Dhoma e Rritjes së Bimëve të Zgjuar: 13 hapa

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

Unë dal me një ide të re e cila është dhoma e zgjuar e rritjes së bimëve. Rritja e bimëve në hapësirën e jashtme ka ngjallur shumë interes shkencor. Në kontekstin e fluturimit hapësinor njerëzor, ato mund të konsumohen si ushqim dhe/ose të ofrojnë një atmosferë freskuese. Aktualisht N. A. S. A. përdorni jastëkë bimësh për të rritur ushqimin në Stacionin Ndërkombëtar të Hapësirës.

Kështu që më erdhi ideja për të ecur më tej.

Problemet për rritjen e ushqimit në hapësirë:

Graviteti:

Isshtë pengesa kryesore për të rritur ushqimin në hapësirë, kjo ndikon në rritjen e bimëve në disa mënyra: 1 ju nuk mund t'i ujisni bimët siç duhet sepse atje pa gravitet kështu që uji nuk mund të sigurohet me spërkatës uji dhe metoda të tjera konvencionale të cilat përdoren në tokë Me

2 Uji nuk mund të arrijë në rrënjët e bimës sepse nuk ka gravitet.

3 Rritja e rrënjëve ndikon edhe nga graviteti. (rrënjët e bimës zbresin poshtë dhe bima rritet lart) Pra rrënjët e bimëve nuk rriten kurrë në drejtimin e duhur.

Rrezatimi:

1. Ka shumë rrezatim në hapësirë, kështu që është i dëmshëm për bimët.

2. Rrezatimi nga era diellore ndikon edhe në bimët.

3. Shumë rreze ultraviolet gjithashtu të dëmshme për bimët.

Temperatura:

1. Ka shumë ndryshime të temperaturës në hapësirë (temperatura mund të shkojë deri në njëqind gradë dhe poshtë në minus njëqind gradë).

2. rritja e temperaturës avullimi i ujit kështu që bimët nuk mund të mbijetojnë në hapësirë.

Monitorimi:

1. Monitorimi i bimëve është shumë i vështirë në hapësirë sepse personi monitoron vazhdimisht shumë faktorë si temperatura, uji dhe rrezatimi.

2. Bimë të ndryshme kërkojnë nevoja të ndryshme të burimeve, Nëse ka bimë të ndryshme monitorimi bëhet më i vështirë.

Kështu që unë erdha me idenë se përpjekja për të eleminuar të gjitha këto pengesa. Shtë dhomë për rritjen e ushqimit në hapësirë me kosto shumë të ulët. Ai përmban të gjitha burimet dhe teknologjinë e ndërtuar në të cilën kapërcehen shumë vështirësi. Pra, le të shikojmë !!!

Çfarë është në gjendje të bëjë kjo dhomë:

1. Eliminoni efektin e gravitetit.

2. Sigurimi i ujit të duhur për rrënjët e bimëve. (E kontrollueshme - manualisht, automatikisht)

3. Sigurimi i ndriçimit artificial për bimët për fotosintezën.

4. Minimizoni efektin e rrezatimit.

5. Ndjenja e mjedisit të tillë si temperatura e tokës, lagështia, temperatura e mjedisit, lagështia, rrezatimi, presioni dhe shfaqja e të dhënave në kohë reale në kompjuter.

Hapi 1: Komponenti i kërkuar:

1. ESP32 (Bordi kryesor i përpunimit mund të përdorni edhe pllaka të tjera).

2. DHT11 ose DHT-22. (DH22 siguron saktësi më të mirë)

3. DS18b20 (Version metalik i papërshkueshëm nga uji).

4. Sensori i lagështisë së tokës.

5. Pompë uji. (12 Volt).

6. Fletë plastike.

Tifoz DC 7.12 volt.

8. Sensorë gazi.

9. ULN2003.

10. Servo motor.

11. Fletë qelqi.

12. Fletë elektrostatike.

13. Stafetë 12 volt.

14. BMP 180.

15. 7805 Rregullatori i tensionit.

Kondensator 16.100uF, 10uF.

