Marcin Jakubowski è il fondatore di un progetto chiamato Open Source Ecology che ha come scopo la realizzazione di prototipi di macchine, open source e low-cost, necessarie per agricoltura e piccole attività industriali ecosostenibili.

Queste apparecchiature sono progettate per durare nel tempo ed essere realizzate con una spesa limitata, molto inferiore ad analoghi prodotti in commercio, ma soprattutto facilmente montabili da chiunque dotato di spirito fai da te.
Che dire...! Un progetto rivoluzionario che può aprire scenari ed opportunità notevoli, disponibili a tutti e nel rispetto dell'ambiente!!

Chi meglio di Marcin Jakubowski può spiegare  la nascita e lo sviluppo di questo progetto?
Eccovi una traduzione dell' intervento su Ted,  sito su cui è possibile trovare anche un'interessante discussione sull'argomento.

Salve, mi chiamo Marcin... agricoltore e tecnologo. Sono nato in Polonia, ora vivo negli Stati Uniti.
Ho avviato un gruppo dal nome Open Source Ecology. Abbiamo identificato le 50 macchine più importanti che riteniamo essenziali per la vita moderna, cose che vanno dai trattori, ai forni per il pane, a creatori di circuiti. Quindi ci siamo proposti di crearne una versione open source fai da te (DIY), che tutti possono costruire e mantenere ad una frazione del costo. Lo chiamiamo Set di Costruzione del Villaggio Globale (Global Village Construction Set).
Quindi lasciate che vi racconti una storia. Ho finito i miei 20 anni con un dottorato sull'energia di fusione, ed ho scoperto che era inutile. Non avevo abilità pratiche.
Il mondo mi ha  presentato delle opzioni, ed io le ho colte. Immagino possiate chiamarlo stile di vita del consumatore.
Quindi ho avviato una fattoria in Missouri ed ho conosciuto l'economia di una fattoria.  Ho comprato un trattore... e poi si è rotto.  Ho pagato per farlo riparare... e si è rotto di nuovo. Poi molto presto mi sono rotto anch'io.
Ho capito che gli strumenti veramente appropriati, a basso costo, di cui avevo bisogno per avviare una fattoria ed uno stabilimento sostenibile, semplicemente non esistevano ancora. Avevo bisogno di strumenti che fossero robusti, modulari, e altamente efficienti ed ottimizzati, low-cost, fatti con materiali locali e riciclati che possano durare tutta la vita, non progettati per diventare obsoleti.
Ho scoperto che li avrei dovuti costruire da me. Quindi l'ho fatto... e poi li ho testati, ed ho scoperto che la produttività industriale poteva essere raggiunta solo su piccola scala. Quindi ho pubblicato i progetti 3D, gli schemi, video per le istruzioni  e preventivi in una wiki (openfarmtech.org).
Poi hanno iniziato a farsi vivi sostenitori da ogni parte del mondo, con prototipi di nuove macchine, durante visite dedicate al progetto.
Finora abbimo prototipi di 8 delle 50 macchine. E ora il progetto sta iniziando a crescere da sé.
Sappiamo che l'open source ha avuto successo con strumenti per la gestione della conoscenza e della creatività e lo stesso sta accadendo anche con l'hardware. Ci stiamo concentrando sull'hardware perché è l'hardware che può cambiare la vita delle persone in modi davvero tangibili. Se possiamo abbassare le barriere alla coltivazione, costruzione e produzione allora potremmo scatenare enormi quantità di potenziale umano; e questo non solo per il mondo in via di sviluppo.
I nostri strumenti sono stati realizzati per gli agricoltori e imprenditori americani. Abbiamo riscontrato grande interesse da parte di queste persone, che ora iniziano un'attività di costruzione, produzione delle parti, CSA organica, o semplicemente rivendendo energia alla rete.
Il nostro obiettivo è un deposito di progetti pubblicati, chiari, completi, che un singolo DVD può essere effettivamente un kit per iniziare una civilizzazione.
In un giorno ho piantato un centinaio di alberi.
Ho pressato 5000 mattoni con la terra sotto ai miei piedi e ho costruito un trattore in 6 giorni.
Da quello che ho visto questo è solo l'inizio.
Se questa idea è davvero buona, allora le implicazioni sono significative.
Una maggiore distribuzione dei mezzi di produzione, una catena logistica nel rispetto dell'ambiente, e una nuova e rilevante cultura del fai da te può sperare di trascendere la scarsità artificiale.
Stiamo esplorando i limiti di quello che noi tutti possiamo fare per creare un mondo migliore con nuove tecnologie hardware open source.
Grazie

Il sistema è composto da 18 LED:

• 10 LED rossi
• 4 LED blu
• 4 LED verdi (ho voluto montare anche questo colore per particolari sperimentazioni)

Ho scelto di acquistare i LED, i drivers necessari per il loro funzionamento, le ottiche e l'alimentatore presso LedSupply, un rivenditore specializzato degli Stati Uniti.
Non so se i prezzi sono i più bassi ma devo dire che il materiale è arrivato a destinazione in 3/4 giorni e la qualità mi sembra ottima. Se volete acquistare all'estero dall'Italia, ricordate di aggiungere alla spesa un 20% che verrà richiesto dal corriere per le tasse di dogana.

