beyond Earth, Maker, i paraqitur përmes Instructables.

Nuk mund të isha më i ngazëllyer që të dizajnoja për prodhimin e të korrave në hapësirë dhe të postoja Instructable -in tim të parë.

Për të filluar, konkursi na kërkoi të.

“… Paraqisni një Udhëzues që detajon dizajnin dhe ndërtimin e dhomës tuaj të rritjes së bimëve, e cila (1) përshtatet brenda një vëllimi 50cm x 50cm x 50cm, (2) përmban të gjitha tiparet e nevojshme për të mbështetur rritjen e bimëve, pra dritën artificiale, një sistem vaditjeje, dhe mjetet e qarkullimit të ajrit, dhe (3) përdor efektivisht dhe krijues vëllimin e brendshëm në mënyrë që të përshtatet dhe të rritet me sukses sa më shumë bimë të jetë e mundur."

Pasi lexova kërkesat e konkursit dhe FAQ -të, bëra supozimet e mëposhtme në procesin e projektimit.

Ndërveprimi i planifikuar një herë në javë me "projektin" nga një Astronaut do të ishte i pranueshëm dhe nuk do të anulonte aspektin e kontrollit automatik në kriteret e konkursit.

PSU për "projektin" mund të vendoset jashtë 50cm3, pasi ISS do të furnizonte me energji njësinë, nëse njësia do të ishte në hapësirë. Ftohja për LED -të brenda "projektit" mund të ketë origjinën jashtë 50cm3, pasi ISS mund të furnizojë me ftohje njësinë, nëse njësia do të ishte në hapësirë.

"Përdoruesi" mund të ketë qasje të pakufizuar në krye dhe 4 anët e vëllimit 50cm3 për mirëmbajtjen e planifikuar javore, por nuk përjashton çështje të paplanifikuara, nëse lind një çështje e paplanifikuar me "projektin".

Tjetra, unë mblodha parametrat për konkursin

Të dhënat e projektit

Uji: 100 ml/bimë/ditë (sugjerohet)

Ndriçimi: 300-400? Mol/M2/s brenda PAR 400-700nm (sugjerohet)

Cikli i dritës: 12/12

Lloji i dritës: LED (sugjerohet)

Qarkullimi i ajrit: për 2.35cf/0.0665m3 (zona e rritjes së modelit tim)

Temperatura në ISS: 65 në 80˚F / 18.3 në 26.7 ° C (për referencë)

Lloji i bimës: Marule e kuqe ‘Outredgeous’ e kuqe

Madhësia e bimës së pjekur: 15 cm e lartë dhe 15 cm në diametër

Sistemi i rritjes: (Zgjedhja e projektuesit)

Furnizimet

Do të kemi nevojë për furnizime

(Këto pjesë përdoren për vërtetimin e konceptit, ndoshta nuk janë të miratuara për udhëtime në hapësirë)

1 - 0.187 "48" x96 "ABS e Bardhë

3 - Mikrokontrolluesit

1 - 1602 ekran LCD

1 - Mburoja e të dhënave Logger për Nanon

3 - Rezistencat e fotografive

4 - sensorë AM2302

1 - Sensori i temperaturës DS18B20

1 - sensor EC, Niveli Optik i Lëngut 1 - 15mA 5V

1 - DS3231 për Pi (RTC)

… Dhe më shumë furnizime

1 - Pompë dozimi peristaltike

Pompë uji 1 - 12V

1 - Gumëzhima Piezo

3 - rezistenca 220 Ohm

1 - kaloni DPST

1-265-275nm Sterilizues UVC

Kapele sanitare 24 - 1½”

1 - Faza e trazimit magnetik të lëngët/Ajrit

1 - Koka e kontrollit të pikimit, 8 rreshta

1 - Tub i ujitjes me pika

1 - Enë zëvendësuese e ujit

1 - ½ tub PVC ID

70 - Vida për bashkimin e LED -ve

18 AWG & 22 AWG Wire

1 - Tkurr tubat

1 - Alumini për lavaman LED

Ndërprerës prekës 5 - 6 mm të gjatë

4 - 1 Ohm, 1 Watt rezistente

1 - Fara Pkg marule "Outredgeous"

