"endless summer", Optimierung der Parameter mit Hilfe von Sensoren

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Liebe community,

Bei meiner Kunst- Installation "endless summer" will ich das Wachstum einer kleinen Rasenfläche optimieren. Der Ertrag in Form von Rasenabschnitt (durch Abmähen) soll maximiert werden (Ertrag/Fläche). Er häuft sich am Boden an.

Der Rasen wächst in einem aeroponischen System ( high pressure aeroponik). Die Wurzeln befinden sich in einer Nebelkammer und werden mit einer Nährstofflösung in Form eines feinen Sprühnebels ( Tröpfchengröße 50 Mikron ) besprüht. Eine Hochdruckpumpe saugt die Nährlösung aus dem unteren Nährstofftank und presst sie mit 8,3 bar durch vier feine Düsen (Öffnung 0,3mm) in die Nebelkammer. Die Nährlösung, die sich in der Nebelkammer sammelt fließt dann wieder zurück den Nährstofftank (rezirkulierendes System). Als grober Filter befindet sich im Rücklauf ein feines Nylonetz. Zusätzlich wird die Nährstofflösung, die von der Pumpe angesaugt wird durch einen Vorfilter gefiltert, um ein Verstopfen der Pumpe und der Düsen zu verhindern. Die Pumpe wird mit einer Intervallsteuerung, realisiert mit einem Arduino Uno, nach 5 Minuten für eine Minute angeschaltet.

Die Rasenfläche von 0,28m² wird mit 4 x Cree CXB 3590 mit 6500 Kelvin auf Aluminium- Kühlkörpern mit passendem Treiber ( 300 Watt) beleuchtet, das entspricht 892,86 Watt/m².

Über der Rasenfläche befindet sich eine Klinge, die den Rasen abmäht.

Das sind die Komponenten, die ich bei dem aeroponischen System verwendet habe:

Ich bin mit dem Wachstum des Rasens und der Menge des anfallenden Abschnitts gerade noch nicht zufrieden, ich glaube, da lässt sich noch mehr rausholen. Ich denke der beste Weg, um das Wachstum zu optimieren wäre das Sammeln von Daten. Ich sollte die Luftfeuchtigkeit und die Temperatur der Nabelkammer, die Temperatur des Nährstofftanks, sowie die Lichtintensität der Beleuchtung messen, um mit technischen Möglichkeiten ideale, konstante Werte zu erzeugen.

Nebelkammer (Wurzelzone)

Könnte ich den Temperatur- und Feuchtigkeitsmesser DHT22/AM2302 in der Nebelkammer einsetzen? Ich habe gelesen, dass er die Luftfeuchtigkeit von 0% bis 100% messen kann. Dementsprechend müsste er ja wasserdicht sein, aber der Anschluss ist definitiv nicht wasserdicht. Wäre es denkbar die Verbindung des Sensors an die Kabel durch Schrumpfschlauch abzudichten und wasserdicht zu machen, oder würdet ihr gleich zu einem anderen Sensor greifen? Die ideale Luftfeuchtigkeit in der Nebelkammer könnte ich dann durch ein Anpassen der Intervallsteuerung der Hochdruckpumpe erzeugen. Die Temperatur in der Nebelkammer wird hoffentlich durch Einstellen der Temperatur der Nährstofflösung mit optimiert.

Nährstofftank

Um die Temperatur im Nährstofftank zu messen, würde sich die wasserdichte Ausführung des Sensors DS18B20 anbieten. Für das Erzeugen der idealen Temperatur werde ich einen Aquarium- Heizstab (25 Watt) mit Thermostat einsetzen. Um ein Trockenlaufen des Heizstabes, sowie der Hochdruckpumpe zu vermeiden werde ich einen Niveauschalter im Nährstofftank einbauen, der die beiden Geräte durch ein Unterschreiten des minimalen Nährlösungsstandes durch ein Relais ausschaltet.

Lichtintensität

Die Lichtintensität würde ich mit einem Fotowiderstand messen und anschließend mit einem Sketch in die Einheit LUX umrechnen lassen. Ist der Sensor dafür geeignet oder würdet ihr einen anderen Sensor empfehlen? Die ideale Lichtintensität kann ich dann durch Potentiometer an der Beleuchtung einstellen.

Die Werte, die die Sensoren messen würde ich gerne auf einem LCD- Display wie diesem hier anzeigen lassen.