Specifiche tecniche dei LED (Luxeon K2 Online Datasheet):

• Luxeon® Red K2 Star - $6.97 l'uno
  • frequenza: 627nm
  • 45 lm @ 350mA - 75 lm @ 700mA
  • corrente massima: 700mA
  • 2.95Vf - Forward Voltage
  • LXK2-PD12-R00 Emitter
• Luxeon® Blue K2 Star - $6.97 l'uno
  • frequenza: 470nm
  • 9.5 lm @ 350mA - 16 lm @ 700mA
  • corrente massima: 1500mA
  • 3.6Vf - Forward Voltage
  • LXK2-PB12-K00 Emitter
• Luxeon® Green K2 Star - $6.97 l'uno
  • frequenza: 530nm
  • 45 lm @ 350mA - 75 lm @ 700mA
  • corrente massima: 1500mA
  • 3.6Vf - Forward Voltage
  • LXK2-PM12-R00 Emitter

I LED scelti sono composti dall'emettitore già presaldato su un supporto a stella che aiuta a dissipare il calore e semplifica le operazioni di saldatura e montaggio.

Nello schema sotto riportato ho sovrapposto le caratteristiche di frequenza della luce dei 3 tipi di LED con la luce assorbita dai componenti delle piante. Nell'asse verticale, per i LED, è rappresentata la distribuzione dello spetro relativo di potenza e in quello orizzontale la frequenza della luce in nm. Con i LED rossi e blu possiamo coprire la maggior parte dei picchi di assorbimento della clorofilla.

Per distribuire meglio la luce prodotta da ogni LED e proteggere l'emettitore ho acquistato 18 lenti con i relativi supporti da applicare ai LED. Ho scelto ottiche che convogliano la luce in un fascio con ampiezza di 15°

• Ottica 15° - $1.50 l'una
• Supporto per ottica - $0.25 l'una

Per utilizzare LED di questa potenza non è sufficiente collegarli all'alimentazione con una semplice resistenza in serie, ma serve un circuito che "piloti" l'emettitore assicurando una corrente costante con intensità adatta per il tipo di LED da accendere. Esistono varie tecniche per realizzare questo tipo di circuiti e in commercio si può trovare  una vasta gamma di drivers già pronti per l'uso. Ho scelto di acquistare un tipo di driver di prezzo non eccessivo che ha tutte le caratteristiche necessarie per il mio progetto:  il 3021 BuckPuck (scheda tecnica).

Circuito utilizzato per pilotare il gruppo di 5 LED K2 rossi

Questo dispositivo fornisce una corrente costante in uscita per pilotare i LED e non è necessario calcolare una tensione di ingresso precisa perchè è in grado di autoregolare l'uscita a seconda di quanti e quali LED vengono collegati.

Il driver è dotato di 6 pin:

• 2 in uscita per collegare la serie di LED (il modello da 1000 mA può pilotare fino a 18 LED da 1W o 6 LED da 3W)
• 2 per l'alimentazione che deve avere una tensione fra i 5 e i 32 V DC, se i LED sono in serie è sufficiente che la tensione in ingresso superi la somma della tensione necessaria ad ogni LED
• 2 per regolare l'intensità dell'illuminazione dei LED, ma tratterò questo argomento più avanti, non sono necessari se si vogliono utilizzare i LED alla massima potenza

Per la mia lampada ho utilizzato 4 driver:

• 3 3021-D-E-700mA BuckPuck, 2 per pilotare 2 serie di 5 LED K2 Rossi ed 1 per pilotare i 4 LED K2 Verdi - $14.99 l'uno
• 1 3021-D-E-1000mA BuckPuck per pilotare i 4 LED K2 Blu - $14.99

All'elenco di acquisti ho aggiunto:

• Alimentatore 24VDC 150-Watt - $29.99
  • Tensione di ingresso - 100-220VAC, 50-60 Hz
  • Tensione di uscita - 24VDC
  • Corrente di uscita - 6.5A
• 2 confezioni di Arctic Alumina Thermal Adhesive - $7.49 l'uno
  • è un potente adesivo che resiste alle alte temperature che possono generare i LED e può servire da accoppiatore termico
• viti e bulloni di varie dimensioni
• basetta forata su cui saldare i drivers
• Totale spesa di poco superiore ai 200€ (sdoganamento compreso)

Per la base della lampada ed il sistema di raffreddamento ho riciclato dell'alluminio:  una lastra, delle barrette e dei dissipatori recuperati da vecchi personal computer (quelli applicati sui processori). I dissipatori sono predisposti per collegarci delle piccole ventole di raffreddamento, anch'esse provenienti dai pc, ma valuterò in seguito se sarà necessario questo lavoro.

