माइक्रोग्रैविटी प्लांट ग्रोअर "डिस्को बॉल": 13 कदम

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:20

नमस्कार पाठकों, यह प्रोजेक्ट ग्रोइंग बियॉन्ड अर्थ मेकर कॉन्टेस्ट के लिए एक पेशेवर सबमिशन है।

यह परियोजना एक संभावित प्लांटर डिज़ाइन के लिए अवधारणा का प्रमाण है जिसका उपयोग माइक्रोग्रैविटी में योजना विकसित करने के लिए किया जा सकता है।

प्रतियोगिता नियमों के आधार पर मैंने सिस्टम की आवश्यकता को सूचीबद्ध किया,

1. सिस्टम 50cm^3 क्षेत्र में फिट होना चाहिए।
2. सिस्टम को माइक्रोग्रैविटी का लाभ उठाना चाहिए।
3. सिस्टम को किसी भी स्थिति में उन्मुख किया जा सकता है
4. सिस्टम आईएसएस आंतरिक पावर रेल से बाहरी रूप से स्रोत शक्ति हो सकता है।
5. सिस्टम को अंतरिक्ष यात्रियों से न्यूनतम बातचीत के साथ बहुत सी बढ़ती प्रक्रिया को स्वचालित करना चाहिए।

उपरोक्त मान्यताओं के साथ मैंने सिस्टम को डिजाइन करना शुरू किया।

चरण 1: परियोजना प्रस्ताव

शुरू करने के लिए मैंने एक मोटे तौर पर रूपरेखा तैयार की जो मुझे लगा कि सिस्टम कैसा दिख सकता है, मेरे पास जो प्रारंभिक विचार था, वह बढ़ते पर्यावरण के केंद्र में एक ओर्ब निलंबित था, जिसमें आसपास के फ्रेम पर प्रकाश व्यवस्था थी।

इस बॉक्स के आधार में पानी और इलेक्ट्रॉनिक्स रखे जाएंगे।

इस स्तर पर मैंने इस तरह की प्रणाली के संभावित घटकों को सूचीबद्ध करना शुरू किया,

1. फ्रेम - एक उपयुक्त फ्रेम सामग्री का चयन करने की आवश्यकता होगी
2. प्रकाश - किस प्रकार का प्रकाश सबसे अच्छा होगा? एलईडी स्ट्रिप्स?
3. सेंसर - सिस्टम को स्वचालित होने के लिए नमी और तापमान जैसी नमी की चीजों को महसूस करने में सक्षम होना चाहिए।
4. नियंत्रण - उपयोगकर्ता को एमसीयू के साथ बातचीत करने के तरीके की आवश्यकता होगी

इस परियोजना का लक्ष्य अवधारणा का प्रमाण तैयार करना है, सीखे गए पाठों के आधार पर मैं इस विचार को आगे बढ़ाने के लिए आवश्यक भविष्य के कार्यों और विकास की एक सूची बनाउंगा।

चरण 2: अवधारणा का प्रमाण - BOM

इस परियोजना के लिए बीओएम (बिल ऑफ मैटेरियल्स) को आवश्यक सभी चीजों को ऑर्डर करने के लिए लगभग £ 130 का खर्च आएगा, उस लागत में से लगभग £ 100 का उपयोग एकल संयंत्र उत्पादक इकाई बनाने के लिए किया जाएगा।

यह संभावना है कि आपके पास कोड को नाटकीय रूप से कम करने वाले इलेक्ट्रॉनिक्स घटकों का एक अच्छा हिस्सा होगा।

चरण 3: इलेक्ट्रॉनिक्स - डिज़ाइन

मैंने इस परियोजना के लिए आवश्यक इलेक्ट्रॉनिक्स की योजना बनाने के लिए फ़्रिट्ज़िंग का उपयोग किया है, कनेक्शन निम्नानुसार जाना चाहिए,

एलसीडी 16x2 I2C

1. जीएनडी > जीएनडी
2. वीसीसी> 5वी
3. एसडीए> ए 4 (अरुडिनो)
4. SCL > A5 (Arduino)

रोटरी एनकोडर (D3 और D2 को चुना गया क्योंकि वे Arduino Uno Interupt पिन हैं)

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

DS18B20 टेम्प सेंसर

1. जीएनडी > जीएनडी
2. DQ > D4 (Arduino, 5V पुल अप 4k7 के साथ)
3. वीडीडी> 5वी

मृदा नमी सेंसर

1. A > A0 (Arduino)
2. -> जीएनडी
3. + > 5वी

दोहरी रिले मॉड्यूल

1. वीसीसी> 5वी
2. INC2 > D12 (Arduino)
3. INC1 > D13 (Arduino)
4. जीएनडी> जीएनडी

अन्य लिंक के लिए कृपया ऊपर दिए गए चित्र को देखें।

चरण 4: इलेक्ट्रॉनिक्स - असेंबली

मैंने पिछले पृष्ठ के आरेख में वर्णित अनुसार इलेक्ट्रॉनिक्स को इकट्ठा किया, मैंने Arduino Uno के लिए ढाल बनाने के लिए प्रोटोबार्ड का उपयोग किया, ऐसा करने के लिए मैंने बोर्ड को मोटे तौर पर ऊनो के आकार में तोड़ा और फिर पुरुष हेडर पिन जोड़े जो ऊनो पर महिला हेडर के साथ संरेखित हुए।