Am liebsten würde ich die Höhe des Rasens auch mit einem Sensor messen und ihn automatisch abmähen lassen, sobald er eine bestimmte Höhe gewachsen ist. Glaubt ihr der Rasen reflektiert den Schall den ein Ultraschallsensor aussendet, sodass mit ihm die Entfernung zwischen dem Ultraschallsensor und dem Rasen gemessen werden kann?

Habt Ihr Verbesserungsvorschläge, Anmerkungen etc.? Ich würde mich sehr darüber freuen!

Liebe Grüße Leonardo

Bordcomputer defekt nach einem halben Jahr Dauerbetrieb, auf Fehlersuche
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die Luftfeuchtigkeitssensoren sind nicht Wasserdicht sie müssen ja sogar die in der Luft enthaltenen Feuchtigkeit messen. Sie sind somit auch nicht Luftdicht.

Der gezeigte Sensor wird dir bei dauerhafter hoher Luffeuchte bald versterben.

Zum testen würde ich den AOSONG AM2305 besorgen:

Wenn du nicht ausschließen kannst, dass der Sensor in direkten Wasserkontakt kommt, den AOSONG AM2306

diese Sensoren sind kompatibel zum DHT, aber haltbarer.

Die Rasenhöhe wirst du mit Ultraschall nicht wirklich gut messen können. Diese Sensoren kosten aber quasi nichts, weswegen du das zwar probieren kannst, aber wird nicht wirklich funktionieren.

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Guten Abend und herzlich willkommen im Gewächshaus... :wink:
ein sehr schönes und vor allem sehr ausführlich beschriebenes!

Meine Reihenfolge entspricht nicht der Deinen:

Um die Temperatur im Nährstofftank zu messen,

Was benutzt Du als Nährstofftank? Den Mörtelkübel?

mit einem Fotowiderstand messen
[...]
Ist der Sensor dafür geeignet

Die Frage musst Du Dir stellen.
Niemand weiss, was das für ein Sensor ist und niemand kennt Deine Anforderung(en)
Der Sensor misst.
Solange nicht geklärt ist, wie oft und in welchem Zeitraum eine Messung bei gleichen Bedingungen den selben Wert ausgibt, ist das stochern im Nebel.

Glaubt ihr der Rasen reflektiert den Schall den ein Ultraschallsensor aussendet,

Ja.

Cree CXB 3590

Ich hab tatsächlich nichts auf die Schnelle zu UV-Anteil gefunden.
Gibt es einen?

Habt Ihr [...], Anmerkungen

trenne Dich von lowcost-Hilfsmitteln.

Wenngleich ich die Frage nach dem Ultraschallsensor mit ja beantwortet habe, so ist sie für Dein Vorhaben ungeeignet.
Der Sensor misst die ENTFERNUNG mit einem entsprechendem Winkel.
Der Halm am Ende der Fläche kann also gerne um den "Blickwinkel" des Sensors tiefer sein um auszulösen.

Las mir eine Anekdote:
Karpfen in (m)einer Aquaponikanlage haben sich für Salate als besser geeignet erwiesen als Goldfische.
Weisskalk fällt nicht nur Schwebteile aus.

Was ich damit sagen will:

Bevor Du den grauen Rasen mit Sensorik und was auch immer ausstattest, sorge dafür, das er das bekommt, was er benötigt.

Dabei reichen Umgebungs- und Medientemperaturen als Sammelwerte.
Viel mehr und interessanter erscheint mir der Anteil von N, K, Ca, Fe, (P) und deren Verhältnis zueinander, bei entsprechenden "klimatischen" Bedingungen.
Und vor allem etwas, was Photosynthese auslöst.

Das mit dem DHT hatte noiasca schon - dem ich da folge...

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Hi!

Du schreibst sehr ausführlich - zu ausführlich für mich, ich habe nur die ersten beiden Absätze überflogen.

Hast Du eine Frage zu einem bestimmten Problem? Oder mehrere Fragen zu mehreren Problemen?

Gruß

Gregor

PS: Kannst Du das Setup schematisch darstellen? Wie gut sind Deine Kenntnisse bezügl. Elektronik und Programmierung?

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Das Grünzeug bevorzugt Licht mit einem UV-Anteil.
Darum ist ein Sensor, der den UV-Anteil im Licht misst vorteilhafter.

