Ruang Pertumbuhan Tanaman Otomatis: 7 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:55

Proyek berikut adalah pengajuan saya ke Kontes Pembuat Tumbuh Melampaui Bumi di divisi Sekolah Menengah.

Ruang pertumbuhan tanaman memiliki sistem penyiraman yang sepenuhnya otomatis. Saya menggunakan pompa peristaltik, sensor kelembapan, dan mikrokontroler untuk menyirami tanaman secara otomatis agar tanah tetap lembap secara optimal. Saya merancang ruang pertumbuhan saya sehingga dapat dengan mudah dipanen dan ditanam, sehingga dapat menggunakan ruang di dalam kotak secara efisien. Desain fleksibel akan memungkinkan astronot untuk memiliki aliran tanaman yang stabil, mampu memanen kantong (sekitar 3 kepala) selada matang setiap 10-14 hari. Karena benih berkecambah pada waktu yang berbeda dan tumbuh dengan kecepatan yang berbeda, saya ingin membuat sistem di mana tanaman dapat dipanen dan benih baru dapat dimasukkan ketika sudah siap, jadi saya merancang kantong tanaman saya. Ruang, terdiri dari empat kantong tanaman, atau total 12 celah tanaman, yang dapat dilepas, dipanen, slip benih baru dapat dimasukkan, dan kantong dapat dimasukkan kembali ke dalam sistem menggunakan velcro hanya dalam beberapa menit. Slip benih memungkinkan benih untuk disiapkan, diorientasikan dan direkatkan sebelumnya, dan dimasukkan ke dalam kantong saat dibutuhkan. Celah kantong tanaman dirancang untuk memungkinkan tanaman tumbuh sekaligus mencegah air dan kotoran keluar dari kantong. -tas statis, selain melindungi komponen elektronik, adalah permukaan cermin. Jadi, dengan kantong anti-statis, cahaya akan mencapai semua tanaman/kecambah dalam sistem dan selada tidak akan tumbuh hanya langsung ke arah cahaya tumbuh.

Perlengkapan

Wadah:

1. Kotak Penyimpanan File Akrilik

2. Tempat Penyimpanan Logam

3. Pengatur File Desktop

4. Strip Velcro

5. Tumbuh Cahaya

Kantong tanaman:

1. Tas Anti Statis

2. Pita Busa Karet Spons (5/16-Inci)

3. Kertas Perkecambahan

4. Campuran Tanah Kasar

5. Lem Biji (tepung dan air)

6. Seeds (saya pakai bungkus Mesclun Green)

Sistem Penyiraman:

1. Pompa Peristaltik

2. Tabung Silikon untuk Pompa (2mm x 4mm)

3. Arduino M0 Pro (Model apa pun akan berfungsi) dan sumber daya

4. Micro USB ke USB-A

5. Papan tempat memotong roti

6. Kabel Jumper

7. Besi Solder dan Solder

8. Driver Jembatan (Saya menggunakan TA7291P)

9. Sensor Kelembaban

Anda dapat menemukan yang murah, tetapi mereka akan menimbulkan korosi dengan cepat dari elektrolisis yang diinduksi saat ini dan perlu diganti karena pembacaannya akan menjadi buruk. Alternatifnya adalah dengan menggunakan sensor kelembaban kapasitif yang kurang rentan terhadap korosi atau sensor katoda-anoda yang lebih mahal

10. Jack Barrel 12v untuk Breadboard dan Kabel

11. Botol air dengan katup periksa

Langkah 1: Merakit Kamar

Langkah ini dapat dilakukan dengan banyak cara, tetapi saya memilih wadah dua bagian karena memungkinkan lebih banyak fleksibilitas. Saya menggunakan bingkai logam yang memiliki bagian depan terbuka dan bagian atas terbuka untuk menampung kantong tanaman, menumbuhkan cahaya, dan sistem penyiraman otomatis. Kemudian, setelah tanaman dimuat, saya memiliki kotak akrilik yang meluncur ke bawah di atas dasar logam.

