Микрогравитациялык өсүмдүк өстүрүүчү "Дископол": 13 кадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:39

Саламатсызбы окурмандар, бул долбоор Growing Beyond Earth Maker конкурсуна профессионалдык тапшыруу болуп саналат.

Бул долбоор микрогравитациядагы планды өстүрүү үчүн колдонулуучу потенциалдуу плантер дизайнынын концепциясынын далили.

Конкурстун эрежелеринин негизинде мен системанын талабын тизмектедим,

1. Система 50см^3 аянтка туура келиши керек.
2. Система микрогравитацияны колдонушу керек.
3. Система каалаган позицияга багытталышы мүмкүн
4. Система ISSтин ички электр рельсинен сырттан булак боло алат.
5. Система космонавттардын минималдуу өз ара аракети менен өсүп жаткан процесстин көп бөлүгүн автоматташтырышы керек.

Жогорудагы божомолдор менен мен системаны долбоорлоого кириштим.

1 -кадам: Долбоордук сунуш

Баштоо үчүн мен системанын кандай болушу мүмкүн деп ойлогонумдун болжолдуу схемасын тарттым, Менде болгон алгачкы идея, айланадагы алкакка орнотулган жарыктандыруу менен өсүп жаткан чөйрөнүн борборунда токтотулган орбита.

Бул кутунун негизи суу жана электрониканы камтыйт.

Бул этапта мен мындай системанын потенциалдуу компоненттерин тизмектей баштадым,

1. Frame - ылайыктуу кадр материалын тандоо керек
2. Жарыктандыруу - Жарыктын кайсы түрү жакшы болмок? LED тилкелери?
3. Сенсорлор - Системанын автоматташтырылышы үчүн нымдуулукту жана температураны сезе билүү керек.
4. Control - Колдонуучу MCU менен өз ара аракеттенүү ыкмасына муктаж болмок

Бул долбоордун максаты түшүнүктүн далилин чыгаруу болуп саналат, алынган сабактардын негизинде мен бул идеяны андан ары улантуу үчүн керектүү болгон иштин жана иштеп чыгуулардын тизмесин түзөм.

2 -кадам: Концепциянын далили - БОМ

Бул долбоор үчүн БОМ (Материалдар Билл) болжол менен 130 фунт стерлингди талап кылат, анын наркы болжол менен 100 фунт стерлинг өстүрүүчү агрегатты жасоого жумшалат.

Кыязы, сизде электроника компоненттеринин адилеттүү бир бөлүгү кодду кескин түрдө кыскартат окшойт.

3 -кадам: Электроника - Дизайн

Бул долбоорго керектүү электрониканы пландаштыруу үчүн Fritzingди колдондум.

Байланыштар төмөнкүдөй болушу керек,

ЖК 16x2 I2C

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

Rotary Encoder (D3 & D2 алар Arduino Uno Interupt казыктары катары тандалып алынган)

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

DS18B20 Температура сенсору

1. GND> GND
2. DQ> D4 (Arduino, 5V 4к7 чейин тартылган)
3. VDD> 5V

Топурактын нымдуулук сенсору

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

Dual Relay Module

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

башка шилтемелер үчүн жогорудагы диаграмманы караңыз.

4 -кадам: Электроника - Ассамблея

Мен электрониканы мурунку беттин диаграммасында сүрөттөлгөндөй чогулттум, Мен протоколду Arduino Uno үчүн калкан жасоо үчүн колдондум, Муну аткаруу үчүн мен тактайды Uno өлчөмүнө чейин сындырдым, андан кийин Unoдогу аялдардын башына дал келген эркек баштык төөнөгүчтөрдү коштум.

Эгерде туташуулар мурунку диаграммага туура келсе, система туура иштеши керек, жөнөкөйлүк үчүн мага окшош түрдө байланыштарды жайгаштыруу жакшы болмок.

5 -кадам: Программалык камсыздоо - План

Программалык камсыздоонун жалпы идеясы тутумдун сенсордун маанилерин үзгүлтүксүз окушу. Ар бир циклде баалуулуктар ЖКда көрсөтүлөт.

Колдонуучу айланма которгучту басып кармап, менюга кире алат, бул аныкталгандан кийин UI менюсу ачылат. Колдонуучунун бир нече барактары болот,

1. Суу насосун баштоо
2. LED абалын өчүрүү / күйгүзүү / өчүрүү
3. Системдик режимди өзгөртүү (Автоматтык / Кол менен)
4. Менюдан чыгуу

Колдонуучу Автоматтык режимди тандап алган болсо, система нымдуулуктун босогосунда экенин текшерет, эгер андай болбосо, ал автоматтык түрдө сууну сордуруп, белгиленген кечигүүнү күтөт жана кайра текшерет.

Бул негизги автоматташтыруу системасы, бирок келечектеги өнүгүүлөрдүн башталышы катары иштейт.

6 -кадам: Программалык камсыздоону иштеп чыгуу

Милдеттүү китепканалар

• DallasTemperature
• LiquidCrystal_I2C-мастер
• OneWire

Программалык жазуулар

Бул код системанын негизги функцияларын берген коддун биринчи долбоору

Тиркелген Nasa_Planter_Code_V0p6.ino караңыз, тутум кодунун акыркы курулушу үчүн, Температура жана нымдуулук көрсөткүчтөрү көрсөтүлөт.

Автоматтык режим жана кол режими - Колдонуучу системаны автоматтык түрдө сууну насостук нымдуулукта жасай алат

Moisuture Sensor Calibration - AirValue & WaterValue cont int кол менен толтурулушу керек, анткени ар бир сенсор бир аз башкача болот.

Системаны көзөмөлдөө үчүн колдонуучу интерфейси.

