Dewan Pertumbuhan Tumbuhan Pintar: 13 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:08

Saya mengemukakan idea baru iaitu ruang pertumbuhan tanaman pintar. Pertumbuhan tanaman di luar angkasa telah menimbulkan banyak minat ilmiah. Dalam konteks penerbangan ruang angkasa manusia, mereka dapat dimakan sebagai makanan dan / atau memberikan suasana yang menyegarkan. Pada masa ini N. A. S. A. gunakan bantal tanaman untuk menanam makanan di Stesen Angkasa Antarabangsa.

Oleh itu, saya datang dengan idea untuk melangkah lebih jauh.

Masalah untuk menanam makanan di ruang angkasa:

Graviti:

Ini adalah halangan utama untuk menanam makanan di ruang angkasa dan mempengaruhi pertumbuhan tanaman dengan beberapa cara: 1 Anda tidak dapat menyiram tanaman dengan betul kerana tidak ada graviti sehingga air tidak dapat disediakan oleh penyiram air dan kaedah konvensional lain yang digunakan di bumi.

2 Air tidak dapat sampai ke akar tanaman kerana tidak ada graviti.

3 Pertumbuhan akar juga mempengaruhi oleh graviti. (akar tanaman turun ke bawah dan tanaman tumbuh ke atas) Jadi akar tanaman tidak pernah tumbuh ke arah yang betul.

Sinaran:

1. Terdapat banyak sinaran di ruang angkasa sehingga berbahaya bagi tanaman.

2. Sinaran angin suria juga mempengaruhi tanaman.

3. Banyak sinar ultraviolet juga berbahaya bagi tanaman.

Suhu:

1. Terdapat banyak variasi suhu di ruang (suhu boleh naik hingga seratus darjah dan turun hingga minus ratus darjah).

2. suhu meningkatkan penyejatan air sehingga tanaman tidak dapat bertahan di angkasa.

Pemantauan:

1. Pemantauan tumbuh-tumbuhan sangat sukar di ruang kerana orang terus memantau banyak faktor seperti suhu, air dan radiasi.

2. Tanaman yang berbeza memerlukan keperluan sumber yang berbeza, Sekiranya terdapat tanaman yang berbeza, pemantauan menjadi lebih sukar.

Oleh itu, saya mengemukakan idea bahawa cuba menghilangkan semua halangan ini. Ini adalah ruang untuk menanam makanan di ruang dengan kos yang sangat rendah. Ia mengandungi semua sumber dan teknologi yang dibina di mana mengatasi banyak kesukaran. Oleh itu mari kita ditatap !!!

Apa kebolehan ruang ini:

1. Menghilangkan kesan graviti.

2. Membekalkan air yang betul ke akar tanaman. (Dikawal - Secara manual, secara automatik)

3. Memberi pencahayaan buatan kepada tanaman untuk fotosintesis.

4. Meminimumkan kesan sinaran.

5. Sensing persekitaran seperti suhu tanah, kelembapan, suhu persekitaran, kelembapan, radiasi, tekanan dan memaparkan data masa nyata di komputer.

Langkah 1: Komponen Diperlukan:

1. ESP32 (Papan pemprosesan utama anda juga boleh menggunakan papan lain).

2. DHT11 atau DHT-22. (DH22 memberikan ketepatan yang lebih baik)

3. DS18b20 (Versi logam kalis air).

4. Sensor kelembapan tanah.

5. Pam air. (12 Volt).

6. Lembaran plastik.

Kipas dc 7.12 volt.

8. Sensor gas.

9. ULN2003.

10. Motor servo.

11. Lembaran kaca.

12. Lembaran elektrostatik.

13. geganti 12 volt.

14. BMP 180.

15. 7805 Pengatur voltan.

Kapasitor 16.100uF, 10uF.

