Pressնշված ջրիմուռների ֆոտոբիորակտոր. 10 քայլ (նկարներով)

2025 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2025-01-23 14:48

Նախքան այս ուսանելիի մեջ սուզվելը, ես կցանկանայի մի փոքր ավելի շատ բացատրել, թե որն է այս նախագիծը և ինչու եմ նախընտրել այն կատարել: Թեև դա մի փոքր երկար է, բայց ես խորհուրդ եմ տալիս կարդալ այն, քանի որ այն, ինչ ես անում եմ, առանց այս տեղեկատվության իմաստ չի ունենա:

Այս նախագծի լրիվ անվանումը կլինի ճնշման տակ գտնվող ջրիմուռների ֆոտոբիորակտոր ՝ ինքնավար տվյալների հավաքագրմամբ, բայց դա մի փոքր երկար կլինի որպես վերնագիր: Ֆոտոբիորակտորի սահմանումը հետևյալն է.

«Կենսառեակտոր, որն օգտագործում է լույսի աղբյուր ՝ ֆոտոտրոֆ միկրոօրգանիզմներ մշակելու համար: Այս օրգանիզմներն օգտագործում են ֆոտոսինթեզը ՝ լույսից և ածխաթթու գազից կենսազանգված առաջացնելու համար և ներառում են բույսեր, մամուռներ, մակրոջրիմուռներ, միկրոջրիմուռներ, ցիանոբակտերիաներ և մանուշակագույն բակտերիաներ»:

Իմ ռեակտորի տեղադրումը օգտագործվում է քաղցրահամ ջրիմուռների աճեցման համար, սակայն այն կարող է օգտագործվել այլ օրգանիզմների համար:

Մեր էներգետիկ ճգնաժամի և կլիմայի փոփոխության խնդիրների հետ մեկտեղ կան բազմաթիվ այլընտրանքային էներգիայի աղբյուրներ, ինչպիսիք են արևային էներգիան: Այնուամենայնիվ, ես հավատում եմ, որ հանածո վառելիքից կախվածությունից էներգիայի ավելի էկոլոգիապես մաքուր աղբյուրների մեր անցումը կլինի աստիճանական, քանի որ մենք չենք կարող արագ վերականգնել տնտեսությունը: Կենսավառելիքը կարող է ծառայել որպես մի տեսակ հիմք, քանի որ հանածո վառելիքով աշխատող շատ մեքենաներ հեշտությամբ կարող են վերածվել կենսավառելիքի: Որո՞նք են կենսավառելիքները:

Կենսավառելիքները վառելիք են, որոնք արտադրվում են կենսաբանական գործընթացներով, ինչպիսիք են ֆոտոսինթեզը կամ անաէրոբ մարսումը, այլ ոչ թե հանածո վառելիք ստեղծող երկրաբանական գործընթացները: Դրանք կարող են կատարվել տարբեր գործընթացների միջոցով (որոնց ես մանրամասն չեմ անդրադառնա այստեղ): Երկու տարածված մեթոդներ են տրանսեսթերֆիկացիան և ուլտրաձայնայնացումը:

Ներկայումս բույսերը կենսավառելիքի ամենամեծ աղբյուրն են: Սա նշանակալի է, քանի որ կենսավառելիքի համար անհրաժեշտ յուղեր ստեղծելու համար այս բույսերը պետք է անցնեն ֆոտոսինթեզ ՝ արևի էներգիան որպես քիմիական էներգիա պահելու համար: Սա նշանակում է, որ երբ մենք այրում ենք կենսավառելիքը, արտանետումները դուրս են մղվում ածխաթթու գազով, որը բույսերը կլանել էին: Սա հայտնի է որպես ածխածնի չեզոք:

Ներկայիս տեխնոլոգիայով եգիպտացորենի գործարանները կարող են տալ 18 գալոն կենսավառելիք մեկ ակրի համար: Սոյայի հատիկները տալիս են 48 գալոն, իսկ արևածաղիկները `102: Կան այլ բույսեր, բայց ոչ մեկը չի համեմատվում ջրիմուռների հետ, որոնք կարող են տալ 5,000 -ից 15,000,000 գալոն մեկ ակրի համար (տատանումները պայմանավորված են ջրիմուռների տեսակներով): Gaրիմուռները կարող են աճել բաց լճակներում, որոնք հայտնի են որպես մրցուղիներ կամ ֆոտոբիորակտորներ:

Այսպիսով, եթե կենսավառելիքն այդքան մեծ է և կարող է օգտագործվել հանածո վառելիք օգտագործող մեքենաներում, ինչու՞ մենք դա ավելի շատ չենք անում: Արժեք Նույնիսկ ջրիմուռի յուղի բարձր բերքատվության դեպքում կենսավառելիքի արտադրության արժեքը շատ ավելի բարձր է, քան հանածո վառելիքը: Ես ստեղծեցի այս ռեակտորային համակարգը `տեսնելու, թե արդյոք կարող եմ բարելավել ֆոտոբիորակտորի արդյունավետությունը, և եթե այն աշխատի, ապա իմ գաղափարը կարող է օգտագործվել առևտրային ծրագրերում:

