많은 수경 재배 시스템은 지속적인 물 공급원이 필요하며 대부분은 시스템 상태를 수동으로 확인해야 합니다. 우리는 흙 없이 시금치를 재배하고, 오직 태양광만으로 물을 증류하며, 스스로 모니터링할 수 있는 모바일 스마트 농업 카트를 만들기로 했습니다.

영양 필름 기법을 사용하여 시금치는 영양이 풍부한 물의 흐름 속에서 자라며, 태양광으로 작동하는 증류기는 염수에서 증류수를 생산합니다. ESP32는 pH, TDS, 수온, 공기 온도 및 습도를 측정하고 이를 사용자의 스마트폰 애플리케이션을 통해 전달합니다.

PVC 파이프, 유리, 센서와 약간의 시행착오와 같은 쉽게 구할 수 있는 재료를 사용하여 프로젝트 비용은 약 240$가 되었습니다. 이제 나머지 설명서를 살펴보고 여러분만의 스마트 농업 카트를 시작해 봅시다!

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STEP 1. 준비물

장바구니에 담은 모든 것입니다:

프레임

1. 1.5" UPVC 파이프 (주요 부품) + 1" UPVC 파이프 (가로막대 부품)
2. 2" UPVC 파이프 x3, 길이 1m, 각 조각에 6개의 구멍이 뚫려 있음 — 여기에 시금치가 자랄 것입니다 (총 18개의 식물 공간)
3. 모든 것을 레고 파이프처럼 연결하기 위한 UPVC 티, 엘보, 커플링 및 부시
4. "더러운 물이 원천으로 돌아가는" 라인을 위한 튜빙
5. 합판 바닥 + 4개의 캐스터 바퀴 (당신의 농장을 녹색 쇼핑 카트처럼 이동 가능하게)
6. 8 mm 플로트 유리 + 6 mm 강화 유리 (태양 증류기용)

흐름 시스템

1. 40W 잠수 펌프 x2
2. 20리터 양동이 두 개 — 하나는 신선한 물, 다른 하나는 증류기에 들어가는 더러운 물
3. NFT 네트 컵 (채널에 있는 식물의 뿌리 홀더)

전자 시스템

1. ESP32 개발 보드
2. DHT11 센서 x2 (하나는 식물의 캐노피용, 다른 하나는 태양 증류기 주변)
3. DS18B20 방수 온도 센서 x2
4. 아날로그 pH 센서
5. 아날로그 TDS 센서
6. 수위 센서
7. 릴레이 보드 x4 채널
8. 12V 5A SMPS 전원 공급 장치 및 벅 컨버터
9. 풀 스펙트럼 LED 성장 조명
10. 점퍼, 전선 및 커넥터가 풍부하며, 스파크가 발생하지 않도록 열 수축 튜빙

소프트웨어 구성 요소

1. Arduino IDE
2. Blynk 앱

식물 요구 사항

수경 재배 영양제, 시금치 씨앗 및 씨앗 발아 트레이

기타

M-seal, 테플론 테이프, 실리콘, 지퍼 타이 및 페인트 – 모든 DIY 프로젝트에서 간과되는 구성 요소들

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STEP 2. 아이디어

이 프로젝트는 하나의 모바일 시스템을 구성하는 세 가지 기술의 융합입니다. 필요한 솔루션 중 하나만 제공할 수 있는 다른 개별 기술들과는 달리, 수경 재배 카트는 시금치를 생산하고, 태양광 패널을 사용하여 물을 탈염하며, 식물의 상태를 모니터링합니다.

카트는 복잡한 시스템처럼 보일 수 있지만, 완전한 자급자족 및 자가 모니터링 식품 생산 시스템입니다. 누구나 약간의 재료와 실험하려는 의지만 있으면 자신의 수경 재배 카트를 복제하고 수정하며 만들 수 있습니다.

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STEP 3. CAD에서 설계하기

우리는 모두 파이프를 자를 수 있을 때 CAD 프로그램에 앉아 있는 것을 싫어한다는 것을 알고 있습니다. 하지만 제발, 이 단계를 한 번 하는 것이 두 번 하는 것보다 낫습니다.