Di seguito una sequenza cronologica di immagini che spero illustrino a sufficienza il tipo di lavorazioni necessarie per assemblare la lampada a LED.

Fase 1: decido la disposizione dei LED e ne segno la posizione sul supporto di alluminio lasciando 5cm di spazio fra un LED e l'altro.

Fase 2: incollo con l'adesivo termico i dissipatori cercando di coprire la superficie corrispondente a dove dovrò fissare i LED, sul lato opposto.
Fase 3: fisso con alcune viti dei profili in alluminio che servono a mantenere sollevata la base ed evitare di danneggiare i LED quando la lampada è appoggiata alla superficie del tavolo.

Fase 4: foro la base (ed i dissipatori sul lato opposto) e filetto i fori (diametro 3mm). Alcuni servono per fissare più saldamente i dissipatori alla lamiera, altri per attaccare i LED (non voglio incollare i LED, in modo da poterli sostituire facilmente se ce ne fosse bisogno)

Fase 5: tramite viti da 3mm fisso i LED alla base e li collego in serie con dei cavetti saldandoli a stagno.
Fase 6: ho terminato di installare le 2 serie da 5 LED rossi l'una, ora è il turno dei 4 blu e dei 4 verdi.
Fase 7: applico le ottiche ai LED fissandole con una goccia di adesivo termico.

Fase 8: monto sulla basetta forata i 4 drivers 3021 BuckPuck. Saldo ognuna delle 4 serie di LED al proprio driver. Collego l'alimentazione dei 4 drivers ad un morsetto. Saldo i pin per pilotare l'intensità luminosa a 2 morsetti, in modo che possa in seguito connetterli al "cervello" di Greenduino.

Fase 9: fisso la basetta alla base della lampada.

Fase 10: appendo la lampada nella parte alta dell'armadio utilizzando dei ganci e 4 catenelle di ferro in modo da poter regolare l'altezza della lampada dal suolo.

Ora non resta che collegare l'alimentatore da 24V e...

La luce sul fondo dell'armadio risulta uniforme ed i colori ben miscelati, penso che le coltivazioni gradiranno.

Presto nuovi aggiornamenti del progetto Greenduino!

Il primo passaggio nella realizzazione di Greenduino è stata la scelta ed allestimento di un armadio che potesse soddisfare le esigenze del progetto diventando la mia serra domestica.  Ho utilizzato per la sua realizzazione quasi esclusivamente materiale di recupero.

La struttura portante è un economico scaffale in legno privo di ripiani ad eccezione della base e della parte superiore. Le sue dimensioni sono 50x80 cm per un'altezza di 180 cm, non molto grande ma sufficiente per lo scopo sperimentale a cui servirà.
Ho applicato dei pannelli di compensato ai lati della struttura e nella parte posteriore, mentre davanti ho incernierato un pannello che servirà da porta, la cui chiusura è agevolata dall'applicazione di alcune calamite.
Per massimizzare l'illuminazione interna ho dipinto le pareti di bianco.

La scelta di utilizzare il legno forse non è ottimale in quanto infiammabile e soggetto a deformazione se l'ambiente interno sarà molto umido. Per il prototipo iniziale ho preferito questo materiale perché facilmente lavorabile: semplifica le operazioni di fissaggio dei componenti e delle ventole di circolazione dell'aria. Non escludo di sostituire in un secondo tempo l'armadio in legno con uno in materiale ignifugo e più resistente, magari una lega metallica.

Non vedo l'ora di poter aprire la  mia serra indoor e cogliere insalatina fresca appena cresciuta.

Questo articolo vuole essere l'introduzione ad una serie di articoli più specifici in cui descriverò ogni passaggio della costruzione di Greenduino e presenterò i rapporti sugli esperimenti di coltivazione.
Le istruzioni per il montaggio della serra domotica saranno correlate da immagini, schemi, software, fornitori dei materiali e prezzi. Confido nella collaborazione di tutti quelli che sono interessati all'argomento, che potranno interagire attraverso i commenti dei singoli articoli.