17. Lampu atap kereta (LED atau CFL). (Warna ditentukan lebih lanjut).

18. Bekalan kuasa SMPS (12volt - 1A jika anda menggerakkan pam dari bekalan yang berasingan jika tidak sehingga bekalan kuasa sehingga 2 amp)

Langkah 2: Keperluan Perisian:

1. Arduino IDE.

2. LABView

3. Pemasangan ESP32 di Arduino IDE.

4. Perpustakaan ESP32. (Banyak perpustakaan berbeza dengan perpustakaan Arduino).

Langkah 3: Buat Bekas dan Sistem Penyiraman:

Buat bekas plastik dengan saiz apa pun mengikut keperluan atau ruang yang ada. Bahan yang digunakan untuk bekas adalah plastik sehingga tidak boleh membuangnya dengan air (Ia juga boleh dibuat dari logam tetapi ia menambah kos dan juga berat kerana ada had berat roket)

Masalah: Tidak ada graviti di ruang angkasa. Titisan air tetap bebas di ruang angkasa (seperti yang ditunjukkan dalam gambar oleh N. A. S. A.) Dan tidak pernah sampai ke dasar tanah sehingga penyiraman dengan kaedah konvensional tidak mungkin dilakukan di ruang angkasa.

Partikel kecil juga membentuk tanah yang terapung di udara.

Penyelesaian: Saya meletakkan paip air kecil di dalam tanah (ia mempunyai lubang kecil) di bahagian tengah dan paip dipasang ke pam. Apabila pam menghidupkan air keluar membentuk lubang kecil paip ke dasar tanah sehingga mudah sampai ke akar tanaman.

Kipas kecil dipasang di bahagian atas ruang (udara mengalir ke atas ke bawah) sehingga memberikan tekanan kepada zarah kecil dan mengelakkan melayang di luar ruang.

Sekarang masukkan tanah ke dalam bekas.

Langkah 4: Sensor Tanah:

saya memasukkan dua sensor di dalam tanah. Pertama ialah sensor suhu (DS18b20 Kalis Air). Yang mengesan suhu tanah.

Mengapa kita perlu mengetahui suhu dan kelembapan tanah?

Haba adalah pemangkin banyak proses biologi. Apabila suhu tanah rendah (dan proses biologi lambat), nutrien tertentu tidak tersedia atau kurang tersedia untuk tanaman. Hal ini berlaku terutama dalam hal fosforus, yang sebahagian besarnya bertanggung jawab untuk mempromosikan pengembangan akar dan buah pada tanaman. Oleh itu, tidak ada haba bermakna kurang nutrien menyebabkan pertumbuhan yang buruk. Suhu tinggi juga berbahaya bagi tanaman.

Kedua ialah sensor kelembapan. Yang mengesan kelembapan tanah jika kelembapan di tanah berkurang dari had yang telah ditentukan, motor menyala, apabila kelembapan mencapai had atas motor secara automatik mati. Had atas dan had bawah bergantung dan berbeza dari tanaman ke tanaman. Ini menghasilkan sistem gelung tertutup. Air dilakukan secara automatik tanpa gangguan orang.

Catatan. Keperluan air untuk berbeza untuk tanaman yang berbeza. Oleh itu, terdapat keperluan untuk menyesuaikan paras air minimum dan maksimum. Ia boleh dilakukan dari potentio-meter jika anda menggunakan antara muka digital jika tidak, ia boleh diubah dalam pengaturcaraan.

Langkah 5: Membuat Dinding Kaca

Terdapat dinding di bahagian belakang bekas dengan filem elektrostatik di atasnya. Oleh kerana tidak ada medan magnet yang melindungi kita dari angin suria. Saya menggunakan kepingan kaca sederhana tetapi menutupnya dengan kepingan elektrostatik. Lembaran elektrostatik menghalang zarah pengisian angin suria. Ia juga membantu mengurangkan kesan sinaran di ruang angkasa. ia juga mengelakkan daripada mengapung zarah tanah dan air ke udara.

Mengapa kita memerlukan perlindungan elektrostatik?