Ահա իմ հայեցակարգը

Ֆոտոբիորակտորի վրա ճնշում գործադրելով ՝ ես կարող եմ բարձրացնել Հենրիի օրենքով նկարագրված ածխածնի երկօքսիդի լուծելիությունը, որն ասում է, որ հաստատուն ջերմաստիճանի դեպքում տվյալ գազի ծավալը, որը լուծարվում է տվյալ տեսակի և հեղուկի ծավալի մեջ, ուղիղ համեմատական է այդ գազի մասնակի ճնշումը այդ հեղուկի հետ հավասարակշռության մեջ: Մասնակի ճնշումն այն է, թե որքան ճնշում է գործադրում տվյալ միացությունը: Օրինակ, ազոտի գազի մասնակի ճնշումը ծովի մակարդակում.78 ատմ է, քանի որ դա օդում ազոտի տոկոսն է:

Սա նշանակում է, որ ածխաթթու երկօքսիդի կոնցենտրացիայի ավելացման կամ օդի ճնշման բարձրացման միջոցով ես կբարձրացնեմ բիոռեակտորում լուծված CO2- ի քանակը: Այս պարամետրում ես միայն փոխելու եմ ճնշումը: Ես հույս ունեմ, որ դա թույլ կտա ջրիմուռներին ավելի շատ ենթարկվել ֆոտոսինթեզի և ավելի արագ աճել:

ՀՐԱԱՐՈԹՅՈՆ. Սա փորձ է, որը ես այժմ անցկացնում եմ, և ես դա գրելիս, չգիտեմ, որ դա կազդի ջրիմուռների արտադրության վրա: Ամենավատ դեպքում, այն ամեն դեպքում ֆունկցիոնալ ֆոտոբիորակտոր կլինի: Իմ փորձի շրջանակներում ես պետք է վերահսկեմ ջրիմուռների աճը: Դրա համար ես կօգտագործեմ CO2 սենսորներ Arduino- ի և SD քարտի միջոցով `տվյալները հավաքելու և պահելու համար, որոնք կարող եմ վերլուծել: Տվյալների հավաքագրման այս հատվածը կամընտիր է, եթե ցանկանում եք պարզապես ֆոտոբիորակտոր պատրաստել, բայց ես կտամ հրահանգներ և Arduino ծածկագիր այն օգտագործել ցանկացողների համար:

Քայլ 1: Նյութեր

Քանի որ տվյալների հավաքագրման մասն ընտրովի չէ, ես նյութերի ցանկը կբաժանեմ երկու մասի: Բացի այդ, իմ տեղադրումը ստեղծում է երկու ֆոտոբիորակտոր: Եթե ցանկանում եք միայն մեկ ռեակտոր, պարզապես օգտագործեք նյութերի կեսը 2 -ից բարձր որևէ բանի համար (այս ցանկը կպատմի համարը կամ նյութերը, որոնց հաջորդում են չափերը, եթե կիրառելի է): Ես նաև ավելացրեցի որոշ նյութերի հղումներ, որոնք կարող եք օգտագործել, բայց ես խրախուսում եմ ձեզ գներ կատարելուց առաջ հետազոտություն կատարել, քանի որ դրանք կարող են փոխվել:

Ֆոտոբիորակտոր

• 2 - 4.2 գալոն ջրի շիշ: (Օգտագործվում է ջուրը տարածելու համար: Համոզվեք, որ շիշը սիմետրիկ է և չունի ներկառուցված բռնակ: Այն նույնպես պետք է փակ լինի:
• 1 - RGB LED ժապավեն (15 -ից 20 ոտնաչափ կամ մեկ ռեակտորի համար կեսը: Պարտադիր չէ, որ հասցեագրված լինի առանձին, բայց համոզվեք, որ այն գալիս է իր սեփական վերահսկիչով և էլեկտրամատակարարմամբ)
• 2 - 5 գալոն հզորությամբ ակվարիումի պղպջակներ + մոտավորապես 2 ոտնաչափ խողովակ (սովորաբար տրվում է պղպջակների հետ միասին)
• 2 - կշիռներ պղպջակների խողովակի համար: Ես պարզապես օգտագործեցի 2 փոքր ժայռեր և ռետինե ժապավեններ:
• 2 ոտնաչափ - 3/8 "ներքին տրամագծով պլաստիկ խողովակներ
• 2 - 1/8 "NPT հեծանիվ փական (Amazon փական փականի համար)
• 1 խողովակ - 2 մասի էպոքսիդ
• Gaրիմուռների մեկնարկային մշակույթ
• Waterրի լուծվող բուսական պարարտանյութ (ես օգտագործել եմ MiracleGro ապրանքանիշը Home Depot- ից)