Di seguito una lista di alcune delle funzioni/caratteristiche previste per Greenduino:

• lampada composta da 20 LED da 3W
  • LED di tre tipogie differenti (blu/rossi/verdi)
  • possibilità di regolare l'intensità luminosa dei singoli colori in modo da ottenere infinite combinazioni di luce
  • regolazione delle luci nell'arco del tempo in modo da programmare, oltre al ciclo giornaliero di luce/buio,  variazioni dei colori sull'intero ciclo vitale della pianta
  • raffreddamento della lampada con dissipatori e ventole comandate da un sensore di temperatura
• sistema idroponico automatizzato
• ventilazione dell'armadio per ricircolo aria e controllo della temperatura interna
• sensori di temperatura ed umidità
• interfaccia online per gestire ogni comando e consultare i report dei dati
  • tutti i valori registrati dai sensori della serra verranno inviati ad un server in modo che siano disponibili nel tempo per poter consultare report vari
  • ogni comando e variazione dei parametri della serra potrà essere effettuato via web con comoda interfaccia grafica, non escludo di realizzare in futuro un'applicazione per Android

Nel prossimo articolo tratterò la costruzione della lampada a LED, che potrà essere utilizzata anche  stand alone senza controllore Arduino, a presto...

Micro Grow Labs ha ideato e si appresta a produrre LabBox Grower, la più piccola scatola di crescita al mondo completamente automatizzata. Funziona con un sistema  idroponico a goccia che irriga e somministra le sostanze nutritive ed è illuminata tramite LED ad alta luminosità, in modo da fornire ad una micro coltivazione tutto quanto necessita per crescere.

Immagini tratte da Pocket Grow

Questa tecnologia è la base del Micro Grow Project, che ha  l'obiettivo di creare una comunità che porti avanti un esperimento collaborativo che promuova lo studio e la diffusione di bio tecnologie e tecniche agricole per la coltivazione su piccola scala.

Il cervello del LabBox è il microprocessore PicAxe 14M che consente di automatizzare i cicli di irrigazione, gli orari e le temperature della luce ambientale.
Questo sistema di controllo è preprogrammato con tre diversi schemi di luce (24 ore, 18 / 6 ore e ore 12/12), una temperatura di controllo predefinita per mantenere 24°C e dei cicli di irrigazione di 4 volte al giorno. Se si conosce il linguaggio di programmazione BASIC è possibile riprogrammare il PicAxe per fare praticamente tutto quello che si vuole.

Le impostazioni del  LabBox possono essere controllate e monitorate installando il LabBox Server software su un pc connesso tramite cavo seriale al LabBox Grower. Sarà cosi possibile gestire online ogni parametro di funzionamento tramite browser, oppure con iPhone, iPod Touch o iPad.

Il LabBox Server è abilitato a comunicare tramite Twitter per cui è possibile ricevere aggiornamenti periodici sul proprio account Twitter relativi a:

• temperatura corrente
• stato di luci, pompa ed ventilazione
• allarme di esaurimento serbatorio
• allarme di temperatura troppo alta

Queste le specifiche tecniche del LabBox Grower:

• Grow Box - Larghezza: 13.72 cm  Altezza: 13.21 cm Profondità: 3.66 cm
• Larghezza contenitore Grow Box - Larghezza: 15.24 cm  Altezza: 13.97 cm Profondità: 4.45 cm
• Capacità serbatorio:  15 ml.
• LED Blu Lunghezza d'onda: 470nm
• LED Rossi Lunghezza d'onda: 630nm
• Microprocessore: PicAxe 14
• Alimentazione: 12v @ 1Amp

Micro Grow Labs ha previsto di iniziare la vendita del il LabBox Grower per il 15 Gennaio 2011, per cui al momento il prodotto è ancora in fase di prototipo. Sul sito pocketgrow.com , da cui ho tratto informazioni ed immagini di questo articolo, è possibile iscriversi ad una newsletter per rimanere aggiornati sull'evolversi del progetto.

Il progetto mi sembra molto originale ed interessante, in particolare per la possibilità di gestire l'hardware via internet, anche se,  per le sue dimensioni ridotte, il LabBox Grower sembra più un giocattolo che un vero e proprio strumento di sperimentazione.  Leggo sul sito che è in sperimentazione anche una versione PRO del LabBox Grower con dimensioni maggiori.
A mio giudizio sarebbe interessante se sviluppassero anche un maggior controllo dell'illuminazione che permetta anche differenti livelli di intensità luminosa fra led rossi e blu. Vedo da un'immagine (ultima) del pannello di led che sono stati inseriti anche led bianchi non menzionati nelle specifiche, sarà un prototipo del LabBox PRO?
In attesa dell'evolversi del progetto eco alcune immagini tratte dal sito pocketgrow.com