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Beim Versuch zu optimieren sollte die Lichtqualität nicht außer Acht gelassen werden (zusätzlich zur Lichtintensität), also die spektrale Zusammensetzung des "Pflanzenlichtes".
Bei Indoor-Hydroponik-Anlagen sind oft Lampen mit violettem Licht zu sehen. Das hängt ja damit zusammen dass Chlorophyll hauptsächlich im blauen Spektralbereich (400–500 nm) und im roten Spektralbereich (600–700 nm) absorbiert. "Pflanzenlampen" emittieren aber nicht "violettes" Licht (400 nm), sondern eine Farbmischung aus starken Anteilen von blau und rot.

Die erwähnten Cree CXB 3590 dürften da wahrscheinlich nicht optimal sein.

Datenblatt Cree CXB 3590: https://www.cree.com/led-components/media/documents/ds-CXB3590.pdf

https://de.wikipedia.org/wiki/Photosynthetisch_aktive_Strahlung#Pflanzenlampe

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Danke für Eure Antworten.

Bezüglich Euren Sorgen, dass das Licht ungeeignet sei, um Photosynthese auszulösen:
Im Datenblatt zur Cree CXB 3590 habe ich diese Grafik hier gefunden. Ich habe den Höchstwert der Lichtabsorption des Chlorophylls A und den Höchstwert der Lichtabsorption des Chlorophylls B eingetragen, sowie den Höchstwert der Chlorophyllsynthese.

Ich habe noch eine Grafik im www. gefunden wo jemand ( fast) das selbe gemacht hat. Er hat zusätzlich noch eine Kurve für das Sonnenlicht mit eingefügt.

Zum Verständnis, weil ich es selber anfangs nicht ganz verstanden habe: Die Quantenausbeute ( Wert auf der Y- Achse) ist relativ zur höchsten Quantenausbeute im ermittelten Spektrum, die dann als 100% oder als 1% angegeben wird. Die X Achse, zeigt die Wellenlänge an.

Die 4 x Cree CXB 3590 ( 6500 K ), die ich gerade im Einsatz habe, sind sehr stark im blauen Bereich des Farbspektrums. Auf den beiden Grafiken, ist zwar nur Cree CXB 3590 ( 5000 K ) eingezeichnet, ich gehe aber mal davon aus, dass die Cree CXB ( 6500 K ) mindestens genauso gut den blauen Bereich des Farbspektrums abdeckt, weil der Laden, wo ich die LED- Chips gekauft habe (pro- emit) speziell diese Farbtemperatur für die Anzucht- und Wuchsphase von Pflanzen empfiehlt.

Ich könnte zwei von den Cree CXB 3590 ( 6500 K ) durch Cree CXB ( 2700 K ) austauschen. Bei pro- emit empfehlen sie das speziell für die Fruchtphase von Pflanzen, aber um sicher zu gehen, dass mein Rasen alles bekommt was er zum Wachsen braucht ist es wahrscheinlich ratsam auch den roten Bereich des Farbspektrums besser abzudecken. Meint ihr das wäre sinnvoll?

Tur mir Leid, dass ich nicht auf alle Anregungen und Fragen von Euch geantwortet habe, ich melde mich morgen oder übermorgen wieder! Ich wünsche Euch einen guten Rutsch in 2021!!!

Liebe Grüße Leonardo

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Noch eine Sache:
(Ich würde die Fotos ja sehr gerne richtig drehen, habe das auch schon bei einem Fotobearbeitungsprogramm und bei abload.de getan, aber hier wird es trotzdem falsch angezeigt).

"Das sichtbare Licht (vom Menschen wahrnehmbare) entspricht nur einem sehr kleinen Bereich des elektromagnetischen Strahlungsspektrums, das die Erde erreicht. Pflanzen nutzen für den Antrieb der Photosynthese einen Teil dieses Lichts."

Hier steht es nochmal: "Die Pflanzen nutzen für die Photosynthese das Licht aus dem für den Menschen sichtbaren Spektrum."

Das steht so ähnlich auch auf der Internetseite von pro- emit. Hier schreiben sie, dass die Wirkung von unsichtbarem Licht ( für den Menschen ) noch nicht ganz geklärt sei. Sie schreiben, an einer anderen Stelle, dass sich das sichtbare Licht ( für den Menschen) ziemlich genau mit dem Licht decken würde, welches Pflanzen für die Photosynthese nutzen.