Langkah:

1. Pertama, saya memasang lampu tumbuh ke bingkai logam. Saya mengebor dua lubang di setiap sisi lampu (setelah memastikan saya tidak akan merusak komponen apa pun), dan memasangnya ke sisi depan alas. (terlihat pada gambar 1)

2. Saya harus melubangi bingkai dan akrilik agar pas dengan power chord untuk lampu (gambar 2-4)

Tip: untuk memotong lubang di akrilik saya mengebor empat lubang di sudut persegi panjang yang ingin saya potong dan menggunakan Dremel untuk menghubungkannya dan membuat potongan yang bersih

3. Karena saya membeli tempat penyimpanan file untuk bagian atas akrilik, saya harus melepas dua bibir yang dimaksudkan untuk menggantung file. Untuk melakukannya, saya memanaskan plastik dan mengambil pengikis cat dan palu dan dengan lembut mengetuk bagian itu perlahan-lahan memisahkannya dari kotak.

4. Dengan beberapa penyesuaian akhir pada rangka logam menggunakan palu, bagian atas akrilik terpasang dengan pas di atas rangka dan alas.

Langkah 2: Kantung Tanaman

Saya memilih untuk membuat kantong tanaman daripada sistem hidroponik untuk memungkinkan lebih banyak fleksibilitas. Kantong dapat disiapkan sebelumnya dan dapat dengan mudah digunakan kembali dengan meletakkan benih baru dan paket kertas perkecambahan di celah. Kantong dapat dengan mudah dilepas dan dimasukkan kembali ke dalam ruang menggunakan tali velcro. Juga, karena kantongnya sangat mudah disiapkan, mereka dapat ditanam pada waktu yang tepat untuk memungkinkan aliran tanaman yang stabil. Ketika semuanya ditanam sekaligus, ada waktu di mana ruangan itu tidak memiliki tanaman yang cukup besar. Jadi, alih-alih saya menyarankan agar kantong ditanam diimbangi beberapa minggu sehingga ada aliran panen yang dapat dipanen secara konstan.

Ukuran Kantong:

Langkah proses ini khusus untuk dimensi setiap kotak orang. Saya akhirnya menggunakan dua tas 4x6 dan memodifikasi dua tas 12x16 agar sesuai dengan bagian belakang dan bawah kotak saya. Tas 4x6 memiliki ritsleting untuk ditutup, tetapi tas yang lebih besar tidak dan saya memodifikasinya. Jadi, saya menggunakan pita perekat dua sisi untuk menutup tas dari dalam dan menggunakan bagian lain di luar agar tetap terlipat kembali (gambar 5)

Merakit Kantong:

(lihat gambar 3 untuk tata letak yang saya gunakan untuk kantong saya. Saya mendesainnya agar tanaman tidak tumbuh di ruang masing-masing dan tidak saling menaungi dari sumber cahaya)

1. Potong celah satu inci di kantong antistatik (gambar 1)

Saya menggunakan pisau Xacto dan selembar karton untuk memastikan saya tidak memotong kedua sisi tas

2. Potong satu setengah inci pita busa dan letakkan langsung di atas celah (gambar 2)

3. Dengan menggunakan pisau atau bilah Xacto, potong celah satu inci di busa yang sejajar dengan celah yang dipotong di tas selama langkah 1 (gambar 2)

4. Ulangi proses yang sama pada satu tas tetapi buat celah yang lebih besar agar sesuai dengan sensor kelembaban

5. Ulangi proses yang sama pada semua tas, tetapi gunakan pita busa persegi dan buat sayatan kecil berbentuk x yang cukup besar agar sesuai dengan tabung peristaltik

Tip: Untuk lubang selang, tempatkan di area di mana selang tidak akan melewati area tumbuh tanaman dan juga agar mereka dapat terhubung kembali ke kompartemen belakang dengan lebih mudah

Langkah 3: Slip Benih

Slip benih dirancang sedemikian rupa sehingga dapat dipersiapkan sebelumnya dan ditumpuk dalam penyimpanan sampai akan digunakan. Saya menyiapkan lem ramah benih sederhana untuk merekatkan benih ke kertas perkecambahan dan mengarahkan radikula benih atau menunjuk ke bawah sehingga akar tumbuh ke dalam kantong dan tunas keluar dari celah.

