Eureka! Institutional Repository

Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη, η σχεδίαση και η κατασκευή έξυπνου θαλάμου για την ανάπτυξη και την βελτιστοποίηση της καλλιέργειας Microgreens, οι οποίες ποικίλουν και η κάθε μία απαιτεί τον έλεγχο ενός συνόλου διαφορετικών παραμέτρων για την ανάπτυξή της. Ο θάλαμος αναπτύσσει τα Microgreens του ραπανιού ελέγχοντας το δείκτη VPD που αφορά το έλλειμα πίεσης των ατμών το οποίο είναι ένα μέτρο της διαφοράς μεταξύ της ποσότητας υγρασίας στον αέρα και της ποσότητας υγρασίας που μπορεί να κρατήσει ο αέρας όταν είναι κορεσμένος. Το εύρος του VPD για την καλλιέργεια της διπλωματικής ρυθμίζεται από 0.4 έως 0.8 kPa με βάση τη βιβλιογραφία για την ανάπτυξη των Microgreens. Ο τρόπος ρύθμισης του VPD για το θαλάμου γίνεται με τον έλεγχο της υγρασίας καθώς η θερμοκρασία είναι σχεδόν σταθερή. Ο λόγος που η θερμοκρασία παραμένει σταθερή είναι διότι ο θάλαμος βρίσκεται σε θερμοκρασία δωματίου. Ο θάλαμος που υλοποιήθηκε συνδυάζει ένα σύνολο εισόδων για να ελέγξει ένα σύνολο εξόδων με αποτέλεσμα την δημιουργία κατάλληλων συνθηκών ανάπτυξης της καλλιέργειας. Τα σήματα εισόδου είναι η θερμοκρασία του θαλάμου, η σχετική υγρασία και η υγρασία του χώματος της καλλιέργειας. Ο θάλαμος διαθέτει δύο τύπους εξόδων ο ένας είναι PWM (διαμόρφωση εύρος παλμού) και ο δεύτερος ψηφιακός (LOW - HIGH), στο σύνολό τους οι έξοδοι του θαλάμου είναι τέσσερις. Η πρώτη, ελέγχει τις στροφές των ανεμιστήρων που ρυθμίζουν τα επίπεδα υγρασία και θερμοκρασίας του θαλάμου λειτουργώντας σαν εξαερωτήρες. Η δεύτερη, ελέγχει τη λειτουργία του φωτισμού μιας συστοιχίας LED που προσομοιώνει την παρουσία του ήλιου και λειτουργεί για αρκετές ώρες (10 - 14ώρες). Η τρίτη έξοδος, ελέγχει τη ροή του ποτίσματος (μέσω των στροφών με PWM) με τη χρήση αντλίας ώστε να επιτυγχάνεται η αυτοματοποίηση του. Η τελευταία έξοδος, αφορά την ενεργοποίηση του υγραντήρα που βρίσκεται εντός του θαλάμου και αποτελεί το σημαντικότερο μέρος ρύθμισης των συνθηκών του. Στην παρούσα διπλωματική, η καλλιέργεια για την οποία γίνεται η προσπάθεια της εύρεσης των καλύτερων συνθηκών καλλιέργειας είναι το Microgreen του ρεπανιού. Ο λόγος που επιλέχθηκε το συγκεκριμένο Microgreen είναι ο γρήγορος ρυθμός ανάπτυξης του (5-8 μέρες) αλλά και η εύρεση αρκετής βιβλιογραφίας που αναφέρει τα χαρακτηριστικά για την καλλιέργεια του. Με αποτέλεσμα, να εξαχθούν συμπεράσματα για τις καλλιέργειες που αναπτύσσονται υπό τις ελεγχόμενες συνθήκες του θαλάμου. Η βελτιστοποίηση της καλλιέργειας αξιολογείται σε σχέση με δύο παράγοντες. Ο πρώτος, είναι η ανάπτυξη των Microgreens σε όσο το δυνατό σύντομο χρονικό διάστημα και ο δεύτερος την ανάπτυξη τους με το βέλτιστο δυνατό βάρος. Η υλοποίηση της συσκευής βασίζεται στο μικροελεγκτή ESP32 της εταιρίας EspressIf για την επεξεργασία τόσο των σημάτων εισόδου όσο και των σημάτων εξόδου. Στην εργασία αυτή αναλύονται ο θεωρητικός σχεδιασμός της συσκευής, ο τρόπος προγραμματισμού του μικροελεγκτή και ο σχεδιασμός της πλακέτας (PCB) που ενσωματώνεται στο θάλαμο. Στη συνέχεια, παρατίθενται αποτελέσματα των μετρήσεων για κάθε καλλιέργεια τόσο ως προς τις συνθήκες ανάπτυξης όσο και των αποτελεσμάτων της κάθε καλλιέργειας (χρόνος - βάρος).