Inti besi lebur bumi menghasilkan arus elektrik yang menghasilkan garis medan magnet di sekitar Bumi yang serupa dengan yang berkaitan dengan magnet bar biasa. Medan magnet ini membentang beberapa ribu kilometer dari permukaan Bumi. Medan magnet bumi menangkis zarah dalam bentuk angin suria dan mengelakkan masuk ke atmosfer bumi. Tetapi tidak ada perlindungan seperti itu di luar bumi dan di planet lain. Oleh itu, kita memerlukan kaedah buatan lain untuk melindungi kita dan juga tumbuhan dari zarah cas ini. Filem elektrostatik pada dasarnya adalah filem konduktif sehingga tidak membenarkan masuk zarah cas ke dalamnya.

Langkah 6: Shutter Bangunan:

Setiap tanaman mempunyai keperluan cahaya matahari sendiri. Pendedahan di bawah sinar matahari untuk waktu yang lama dan sinaran tinggi juga berbahaya bagi tanaman. Sayap rana dilekatkan di luar cermin kemudian disambungkan ke motor servo. Sudut sayap pembukaan dan membiarkan cahaya masuk yang dikendalikan oleh litar pemprosesan utama

Komponen pengesan cahaya LDR (perintang bergantung cahaya) disambungkan ke litar pemprosesan utama Bagaimana sistem ini berfungsi:

1. Dalam sinaran dan cahaya yang berlebihan (yang dikesan oleh LDR) ia menutup sayap dan menghilangkan cahaya untuk masuk. 2. Setiap tanaman mempunyai keperluan cahaya matahari sendiri. Waktu nota litar pemprosesan utama untuk membenarkan cahaya matahari selepas waktu tertentu angin ditutup. Ia mengelakkan pencahayaan tambahan untuk sampai di ruang.

Langkah 7: Sensing dan Pengendalian Alam Sekitar:

Tumbuhan yang berbeza memerlukan keadaan persekitaran yang berbeza seperti suhu dan kelembapan.

Suhu: Untuk merasakan suhu persekitaran sensor DHT-11 digunakan (DHT 22 dapat digunakan untuk mencapai ketepatan tinggi). Apabila suhu meningkat atau menurun dari had yang ditetapkan, amaran dan hidupkan kipas luar.

Mengapa kita perlu mengekalkan suhu?

Suhu di angkasa lepas ialah 2.73 Kelvin (-270.42 Celsius, -454.75 Fahrenheit) di sisi gelap (di mana matahari tidak bersinar). Sisi menghadap matahari, suhu boleh mencapai suhu panas yang panas sekitar 121 C (250 darjah F).

Jaga Kelembapan:

Kelembapan adalah jumlah wap air di udara berbanding dengan jumlah maksimum wap air yang dapat ditahan oleh udara pada suhu tertentu.

Mengapa kita perlu menjaga kelembapan?

Tahap kelembapan mempengaruhi bila dan bagaimana tumbuhan membuka stomata di bahagian bawah daunnya. Tumbuhan menggunakan stomata untuk berlaku, atau "bernafas." Apabila cuaca panas, tumbuhan akan menutup stomata untuk mengurangkan kehilangan air. Stomata juga bertindak sebagai mekanisme penyejukan. Apabila keadaan persekitaran terlalu panas untuk tanaman dan menutup stomata terlalu lama dalam usaha menjimatkan air, ia tidak mempunyai cara untuk menggerakkan molekul karbon dioksida dan oksigen, perlahan-lahan menyebabkan kilang itu tercekik pada wap air dan gasnya sendiri..

Oleh kerana penyejatan (dari tanaman dan tanah) kelembapan meningkat dengan cepat. Ia bukan sahaja berbahaya untuk tumbuh-tumbuhan tetapi juga berbahaya bagi sensor dan cermin kaca. Ia boleh diabaikan dengan dua cara.

1. Kertas plastik di atas permukaan dapat mengelakkan kelembapan dengan mudah. Kertas plastik tersebar di permukaan atas tanah dengan bukaan di dalamnya untuk substrat dan biji (Tanaman tumbuh di dalamnya). Ia juga bermanfaat semasa menyiram.