"Am effektivsten nutzen sie das rote und blaue Licht, aber auch Licht aus einem anderen Spektrum. Das blaue Licht enthält mehr Energie als das rote, und für seine Produktion wird mehr Strom benötigt. Unabhängig vom Spektrum bekommen Pflanzen immer die gleiche Energiemenge ab. Das ist ein Grund dafür, warum es effektiver ist, Pflanzen eher mit rotem als mit blauem Licht zu versorgen."

Das würde wieder dafür sprechen zwei Cree CXB 3590 (6500 K) durch zwei Cree CXB 3590 ( 2700 K ) auszutauschen.

Guten Rutsch nochmal!

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Hallo,

hier ist eine schematische Darstellung vom Aufbau meines aeroponischen Systems.

Hier außerdem noch ein Setup von dem Niveausensor, dem Heizstab und der Pumpe. Bei einem zu niedrigen Wasserstand soll der Heizstab und die Pumpe durch ein Relais ausgeschaltet werden.

Ich frage mich gerade wie ich diesen Niveauschalter an den Arduino anschließen soll. Normalerweise kenne ich es bei Sensoren so, dass sie einen VCC- Anschluss haben ( 5V) , einen GND (Masse) und einen Out ( analogen oder digitalen Ausgang).

Bei dem Niveauschalter gibt es aber nur zwei Anschlüsse, die auch nicht beschriftet sind. Kann mir jemand sagen wie ich ihn an den Arduino anschließe?

LG Leonardo

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Das wird ein einfacher Schalter sein.
Ein Messen mit einem Vielfachmessgerät bringt da Gewissheit.
Einfach an einen digitalen Pin und GND anschließen. Pullup-Widerstand nicht vergessen.

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LeonardoFiando:
hier ist eine schematische Darstellung vom Aufbau meines aeroponischen Systems.
http://abload.de/img/img195knjfy.jpg

[...]
Ich frage mich gerade wie ich diesen Niveauschalter an den Arduino anschließen soll. Normalerweise kenne ich es bei Sensoren so, dass sie einen VCC- Anschluss haben ( 5V) , einen GND (Masse) und einen Out ( analogen oder digitalen Ausgang).

Ich frage mich gerade, was Dich daran hindert, die Bilder hier einfach ranzuhängen!
Einfach im Editor - unten auf attachment - da das ganze Bild eintragen - Fertig!
Drittanbieterlinks sind nach wenigen Tagen weg. Beispiele hatten wir hier schon zur Genüge.

Manch einer hat auch Policy, bei denen das sowieso mit (solchen) Drittseiten nicht geht.
Was auch immer Du da hast, es gehört hier in den Thread und nicht irgendwo extern.
Bitte editiere...

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@ HotSystems:

Ich habe deine Anweisung befolgt, das ist der Schaltplan:

Ich habe einen Pull-Up- Widerstand von 10kOhm in der Schaltung eingebaut. Ich habe die Spannung einmal mit geschlossenem und einmal mit offenem Schalter mit dem Multimeter gemessen. Bei geschlossenem Schalter ( Niveauschalter gerade) habe ich 0,00 gemessen, bei offenem Schalter ( Niveauregler unten) habe ich 0,32 gemessen. Ich habe also jetzt 0,32 Volt bei dem offenen Schalter gemessen. Das bedeutet ja jetzt, dass man Pull- Up- Widerstand zu groß ist und nicht genug Volt bei Pin 2 ankommen, um ein High auszulösen? Liege ich da richtig? Wenn ja was würdet ihr jetzt für einen Pull- Up- Widerstand nehmen? Und könnt ihr mir erklären wie ihr darauf kommt?

LG Leonardo

img196.jpg
img196.jpg2481×3509 321 KB

img196.jpg
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@my_xy_project: Ich dachte immer, dass die Fotos, die ich per attachment einfüge nicht im Text eingeblendet werden an der Textstelle, die ich dafür vorgesehen habe. Ich habe das bisher über eine Drittseite geregelt um es für Euch anschaulicher zu gestalten. Dass dabei Fehler auftreten können wie Du sie beschreibst war mir nicht klar. Ich werde das in Zukunft anders machen. Ich kann aber leider nicht meine alten Beiträge korrigeren und dort alle Fotos als attachment anhängen, weil mir immer angezeigt wird, dass die Dateien zu groß seien, selbst bei einem einzelnen jpeg., welches ich bei einem neuen Reply problemlos anhängen kann. Ich bitte um Dein Verständnis.