Membuat Slip Benih

1. Potong selembar kertas perkecambahan (2,5 inci x 1 inci)

2. Campurkan satu sendok makan tepung dengan air secukupnya untuk membentuk pasta kental

3. Menggunakan tusuk gigi, beri titik lem biji di tengah kertas perkecambahan

4. Arahkan benih dengan radikula atau titik menghadap ke bawah dan tandai/ingat ujung mana yang menghadap karena dari sinilah akar tumbuh.

5. Lipat kertas perkecambahan dua kali, buat lipat tiga dengan biji di tengah

Langkah 4: Sistem Penyiraman Otomatis

Sistem penyiraman akan terdiri dari sensor kelembaban dan pompa peristaltik untuk secara otomatis menyirami kantong tanaman saat berada di bawah tingkat kelembaban 30%. Saya menulis kode agar kadar air di dalam kantong diperiksa setelah 8 jam dan jika kadarnya di bawah 30% maka pompa akan menyala selama 10 detik. Untuk pompa dan catu daya saya 10 detik sudah cukup baik untuk meningkatkan kelembaban di kantong cukup di atas 30% sehingga pompa akan aktif setiap 16 jam, tetapi harus diuji dan disesuaikan untuk pengaturan yang berbeda.

Koneksi:

GND untuk menjembatani pin driver 1

12V GND untuk menjembatani pin driver 1

5V untuk menjembatani pin driver 7 (vcc)

D5 untuk menjembatani pin driver 5 (in1)

D6 untuk menjembatani pin driver 6 (in2)

Arduino D13 hingga R1 (jika menggunakan LED eksternal opsional)

Pin driver jembatan 2 (out1) ke terminal positif pompa peristaltik

Pin driver jembatan 4 (vref) dan pin 8 (vs) ke pos 12V.

Pin driver jembatan 10 (out2) ke terminal negatif pompa peristaltik

Catatan:

Pin 9 dan 3 driver jembatan tidak digunakan

Ujung driver jembatan dengan sudut miring di atas adalah pin 1 dan ujung kuadrat adalah pin 10

Kode:

int IN1Pin = 5; // ubah tergantung pada pin yang Anda gunakanint IN2Pin = 6; // ubah tergantung pada pin yang Anda gunakan #define moisture_pin A0

batalkan pengaturan()

{

Serial.begin(9600);

pinMode(IN1Pin, OUTPUT);

pinMode(IN2Pin, OUTPUT);

analogWrite(IN1Pin, 0);

analogWrite(IN2Pin, 0);

pinMode(moisture_pin, INPUT);

penundaan (1000);

}

lingkaran kosong()

{

int sensorValue = peta(analogRead(moisture_pin), 0, 1023, 100, 0); // memetakan pembacaan kelembaban yang 0-1023 hingga persen dari 100-0

Serial.print("Tingkat kelembapan saat ini adalah: ");

Serial.print(sensorValue);

Serial.println("%");

if (sensorValue < 30) // jika kelembaban kurang dari 30 persen, jalankan yang berikut

{

analogWrite(IN1Pin, 255); // 255 set pompa ke daya maksimal

penundaan (10000); // menjalankan pompa selama 10 detik

analogWrite(IN1Pin, 0); // matikan pompa

Serial.println("Memeriksa Kadar Air dalam 2 Jam");

penundaan (28800000); // 8 jam dalam milidetik

int sensorValue = peta(analogRead(moisture_pin), 0, 1023, 100, 0); // memeriksa tingkat kelembapan

Serial.println(Nilai sensor); // mencetak tingkat kelembapan

}

lain

{

Serial.println("Tanah lembab, periksa lagi dalam 1 jam"); // jika kelembaban tanah di atas 30% mencetak pernyataan ini

penundaan(3600000); // 1 jam dalam milidetik

}

}

Tip: setelah kode diunggah ke Arduino, bagi Anda yang belum pernah menggunakannya, Anda tidak perlu membiarkannya dicolokkan ke komputer Anda. Anda bisa mendapatkan catu daya kecil untuk arduino dan itu akan mengeksekusi kode Anda saat dihidupkan. Jadi, untuk desain ini yang Anda butuhkan hanyalah catu daya untuk arduino dan catu daya 12v untuk jack barel di papan tempat memotong roti Anda.

