Microgravity Plant Grower «Disco Ball» ՝ 13 քայլ

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:46

Բարև ընթերցողներ, այս նախագիծը մասնագիտական ներկայացում է Growing Beyond Earth Maker մրցույթին:

Այս նախագիծը ապագա տնկարկային դիզայնի հայեցակարգի ապացույց է, որը կարող է օգտագործվել միկրոավտոբուսում պլանի աճեցման համար:

Մրցույթի կանոնների հիման վրա ես թվարկեցի համակարգի պահանջը,

1. Համակարգը պետք է տեղավորվի 50 սմ^3 տարածքում:
2. Համակարգը պետք է օգտվի միկրո գրավիտացիայից:
3. Համակարգը կարող է կողմնորոշվել ցանկացած դիրքում
4. Համակարգը կարող է արտաքին աղբյուր լինել ISS- ի ներքին հոսանքի ռելսերից:
5. Համակարգը պետք է ավտոմատացնի աճող գործընթացի մեծ մասը տիեզերագնացների նվազագույն փոխազդեցությամբ:

վերը նշված ենթադրություններով ես սկսեցի նախագծել համակարգը:

Քայլ 1: Projectրագրի առաջարկ

Սկսելու համար ես կոպիտ ուրվագիծ կազմեցի, թե ինչ էի կարծում, որ համակարգը կարող է նման լինել, Սկզբնական գաղափարը, որ ես ունեի, մի գունդ էր, որը կախված էր աճող միջավայրի կենտրոնում `լուսավորությամբ տեղադրված շրջակա շրջանակի վրա:

Այս տուփի հիմքում տեղակայված կլինի ջուրը և էլեկտրոնիկան:

Այս փուլում ես սկսեցի թվարկել նման համակարգի պոտենցիալ բաղադրիչների տեսակավորումը,

1. Շրջանակ - Անհրաժեշտ է ընտրել համապատասխան շրջանակի նյութ
2. Լուսավորություն - Ո՞ր տեսակի լուսավորությունն է լավագույնը: LED շերտեր?
3. Սենսորներ - Համակարգի ավտոմատացման համար այն պետք է կարողանա զգալ խոնավության այնպիսի բաներ, ինչպիսիք են խոնավությունը և ջերմաստիճանը:
4. Վերահսկում - Օգտվողին անհրաժեշտ կլինի MCU- ի հետ փոխգործակցության միջոց

Այս նախագծի նպատակն է հայեցակարգի ապացույց ներկայացնելը, քաղված դասերի հիման վրա ես կկազմեմ ապագա աշխատանքների և զարգացման ցուցակ, որոնք անհրաժեշտ են այս գաղափարն ավելի առաջ տանելու համար:

Քայլ 2. Հայեցակարգի ապացույց - BOM

Այս նախագծի BOM- ը (Նյութերի հաշիվը) կարժենա մոտ 130 ֆունտ ստեռլինգ ՝ պահանջվող ամեն ինչ պատվիրելու համար, որից մոտավորապես 100 ֆունտ ստեռլինգը կօգտագործվի մեկ գործարան աճեցնող միավոր պատրաստելու համար:

Հավանաբար, դուք կունենաք էլեկտրոնիկայի բաղադրիչների բավականին մեծ հատված, որը կտրուկ կնվազեցնի ծածկագիրը:

Քայլ 3. Էլեկտրոնիկա - դիզայն

Ես օգտագործել եմ Fritzing- ը ՝ այս նախագծի համար անհրաժեշտ էլեկտրոնիկան պլանավորելու համար, Կապերը պետք է ընթանան հետևյալ կերպ.

LCD 16x2 I2C

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

Rotary Encoder (D3 & D2- ն ընտրվել են, քանի որ դրանք Arduino Uno Interupt կապում են)

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

DS18B20 ջերմաստիճանի տվիչ

1. GND> GND
2. DQ> D4 (Arduino, 5V ձգմամբ ՝ 4k7)
3. VDD> 5V

Հողի խոնավության սենսոր

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

Երկակի փոխանցման մոդուլ

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

մնացած հղումների համար խնդրում ենք դիտել վերևի դիագրամը:

Քայլ 4. Էլեկտրոնիկա - հավաքում

Ես հավաքեցի էլեկտրոնիկան, ինչպես նկարագրված է նախորդ էջի դիագրամում, Ես օգտագործեցի նախատախտակը ՝ Arduino Uno- ի համար վահան պատրաստելու համար, Դա անելու համար ես տախտակը կոտրեցի մինչև Uno- ի չափը, այնուհետև ավելացրի արական վերնագրերի քորոցներ, որոնք համընկնում էին Uno- ի իգական վերնագրերի հետ:

Եթե կապերը համընկնում են նախորդ սխեմայի հետ, համակարգը պետք է ճիշտ աշխատի, գուցե լավ գաղափար լինի պարզության համար կապերը ինձ նմանությամբ դասավորելը:

Քայլ 5. Softwareրագրակազմ - Պլան

Softwareրագրային ապահովման ֆունկցիոնալության ընդհանուր գաղափարն այն է, որ համակարգը անընդհատ պտտվի սենսորային արժեքների ընթերցման շուրջ: Յուրաքանչյուր ցիկլում արժեքները կցուցադրվեն LCD- ով:

Օգտագործողը կկարողանա մուտք գործել ընտրացանկ ՝ պտտվող անջատիչը ներքև պահելով, երբ դա հայտնաբերվի, ընտրացանկի միջերեսը կբացվի: Օգտատերը կունենա մի քանի էջ,

1. Սկսեք ջրի պոմպը
2. Միացնել LED վիճակը (միացված / անջատված)
3. Փոխել համակարգի ռեժիմը (ավտոմատ / ձեռքով)
4. Ելք ընտրացանկից

Եթե օգտագործողն ընտրել է «Ավտոմատ» ռեժիմը, համակարգը կստուգի `արդյոք խոնավության մակարդակը շեմային արժեքի սահմաններում է, եթե դրանք չլինեն, ինքնաբերաբար ջուրը կմղի սպասել ֆիքսված հետաձգման և նորից ստուգել:

Սա ավտոմատացման հիմնական համակարգ է, բայց կաշխատի որպես ապագա զարգացումների ելակետ:

Քայլ 6. Softwareրագրակազմ. Մշակում

Պահանջվող գրադարաններ

• DallasTemperature
• LiquidCrystal_I2C- վարպետ
• OneWire

Softwareրագրային գրառումներ

Այս ծածկագիրը առաջին կոդի նախագիծն է, որը տալիս է համակարգի հիմնական ֆունկցիոնալությունը, այն ներառում է

Համակարգի կոդի վերջին կառուցման համար տես կցված Nasa_Planter_Code_V0p6.ino- ն,. Ուցադրվող ջերմաստիճանի և խոնավության ցուցանիշներ:

Ավտոմատ ռեժիմ և ձեռքով ռեժիմ - Օգտվողը կարող է համակարգին ստիպել ջուրը պոմպացնել ջուրը շեմային խոնավության պայմաններում

Moisuture Sensor Calibration - AirValue & WaterValue cont int պետք է ձեռքով լրացնել, քանի որ յուրաքանչյուր սենսոր մի փոքր տարբեր կլինի:

Օգտվողի միջերես `կառավարման համակարգը:

Քայլ 7: Մեխանիկական - դիզայն (CAD)

Այս համակարգը նախագծելու համար ես օգտագործեցի Fusion 360- ը, վերջնական հավաքը կարելի է դիտել/ ներբեռնել ստորև բերված հղումից

a360.co/2NLnAQT

Մոնտաժը տեղավորվում է մրցույթի 50 սմ^3 մակերեսով և տուփի շրջանակը կառուցելու համար օգտագործել է PVC խողովակ, որի անկյունների միացման համար եռաչափ տպված փակագիծ է: Այս շրջանակն ունի ավելի շատ 3D տպագիր մասեր, որոնք օգտագործվում են պարիսպի պատերը և LED լուսավորությունը ամրացնելու համար:

Պարիսպի կենտրոնում մենք ունենք «Disco Orb» տնկիչը, որը 4 մասից բաղկացած հավաքածու է, (գագաթնակետի 2 կեսը, 1 շերտի հիմքը, 1 խողովակը): Սա ունի հատուկ կտրվածքներ, որոնք թույլ են տալիս ջրի պոմպի խողովակը և խոնավության սենսորը մտցնել հողի հատված:

Դիզայնի հիմքում կարող եք տեսնել կառավարման տուփը, որտեղ տեղադրված է էլեկտրոնիկան և շրջանակին տալիս է կոշտություն: Այս բաժնում մենք կարող ենք տեսնել User Interface display & Controls:

Քայլ 8. Մեխանիկական - 3D տպագիր մասեր

Մեխանիկական հավաքումը պահանջում է 3D տպագիր տարբեր մասեր, Անկյունի շրջանակի փակագծեր, կողային վահանակներ, դռան ծխնիներ, LED հենարաններ և կառավարման տուփի փակագծեր, Այս մասերը պետք է ունենան մոտավորապես 750 գ քաշ և 44 ժամ տպման ժամանակ:

Մասերը կամ կարող են արտահանվել նախորդ էջում կապակցված 3D հավաքածուից կամ կարող եք գտնել այստեղ ՝ տիեզերքում, www.thingiverse.com/thing:4140191