17. Drita e kulmit të makinës (LED ose CFL). (Ngjyra e përcaktuar më tej).

18. Furnizimi me energji SMPS (12 volt - 1A nëse e nxirrni pompën nga furnizimi i veçantë, përndryshe deri në 2 amps furnizim me energji)

Hapi 2: Kërkesa për softuer:

1. Arduino IDE.

2. LABView

3. Instalimi ESP32 në Arduino IDE.

4. Bibliotekat ESP32. (Shumë biblioteka janë të ndryshme nga bibliotekat Arduino).

Hapi 3: Bëni enë dhe sistem lotimi:

Bëni një enë plastike të çdo madhësie sipas kërkesës ose hapësirës në dispozicion. Materiali i përdorur për enën është plastike, kështu që nuk mund të hidhet nga uji (Mund të bëhet edhe nga metale, por rrit koston dhe peshën sepse ekziston kufiri i peshës së raketës)

Problemi: Nuk ka gravitet në hapësirë. Pikat e ujit qëndrojnë të lira në hapësirë (siç tregohet në foto nga N. A. S. A.) Dhe kurrë mos arrijnë në fund të tokës kështu që lotimi me metoda konvencionale nuk është i mundur në hapësirë.

Gjithashtu grimca të vogla formojnë tokë që lundron në ajër.

Zgjidhja: Vendos tuba të vegjël uji në tokë (ka vrima të vogla) në qendër dhe tubat ngjiten në pompë. Kur pompa ndizet uji del nga vrima të vogla të tubave deri në fund të tokës, kështu që lehtë mund të arrijë në rrënjët e bimës.

Tifoz i vogël është ngjitur në majë të dhomës (ajri rrjedh lart poshtë) kështu që siguron presion ndaj grimcave të vogla dhe shmang lundrimin jashtë dhomës.

Tani vendosni tokën në enë.

Hapi 4: Sensorët e tokës:

Unë fut dy sensorë në tokë. E para është sensori i temperaturës (DS18b20 I papërshkueshëm nga uji). Të cilat zbulojnë temperaturën e tokës.

Pse duhet të dimë temperaturën dhe lagështinë e tokës?

Nxehtësia është katalizatori për shumë procese biologjike. Kur temperaturat e tokës janë të ulëta (dhe proceset biologjike ngadalësohen), disa lëndë ushqyese bëhen të padisponueshme ose më pak të disponueshme për bimët. Kjo është veçanërisht e vërtetë në rastin e fosforit, i cili është kryesisht përgjegjës për nxitjen e zhvillimit të rrënjëve dhe frutave në bimë. Pra, asnjë nxehtësi nuk do të thotë më pak lëndë ushqyese rezulton me rritje të dobët. Gjithashtu temperaturat e larta janë të dëmshme për bimët.

E dyta është sensori i lagështisë. E cila zbulon lagështinë e tokës nëse lagështia në tokë zvogëlohet nga kufiri i paracaktuar, motori ndizet, kur lagështia arrin kufirin e tij të sipërm motori fiket automatikisht. Kufiri i sipërm dhe kufiri i poshtëm varen dhe ndryshojnë nga bimët në bimë. Kjo rezulton në një sistem të mbyllur. Uji bëhet automatikisht pa ndërhyrje të personit.

Shënim. Kërkesa për ujë për bimë të ndryshme. Pra, është e nevojshme të rregulloni nivelin minimal dhe maksimal të ujit. Mund të bëhet nga potentio-meter nëse përdorni ndërfaqe dixhitale, përndryshe mund të ndryshohet në programim.

Hapi 5: Bërja e mureve prej qelqi

Ka mure në anën e pasme të enës me film elektrostatik në të. Meqenëse nuk ka fushë magnetike e cila na mbron nga erërat diellore. Unë përdor një fletë të thjeshtë qelqi por e mbuloj me fletë elektrostatike. Fleta elektrostatike parandalon grimcën e ngarkesës së erës diellore. Alsoshtë gjithashtu e dobishme për të minimizuar efektin e rrezatimit në hapësirë. gjithashtu shmang lundrimin e tokës dhe grimcave të ujit në ajër.

Pse kemi nevojë për mbrojtje elektrostatike?