…dhe me shume

1 - 400W Boost Boost

32-LED 3W të Bardhë, (6000-6500k)

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

Tifozë kompjuteri 8 - 40 mm

Reletë e izoluara 11 - 5V Opto

10 - 1N4007 diodë kthyese

24 - Prizat e murit të gurit

1 - Lëndët ushqyese hidroponike

1 - Enë ushqyese

1 - Mbulesa milare

… Dhe mjetet

Tretës për ngjitje

Sharrë

Sharrat e vrimave

Makine per ngjitjen e metalit

Saldator

Stërvitje

Stërvitje copa

Kaçavida

Kompjuter

Kabllo USB

Softueri Arduino IDE

Hapi 1: Krahasimi i sistemit aktual "VEGGIE"

Sistemi "VEGGIE" në ISS mund të rritë 6 krerë marule në 28 ditë (4 javë). Nëse "VEGGIE" do të funksiononte për 6 muaj, (koha mesatare e një astronauti në bordin e ISS) do të rriteshin 36 krerë marule me 6 krerë shtesë që ishin dy javë të vjetra. Për një ekuipazh prej 3 vetësh, kjo është perime e freskët dy herë në muaj.

Projekti GARTH do të rrisë 6 krerë marule në 28 ditë (4 javë). POR.. nëse do të funksiononte për 6 muaj, do të rriteshin 138 krerë marule, me 18 krerë shtesë në faza të ndryshme të rritjes. Për një ekuipazh prej 3 personash, kjo është perime e freskët 7½ herë në muaj, ose pothuajse dy herë në javë.

Nëse kjo tërheq vëmendjen tuaj … le të hedhim një vështrim më të afërt në dizajn

Hapi 2: Projekti GARTH

Teknologjia e Burimeve të Automatizimit të Rritjes për Hortikulturën

(Fotografitë e Projektit GARTH janë të një modeli në shkallë të plotë, të bërë nga pllaka e shkumës së shkumës Dollar Store)

Projekti GARTH maksimizon produktivitetin përmes përdorimit të 4 zonave të veçanta të optimizuara të rritjes. Ai gjithashtu përfshin sisteme automatike të kontrollit për ndriçimin, cilësinë e ajrit, cilësinë e ujit dhe zëvendësimin e ujit.

32, Dritat LED të bardha 6000K sigurojnë kërkesat e sugjeruara të PAR. Një sistem qarkullimi i ajrit me dy ventilatorë dhe një sistem ventilimi me katër ventilatorë u inkorporuan për të ruajtur mjedisin e brendshëm, dhe një sistem hidroponik i automatizuar, vetë -optimizues i Nutrient Thin Film (NTF) u zgjodh për të ushqyer dhe monitoruar bimët. Uji zëvendësues i avullimit mbahet në një rezervuar të veçantë në zonën e magazinimit të sipërm pranë një rezervuari ushqyes të lëngshëm të përzier vazhdimisht, i nevojshëm për të ruajtur nivelin e lëndëve ushqyese në sistemin hidroponik pa ndihmën e një astronauti. E gjithë fuqia hyn, funksionon dhe shpërndahet nga zona e sipërme e magazinimit.

Hapi 3: Karakteristikat e projektimit

Katër fushat e rritjes

Faza e parë (mbirja), për farat e vjetra 0-1 javë, afërsisht 750 cc hapësirë rritjeje

Faza e dytë, për bimët 1-2 javore, përafërsisht 3, 600 cc hapësirë rritjeje

Faza e 3-të, për bimët 2-3 javore, përafërsisht 11, 000 cc hapësirë rritjeje

Faza e 4-të, për bimët 3-4 javore, përafërsisht 45, 000 cc hapësirë rritjeje

(Zonat e Fazës 1 dhe 2 kombinohen në një tabaka të lëvizshme për të lehtësuar mbjelljen, servisimin dhe pastrimin)

Hapi 4: Sistemi i ndriçimit

Ndriçimi ishte i vështirë pa qasje në një matës PAR, për fat të mirë konkursi kishte Z. Dewitt në Fairchild Tropical Botanic Garden, për të shkuar me pyetje. Ai më drejtoi në tabelat që ishin shumë të dobishme dhe ato tabela gjithashtu më çuan në led.linear1. Me tabelat dhe faqen e internetit, unë kam qenë në gjendje të llogaris nevojat e mia për ndriçim dhe qark.