Քայլ 9. Մեխանիկական - հավաքում

Նկատի ունեցեք, որ իմ հավաքը ես շրջանցեցի պարիսպի պատի մասերը ՝ հիմնականում ժամանակի և ծախսերի սահմանափակումների պատճառով, Նախ, մենք պետք է կտրենք PVC խողովակը մինչև 440 մմ հատվածներ, մեզ հարկավոր կլինի խողովակի 8 հատված: Տպագրված 8 լուսադիոդային ամրակ և 4 շրջանակի անկյունային փակագծեր:

Այժմ մենք պետք է պատրաստենք LED շերտերը,

1. Մկրատների նշաններով կտրեք շերտերը մոտավորապես 15 սմ երկարությամբ, մենք պետք է կտրենք LED հատվածի 8 հատված
2. Բացահայտեք + & - բարձիկները ՝ հեռացնելով մի փոքր կաուչուկ
3. Sոդեք արական վերնագրի միակցիչները (կտրեք 3 մասից և յուրաքանչյուր ծայրը կպցրեք բարձիկին)
4. Հեռացրեք կպչուն պաշտպանը յուրաքանչյուր շերտի հետևի մասում և ամրացրեք LED տպիչի 3D տպիչի մասերին:
5. Այժմ պատրաստեք մալուխ ՝ յուրաքանչյուր շերտի բոլոր դրական և բացասական կողմերը միացնելու համար
6. Վերջապես միացրեք այն և ստուգեք, որ բոլոր LED- ները աշխատում են

Քայլ 10. Նախագիծ. Առաջընթաց մինչ այժմ

Մինչ այժմ սա այնքանով է, որքանով ես հասել եմ այս նախագծի հավաքմանը, Նախատեսում եմ շարունակել այս ուղեցույցի արդիականացումը `ծրագրի զարգացման ընթացքում,

Ինչ է մնում անել

• Կառավարման տուփի ամբողջական հավաքում
• House Electronics
• Testրի պոմպային համակարգի փորձարկում
• Վերանայեք առաջընթացը

Քայլ 11: Սովորած դասեր

Թեև մինչ այժմ նախագիծը չի ավարտվել, ես դեռ մի քանի կարևոր բան եմ սովորել այս նախագծի ուսումնասիրությունից:

Հեղուկի դինամիկան միկրո գրավիտացիայի մեջ

Սա զարմանալիորեն բարդ առարկա է, որը ներկայացնում է բազմաթիվ չտեսնված խնդիրներ `ծանրության վրա հիմնված հեղուկի դինամիկայի ստանդարտի համար: Մեր բոլոր բնական բնազդները, թե ինչպես են հեղուկները գործելու դուրս գալիս պատուհանից միկրո գրավիտացիայի ժամանակ, և ՆԱՍԱ-ն ստիպված եղավ նորից հորինել անիվը ՝ համեմատաբար պարզ երկրային համակարգերի գործարկման համար:

Խոնավության զգացում

Իմացեք խոնավության հայտնաբերման համար սովորաբար օգտագործվող տարբեր մեթոդների մասին (umավալային սենսորներ, առաձգականաչափեր և պինդ վիճակ, տե՛ս այս հղումը ՝ թեմայի վերաբերյալ լավ կարդալու համար

Փոքր գրառումներ

PVC խողովակը հիանալի է շրջանակներ արագ կառուցելու համար, Ինձ ավելի լավ փայտամշակման գործիքներ են պետք:

Նախապես պլանավորեք հոբբիի նախագծեր, բաժանել առաջադրանքները և ժամկետներ սահմանել այնպես, ինչպես աշխատանքում:

Քայլ 12: Ապագա աշխատանք

Կարդալուց հետո այն մասին, թե ինչպես ենք մենք կառավարում հեղուկի դինամիկան միկրո գրավիտացիայի ժամանակ, ես շատ շահագրգռված եմ նախագծել խնդրի իմ սեփական լուծումը, Ես կցանկանայի այս կոպիտ ձևավորումն ավելի առաջ տանել, այս համակարգի գաղափարն այն է, որ օգտագործվի փչովի բաք `ավելի արագ շարժիչներով, որոնք կարող են սեղմել տարայի տարածքը` խողովակի որոշակի ճնշում պահպանելու համար:

Քայլ 13: Եզրակացություն

Շնորհակալություն կարդալու համար: Հուսով եմ, որ ձեզ դուր եկավ: Եթե ունեք որևէ հարց կամ ցանկանում եք օգնել այս նախագծում ընդգրկված որևէ բանի համար, ազատորեն մեկնաբանեք:

Jackեկ.