Bërthama e hekurt e shkrirë e Tokës krijon rryma elektrike që prodhojnë vija të fushës magnetike rreth Tokës të ngjashme me ato që lidhen me një magnet të zakonshëm me shufra. Kjo fushë magnetike shtrihet disa mijëra kilometra jashtë sipërfaqes së Tokës. Fusha magnetike e Tokës largon grimcën e ngarkesës në formën e erës diellore dhe shmang hyrjen në atmosferën e tokës. Por nuk ka një mbrojtje të tillë në dispozicion jashtë tokës dhe në planetët e tjerë. Pra, ne kemi nevojë për metoda të tjera artificiale për të na mbrojtur, si dhe bimët nga këto grimca ngarkese. Filmi elektrostatik është në thelb një film përçues, kështu që nuk lejon të futet në grimcën e ngarkesës brenda.

Hapi 6: Ndërtimi i kapakut:

Çdo bimë ka nevojë për dritën e diellit. Ekspozimi në diell për një kohë të gjatë dhe rrezatimi i lartë gjithashtu i dëmshëm për bimët. Krahët e qepenave janë ngjitur në anën e pasqyrës, pastaj lidhen me motorët servo. Këndi i hapjes së krahut dhe lejon që drita të hyjë në të cilën mbahet nga qarku kryesor i përpunimit

Një komponent zbulues i dritës LDR (rezistencë e varur nga drita) është e lidhur me qarkun kryesor të përpunimit Si funksionon ky sistem:

1. Në rrezatim të tepërt dhe dritë (E cila zbulohet nga LDR) ai mbyll krahët dhe eliminon dritën që vjen brenda. 2. Çdo bimë ka nevojën e vet për dritë dielli. Qarku kryesor i përpunimit shënon kohën për të lejuar rrezet e diellit pasi të mbyllen erërat në këtë kohë të veçantë. Ajo shmang ndriçimin shtesë për të arritur në dhomë.

Hapi 7: Ndjenja dhe Kontrolli i Mjedisit:

Bimë të ndryshme kërkojnë kushte të ndryshme mjedisore siç janë temperatura dhe lagështia.

Temperatura: Për të ndjerë temperaturën e mjedisit përdoret sensori DHT-11 (DHT 22 mund të përdoret për të arritur saktësi të lartë). Kur temperatura rritet ose ulet nga kufiri i përcaktuar, ai paralajmëron dhe ndez ventilatorin e jashtëm.

Pse duhet të ruajmë temperaturën?

Temperatura në hapësirën e jashtme është 2.73 Kelvin (-270.42 Celsius, -454.75 Fahrenheit) në anën e errët (ku dielli nuk shkëlqen). Nga ana e diellit, temperatura mund të arrijë temperatura të nxehta rreth 121 C (250 gradë F).

Ruajtja e lagështisë:

Lagështia është sasia e avullit të ujit në ajër në raport me sasinë maksimale të avullit të ujit që ajri mund të mbajë në një temperaturë të caktuar.

Pse duhet të ruajmë lagështirën?

Nivelet e lagështisë ndikojnë kur dhe si bimët hapin stomat në pjesën e poshtme të gjetheve të tyre. Bimët përdorin stomata për të transpiruar ose "marrë frymë". Kur koha është e ngrohtë, një bimë mund të mbyllë stomat e saj për të zvogëluar humbjet e ujit. Stomat gjithashtu veprojnë si një mekanizëm ftohës. Kur kushtet e ambientit janë shumë të ngrohta për një bimë dhe ajo mbyll stomat e saj për një kohë të gjatë në një përpjekje për të ruajtur ujin, ajo nuk ka asnjë mënyrë për të lëvizur molekulat e dioksidit të karbonit dhe oksigjenit, duke bërë që ngadalë bima të mbytet nga avulli i ujit dhe gazrat e tij të transmetuar Me

Për shkak të avullimit (nga bima dhe toka) lagështia rritet me shpejtësi. Nuk është vetëm e dëmshme për bimët, por edhe e dëmshme për sensorin dhe pasqyrën e qelqit. Mund të neglizhohet me dy mënyra.

1. Letra plastike në krye të sipërfaqes parandalon lagështinë me lehtësi. Letra plastike përhapet në sipërfaqen e sipërme të tokës me hapjen në të për substratin dhe farën (Bima rritet në të). Isshtë gjithashtu e dobishme gjatë ujitjes.

Problemi i kësaj metode është se bimët me rrënjë më të mëdha kanë nevojë për ajër në tokë dhe rrënjë. qese plastike ndaloni ajrin për të arritur rrënjët e tij plotësisht.

