Mikrogravitasie -plantkweker "Disco Ball": 13 stappe

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:25

Hallo lesers, hierdie projek is 'n professionele voorlegging aan die Growing Beyond Earth Maker Contest.

Hierdie projek is 'n bewys van die konsep vir 'n potensiële planterontwerp wat gebruik kan word om 'n plan in mikro -swaartekrag te laat groei.

Op grond van die wedstrydreëls het ek die vereiste van die stelsel gelys,

1. Die stelsel moet in 'n oppervlakte van 50 cm^3 pas.
2. Die stelsel moet voordeel trek uit mikrogravitasie.
3. Die stelsel kan in enige posisie georiënteer word
4. Die stelsel kan ekstern van die bronkrag afkomstig wees van die ISS interne kragrails.
5. Die stelsel moet 'n groot deel van die groeiproses outomatiseer met minimale interaksie van ruimtevaarders.

Met die bogenoemde aannames het ek begin met die ontwerp van die stelsel.

Stap 1: Projekvoorstel

Om mee te begin, het ek 'n rowwe uiteensetting gemaak van hoe ek gedink het die stelsel kan lyk, Die aanvanklike idee wat ek gehad het, was 'n bol wat in die middel van die groeiende omgewing hang, met beligting op die omliggende raam.

Die basis van hierdie boks bevat water en elektronika.

Op hierdie stadium het ek begin om die moontlike komponente van so 'n stelsel te sorteer,

1. Raam - Moet 'n geskikte raam materiaal kies
2. Beligting - Watter tipe beligting sou die beste wees? LED stroke?
3. Sensors - Om die stelsel outomaties te maak, moet dit vogtige dinge soos moisure en temperatuur kan waarneem.
4. Beheer - Die gebruiker sal 'n manier nodig hê om met die MCU te kommunikeer

Die doel van hierdie projek is om 'n bewys van die konsep te lewer, op grond van die geleerde lesse, sal ek 'n lys maak van toekomstige werk en ontwikkeling wat nodig is om hierdie idee verder te neem.

Stap 2: Bewys van konsep - BOM

Die BOM (stuk van materiaal) vir hierdie projek sal ongeveer £ 130 kos om alles te bestel, waarvan ongeveer £ 100 gebruik sal word om 'n enkele kwekery -eenheid te maak.

Dit is waarskynlik dat u 'n redelike deel van die elektroniese komponente sal hê wat die kode dramaties sal verminder.

Stap 3: Elektronika - Ontwerp

Ek het Fritzing gebruik om die elektronika wat vir hierdie projek benodig word, te beplan, Die verbindings moet soos volg verloop,

LCD 16x2 I2C

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

Rotary Encoder (D3 en D2 is gekies omdat dit die Arduino Uno Interupt -penne is)

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

DS18B20 Temp sensor

1. GND> GND
2. DQ> D4 (Arduino, met 'n 5V -optrek van 4k7)
3. VDD> 5V

Grondvog sensor

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

Module met dubbele aflos

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

Kyk na die diagram hierbo vir die ander skakels.

Stap 4: Elektronika - Montage

Ek het die elektronika bymekaargemaak soos beskryf in die diagram van die vorige bladsy, Ek het die protobord gebruik om 'n skild vir die Arduino Uno te maak, Om dit te kan doen, breek ek die bord tot ongeveer die grootte van die Uno, en voeg dan manlike koppenne by wat ooreenstem met die vroulike kopstukke op die Uno.

As die verbindings ooreenstem met die vorige diagram, moet die stelsel korrek werk, en dit is 'n goeie idee om die verbindings op dieselfde manier as ek te stel.

Stap 5: Sagteware - Beplan

Die algemene idee vir die sagtewarefunksionaliteit is dat die stelsel voortdurend rondloop om die sensorwaardes te lees. Op elke siklus word die waardes op die LCD vertoon.

Die gebruiker sal toegang tot die spyskaart kry deur die draaiknop ingedruk te hou, sodra dit opgespoor is, sal die menu -UI oopmaak. Die gebruiker sal 'n paar bladsye beskikbaar hê,

1. Begin die waterpomp
2. Wissel LED -toestand (aan / af)
3. Verander stelselmodus (outomaties / handmatig)
4. Verlaat spyskaart

As die gebruiker die outomatiese modus gekies het, sal die stelsel kyk of die vogvlakke binne die drempelwaarde is; as dit nie die geval is nie, pomp dit outomaties water, wag 'n vaste vertraging en kyk weer.

Dit is 'n basiese outomatiseringstelsel, maar sal 'n beginpunt wees vir toekomstige ontwikkelings.

Stap 6: Sagteware - Ontwikkeling

Vereiste biblioteke

• Dallas temperatuur
• LiquidCrystal_I2C-meester
• OneWire

Sagteware notas

Hierdie kode is die eerste konsepkode wat die stelsel basiese funksies bied, insluitend

Sien die aangehegte Nasa_Planter_Code_V0p6.ino vir die nuutste weergawe van die stelselkode, Temperatuur- en vogmetings word vertoon.