Կարևոր տեղեկություն

Ելնելով սկսնակ մշակույթի համակենտրոնացումից ՝ ձեզ անհրաժեշտ կլինի քիչ թե շատ ռեակտորի մեկ գալոն հզորությամբ: Իմ փորձի ընթացքում ես անցկացրեցի 12 արահետ ՝ 2,5 գալոնից յուրաքանչյուրը, բայց սկսեցի միայն 2 ճաշի գդալով: Ես պարզապես պետք է ջրիմուռները աճեցնեի առանձին տանկի մեջ, մինչև որ բավականացնեի: Բացի այդ, տեսակները կարևոր չեն, բայց ես օգտագործել եմ Haematococcus- ը, քանի որ դրանք ավելի լավ են լուծվում ջրում, քան թելանման ջրիմուռները: Ահա ջրիմուռների համար հղում: Որպես զվարճալի կողմնակի փորձ, ես երբևէ կարող եմ գնել կենսալուսավոր ջրիմուռներ: Ես տեսա, որ դա բնականաբար տեղի է ունենում Պուերտո Ռիկոյում, և նրանք իսկապես հիանալի տեսք ունեին:

Բացի այդ, սա, հավանաբար, իմ նախագծման 4 -րդ կրկնությունն է, և ես փորձել եմ հնարավորինս ցածրացնել ծախսերը: Դա մեկն է այն պատճառներից, որ իրական կոմպրեսորով ճնշում գործադրելու փոխարեն, ես կօգտագործեմ ակվարիումի փոքր պղպջակներ: Այնուամենայնիվ, նրանք ավելի քիչ ուժ ունեն և կարող են օդը տեղափոխել մոտ 6 psi ճնշման գումարած դրա ընդունման ճնշումը:

Ես լուծեցի այս խնդիրը `գնելով օդային պղպջակներ, որոնց ջրատարը կարող եմ միացնել խողովակին: Այնտեղից ստացա 3/8 դյույմանոց խողովակների չափումները: Պղպջակի ընդունումը միացված է խողովակին, այնուհետև մյուս ծայրը միացված է ռեակտորին: Սա վերամշակում է օդը, որպեսզի կարողանամ նաև չափել ածխածնի երկօքսիդի պարունակությունը `օգտագործելով իմ տվիչները: Առևտրային ծրագրերը, ամենայն հավանականությամբ, կունենան կայուն օդի մատակարարում, որը փոխարենը կօգտագործվի: իմ ընտանի կենդանու ձկները: Դուք, հավանաբար, առցանց կարող եք գտնել միայն պղպջակը `առանց ֆիլտրի:

Տվյալների հավաքագրումը:

• 2 - Vernier CO2 տվիչներ (դրանք համատեղելի են Arduino- ի հետ, բայց նաև թանկ են: Ես իմը վերցրել եմ իմ դպրոցից)
• Heերմային նեղացման խողովակ - առնվազն 1 դյույմ տրամագծով, որը տեղավորվում է սենսորների վրա
• 2 - Vernier անալոգային նախատախտակի ադապտերներ (պատվերի կոդ ՝ BTA -ELV)
• 1 - տախտակ
• breadboard jumper լարերը
• 1 - SD քարտ կամ MicroSD և ադապտեր
• 1 - Arduino SD քարտի վահան: Իմը Seed Studio- ից է, և իմ ծածկագիրը նույնպես դրա համար է: Հնարավոր է, անհրաժեշտ լինի կարգավորել ծածկագիրը, եթե ձեր վահանը այլ աղբյուրից է
• 1 - Arduino, ես օգտագործեցի Arduino Mega 2560
• USB մալուխ Arduino- ի համար (ծածկագիրը վերբեռնելու համար)
• Arduino էլեկտրամատակարարում: Կարող եք նաև օգտագործել հեռախոսի լիցքավորման աղյուս ՝ USB մալուխով ՝ 5 Վ էլեկտրաէներգիա ապահովելու համար

Քայլ 2: Pressնշում

Կոնտեյների վրա ճնշում գործադրելու համար պետք է անել երկու հիմնական բան.

1. Կափարիչը պետք է կարողանա ապահով ամրացնել շշի վրա
2. Օդի ճնշում ավելացնելու համար անհրաժեշտ է տեղադրել փական

Մենք արդեն ունենք փականը: Պարզապես ջրիմուռների գծից շատ բարձր շշի վրա մի տեղ ընտրեք և դրա մեջ անցք բացեք: Անցքի տրամագիծը պետք է հավասար լինի փականի ավելի մեծ կամ պտուտակավոր ծայրամասի տրամագծին (նախ կարող եք կատարել ավելի փոքր փորձնական անցք, այնուհետև իրական տրամագծի անցք): Սա պետք է թույլ տա, որ ոչ փականի ծայրը գարի տեղավորվի շշի մեջ: Կարգավորվող բանալին օգտագործելով, ես ամրացրեցի փականը պլաստիկի մեջ: Սա պլաստիկի մեջ ակոսներ է ստեղծում նաև պտուտակի համար: Հաջորդը, ես պարզապես հանեցի փականը, ավելացրեցի փականագործների ժապավենը և նորից դրեցի այն տեղում:

Եթե ձեր շիշը չունի հաստ պատերով պլաստիկ

Օգտագործելով հղկաթուղթ, կոպիտացրեք պլաստիկը փոսի շուրջը: Այնուհետեւ, փականի ավելի մեծ մասի վրա, կիրառեք մեծ քանակությամբ էպոքսիդ: Այն կարող է լինել երկու մասի էպոքսիդ կամ ցանկացած այլ տեսակի: Պարզապես համոզվեք, որ այն կարող է դիմակայել բարձր ճնշմանը և ջրի դիմացկուն է: Հաջորդը, պարզապես տեղադրեք փականը տեղում և մի փոքր պահեք, մինչև այն ամրանա տեղում: Մի սրբեք ծայրերի շուրջ ավելորդը: Թույլ տվեք էպոքսիդային ժամանակին բուժել նաև ֆոտոբիորակտորի փորձարկումից առաջ:

Ինչ վերաբերում է կափարիչին, ապա այն, ինչ ես ունեմ, գալիս է O մատանիով և ամուր ամրացվում է: Ես օգտագործում եմ առավելագույնը 30 psi ճնշում և այն կարող է հետ պահել: Եթե գլխարկի պտուտակ ունեք, ապա դա նույնիսկ ավելի լավ է: Պարզապես համոզվեք, որ այն ամրացրեք փականագործների ժապավենով: Վերջապես, շշի տակ կարող եք փաթաթել թել կամ ծանր ժապավեն ՝ գլխարկի վրայով ՝ այն ամուր պահելու համար:

Այն փորձարկելու համար դանդաղ ավելացրեք օդը փականի միջով և լսեք օդի արտահոսքը: Օճառաջուր օգտագործելը կօգնի պարզել, թե որտեղ է օդը դուրս գալիս, և ավելի էպոքսիդ պետք է ավելացվի:

Քայլ 3: Bubbler

Ինչպես նշեցի նյութերի բաժնում, խողովակներիս չափերը կախված են իմ գնած պղպջակից: Եթե օգտագործեցիք հղումը կամ գնեցիք նույն պղպջակների ապրանքանիշը, ապա այլ չափերի մասին պետք չէ անհանգստանալ: Այնուամենայնիվ, եթե ունեք պղպջակների այլ ապրանքանիշ, ապա պետք է մի քանի քայլ կատարել.

1. Համոզվեք, որ ընդունում կա: Որոշ պղպջակներ կունենան հստակ մուտքագրում, իսկ մյուսները `ելքի շուրջը (ինչպես իմ ունեցածը, հղում կատարեք պատկերներին):
2. Չափեք մուտքի տրամագիծը և դա խողովակի ներքին տրամագիծն է:
3. Համոզվեք, որ ելքային/պղպջակների խողովակը կարող է հեշտությամբ տեղավորվել ձեր մուտքային խողովակի միջով, եթե ձեր պղպջանի ընդունողկոսը ելքի շուրջ է:

Հաջորդը, անցեք փոքր խողովակը ավելի մեծի միջով և մի ծայրը ամրացրեք պղպջակների ելքին: Սահեցրեք ավելի մեծ ծայրը մուտքի վրա: Օգտագործեք էպոքսիդ ՝ այն տեղում պահելու և բարձր ճնշումից փակելու համար: Պարզապես զգույշ եղեք, որ ոչ մի էպոքսիդ չդնեք մուտքի պորտի ներսում: Կողմնակի նշում ՝ էպոքսիդ ավելացնելուց առաջ մակերեսը թեթևակի քերելու համար հղկաթուղթ օգտագործելը կապն ավելի ամուր է դարձնում:

Վերջապես, շշի մեջ բավական մեծ անցք կատարեք խողովակի համար: Իմ դեպքում այն 1/2 դյույմանոց էր (Նկար 5): Փոքր խողովակը անցեք դրա միջով և բարձրացրեք շշի վերևը: Այժմ կարող եք մի կշիռ ամրացնել (ես օգտագործել եմ ռետինե ժապավեններ և ժայռ) և նորից տեղադրել այն այնուհետև ավելի մեծ խողովակը դրեք շշի միջով և էպոքսիդացրեք այն տեղում: Ուշադրություն դարձրեք, որ մեծ խողովակն ավարտվում է շշի մեջ մտնելուց անմիջապես հետո: Դա պայմանավորված է նրանով, որ դա օդի ընդունում է, և դուք չէիք ցանկանա, որ ջուրը թափվի: այն

Այս փակ համակարգ ունենալու առավելությունը կայանում է նրանում, որ ջրի գոլորշին դուրս չի գա, և ձեր սենյակում ջրիմուռների հոտ չի գալիս:

Քայլ 4: LED- ներ

LED- ները հայտնի են որպես էներգաարդյունավետ և շատ ավելի սառը (ջերմաստիճանի իմաստով), քան սովորական շիկացած կամ լյումինեսցենտային լամպերը: Այնուամենայնիվ, նրանք դեռ որոշակի ջերմություն են արտադրում, և դա հեշտությամբ կարելի է նկատել, եթե այն միացված է դեռ գլորված վիճակում: Երբ մենք օգտագործում ենք շերտերը այս նախագծում, դրանք այնքան էլ խմբավորված չեն լինի: Extraանկացած լրացուցիչ ջերմություն հեշտությամբ ճառագայթվում կամ կլանվում է ջրիմուռների ջրային լուծույթով:

Կախված ջրիմուռների տեսակներից, նրանց քիչ թե շատ անհրաժեշտ կլինի լույս ու ջերմություն: Օրինակ, իմ նշած ջրիմուռների բիոլյումինեսցենտ տեսակը շատ ավելի լույս է պահանջում: Իմ օգտագործած հիմնական կանոնն այն է, որ այն պահեմ ամենացածր մակարդակում և կամաց -կամաց այն բարձրացնեմ պայծառության մեկ -երկու մակարդակով, քանի որ ջրիմուռներն աճում են:

Ինչևէ, LED համակարգը տեղադրելու համար պարզապես մի քանի անգամ փաթեթավորեք շիշը շշի շուրջը, յուրաքանչյուր փաթաթան մոտ 1 դյույմ: Իմ շշի մեջ կար լանջեր, որոնց մեջ հարմար տեղավորվում էր լուսադիոդը: Ես պարզապես մի փոքր փաթեթավորման ժապավեն էի օգտագործել այն տեղում պահելու համար: Եթե դուք օգտագործում եք երկու շիշ, ինչպես ես եմ, ապա պարզապես կեսը փաթաթեք մեկ շշի շուրջը, իսկ մյուսը ՝ մյուսին:

Հիմա ձեզ կարող է հետաքրքրել, թե ինչու իմ LED շերտերը չեն փաթաթվում իմ ֆոտոբիորակտորի գագաթին: Ես դա միտումնավոր արեցի, քանի որ ինձ անհրաժեշտ էր տարածք օդի և սենսորի համար: Չնայած այն բանին, որ շշի ծավալը 4.2 գալոն է, ես դրա կեսը օգտագործել եմ միայն ջրիմուռները աճեցնելու համար: Բացի այդ, եթե իմ ռեակտորը փոքր արտահոսք ունենար, ապա ծավալի ճնշումը ավելի կտրուկ կնվազեր, քանի որ օդից դուրս եկող ծավալը շշի ներսում օդի ընդհանուր քանակի ավելի փոքր տոկոսն է: Կա մի նուրբ գիծ, որտեղ ես պետք է լինեի ջրիմուռների համար ածխածնի երկօքսիդի աճման համար, բայց միևնույն ժամանակ պետք է լիներ այնքան քիչ օդ, որ ջրիմուռները կլանած ածխաթթու գազը ազդեցություն ունենար ընդհանուր կազմի վրա: օդ, ինչը թույլ է տալիս ինձ գրանցել տվյալները:

Օրինակ, եթե շնչում եք թղթե տոպրակի մեջ, այն կլցվի ածխաթթու գազի մեծ տոկոսով: Բայց եթե դուք պարզապես շնչում եք բաց մթնոլորտում, ապա օդի ընդհանուր կազմը դեռ նույնը կլինի և անհնար է որևէ փոփոխություն հայտնաբերել:

Քայլ 5: Protoboard միացումներ

Այստեղ է, որ ձեր ֆոտոբիորակտորի կարգավորումն ավարտված է, եթե չեք ցանկանում ավելացնել arduino տվյալների հավաքածուն և տվիչները: Դուք կարող եք պարզապես անցնել ջրիմուռների աճեցման քայլին:

Եթե ձեզ հետաքրքրում է, այնուամենայնիվ, նախքան շշի մեջ դնելը, պետք է նախնական փորձարկման համար դուրս բերեք էլեկտրոնիկան: Նախ, միացրեք SD քարտի վահանը arduino- ի վերևում: SD քարտի վահանի կողմից օգտագործվող arduino- ում սովորաբար օգտագործվող ցանկացած կապում դեռ հասանելի է: պարզապես միացրեք jumper մետաղալարն անմիջապես վերևի անցքին:

Այս քայլին կցել եմ arduino քորոցների կազմաձևերի նկարներ, որոնց կարող եք անդրադառնալ: Կանաչ լարերը օգտագործվել են 5V- ն arduino 5V- ին միացնելու համար, նարնջագույնը `GND- ն Arduino գետնին միացնելու համար, իսկ դեղինը` SIG1- ը Arduino A2- ին և A5- ին միացնելու համար: Նկատի ունեցեք, որ սենսորների հետ կան բազմաթիվ լրացուցիչ կապեր, որոնք կարող էին կատարվել, բայց դրանք տվյալների հավաքման համար անհրաժեշտ չեն և միայն օգնում է Վերնյեի գրադարանին կատարել որոշակի գործառույթներ (օրինակ ՝ օգտագործվող սենսորի նույնականացումը)

Ահա արագ ակնարկ, թե ինչ են անում նախատախտակի քորոցները.