Masalah kaedah ini adalah bahawa tanaman dengan akar yang lebih besar memerlukan udara ke dalam tanah dan akar. beg plastik menghentikan udara untuk sampai ke akarnya sepenuhnya.

2. Kipas kecil dipasang di atas bumbung ruang. Kelembapan di ruang masuk akal oleh Hygrometer yang terpasang di dalamnya (DHT-11 dan DHT-22). Apabila kelembapan meningkat dari kipas had dihidupkan secara automatik, kipas had bawah dihentikan.

Langkah 8: Menghilangkan Graviti:

Kerana graviti batang tumbuh ke atas, atau jauh dari pusat Bumi, dan menuju cahaya. Akar tumbuh ke bawah, atau menuju ke pusat Bumi, dan jauh dari cahaya. Tanpa graviti tanaman tidak mewarisi kemampuan untuk mengorientasikan dirinya sendiri.

Terdapat dua kaedah untuk menghilangkan graviti

1. Graviti Buatan:

Graviti buatan adalah penciptaan daya inersia yang meniru kesan daya graviti, biasanya dengan hasil putaran menghasilkan daya sentrifugal. Proses ini juga disebut pseudo-gravity.

Kaedah ini terlalu mahal dan sangat sukar. terlalu banyak kemungkinan kegagalan. Kaedah ini juga tidak dapat diuji di bumi dengan betul.

2. Menggunakan Substrat: Kaedah ini terlalu mudah dan juga kain yang berkesan. Benih disimpan di dalam beg kecil yang disebut Benih substrat disimpan di bawah substrat yang memberikan arah yang betul ke akar dan daun seperti yang ditunjukkan pada gambar. Ia membantu tumbuh akar ke bawah dan menanam daun ke atas.

Ia adalah kain dengan lubang. Oleh kerana benih di dalamnya memungkinkan air masuk dan juga memungkinkan akar keluar dan meresap ke dalam tanah. Benih disimpan di bawah kedalaman 3 hingga 4 inci di bawah tanah.

Bagaimana meletakkan benih di bawah tanah dan mengekalkan kedudukannya ??

Saya memotong kepingan plastik dengan panjang 4 hingga 5 inci dan membentuk alur di hadapannya. Letakkan alat ini pada separuh panjang kain ini (sisi alur). Masukkan biji ke dalam alur dan balut kain di sekitarnya. Sekarang masukkan alat ini ke dalam tanah. Keluarkan alat dari tanah sehingga benih dan substrat masuk ke dalam tanah.

Langkah 9: Cahaya Matahari Buatan:

Di bawah sinar matahari ruang tidak mungkin jadi cahaya matahari buatan mungkin diperlukan. Ini dilakukan oleh CFL dan lampu LED yang baru datang. Saya menggunakan lampu CFL yang berwarna biru dan merah tidak terlalu terang. Lampu-lampu ini dipasang di atas bumbung ruang. Ini memberikan spektrum cahaya penuh (CFL digunakan ketika ada keperluan cahaya dengan suhu tinggi, sedangkan LED digunakan ketika tanaman tidak memerlukan pemanasan atau pemanasan rendah. Ini dapat dipacu secara manual, dari jauh secara automatik (dikendalikan oleh litar pemprosesan utama).

Mengapa saya menggunakan gabungan warna biru dan merah?

Cahaya biru sesuai dengan puncak penyerapan klorofil, yang melakukan fotosintesis untuk menghasilkan gula dan karbon. Unsur-unsur ini penting untuk pertumbuhan tanaman, kerana ini adalah blok bangunan sel tumbuhan. Walau bagaimanapun, cahaya biru kurang berkesan daripada lampu merah untuk menggerakkan fotosintesis. Ini kerana cahaya biru dapat diserap oleh pigmen kecekapan rendah seperti karotenoid dan pigmen tidak aktif seperti antosianin. Akibatnya, terdapat pengurangan tenaga cahaya biru yang menjadikannya pigmen klorofil. Anehnya, apabila beberapa spesies ditanam dengan cahaya biru, biojisim tumbuhan (berat) dan kadar fotosintesis serupa dengan tanaman yang tumbuh dengan hanya cahaya merah.

