Bewässerungssytem für Balkonpflanzen

Autoren: Oliver Aust, Jürgen Heimann
Betreuer: Prof. Schneider

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Einleitung

Das Projekt "Bewässerungssystem für Balkonplanzen" entsteht im Rahmen des Praktikums "Fachpraktikum Elektrotechnik" im Studiengang Mechatronik (MTR).

Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines automatischen Bewässerungssystems, welches sowohl den Füllstand des Wasserbehälters als auch die Bodenfeuchtigkeit und den individuellen Wasserbedarf diverser Balkonplanzen berücksichtigt.

Das Projekt wurde mit Hilfe des V-Modells in verschiedene Etappen eingeteilt. Anhand dessen wurde ein mit den zu erreichenenden Meilensteinen erstellt erstellt.

Anforderungen

Um dieses Projekt zu realisieren müssen folgende Anforderungen erfüllt werden

Nr.	Beschreibung	Bereich	Datum	Status
1	Das Gehäuse für den Arduino und dem Display muss Wetterfest sein.	Mechanik	25.10.2023	Offen
2	Das Gehäuse muss Platz für ein Kabelführungssystem aufweisen.	Hardware	27.10.2023	Offen
3	Das Gehäuse soll mit einem Akku betrieben werden.	Hardware	31.10.2023	Offen
4	Der Füllstandssensor soll den Wasserfüllstand des Wasserbehälters in Echtzeit messen.	Hardware	31.10.2023	Offen
5	Der Bodenfeuchtesensor soll den Feuchtigkeitsgrad der Erde im Blumentopf in Echtzeit messen.	Software	04.11.2023	Offen
6	Die Messdaten müssen auf dem Display in Echtzeit angezeigt werden.	Software	04.11.2023	Offen
7	Das Display soll Zeitpunkt und Menge der letzten Bewässerung anzeigen.	Hardware	04.11.2023	Offen
8	Die Pumpe soll mit dem Arduino UNO R3 mit Hilfe der Arduino IDE angesteuert werden.	Hardware	07.11.2023	Offen
9	Die Pumpe soll in Abhängigkeit der Bodenfeuchte und der Bewässerungsmenge, dem individuellen Bedarf der Planze, Wasser aus dem Behälter pumpen.	Hardware	07.11.2023	Offen
10	Der Regelkreises sollte mittels Arduino IDE für das Zusammenspiel von Sensoren & Hardware sorgen.	Software	14.11.2023	Offen
11	Die Umsetzung des Arduino IDE Algroithmusses muss in Matlab/Simulink umgeschrieben werden.	Software	04.12.2023	Offen

Tabelle 1: Auflistung der Anforderungen

Funktionaler Systementwurf/Technischer Systementwurf

Zur näheren Erläuterung wird der Systementwurf in Komponenten unterteilt:

Blumentopf und Pflanze: Der Bereich in dem der Bodenfeuchtesensor verbaut wird.

Gehäuse: Das Gehäuse dient als Halterung für den Arduino und zur Halterung des LCD-Displays, ebenfalls wird das Kabelführungssystem dorthin verlaufen.

Wasserführungssystem: Konstruktion für Schlauch und Pumpe mit Wasserführungssystem vom Behälter zum Blumentopf.

Bodenfeuchtesensor: Misst den Feuchtigkeitsbedarf der Pflanze.

Wasserstandssensor: Misst den Wasserstand in Echtzeit.

LCD-Display: Auf dem Display werden Messdaten und letzter Zeitpunkt der Bewässerung angezeigt.

Arduino: An den Arduino Mikrocontroller sind die genannten elektrischen Komponenten angebunden. Der Mikrocontroller führt den Algorithmus aus, er verarbeitet Messdaten und regelt entsprechend.

Spannungsquelle: Als Spannungsquelle für den Arduino mit Platine wird eine 9V-Block-Batterie eingesetzt.

Komponentenspezifikation

Tabelle 2: Komponentenliste
ID	Komponente	Beschreibung	Bild
1	Arduino UNO	ATMega328 Prozessor Versorgungsspannung: 7V-12V Betriebsspannung: 5V Pin-Belegung: 14 digitale Ein-/Ausgänge und 6 analoge Eingänge	mini
2	1602-LCD Display	Betriebsspannung: 5V	mini
3	Bodenfeuchtigkeitssensor	Sensor Kapazitiv Ausgangsspannung: Analog Versorgungsspannung: 5V Maße: 22 x 97 x 9 mm Leitungslänge: 190mm	mini
4	HC-SR04	Sensor: Ultraschall Stromaufnahme: 15mA Versorgungsspannung: 5V Maße: 45 x 20 x 15 mm Messbereich: 2cm bis 400cm Genauigkeit: +/-3mm Arbeitsfrequenz: 40kHz	mini
5	JZK DC 12V Wasserpumpe	Versorgunsspannung: 12V Durchflussrate: 600-800l/h	mini