Dizajni im përdor 26.4V të tensionit të burimit për të drejtuar 4 vargje LED me 8, 3 vat në seri me rezistencë 1 ohm, 1 vat. Unë do të përdor një furnizim 24V dhe një konvertues Boost për të rritur rrymën konstante në 26.4V. (Në bordin e ISS, dizajni im do të përdorte 27V që është në dispozicion dhe një konvertues Buck për të ulur tensionin dhe për të siguruar rrymën konstante prej 26.4V)

Kjo është lista e pjesëve për sistemin e ndriçimit.

32, E Bardhë 6000-6500k, 600mA, DC 3V – 3.4V, LED 3W

4, 1 Ohm - 1W rezistencë

Konvertues 1, 12A 400W Boost

Tifoz 1, 40 mm

1, termistor

1, DS3231 për Pi (RTC) ose regjistrues të të dhënave

Teli 18 AWG

… Dhe kështu planifikoj të përdor ato tridhjetë e dy LED 3W.

Një LED në Fazën 1, katër në Fazën 2 dhe Nëntë në Fazën 3. Tetëmbëdhjetë LED -et e fundit do të ndriçojnë Fazën 4 dhe do të na sjellin në një total të jashtëzakonshëm prej 96 vat drite me afërsisht 2.4 amper.

Hapi 5: Sistemi i Qarkullimit dhe Ventilimit të Ajrit

(Ju lutemi mbani mend hidraulikun dhe instalimet elektrike nuk janë të plota. Këto janë fotografi të një modeli të sistemit të propozuar)

Qarkullimi arrihet me dy ventilatorë 40mm. Një tifoz shtytës që fryn në Fazën e 4 -të nga kanali në pjesën e sipërme të majtë të pasme. Ajri do të rrjedhë nëpër Fazën e 4 -të dhe në pjesën e përparme të Fazës së 3 -të, pastaj përmes Fazës së 3 -të dhe jashtë pjesës së pasme (lart dhe rreth Fazës së 1 -të, përmes një kanali të shkurtër) në pjesën e pasme të Fazës së 2 -të. Një tifoz tërheqës në kanalin mbi Fazën e 2 -të, do të tërheqë ajrin përmes Fazës së 2 -të dhe do të dalë nga këndi i sipërm i djathtë i përparmë. Përfundimi i udhëtimit përmes sistemit të qarkullimit të ajrit.

Fryma e katërt e ventilimit do të jetë drejtpërdrejt jashtë murit të sipërm të pasmë. Faza e 3 -të gjithashtu do të kalojë përmes murit të sipërm të pasmë. Faza e 2 -të do të ajroset drejtpërdrejt nga maja dhe Faza e mbirjes (Faza 1) do të dalë jashtë murit të pasmë, e ngjashme me Fazat 3 dhe 4.

Hapi 6: Sistemi hidroponik NFT

(Sonda EC, sonda e temperaturës, sensori i nivelit të lëngut, gypat për zëvendësimin e avullimit nga rezervuari i ujërave të ëmbla dhe tubat që lidhin pompën e gropës me kanalet, të gjitha do të vendosen këtu në gropë, por nuk janë treguar në këtë foto)