2. Tifozët e vegjël janë ngjitur në çatinë e sipërme të dhomës. Lagështia në dhomë kuptohet nga Hygrometer i cili është i integruar (DHT-11 dhe DHT-22). Kur lagështia rritet nga ventilatorët limit ndizen automatikisht, Në kufirin më të ulët ventilatorët ndalohen.

Hapi 8: Eliminoni gravitetin:

Për shkak të gravitetit rrjedhat rriten lart, ose larg nga qendra e Tokës, dhe drejt dritës. Rrënjët rriten poshtë, ose drejt qendrës së Tokës, dhe larg dritës. Pa gravitetin, bima nuk trashëgoi aftësinë për t'u orientuar.

Ekzistojnë dy metoda për të eleminuar gravitetin

1. Graviteti artificial:

Graviteti artificial është krijimi i një force inerciale që imiton efektet e një force gravitacionale, zakonisht si rezultat i rrotullimit në prodhimin e forcave centrifugale. Ky proces quhet edhe pseudo-gravitet.

Kjo metodë është shumë e shtrenjtë dhe shumë e vështirë. ka shumë shanse për të dështuar. Gjithashtu kjo metodë nuk mund të testohet siç duhet në tokë.

2. Përdorimi i Nënshtresës: Kjo është metodë shumë e lehtë dhe gjithashtu efektive në rroba. Farërat mbahen brenda një qeseje të vogël e cila quhet Fara e nënshtresës mbahen nën substrate të cilat sigurojnë drejtimin e duhur për rrënjët dhe gjethet siç tregohet në figurë. Ndihmon në rritjen e rrënjëve poshtë dhe mbjelljen e gjetheve lart.

Shtë një leckë me vrima. Meqenëse farat janë brenda Ai lejon që uji të hyjë dhe gjithashtu lejon që rrënjët të dalin dhe të depërtojnë në tokë. Farërat mbahen nën thellësinë 3 deri në 4 inç nën tokë.

Si të vendosni farën nën tokë dhe të mbani pozicionin e saj ??

Unë pres fletë plastike me gjatësi prej 4 deri në 5 të ngjitura dhe formoj një zakon para saj. Vendoseni këtë mjet në gjysmën e gjatësisë së këtij leckë (në anën e zakonit). Vendoseni farën në brazdë dhe mbështilleni leckën përreth. Tani futeni këtë mjet në tokë. Nxirrni mjetin nga toka në mënyrë që fara dhe substrati të futen në tokë.

Hapi 9: Drita artificiale e diellit:

Në hapësirë rrezet e diellit gjatë gjithë kohës nuk janë të mundshme, kështu që rrezet e diellit artificial mund të kërkohen. Kjo bëhet nga CFL dhe dritat LED të sapoardhura. Unë përdor dritën CFL e cila është blu dhe e kuqe në ngjyrë jo shumë e ndritshme. Këto drita janë montuar në çatinë e sipërme të dhomës. Kjo siguron spektër të plotë të dritës (CFL -të përdoren kur ka nevojë për dritë me temperaturë të lartë, ndërsa LED -të përdoren kur impiantet nuk kërkojnë ngrohje ose ngrohje të ulët. Kjo mund të drejtohet me dorë, nga distanca automatikisht (e kontrolluar nga qarku kryesor i përpunimit) Me

Pse përdor kombinimin e ngjyrës blu dhe të kuqe?

Drita blu përshtatet me kulmin e absorbimit të klorofileve, të cilat bëjnë fotosintezën për të prodhuar sheqerna dhe karbone. Këta elementë janë thelbësorë për rritjen e bimëve, sepse këto janë blloqet ndërtuese për qelizat e bimëve. Sidoqoftë, drita blu është më pak efektive sesa drita e kuqe për drejtimin e fotosintezës. Kjo ndodh sepse drita blu mund të absorbohet nga pigmente me efikasitet më të ulët si karotenoide dhe pigmente joaktive si antocianinat. Si rezultat, ka një reduktim të energjisë së dritës blu që e bën atë në pigmentet e klorofilit. Çuditërisht, kur disa specie rriten vetëm me dritë blu, biomasa e bimëve (pesha) dhe shkalla e fotosintezës janë të ngjashme me një bimë të rritur vetëm me dritë të kuqe.