Langkah 5: Menyatukan Semuanya

Pada tahap ini Anda harus memiliki kotak lengkap dengan lampu tumbuh, sistem penyiraman, dan kantong tanaman sehingga yang tersisa hanyalah menyatukan semuanya.

Tahap ini banyak berbeda bagi banyak orang tergantung pada dimensi kotak dan kompartemen untuk penampung air, pompa, dan mikrokontroler.

Karena ruang pertumbuhan dimaksudkan untuk bekerja tanpa gravitasi, saya memastikan untuk mengikat semua komponen di kompartemen belakang menggunakan strip Velcro kelas 15lb

1. Saya menggunakan dudukan Arduino dan papan tempat memotong roti dan tali velcro yang menempel pada bingkai dan di bagian belakang dudukan dan memasangnya di sisi atas wadah penyimpanan file yang merupakan kompartemen belakang saya. (gambar 2)

2. Kemudian, saya meletakkan strip velcro di bagian bawah pompa peristaltik dan dasar kompartemen dan melakukan hal yang sama dengan reservoir air.

3. Selanjutnya adalah sistem irigasi. Saya menggunakan tiga sambungan tee untuk membagi selang dari pompa peristaltik menjadi empat selang untuk empat kantong tanaman. (gambar 3)

4. Akhirnya, saya menempatkan strip velcro untuk menahan kantong tanaman di tempatnya. Karena saya menempelkan strip ke jaring, saya memotong segmen anyaman industri dan menempelkannya ke bagian luar bingkai di bagian belakang strip Velcro.

Langkah 6: Menyiapkan Kantung Tanaman dan Menjalankan

Setelah kompartemen belakang, tabung, dan sensor kelembapan terpasang, yang tersisa hanyalah memasang kantong tanaman, tabung, dan sensor kelembapan.

Majelis Akhir

1. Tempatkan kantong tanaman di sisi yang dirancang untuknya. (gambar 2 menunjukkan proses)

2. Masukkan sensor kelembaban ke dalam tas dengan celah yang lebih panjang yang dibuat sebelumnya

3. Masukkan tabung ke dalam kantong melalui port busa persegi yang lebih kecil

4. Pasang lampu tumbuh ke timer dan atur agar lampu menyala selama 16 jam sehari

5. Colokkan catu daya 12v ke jack barel papan tempat memotong roti

6. Pasang Arduino ke komputer (jika Anda ingin memantau output) atau catu daya dan biarkan program berjalan!

Langkah 7: Hasil

Kumpulan gambar pertama (1-4) di atas adalah dua minggu pertumbuhan

Set kedua (5-6) adalah dari hari kelima ketika sebagian besar kantong tanaman memiliki kecambah yang terlihat

Gambar terakhir (7) adalah dari hari pertama sistem dihidupkan

Bagian terbaik dari alat ini adalah ketika satu kantong selesai tumbuh, karena mereka tumbuh pada kecepatan yang berbeda, saya bisa mengeluarkan selada dan memasukkan satu set benih baru ke dalam kantong yang sama tanpa harus memanen tanaman lain sebelum mereka siap.. Dalam pengujian selanjutnya, saya berencana untuk mengimbangi penanaman penanaman setiap kantong dengan dua minggu karena dibutuhkan sekitar 45-55 hari untuk sebagian besar selada untuk matang. Dan dengan melakukan ini, setiap dua minggu saya akan memiliki kantong tanaman selada dewasa yang siap panen dan itu akan mencegah tanaman selada lainnya menghalangi cahaya ke kantong lain karena akan ada lebih sedikit kepala besar yang tumbuh.

Runner Up di Growing Beyond Earth Maker Contest