1. SIG2 - 10 Վ ելքային ազդանշան, որն օգտագործվում է միայն մի քանի vernier սենսորների կողմից: Դա մեզ պետք չի գա:
2. GND - միանում է arduino գետնին
3. Vres - տարբեր vernier սենսորների մեջ տարբեր ռեզիստորներ կան: լարման մատակարարումը և այս քորոցից ընթացիկ ելքի ընթերցումը օգնում են ճանաչել սենսորները, բայց դա ինձ մոտ չաշխատեց: Նաև նախապես գիտեի, թե ինչ սենսոր եմ օգտագործում, ուստի այն կոդավորեցի ծրագիրը:
4. ID- ն նաև օգնում է բացահայտել սենսորները, բայց այստեղ դրանք անհրաժեշտ չեն
5. 5V - տվիչին տալիս է 5 վոլտ հզորություն: Միացված է arduino 5V- ին
6. SIG1 - սենսորների ելքը 0 -ից 5 վոլտ սանդղակով: Ես չեմ բացատրի տրամաչափման հավասարումները և բոլորը `սենսորի ելքը փաստացի տվյալների փոխարկելու համար, այլ մտածեք, որ CO2 սենսորն այսպես է աշխատում. Որքան շատ CO2 զգա, այնքան ավելի մեծ լարում է վերադարձնում SIG2- ին:

Unfortunatelyավոք, Vernier սենսորային գրադարանը աշխատում է միայն մեկ սենսորով, և եթե մենք պետք է օգտագործենք երկուսը, ապա մենք պետք է կարդանք սենսորների կողմից թողարկված հումքի լարման մեջ: Հաջորդ քայլին ես տրամադրել եմ կոդը որպես.ino ֆայլ:

Հացաթղթին ցատկող մետաղալարեր ամրացնելիս հիշեք, որ անցքերի շարքերը միացված են: Այսպես ենք միացնում նախատախտակի ադապտերները արդուինոյին: Բացի այդ, որոշ քարտեր կարող են օգտագործվել SD քարտի ընթերցողի կողմից, բայց ես համոզվեցի, որ դրանք չեն խանգարում միմյանց: (Սովորաբար դա թվային փին 4 է)

Քայլ 6: Կոդ և փորձարկում

Ներբեռնեք arduino ծրագիրը ձեր համակարգչին, եթե այն արդեն տեղադրված չէ:

Հաջորդը, միացրեք սենսորները ադապտերներին և համոզվեք, որ բոլոր լարերը լավ են (ստուգեք ՝ համոզվելու համար, որ սենսորները գտնվում են ցածր պարամետրում 0 - 10, 000 ppm- ից): Տեղադրեք SD քարտը բնիկի մեջ և միացրեք arduino- ն ձեր համակարգչին USB մալուխի միջոցով: Այնուհետև բացեք այս քայլում ձեր տրամադրած SDTest.ino ֆայլը և կտտացրեք բեռնման կոճակին: Դուք պետք է ներբեռնեք SD գրադարանը որպես.zip ֆայլ և այն նույնպես ավելացնեք:

Կոդի հաջող վերբեռնումից հետո կտտացրեք գործիքներին և ընտրեք սերիական մոնիտորը: Դուք պետք է տեսնեք սենսորի ընթերցման մասին տեղեկությունները, որոնք տպվում են էկրանին: Որոշ ժամանակ ծածկագիրը գործարկելուց հետո կարող եք անջատել arduino- ն և հանել SD քարտը:

Ամեն դեպքում, եթե SD քարտը տեղադրեք ձեր նոութբուքի մեջ, կտեսնեք DATALOG. TXT ֆայլ: Բացեք այն և համոզվեք, որ դրա մեջ կան տվյալներ: SD թեստին ավելացրել եմ որոշ գործառույթներ, որոնք կպահպանեն ֆայլը յուրաքանչյուր գրելուց հետո: Դա նշանակում է, որ եթե նույնիսկ հանեք SD քարտի միջին ծրագիրը, այն մինչև այդ պահը կունենա բոլոր տվյալները: Իմ AlgaeLogger.ino ֆայլը նույնիսկ ավելի բարդ է ՝ մեկ շաբաթ տևողությամբ ուշացումներով: Բացի այդ, ես ավելացրեցի մի գործառույթ, որը կսկսի նոր datalog.txt ֆայլը, եթե այն արդեն գոյություն ունի: Կոդը աշխատելու համար պարտադիր չէր, բայց ես պարզապես ուզում էի, որ Arduino- ն հավաքի բոլոր տվյալները տարբեր ֆայլերի վրա ՝ փոխարենը դրանք ըստ ժամի տեսակավորելու: Կարող եմ նաև arduino- ն միացված լինել իմ փորձարկումները սկսելուց առաջ և պարզապես վերականգնել ծածկագիրը ՝ կտտացնելով կարմիր կոճակը, երբ պատրաստ կլինեմ սկսել:

Եթե թեստի կոդը աշխատեց, ապա կարող եք ներբեռնել իմ տրամադրած AlgaeLogger.ino ֆայլը և այն վերբեռնել arduino- ում: Երբ պատրաստ եք սկսել ձեր տվյալների հավաքումը, միացրեք arduino- ն, տեղադրեք SD քարտը և կտտացրեք arduino- ի կարմիր կոճակին `ծրագիրը վերագործարկելու համար: Կոդը մեկ շաբաթվա ընթացքում մեկ ժամ ընդմիջումներով չափումներ է կատարելու: (168 տվյալների հավաքածու)

Քայլ 7: Սենսորների տեղադրում Photobioreactor- ում

Այո, ինչպես կարող էի մոռանալ:

Նախքան տվյալներ հավաքելը, դուք պետք է տեղադրեք սենսորները ֆոտոբիորակտորի մեջ: Ես ընդամենը մեկ քայլ ունեի ՝ սենսորներն ու ծածկագիրը ստուգել այս մեկից առաջ, որպեսզի եթե ձեր տվիչներից մեկը սխալ է, ապա անմիջապես կարող եք ստանալ մեկ այլ ՝ նախքան այն ֆոտոբիորակտորին ինտեգրվելը: Այս քայլից հետո սենսորները հեռացնելը դժվար կլինի, բայց դա հնարավոր է: Ինչպես դա անել, ցուցումները ներկայացված են Խորհուրդների և վերջին մտքերի քայլում:

Ամեն դեպքում, ես սենսորները կմիացնեմ իմ շշի կափարիչի մեջ, քանի որ այն ամենից հեռու է ջրից և չեմ ուզում, որ այն թրջվի: Բացի այդ, ես նկատեցի ամբողջ ջրի գոլորշին, որը խտացված էր շշի ներքևի մասի և բարակ պատերի մոտ, այնպես որ այս տեղադրումը թույլ չի տա ջրի գոլորշին վնասել սենսորները:

Սկսելու համար սահեցրեք ջերմության նվազեցման խողովակը սենսորի վրայով, բայց համոզվեք, որ չփակեք բոլոր անցքերը: Հաջորդը, փոքր բոց օգտագործելով, փոքրացրեք խողովակը: Գույնը նշանակություն չունի, բայց ես տեսանելիության համար օգտագործել եմ կարմիրը:

Հաջորդը, կափարիչի կենտրոնում փորեք 1 դյույմ անցք և օգտագործեք հղկաթուղթ `դրա շուրջը պլաստիկը կոպտացնելու համար: Սա կօգնի էպոքսիդային կապը լավ ամրացնել:

Վերջապես, մի քիչ էպոքսիդ ավելացրեք խողովակի վրա և սենսորը սահեցրեք կափարիչի տեղում: Ավելացրեք ևս մի քանի էպոքսիդ դրսից և գլխարկի ներսում, որտեղ կափարիչը հանդիպում է ջերմության նվազման հետ և թույլ տվեք, որ այն չորանա: Այժմ այն պետք է լինի հերմետիկ, բայց մենք պետք է ճնշում գործադրենք դրա անվտանգ լինելու համար:

Քայլ 8. Pressնշման փորձարկում սենսորների միջոցով

Քանի որ մենք արդեն նախապես փորձարկել էինք ֆոտոբիորակտորը հեծանիվի փականով, մեզ այստեղ միայն պետք է անհանգստացնել գլխարկը: Ինչպես նախորդ անգամ, դանդաղ ավելացրեք ճնշում և լսեք արտահոսքի համար: Եթե մեկը գտնեք, մի քիչ էպոքսիդ ավելացրեք գլխարկի ներսում և դրսից:

Useանկության դեպքում օգտագործեք նաև օճառաջուր ՝ արտահոսքեր գտնելու համար, բայց սենսորի ներսում մի դրեք դրանք:

Չափազանց կարևոր է, որ ոչ մի օդը չթափվի ֆոտոբիորակտորից: CO2 սենսորի ընթերցման վրա ազդում է ճնշումը, որն անմիջականորեն կապված է ճնշման հետ: Theնշումը իմանալը թույլ կտա լուծել տվյալների հավաքման և վերլուծության համար ածխածնի երկօքսիդի փաստացի կոնցենտրացիան:

Քայլ 9. gaրիմուռների մշակույթ և սնուցիչներ

Theրիմուռները աճեցնելու համար բեռնարկղը ջրով լցրեք LED- ներից անմիջապես վերև: Այն պետք է լինի մոտ 2 գալոն, տալ կամ վերցնել մի քանի բաժակ: Այնուհետեւ, ավելացրեք լուծվող բուսական պարարտանյութ `ըստ տուփի վրա տրված ցուցումների: Ես իրականում մի փոքր ավելացրի ՝ ջրիմուռների աճը մեծացնելու համար: Վերջապես, ավելացրեք ջրիմուռների մեկնարկային մշակույթը: Սկզբում ես օգտագործում էի 2 ճաշի գդալ ամբողջ 2 գալոնի համար, բայց իմ փորձի ժամանակ 2 բաժակ եմ օգտագործելու, որպեսզի ջրիմուռներն ավելի արագ աճեն:

LED- ները դարձրեք ամենացածր պարամետրին և ավելացրեք այն ավելի ուշ, եթե ջուրը չափազանց մութանա: Միացրեք պղպջակը և թույլ տվեք ռեակտորը նստել մոտ մեկ շաբաթ, որպեսզի ջրիմուռները աճեն: Շատերը պետք է մի քանի անգամ պտտեն ջուրը ՝ ջրիմուռները հատակին նստելուց խուսափելու համար:

Բացի այդ, ֆոտոսինթեզը ներծծում է հիմնականում կարմիր և կապույտ լույսը, այդ իսկ պատճառով տերևները կանաչ են: Theրիմուռներին անհրաժեշտ լույս տալու համար, առանց դրանք շատ տաքացնելու, ես օգտագործեցի մանուշակագույն լույս:

Կցված նկարներում ես ավելացնում էի միայն սկզբնական 2 ճաշի գդալ նախուտեստը, որը պետք էր մոտ 40 բաժակ իմ իսկական փորձի համար: Կարող եք ասել, որ ջրիմուռները շատ են աճել ՝ հաշվի առնելով, որ նախկինում ջուրը կատարյալ մաքուր էր:

Քայլ 10: Խորհուրդներ և վերջին մտքեր

Ես շատ բան սովորեցի այս նախագիծը կառուցելիս և ուրախ եմ մեկնաբանել մեկնաբանություններում իմ հնարավորությունների սահմաններում հարցերին: Մինչդեռ, ահա մի քանի խորհուրդ, որոնք ես ունեմ.