Hapi 10: Monitorimi vizual:

Unë përdor LABview për monitorimin vizual të të dhënave dhe kontrollin edhe sepse LABview është softuer shumë fleksibël. Ajo merr shpejtësi të lartë të dhënash dhe është e lehtë për tu përdorur. Mund të lidhet me tela ose pa tela me qarkun kryesor të përpunimit. Të dhënat që vijnë nga qarku kryesor i përpunimit (ESP-32) janë formatuar në shfaqur në LABview.

Hapat që duhen ndjekur:

1. Instaloni LABview dhe shkarkoni. (nuk ka nevojë të instaloni Shtesa Arduino)

2. Drejtoni kodin vi të dhënë më poshtë.

3. Lidhni portën USB me kompjuterin tuaj.

4. Ngarko kodin Arduino.

5. Porta COM e treguar në labview tuaj (nëse dritaret për Linux dhe MAC "dev/tty") dhe treguesi tregon që porti juaj është i lidhur apo jo.

6. Përfundo !! Të dhënat nga sensorë të ndryshëm shfaqen në ekran.

Hapi 11: Përgatitni harduerin (qarkun):

Diagrami i qarkut tregohet në figurë. gjithashtu mund të shkarkoni PDF të dhënë më poshtë.

Ai përbëhet nga pjesët e mëposhtme:

Qarku kryesor i përpunimit:

Çdo bord që është kompatibil me arduino mund të përdoret si arduino uno, nano, mega, nodeMCU dhe STM-32. por ESP-32 përdoret për arsyen e mëposhtme:

1. Ka sensor të integruar të temperaturës, kështu që në situata të temperaturës së lartë vendosja e procesorit në gjendje të gjumit të thellë është e mundur.

2. Procesori kryesor është i mbrojtur me metal kështu që ka më pak efekt rrezatimi.

3. Sensori i brendshëm i efektit të sallës përdoret për të zbuluar fushën magnetike rreth qarkut.

Seksioni i sensorit:

Të gjithë sensorët punojnë me furnizim me energji 3.3 volt. Rregullatori i tensionit brenda ESP-32 siguron rrymë të ulët kështu që mund të nxehet. Për të shmangur këtë, përdoret rregullatori i tensionit LD33.

Nyja: Kam aplikuar furnizim me 3.3 volt sepse në përdorim ESP-32 (Gjithashtu e njëjtë për nodeMCU dhe STM-32). Nëse përdorni arduino, mund të përdorni edhe 5 volt

Furnizimi kryesor me energji elektrike:

Përdoret SMPS 12 volt 5 amp. ju gjithashtu mund të përdorni furnizimin me energji të rregulluar me transformator por është furnizim linear kështu që është projektuar për tension specifik të hyrjes kështu që dalja do të ndryshojë kur kalojmë 220 volt në 110 volt. (Furnizimi me 110 volt është i disponueshëm në ISS)

Hapi 12: Përgatitni Softuerin:

Hapat që duhen ndjekur:

1. Instalimi i Arduino: Nëse nuk keni arduino, mund ta shkarkoni nga lidhja

www.arduino.cc/en/main/software

2. Nëse keni NodeMCU Ndiqni këto hapa për ta shtuar me arduino:

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

3. Nëse përdorni ESP-32 Ndiqni këto hapa për ta shtuar me arduino:

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

4. Nëse përdorni ESP-32 (biblioteka e thjeshtë DHT11 nuk mund të funksionojë siç duhet me ESP-32) mund të shkarkoni nga këtu:

github.com/beegee-tokyo/DHTesp

Hapi 13: Përgatitni LABview:

1. Shkarkoni LABview nga kjo lidhje

www.ni.com/en-in/shop/labview.html?cid=Paid_Search-129008-India-Google_ESW1_labview_download_exact&gclid=Cj0KCQjw4s7qBRCzARIsAImcAxY0WhS0V5T275xQrIi9DGSYaVCymaIgSSOxcYyApdRaykYto4k_NL4aAmtKEALw_wcB

2. Shkarkoni skedarin vi.

3. Lidhni Portën USB. Porta e treguesit të treguesit është e lidhur ose jo.

e kryer !!!!