यदि कनेक्शन पिछले आरेख से मेल खाते हैं तो सिस्टम को सही ढंग से काम करना चाहिए, यह एक अच्छा विचार हो सकता है कि सरलता के लिए मेरे लिए समान रूप से कनेक्शन को लेआउट किया जाए।

चरण 5: सॉफ्टवेयर - योजना

सॉफ़्टवेयर कार्यक्षमता के लिए सामान्य विचार यह है कि सिस्टम सेंसर मानों को पढ़ने के लिए लगातार लूप करता है। प्रत्येक चक्र पर एलसीडी पर मान प्रदर्शित किए जाएंगे।

उपयोगकर्ता रोटरी स्विच को नीचे दबाकर मेनू तक पहुंच सकेगा, एक बार यह पता चलने पर मेनू UI खुल जाएगा। उपयोगकर्ता के पास कुछ पृष्ठ उपलब्ध होंगे,

1. पानी पंप शुरू करें
2. एलईडी स्थिति टॉगल करें (चालू / बंद)
3. सिस्टम मोड बदलें (स्वचालित / मैनुअल)
4. मेनू से बाहर निकलें

यदि उपयोगकर्ता ने स्वचालित मोड का चयन किया है तो सिस्टम जांच करेगा कि नमी का स्तर थ्रेशोल्ड मान के भीतर है या नहीं, यदि वे नहीं हैं तो यह स्वचालित रूप से पानी को पंप करेगा एक निश्चित देरी की प्रतीक्षा करें और फिर से जांच करें।

यह एक बुनियादी स्वचालन प्रणाली है, लेकिन भविष्य के विकास के लिए शुरुआती बिंदु के रूप में काम करेगी।

चरण 6: सॉफ्टवेयर - विकास

आवश्यक पुस्तकालय

• डलासतापमान
• लिक्विड क्रिस्टल_आई२सी-मास्टर
• वनवायर

सॉफ्टवेयर नोट्स

यह कोड पहला ड्राफ्ट कोड है जो सिस्टम को बुनियादी कार्यक्षमता देता है, इसमें शामिल है

सिस्टम कोड के नवीनतम निर्माण के लिए संलग्न Nasa_Planter_Code_V0p6.ino देखें, प्रदर्शन पर तापमान और नमी रीडिंग।

स्वचालित मोड और मैनुअल मोड - उपयोगकर्ता थ्रेशोल्ड नमी पर सिस्टम को ऑटो पंप पानी बना सकता है

मॉइस्चर सेंसर कैलिब्रेशन - एयरवैल्यू और वाटरवैल्यू कॉन्टेंट को मैन्युअल रूप से भरने की आवश्यकता है क्योंकि प्रत्येक सेंसर थोड़ा अलग होगा।

नियंत्रण प्रणाली के लिए यूजर इंटरफेस।

चरण 7: यांत्रिक - डिजाइन (सीएडी)

इस प्रणाली को डिजाइन करने के लिए मैंने फ्यूजन 360 का उपयोग किया, अंतिम असेंबली को नीचे दिए गए लिंक से देखा/डाउनलोड किया जा सकता है

a360.co/2NLnAQT

असेंबली 50cm^3 के प्रतियोगिता क्षेत्र में फिट बैठती है और बॉक्स के फ्रेम के निर्माण के लिए पीवीसी पाइप का उपयोग किया है, कोने में शामिल होने के लिए 3D प्रिंटेड ब्रैकेट के साथ। इस फ्रेम में अधिक 3डी प्रिंटेड हिस्से हैं जिनका उपयोग बाड़े की दीवारों और एलईडी लाइटिंग को माउंट करने के लिए किया जाता है।

बाड़े के केंद्र में हमारे पास प्लांटर "डिस्को ओर्ब" है जो एक 4-भाग असेंबली है, (2 आधा ओर्ब, 1 बेस ऑफ़ ऑर्ब, 1 ट्यूब)। इसमें पानी पंप पाइप और कैपेसिटिव नमी सेंसर को मिट्टी अनुभाग में डालने की अनुमति देने के लिए विशिष्ट कट-आउट हैं।

डिजाइन के आधार पर आप नियंत्रण बॉक्स देख सकते हैं, इसमें इलेक्ट्रॉनिक्स है और फ्रेम को कठोरता देता है। इस खंड में हम यूजर इंटरफेस डिस्प्ले और कंट्रोल देख सकते हैं।

चरण 8: मैकेनिकल - 3 डी प्रिंटेड पार्ट्स

यांत्रिक असेंबली के लिए विभिन्न 3D मुद्रित भागों की आवश्यकता होती है, कॉर्नर फ्रेम ब्रैकेट्स, साइड पैनल माउंट्स, डोर हिंग, एलईडी माउंट्स और कंट्रोल बॉक्स ब्रैकेट्स, इन भागों का वजन लगभग 750 ग्राम और प्रिंट समय के 44 घंटे होना चाहिए।