1. 물이 실제로 아래로 흐르고 있나요?

NFT 파이프는 중력이 일을 하도록 약간 기울어져 있어야 하며, 당신이 하루 종일 그곳에 서서 파이프를 기울일 필요가 없습니다.

1. 태양 증류기가 실제로 원하는 곳에 물방울을 떨어뜨릴까요?

우리는 태양 증류기의 측면을 25°로 기울였으며, 하나는 25인치 높이로, 다른 하나는 11.3인치 높이로 잘라서 물이 수집 깔때기로 굴러 내려가고 아래의 더러운 물로 다시 떨어지지 않도록 했습니다.

요약하자면: 그려보고, 수학을 좀 하고, 그런 다음 톱을 집어 드세요.

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STEP 4. 프레임 조립

1. 1.5" 파이프를 네 개의 수직 지지대로 자릅니다.

2. 1" 파이프를 잘라서 교차 바와 성장 조명의 장착 지점으로 사용합니다.

3. 측정 오류를 문제없이 수정할 수 있도록 먼저 아무것도 붙이지 않고 프레임을 조립합니다.

4. 조립된 프레임을 캐스터 바퀴가 달린 합판 바닥에 나사로 고정합니다. 야호! 당신의 농장이 바퀴를 달았습니다 — 그리고 그게 무슨 뜻인지 아시죠: 가장 멋진 업그레이드입니다.

5. 펌프의 공급 라인이 될 것이므로 신선한 물 탱크에서 성장 채널의 최상단 레벨까지 단단한 파이프를 설치합니다. 중력으로 과잉 물을 배수할 수 있도록 반환 라인에는 유연한 파이프를 사용해야 합니다.

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STEP 5. 시금치 서식지 만들기

1. 1m 길이의 UPVC 파이프를 3개 잘라내고, 각각 2인치 너비로 자릅니다.

2. 각 조각에 6개의 구멍을 고르게 뚫어 총 18개의 넷 컵을 위한 자리를 만듭니다.

3. 채널을 약간 아래로 기울어진 위치에 부착합니다.

4. 채널 바로 위의 가로대에 풀 스펙트럼 LED 성장등을 고정하여 충분한 조명을 제공하되 시금치를 태우지 않도록 합니다.

펌프는 식물의 뿌리 위로 산소가 포함된 영양수의 지속적인 흐름을 제공하고 중력으로 여분의 물을 다시 저장소로 재활용할 수 있게 합니다.

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STEP 6. 유리와 햇빛을 이용하여 물을 수집하는 태양 증류기 만들기

이것은 처음으로 성공적으로 완료되었을 때 정말 마법처럼 느껴집니다.

1. 8 mm 플로트 유리로 만들어진 (22 cm x 45 cm) 물이 새지 않도록 하는 실란트를 사용하여 분지를 만듭니다.

2. 분지의 측면을 25° 각도로 설계합니다.

3. 덮개는 동일한 각도의 6 mm 강화 유리로 만들어집니다.

4. 응축된 물이 모여서 신선한 물 저장소로 배수될 수 있도록 가장 낮은 지점에 작은 깔때기를 부착합니다.

마법이 일어나는 방법: 더러운/염분이 있는 물이 분지에 부어지면, 태양이 그것을 가열하여 증발하게 만들고; 그런 다음 차가운 유리 덮개와 접촉하여 순수한 물방울로 응축되어 경사면을 따라 저장소로 굴러 내려갑니다.

재미있는 사실 확인: 증발 면적은 0.099 m² (큰 피자 박스 크기)로, 갤런을 기대해서는 안 되지만, 식물이 증산을 통해 잃는 양을 대체하기에는 충분합니다. 이것은 이 설정의 더 큰 버전을 만들 계획이 있다면 확장하는 것을 고려해야 할 부분입니다.