Outomatiese modus en handmatige modus - die gebruiker kan die stelsel outomaties water laat pomp teen 'n drumpelvog

Kalibrasie van Moisuture -sensor - AirValue & WaterValue -inhoud moet met die hand gevul word, aangesien elke sensor effens anders sal wees.

Gebruikerskoppelvlak vir die beheer van die stelsel.

Stap 7: Meganies - Ontwerp (CAD)

Vir die ontwerp van hierdie stelsel wat ek Fusion 360 gebruik het, kan die finale samestelling bekyk/ afgelaai word vanaf die onderstaande skakel

a360.co/2NLnAQT

Die samestelling pas in die wedstrydgebied van 50 cm^3 en het PVC -pyp gebruik om die raam van die boks te konstrueer, met 'n 3D -gedrukte hakie vir die hoekverbindings. Hierdie raam bevat meer 3D -gedrukte onderdele wat gebruik word om die mure van die omhulsel en LED -beligting te monteer.

In die middel van die omhulsel het ons die planter "Disco Orb", 'n vierdelige samestelling, (2 helfte bol, 1 voet bol, 1 buis). Dit het spesifieke uitsnydings sodat die waterpomppyp en kapasitiewe vogsensor in die grondgedeelte geplaas kan word.

Aan die onderkant van die ontwerp kan u die kontrolekas sien; dit bevat die elektronika en gee die raam styfheid. In hierdie afdeling kan ons die gebruikersinterface -skerm en -kontroles sien.

Stap 8: Meganies - 3D -gedrukte onderdele

Die meganiese samestelling benodig verskillende 3D -gedrukte onderdele, Hoekraambeugels, sypaneelhouers, deurskarnier, LED -houers en bedieningshouers, Hierdie dele moet ongeveer 750 g gewig en 44 uur druktyd bedra.

Die onderdele kan óf uitgevoer word vanaf die 3D -samestelling wat op die vorige bladsy gekoppel is, of kan hier op dingiverse gevind word, www.thingiverse.com/thing:4140191

Stap 9: Meganies - Montage

Let daarop dat ek by die samestelling die muuronderdele van die omhulsel oorgeslaan het, meestal as gevolg van tyds- en kostebeperkings, Eerstens moet ons die PVC -buis tot 440 mm -afdelings afsny; ons benodig agt pype soos hierdie. 8 LED -houers gedruk en 4 raamhoeke.

Nou moet ons die LED -stroke voorberei,

1. Sny die stroke by die skêrmerke met 'n lengte van ongeveer 15 cm, ons moet 8 dele LED -strook sny
2. Stel die + & - pads bloot deur 'n bietjie rubber te verwyder
3. Soldeer die manlike kopkoppelstukke vas
4. Verwyder die kleefbeskermer aan die agterkant van elke strook en heg dit aan die LED -monteer 3D -drukkeronderdele.
5. Maak nou 'n kabel om al die positiewe en negatiewe aspekte van elke strook te verbind
6. Laastens, skakel dit aan en kyk of al die LED's werk

Stap 10: Projek - vordering tot dusver

Tot dusver is dit so ver as wat ek deur die samestelling van hierdie projek gekom het, Ek is van plan om voort te gaan met die opdatering van hierdie gids namate die projek ontwikkel,

Wat is oor om te doen

• Volledige kontrolekassie
• Huiselektronika
• Toets waterpompstelsel
• Hersien vordering

Stap 11: lesse geleer

Alhoewel die projek nog nie voltooi is nie, het ek nog 'n paar belangrike dinge geleer uit die ondersoek na hierdie projek.

Vloeistofdinamika in mikrogravitasie

Dit is 'n ongelooflik komplekse onderwerp, wat baie ongesiene kwessies bekendstel vir standaard vloeistofdinamika gebaseer op swaartekrag. Al ons natuurlike instinkte vir hoe vloeistowwe sal optree, gaan uit die venster uit mikro-swaartekrag en NASA moes die wiel weer uitvind om relatief eenvoudige aardstelsels te laat funksioneer.

Vogwaarneming

Lees meer oor die verskillende metodes wat algemeen gebruik word vir die opsporing van vog (volumetriese sensors, tensiometers en vaste toestand, sien hierdie skakel vir 'n goeie lees oor die onderwerp

Klein notas

PVC -pyp is uitstekend vir die bou van rame vinnig, Ek het beter houtwerkgereedskap nodig!

Beplan vooraf met stokperdjie -projekte, segmenteer take en stel sperdatums net soos by die werk!

Stap 12: Toekomstige werk

Nadat ek gelees het hoe ons vloeistofdinamika in mikrogravitasie bestuur, is ek baie geïnteresseerd in die ontwerp van my eie oplossing vir die probleem, Ek wil hierdie rowwe ontwerp verder neem; die idee vir hierdie stelsel is om 'n balgtenk met stepper motors te gebruik wat die houergedeelte kan saamdruk om 'n sekere pypdruk te handhaaf.

Stap 13: Gevolgtrekking

Dankie dat u gelees het, ek hoop dat u dit geniet het, as u vrae het of hulp wil hê met alles wat in hierdie projek behandel word, kan u gerus kommentaar lewer!

Jack.