भागों को या तो पिछले पृष्ठ पर लिंक किए गए 3D असेंबली से निर्यात किया जा सकता है या यहां विभिन्न चीज़ों पर पाया जा सकता है, www.thingiverse.com/thing:4140191

चरण 9: यांत्रिक - विधानसभा

ध्यान दें कि myassembly मैंने बाड़े की दीवार के हिस्सों को छोड़ दिया, ज्यादातर समय और लागत सीमाओं के कारण, सबसे पहले, हमें पीवीसी पाइप को 440 मिमी सेक्शन तक काटने की जरूरत है, हमें इस तरह पाइप के 8 सेक्शन की आवश्यकता होगी। 8 एलईडी माउंट मुद्रित और 4 फ्रेम कॉर्नर ब्रैकेट।

अब हमें एलईडी स्ट्रिप्स तैयार करने की जरूरत है,

1. कैंची के निशान पर स्ट्रिप्स को लगभग 15 सेमी लंबाई में काटें, हमें एलईडी पट्टी के 8 वर्गों को काटने की जरूरत है
2. थोड़ा सा रबर हटाकर + और - पैड को एक्सपोज़ करें
3. पुरुष हेडर कनेक्टर्स को मिलाप करें (3 के अनुभागों को काटें और प्रत्येक छोर को पैड में मिलाएं)
4. प्रत्येक पट्टी के पीछे चिपकने वाला रक्षक निकालें और एलईडी माउंट 3 डी प्रिंटर भागों से संलग्न करें।
5. अब प्रत्येक पट्टी के सभी सकारात्मक और नकारात्मक को जोड़ने के लिए एक केबल बनाएं
6. अंत में इसे चालू करें और जांचें कि सभी एल ई डी काम कर रहे हैं

चरण 10: परियोजना - अब तक की प्रगति

अब तक इस परियोजना की असेंबली के माध्यम से मुझे जो मिला है, वह है, मेरी योजना इस गाइड को अपडेट करना जारी रखने की है क्योंकि परियोजना विकसित होती है,

क्या करना बाकी है

• पूर्ण नियंत्रण बॉक्स असेंबली
• हाउस इलेक्ट्रॉनिक्स
• टेस्ट वॉटर पम्पिंग सिस्टम
• प्रगति की समीक्षा करें

चरण 11: सीखे गए पाठ

हालाँकि अभी तक यह परियोजना पूरी नहीं हुई है, फिर भी मैंने इस परियोजना पर शोध करने से कुछ महत्वपूर्ण बातें सीखी हैं।

माइक्रोग्रैविटी में द्रव गतिकी

यह एक आश्चर्यजनक रूप से जटिल विषय है, जो मानक गुरुत्वाकर्षण-आधारित द्रव गतिकी के लिए बहुत से अनदेखे मुद्दों का परिचय देता है। माइक्रोग्रैविटी में तरल पदार्थ कैसे कार्य करेंगे, इसके लिए हमारी सभी प्राकृतिक प्रवृत्ति खिड़की से बाहर चली जाती है और नासा को अपेक्षाकृत सरल पृथ्वी-आधारित सिस्टम को कार्य करने के लिए पहिया का फिर से आविष्कार करना पड़ा है।

नमी संवेदन

नमी का पता लगाने के लिए आमतौर पर उपयोग की जाने वाली विभिन्न विधियों के बारे में जानें (वॉल्यूमेट्रिक सेंसर, टेन्सियोमीटर और सॉलिड स्टेट, इस लिंक को https://mytrellis.com/blog/smstypes विषय पर अच्छी तरह से पढ़ने के लिए देखें)

मामूली नोट्स

पीवीसी पाइप जल्दी से फ्रेम बनाने के लिए उत्कृष्ट है, मुझे बेहतर लकड़ी के उपकरण चाहिए!

हॉबी प्रोजेक्ट्स, सेगमेंट टास्क पर आगे की योजना बनाएं और काम की तरह ही समय सीमा निर्धारित करें!

चरण 12: भविष्य का काम

हम माइक्रोग्रैविटी में द्रव गतिकी का प्रबंधन कैसे करते हैं, इस पर पढ़ने के बाद मुझे समस्या के लिए अपना समाधान तैयार करने में बहुत दिलचस्पी है, मैं इस मोटे डिजाइन को और आगे ले जाना चाहता हूं, इस प्रणाली के लिए विचार स्टेपर मोटर्स के साथ एक धौंकनी टैंक का उपयोग करना है जो एक निश्चित पाइप दबाव बनाए रखने के लिए कंटेनर क्षेत्र को संपीड़ित कर सकता है।

चरण 13: निष्कर्ष

पढ़ने के लिए धन्यवाद, मुझे आशा है कि आपको अच्छा लगा होगा, यदि आपके कोई प्रश्न हैं या आप इस परियोजना में शामिल किसी भी चीज़ में मदद चाहते हैं, तो बेझिझक टिप्पणी करें!

जैक।