1. Օգտագործեք երկկողմանի փրփուր ժապավեն `իրերն տեղում ամրացնելու համար: Այն նաև նվազեցրեց պղպջակների թրթռումները:
2. Օգտագործեք էլեկտրական ժապավեն `բոլոր մասերը պաշտպանելու համար, ինչպես նաև տարածք ունենալու իրերը միացնելու համար:
3. Օգտագործեք հեծանիվ պոմպ ՝ ճնշման չափիչով և մի ավելացրեք ճնշում ՝ առանց շիշը ջուր լցնելու: Սա երկու պատճառով է: Նախ ՝ ճնշումն ավելի արագ կբարձրանա, և երկրորդ ՝ ջրի քաշը թույլ չի տա, որ շշի հատակը շրջվի:
4. Swրիմուռները ժամանակ առ ժամանակ պտտեք, որպեսզի հավասարաչափ լուծում ունենաք:
5. Սենսորները հեռացնելու համար. Օգտագործեք սուր բերան `խողովակը սենսորից կտրելու և հնարավորինս պոկելու համար: Այնուհետեւ, նրբորեն քաշեք սենսորը:

Ես կավելացնեմ ավելի շատ խորհուրդներ, երբ դրանք գալիս են իմ մտքին:

Ի վերջո, ես կցանկանայի ավարտել մի քանի բան ասելով. Այս նախագծի նպատակն է տեսնել, թե արդյոք ջրիմուռները կարող են ավելի արագ աճել կենսավառելիքի արտադրության համար: Թեև դա աշխատող ֆոտոբիորակտոր է, ես չեմ կարող երաշխավորել, որ ճնշումը կփոխի, մինչև իմ բոլոր փորձարկումները չավարտվեն: Այդ ժամանակ ես այստեղ խմբագրում կանեմ և ցույց կտամ արդյունքները (փնտրեք այն մարտի կեսերին):

Եթե կարծում եք, որ այս հրահանգը պոտենցիալ օգտակար է, և փաստաթղթերը լավ են, թողեք ինձ like կամ մեկնաբանություն: Ես նաև մասնակցել եմ LED, Arduino և Epilog մրցույթներին, ուստի քվեարկեք իմ օգտին, եթե արժանի եմ դրան:

Մինչ այդ, երջանիկ DIY'ing բոլորին:

Խմբագրել

Իմ փորձը հաջողված էր, և ես կարողացա դրանով հասնել պետական գիտության տոնավաճառի: Ածխածնի երկօքսիդի տվիչների գրաֆիկները համեմատելուց հետո ես անցկացրեցի նաև ANOVA (Տարբերության վերլուծություն) թեստ: Հիմնականում այն, ինչ անում է այս թեստը, այն է, որ որոշում է տվյալ արդյունքների բնական տեսքով հավանականությունը: Որքան մոտ է հավանականության արժեքը 0 -ին, այնքան ավելի քիչ հավանական է տեսնել տվյալ արդյունքը, այսինքն ՝ անկախ անկախ փոփոխականից, որ փոփոխվել է, իրականում ազդեցություն է ունեցել արդյունքների վրա: Ինձ համար հավանականության արժեքը (aka p -value) շատ ցածր էր, ինչ -որ տեղ մոտ 10 -ը հասցվել էր -23 -ի… հիմնականում 0. Սա նշանակում էր, որ ռեակտորում ճնշման բարձրացումը թույլ տվեց ջրիմուռներին ավելի լավ աճել և ավելի շատ CO2 կլանել, ինչպես ես կանխատեսել էի:

Իմ թեստի ժամանակ ես ունեի վերահսկիչ խումբ ՝ առանց ճնշման ավելացման, ավելացված էր 650 խորանարդ սմ օդ, 1300 խմ օդ և 1950 խորանարդ սմ օդ: Սենսորները դադարեցին ճիշտ աշխատել ամենաբարձր ճնշման հետքի վրա, այնպես որ ես այն բացառեցի որպես ծայրահեղ: Այդուհանդերձ, P արժեքը շատ չի փոխվել և հեշտությամբ կլորացվել է 0 -ի: Հետագա փորձերի դեպքում ես կփորձեի գտնել CO2- ի կլանումը հուսալի միջոց ՝ առանց թանկարժեք սենսորների, և գուցե բարձրացնեի ռեակտորը, որպեսզի այն կարողանար ապահով կերպով ապահովել ավելի բարձր ճնշումներ:

Երկրորդ տեղը LED մրցույթում 2017 թ