LG Leonardo

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Es gibt Bildbearbeitungsprogramme, um Bilder zu verkleinern.

Gruß Tommy

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LeonardoFiando:
@ HotSystems:

Ich habe deine Anweisung befolgt, das ist der Schaltplan:

So wie du den Widerstand eingebaut hast, ist es kein Pullup-Widerstand.

Sieh dir dazu mal diese Info an.

Außerdem gibt es in den Controllern auch den internen Pullup-Widerstand.

pinMode (buttonPin, INPUT_PULLUP);
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LeonardoFiando:
@ HotSystems:
Ich habe einen Pull-Up- Widerstand von 10kOhm in der Schaltung eingebaut.

Laut dem Bildchen hast Du das nicht.

So sieht das aus, wenns richtig ist:

+5V ----
       |
       R1
       |
PIN ---+
       |
      TAST
       |
GND ----

Was die Bilder angeht, hat Dir Tommy56 schon gesagt, wie es gehen kann.
Für Windows und *unixoide geht irfanview ganz gut.
Für den Rest war HotSystems schneller...

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Danke für Eure Antworten!

@hotsystems: Ich habe mich mit den Pull- Up- Widerständen beschäftigt und habe jetzt verstanden wofür man sie benötigt. Dieses Video hat mir sehr dabei geholfen, aber auch deine Quellen;)
Pull-up und Pull-down Widerstände, darum brauchen wir sie... | #EdisTechlab - YouTube

Und stimmt das mit den integrierten Pull- Up Widerständen auf dem Arduino Uno wäre einfacher gewesen- nächstes Mal;).

Hier ist nun das Setup und der dazugehörige Sketch:

int Heizstab = 8;
int Pumpe = 9;
int Niveauschalter = 2;

void setup() 
{
  pinMode(Heizstab, OUTPUT);
  pinMode(Pumpe, OUTPUT);
  pinMode(Niveauschalter, INPUT);   
}

void loop() 
{
  digitalWrite( Heizstab, HIGH);
  digitalWrite (Pumpe, HIGH);
  if (digitalRead(Niveauschalter) == LOW)
  {
    digitalWrite(Heizstab, LOW);
  }
  if (digitalRead(Niveauschalter) == LOW)
  {
    digitalWrite(Pumpe, LOW);
  }
}

Setup.jpg
Setup.jpg2481×3509 242 KB

Setup.jpg
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LeonardoFiando:
Und stimmt das mit den integrierten Pull- Up Widerständen auf dem Arduino Uno wäre einfacher gewesen- nächstes Mal;).

Wieso nächstes mal ?
Einfach Sketch ändern und Widerstand weglassen, fertig. :wink:
So einfach.....und danke für die Rückmeldung.

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@HotSystems: Ich habe den Widerstand schon festgelötet, sonst würde ich ihn noch weglassen;)

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Ich hätte da noch eine Frage:

noiasca gat geschrieben:

Zum testen würde ich den AOSONG AM2305 besorgen:
http://s.click.aliexpress.com/e/bp36P6VE

Wenn du nicht ausschließen kannst, dass der Sensor in direkten Wasserkontakt kommt, den AOSONG AM2306
http://s.click.aliexpress.com/e/sozWKFQ

Ich habe hier eine Skizze gemacht, in der man sehen kann wo sich der Feuchtigkeitsfühler befinden wird. Es kann gut sein, dass er von einer Wurzel bewachsen wird und natürlich Wasser an ihm kondensiert durch den feinen Sprühnebel in der Nebelkammer / Mörtelwanne. Wäre das schon direkter Wasserkontakt? Er wird auf jeden Fall nicht unten in der Pfütze von der Nebelkammer / Mörtelwanne liegen.

Denkt Ihr der obere Sensor AOSONG AM2305 hält das aus, oder würdet ihr gleich zum unteren AOSONG AM2306 greifen?

Temperatur und Feuchtigkeitssensor.jpg
Temperatur und Feuchtigkeitssensor.jpg620×877 64.3 KB

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