Sistemi përfshin një gropë 9, 000+ml/cc, një rezervuar të ujërave të ëmbla 7, 000+ml // cc për zëvendësimin e avullimit, një pompë uji 12V 800L/orë, një sterilizues UV-C për të vrarë çdo algë në ujin që hyn në Shumëllojshmëri rrjedhëse e rregullueshme me 8 porta, një kullë ajrimi me ventilator të kundërt të rrjedhjes për të ajrosur ujin që rrjedh poshtë nga Faza 2 dhe nxitjen e ujit të shkarkimit të fazës, një sensor të nivelit të lëngshëm, një sensor EC, një sensor të temperaturës së ujit, një pompë peristaltike që dozohet nga rezervuari i lëndëve ushqyese, një fazë nxitjeje që mban lëndët ushqyese në tretësirë në rezervuar dhe pesë lugë ose kanale rritjeje. Pesë kanalet e rritjes, faza e trazimit, kulla e ajrimit marrin ujë nga kolektori i rrjedhës së rregullueshme me 8 porte. Kur sistemi hidroponik duhet të servisohet, një ndërprerës i ndërprerjes me një shtyllë të dyfishtë (DPST) i vendosur në panelin e përparmë do të mbyllë fuqinë te pompa e ujit, sterilizuesi UV-C dhe dozuesi i lëndëve ushqyese të pompës peristaltike. Kjo do t'i lejojë "Përdoruesit" të punojë me siguri në sistemin hidroponik pa rrezikuar veten ose të korrat.

Hapi 7: Sistemi i dorëzimit automatik të lëndëve ushqyese

Unë jam duke përdorur "Self Optimizing Automated Arduino Nutrient Doser" të zhvilluar nga Michael Ratcliffe për këtë projekt. Unë e kam përshtatur skicën e tij me sistemin dhe pajisjen time dhe po përdor "Tre dollarë EC - PPM Meter" të Michael si sensorin tim të KE.

Informacioni ose udhëzimi për të dy këto projekte mund të gjenden në: element14, hackaday ose michaelratcliffe

Hapi 8: Elektronika e Sistemeve të Automatizimit

Sistemi i Ndriçimit do të përdorë një mikro kontrollues Arduino, një DS3231 për Pi (RTC), një modul stafetë 4, katër rezistorë 1 ohm-1 vat, tridhjetë e dy LED të bardhë 3W, një konvertues Boost 400W, tre rezistorë fotografish, një kompjuter 40 mm tifoz dhe një termistor. Mikrokontrolluesi do të përdorë RTC për të vendosur dritat në një cikël 12 orë të ndezur, 12 orë pushim. Ai do të monitorojë nivelet e dritës në fazat e 2 -të, të 3 -të dhe të 4 -të me rezistorë fotografish dhe do të alarmojë me një alarm LED/piezo, nëse zbulon një nivel të ulët të dritës në çdo fazë, gjatë ndezjes së ciklit. Temperatura e bordit të drejtuesit LED do të monitorohet nga një termistor i lidhur në linjë me ventilatorin 40mm dhe automatikisht do të fillojë të ftohet kur zbulohet nxehtësi e mjaftueshme.

Sistemi i dorëzimit të ushqyesve u zhvillua nga Michael Ratcliffe. Sistemi përdor një Arduino Mega, një nga idetë e sondës EC të Michael, një mburojë të ekranit të tastierës 1602 LCD, një sensor të temperaturës së ujit DS18B20, një pompë dozimi peristaltike 12V dhe një stafetë të izoluar opto 5V. Shtova një sensor optik të nivelit të lëngut. Sistemi do të monitorojë temperaturën e KE dhe ujit dhe do të aktivizojë pompën peristaltike për të dozuar lëndë ushqyese sipas nevojës. Mikrokontrolluesi do të monitorojë nivelin e ujit në gropë dhe do të alarmojë me një alarm LED/piezo nëse temperatura e ujit të gropës është përtej intervalit të caktuar të përdoruesit, nëse të dhënat e sensorit EC janë përtej kufirit të caktuar të përdoruesit për më gjatë se sa përdoruesi periudhë kohore ose nëse niveli i ujit të gropës bie nën nivelin e caktuar nga përdoruesi.