Langkah 10: Pemantauan Visual:

Saya menggunakan LABview untuk pemantauan visual data dan kawalan juga kerana LABview adalah perisian yang sangat fleksibel. Ia memperoleh data berkelajuan tinggi dan mudah dikendalikan. Ia boleh disambungkan tanpa wayar atau tanpa wayar ke litar pemprosesan utama. Data yang berasal dari litar pemprosesan utama (ESP-32) diformat dalam paparan di LABview.

Langkah yang harus diikuti:

1. Pasang LABview dan muat turun. (tidak perlu memasang Arduino Add-ons)

2. Jalankan kod vi yang diberikan di bawah.

3. Sambungkan port USB ke PC anda.

4. Muat naik kod Arduino.

5. Port COM ditunjukkan di labview anda (jika windows untuk linux dan MAC "dev / tty") dan indikator menunjukkan port anda disambungkan atau tidak.

6. Selesaikan !! Data dari pelbagai sensor dipaparkan di skrin.

Langkah 11: Sediakan Perkakasan (litar):

Gambarajah litar ditunjukkan dalam rajah. anda juga boleh memuat turun PDF yang diberikan di bawah.

Ia terdiri daripada bahagian-bahagian berikut:

Litar pemprosesan utama:

Sebarang papan yang serasi dengan arduino boleh digunakan seperti arduino uno, nano, mega, nodeMCU dan STM-32. tetapi penggunaan ESP-32 kerana sebab berikut:

1. Ia mempunyai sensor suhu terbina dalam sehingga pada situasi suhu tinggi memungkinkan pemproses ke mod tidur dalam mungkin.

2. Pemproses utama terlindung dengan logam sehingga terdapat kesan sinaran yang kurang.

3. Sensor kesan dewan dalaman digunakan untuk mengesan medan magnet di sekitar litar.

Bahagian Sensor:

Semua sensor beroperasi pada bekalan kuasa 3.3 volt. Pengatur voltan di dalam ESP-32 memberikan arus rendah sehingga boleh menjadi terlalu panas. Untuk mengelakkan pengatur voltan LD33 ini digunakan.

Node: Saya menggunakan bekalan 3.3 volt kerana digunakan ESP-32 (Juga sama untuk nodeMCU dan STM-32). Anda menggunakan arduino, anda juga boleh menggunakan 5 volt

Bekalan kuasa utama:

12 volt 5 amp SMPS digunakan. anda juga boleh menggunakan bekalan kuasa terkawal dengan transformer tetapi ia adalah bekalan linear sehingga ia dirancang untuk voltan masukan tertentu sehingga output akan diubah ketika kita menukar 220 volt ke 110 volt. (Bekalan 110 volt tersedia di ISS)

Langkah 12: Sediakan Perisian:

Langkah yang harus diikuti:

1. Memasang Arduino: Sekiranya anda tidak mempunyai arduino, anda boleh memuat turun dari pautan

www.arduino.cc/en/main/software

2. Sekiranya anda mempunyai NodeMCU Ikuti langkah berikut untuk menambahkannya dengan arduino:

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

3. Sekiranya anda menggunakan ESP-32 Ikuti langkah-langkah ini untuk menambahkannya dengan arduino:

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

4. Sekiranya anda menggunakan ESP-32 (perpustakaan DHT11 sederhana tidak dapat berfungsi dengan baik dengan ESP-32) anda boleh memuat turun dari sini:

github.com/beegee-tokyo/DHTesp

Langkah 13: Sediakan LABview:

1. Muat turun LABview dari pautan ini

www.ni.com/en-in/shop/labview.html?cid=Paid_Search-129008-India-Google_ESW1_labview_download_exact&gclid=Cj0KCQjw4s7qBRCzARIsAImcAxY0WhS0V5T275xQrIiAkAAAAAAAAA

2. Muat turun fail vi.

3. Sambungkan Port USB. Port menunjukkan penunjuk disambungkan atau tidak.

selesai !!!!