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STEP 7. 두뇌를 부여하라 (전자기기 배선하기)

1. ESP32 는 12V 전원을 공급받아 5V로 낮춰 사용하는 전체 시스템의 두뇌입니다.
2. DHT11 x2 → 공기 온도/상대 습도를 측정하며, 하나는 식물 가까이에, 다른 하나는 태양열 증류기 옆에 둡니다.
3. DS18B20 x2→ 수중 온도 프로브로, 하나는 저수지에, 다른 하나는 태양열 증류기에 둡니다.
4. 아날로그 pH 센서→ 저수지에 설치하여 물의 산성도/알칼리도를 모니터링합니다.
5. 아날로그 TDS 센서 → 물의 영양분 농도를 측정하기 위해 저수지에 설치하는 또 다른 센서입니다.
6. 4채널 릴레이→ ESP32 자체로는 고전압 회로를 직접 제어할 수 없으므로 펌프와 조명을 제어하는 데 사용합니다.

전자 기기를 방수 상자 안에 안전하게 넣고, 노출된 모든 납땜 접합부를 열수축 튜브로 보호하여 감전을 방지하세요.

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STEP 8. 텍스트로 말하기 프로그래밍하기 (펌웨어 + Blynk)

1. Arduino IDE를 사용하여 펌웨어를 프로그래밍합니다. 코드가 정확히 무엇을 하나요? 음, 다음 단계를 수행하여 무한 루프를 돌리는 것 외에는 아무것도 아닙니다:

1. 모든 센서에서 데이터 읽기
2. pH 및 TDS 센서의 노이즈가 있는 판독값 필터링
3. Wi-Fi를 통해 Blynk에 데이터 전송
4. 필요에 따라 조명 및 물 펌프를 위해 릴레이 켜기/끄기

2. 물의 온도, 식물의 온도 및 습도, 태양열 증류기의 온도 및 습도, TDS 및 pH 측정값, 조명 및 물 펌프의 ON/OFF 컨트롤러를 표시하는 Blynk 대시보드를 만듭니다.

3. 장치를 사용하기 전에 pH 및 TDS 센서를 보정 버퍼에 놓습니다.

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STEP 9. 시금치를 기르기 시작하세요.

우리는 시금치 (Spinacia oleracea)를 첫 번째 작물로 선택했습니다. 시금치는 재배가 쉽고 특별한 요구사항이 없습니다.

묘목 단계 (1-15일),

발아 트레이에서:

데이터는 위의 표에 제공됩니다.

주요 채널 단계 (16일 이후):

1. 묘목을 (시작 플러그에) 네트 컵에 넣습니다.
2. TDS 농도를 800-1000 ppm으로 증가시킵니다. 시금치는 성장하면서 더 많은 영양분을 요구합니다.
3. 작물이 철분과 질소를 적절히 흡수할 수 있도록 pH를 5.5-6.0 수준으로 유지합니다.
4. 온도를 18-20 °C의 편안한 수준으로 유지합니다. 따뜻한 물은 산소가 적고, 불행한 뿌리는 뿌리 부패로 이어집니다.

광주기를 하루 14시간으로 설정합니다. 이는 전용 성장 조명 타이머와 같습니다.

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STEP 10. 정말 효과적이었나요?

물론입니다! 우리가 설정으로 달성한 것은 위에 주어진 것입니다. 프레임은 물과 유리의 무게 아래에서 흔들리지 않았고, Blynk 대시보드는 지연 없이 업데이트되었으며, 태양열 증류기는 식물을 위한 완벽하게 순수한 물을 끝없이 공급했습니다. 10/10, 다시 재배할 것입니다.

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STEP 11. 더 나아가고 싶다면 제안 사항

ESP32가 스스로 pH와 영양소 농도를 조절할 수 있도록 작은 영양 펌프를 통합하세요.

1. 본질적으로 시스템에 눈뿐만 아니라 손을 제공하세요.
2. 해가 지고 나서도 물 생산이 계속될 수 있도록 태양 증류기에 상변화 물질을 넣으세요.
3. 전체 재배 선반이 자가 생산한 물로 작동하도록 하려면 태양 증류기를 개선하세요.

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원문: https://www.instructables.com/Hydroponics-Farm-That-Drinks-Sunlight-and-Texts-Us/