Sistemi i Qarkullimit të Ajrit do të përbëhet nga një mikrokontrollues Arduino, katër sensorë AM2302, gjashtë tifozë kompjuteri 40 mm (dy tifozë të qarkullimit të ajrit për etapat e 2-të, të 3-të dhe të 4-të dhe 4 tifozë ventilimi), një sterilizues UV-C dhe gjashtë stafetë opto të izoluar 5V (për tifozët). Kontrolluesi do të monitorojë temperaturën dhe lagështinë e ajrit në të 4 Fazat dhe do të fillojë automatikisht sistemin e qarkullimit të dy ventilatorëve ose ventilatorët e ventilimit të fazës individuale sipas nevojës për të mbajtur temperaturën dhe lagështinë brenda kufijve të caktuar të përdoruesit. Kontrolluesi gjithashtu do të vendosë dhe kontrollojë kohën e sterilizuesit UV-C dhe do të mbajë një alarm LED/piezo në rast se temperatura ose lagështia shkojnë përtej niveleve të përcaktuara nga përdoruesi në cilëndo nga 4 Fazat.

Hapi 9: Ndërtimi

Rasti 50 cm3, kanalet, rezervuari zëvendësues i avullimit të ujërave të ëmbla, kulla e ajrimit, kanali qendror i qarkullimit të ajrit, sirtari i fazës së parë dhe të dytë, mbajtëset e çatisë (nuk tregohen) dhe shumica e strukturave të tjera mbështetëse, do të ndërtohen nga 0.187 " ABS e zezë. Perdet e para për skenat shfaqen në filmin Mylar në modelin e lartë, por ka shumë të ngjarë të jenë bërë nga akrilik ose polikarbonat të veshur reflektues në prototipin aktual. Ndriçimi (nuk është treguar por i përbërë nga 4 vargje me 8 LED, 3W në seri) do të montohet në një fletë alumini afërsisht 0.125 "me tuba bakri 0.125" të ngjitur në anën e sipërme për ftohje të lëngshme, (që ftohja të hyjë dhe të dalë nga pjesa e pasme të njësisë për të ndarë ftohësin që nuk lidhet me konkursin). Hidraulika e ujit NTF në Fazën 1 & 2 (nuk tregohet në asnjë nga fotot, por) do të bashkëngjitej përmes një lidhjeje të shpejtë në pjesën e përparme të Fazës së 2-të.

Konvertuesi i nxitjes (i treguar në foton e zonës së magazinimit të sipërm) mund të zhvendoset nën tabakun e mbirjes (Faza 1) për të siguruar nxehtësi shtesë për mbirje. AM2302, sensorët e temperaturës dhe lagështisë (nuk tregohen), do të vendosen lartë në çdo Fazë (jashtë rrugës së qarkullimit të ajrit të planifikuar rregullisht)

Dizajni mund të duket se nuk po mendon fare për hapësirën,

por nuk është kështu. Sistemi im NTF i përshkruar këtu nuk është i optimizuar ose i modifikuar për hapësirën, por sistemet hidroponike NTF janë pretendentë seriozë për nevojat unike të prodhimeve hapësinore në mikrogravitet dhe unë kam ide për optimizimin e hapësirës.

Konkursi na kërkoi të hartojmë një sistem që rriti më shumë bimë në një hapësirë të përcaktuar dhe të automatizojmë dizajnin sa më shumë që të jetë e mundur.

Modelet e përzgjedhura për Fazën 2 do të kenë nevojë të rritin bimët e saj në tokë së pari. Unë besoj se dizajni im i plotëson të gjitha kërkesat e konkursit dhe e bën atë duke respektuar hapësirën e vërtetë të nevojshme për rritjen e bimëve, qarkullimin e ajrit, kontrollet e automatizuara mjedisore dhe harxhimet me vlerë një javë për bimët. Të gjitha brenda hapësirës 50 cm3 që na u dha.

Hapi 10: Për ta përfunduar atë

Automatizimi i Projektit GARTH zvogëlon vëmendjen e nevojshme një herë në javë.

Një rënie shtatëfish në mirëmbajtje, në krahasim me sistemin "VEGGIE".

Gjashtë fabrika filluan çdo javë në Projektin GARTH.

Një rritje katërfish në prodhim, në krahasim me gjashtë fabrika që filloi çdo muaj në sistemin "VEGGIE".

Unë i konsideroj këto ndryshime efektive, shpikëse dhe efikase.

Shpresoj se do ta bësh edhe ti.

Vrapon në Konkursin e Krijuesit Përtej Tokës në rritje