7 -кадам: Механикалык - Дизайн (CAD)

Бул системаны иштеп чыгуу үчүн мен Fusion 360 колдондум, акыркы жыйынды төмөнкү шилтемеден көрсөңүз болот/ жүктөп алсаңыз болот

a360.co/2NLnAQT

Жыйын 50см^3 сынактын аянтына туура келет жана кутунун алкагын куруу үчүн ПВХ түтүгүн колдонгон, бурчка бириктирүү үчүн 3D басылган кашаа. Бул кадрда 3D басылган бөлүктөр бар, алар дубалдын дубалдарын жана LED жарыктандырууну орнотуу үчүн колдонулат.

Корпустун борборунда бизде 4 бөлүктөн турган "Disco Orb" отургучу бар (орбитанын 2 жарымы, орбитанын 1 негизи, 1 түтүк). Бул жерде суу насосунун түтүгүн жана сыйымдуу ным сенсорун топурак бөлүмүнө киргизүүгө мүмкүндүк берүүчү атайын кесимдер бар.

Дизайндын базасында башкаруу кутусун көрө аласыз, бул электрониканы камтыйт жана кадрдын катуулугун берет. Бул бөлүмдө биз колдонуучу интерфейсинин дисплейин жана башкаруу элементтерин көрө алабыз.

8 -кадам: Механикалык - 3D Басылган Бөлүктөр

Механикалык жамаат 3D басылган ар кандай бөлүктөрдү талап кылат, Corner Frack Brackets, Side Panel Mounts, Door Hinge, LED Mounts & Control Box Brackets, Бул бөлүктөр болжол менен 750г салмакка жана 44 саат басып чыгарууга тийиш.

Бөлүктөрдү мурунку бетте шилтемеленген 3D жыйындысынан экспорттоого болот же бул жерден башка жерден тапса болот, www.thingiverse.com/thing:4140191

9 -кадам: Механикалык - Ассамблея

Көңүл бургула, менин монтаждоом дубалдын бөлүктөрүн өткөрүп жиберди, көбүнчө убакыттын жана чыгымдардын чектелишинен улам, Биринчиден, биз PVC түтүктү 440ммге чейин кыскартуубуз керек, бизге ушундай 8 түтүк бөлүмү керек болот. 8 LED монтаждалган Басылган & 4 Frame Corner кашаа.

Эми биз LED тилкелерин даярдообуз керек,

1. Болжол менен 15 см узундуктагы кайчыларды кесип, биз LED тилкесинин 8 бөлүгүн кесишибиз керек
2. Бир аз резинаны алып салуу менен + & - аянтчаларын ачыңыз
3. Эркек баш коннекторлорун ылдый түшүрүү (3төн бөлүктөрдү кесип, ар бир учун төшөккө чейин ширетүү)
4. Ар бир тилкенин артындагы жабышчаак коргоочуну алып салып, LED принтерине 3D принтердин бөлүктөрүн тиркеңиз.
5. Эми ар бир тилкенин бардык оң жана терс жактарын байланыштыруу үчүн кабель жасаңыз
6. Акыр -аягы, аны күйгүзүп, бардык светодиоддор иштеп жатканын текшериңиз

10 -кадам: Долбоор - Азырынча прогресс

Азырынча бул проекттин монтаждоосуна жеткенче, Мен бул колдонмону долбоордун өнүгүшү менен улантууну пландап жатам,

Эмне кылуу калды

• Толук көзөмөлдөө кутусунун жыйнагы
• Үй электроникасы
• Сууну сордуруу системасын сыноо
• Барышты карап чыгуу

11 -кадам: алынган сабактар

Долбоор аягына чыга элек болсо да, мен бул долбоорду изилдөөдө дагы бир нече маанилүү нерселерди үйрөндүм.

Микроагравитадагы суюктуктун динамикасы

Бул укмуштуудай татаал тема, ал гравитациянын негизинде суюктуктун стандарттык динамикасы үчүн көптөгөн көрүнбөгөн маселелерди киргизет. Суюктуктардын кантип иштээри жөнүндө табигый инстинкттерибиздин бардыгы микро гравитацияда терезеден чыгып кетет жана НАСА жерге салыштырмалуу жөнөкөй системалардын иштеши үчүн дөңгөлөктү кайра ойлоп табууга туура келди.

Нымдуулукту аныктоо

Көбүнчө нымдуулукту аныктоо үчүн колдонулган ар кандай ыкмалар жөнүндө билип алыңыз (Көлөмдүк сенсорлор, Тензиометрлер жана Катуу абал, бул шилтемени караңыз

Кичи эскертүүлөр

PVC Pipe тез рамаларды куруу үчүн сонун, Мага жыгачтан жакшыраак куралдар керек!

Хобби долбоорлорун пландаңыз, тапшырмаларды бөлүп бериңиз жана жумуш убактысын белгилеңиз!

12 -кадам: Келечектеги иш

Микро гравитациядагы суюктуктун динамикасын кантип башкараарыбызды окуп чыккандан кийин, мен бул көйгөйгө өз чечимимди иштеп чыгууга абдан кызыкдармын.

Мен бул одоно дизайнды андан ары уланта кетким келет, бул системанын идеясы - белгилүү бир түтүктүн басымын кармап туруу үчүн контейнердин аймагын кыса ала турган тепкичтүү моторлору бар сильфондук танкты колдонуу.

13 -кадам: Жыйынтык

Окуганыңыз үчүн рахмат, сизге жакты деп үмүттөнөм, эгер сизде кандайдыр бир суроолор болсо же бул долбоордо камтылган нерселер боюнча жардам сурасаңыз, комментарий жазуудан тартынбаңыз!

Джек.