Smarter Kräutergarten
Autoren: Frederik Markman, Henning Lütkemeier & Daniel Gosedopp
Betreuer: Prof. Schneider
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Einleitung
In diesem Projekt wird ein smarter Kräutergarten entwickelt, der die Pflanzen automatisch mit Wasser und Licht versorgt. Dieses Projekt ist Teil des GET-Fachpraktikums im Studiengang Mechatronik.
Anforderungen
| ID | Anforderung | Ersteller | Datum | Geprüft von | Datum |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Die Anlage muss abgedichtet sein, sodass kein Wasser austreten kann. | D. Gosedopp | 27.10.2021 | H. Lütkemeier | 27.10.2021 |
| 2 | Es muss das Umgebungslicht erkannt werden. | D. Gosedopp | 27.10.2021 | H. Lütkemeier | 27.10.2021 |
| 3 | Die Bodenfeuchtigkeit muss gemessen werden. | F. Markman | 27.10.2021 | H. Lütkemeier | 27.10.2021 |
| 4 | Der Füllstand des Wassertanks muss erfasst werden. | F. Markman | 27.10.2021 | H. Lütkemeier | 27.10.2021 |
| 5 | Wasser muss mit Hilfe einer Pumpe aus dem Tank in den Topf gefördert werden. | D. Gosedopp | 27.10.2021 | H. Lütkemeier | 27.10.2021 |
| 6 | Vollspektrum LED-Beleuchtung muss bei zu wenig Umgebungslicht eingeschaltet werden. | F. Markman | 27.10.2021 | H. Lütkemeier | 27.10.2021 |
| 7 | Auf einem Display muss der Füllstand des Wassertanks angezeigt werden. | F. Markman | 27.10.2021 | H. Lütkemeier | 27.10.2021 |
Funktionaler Systementwurf/Technischer Systementwurf
Zur Ermittlung der Bodenfeuchtigkeit wird ein Feuchtigkeitssensor eingesetzt. Welche gemessene Feuchtigkeit die richtige ist, soll vorab durch Tests ermittelt werden. Außerdem wird der Wasserstand des Tanks mit einem Wasserstandssensor und der Umgebungslichteinfall mit einem Fotowiderstand gemessen. Der Microcontroller filtert die Sensorsignale ggf. und wertet diese aus. Bei zu geringer Bodenfeuchtigkeit wird die Pumpe angesteuert, welche die Pflanzen bewässert. Dabei soll die Pumpe eine Zeit lang fördern (hier sollen auch Erfahrungswerte aus Tests herangezogen werden) und dann wieder abschalten. Außerdem wird sichergestellt, dass die Pflanzen bei geringem Lichteinfall beleuchtet werden. Dies könnte z.B. in Wintermonaten von Bedeutung sein, wenn die Tage kürzer sind. Als Licht soll ein Vollspektrumlicht (450nm-650nm Wellenlänge) als LED-Streifen zum Einsatz kommen. Der Füllstand des Wassertanks wird auf einem OLED-Display angezeigt. Der funktionale Systementwurf ist in Abbildung 2 dargestellt.
Komponentenspezifikation
| Komponente | Beschreibung | Abbildung |
|---|---|---|
| Arduino UNO R3 | Bei dem in diesem Projekt verwendeten Microcontroller handelt es sich um den Arduino Uno Rev3. Dieser besitzt neben 14 digitalen I/O Pins, von denen 6 als PWM Outputs genutzt werden können, auch 6 analoge Eingänge. Für dieses Projekt werden 4 digitale I/Os sowie 2 Analogeingänge benötigt. |  |
| Relais | Die Pumpe und die LED-Streifen werden durch eine externe Spannungsquelle versorgt. Zum ein- und ausschalten dieser Aktoren wird ein 2-Relais Modul verwendet. |  |
| Feuchtigkeitssensor | Die Messung der Bodenfeuchte erfolgt mithilfe eines kapazitiven Bodenfeuchtigkeitssensors. Dieser misst die Änderung der Kapazität in Folge der Änderung des dielektrischen Kontrasts zwischen Wasser und Blumenerde. Das hat den Vorteil, dass die Metallelektroden keinen direkten Kontakt mit der Blumenerde haben und so vor Korrosion geschützt sind. |  |
| Ultraschallsensor HC-SR04 |  | |
| Lichtsensor |  | |
| 5V Pumpe |  | |
| LED-Stripes |  | |
| IWAVION USB Ladegerät |  |
Hier zusammengefasst sieht man die Verbindung der Komponente mit dem Arduino Board. Die Verdrahtung des Roboters wurde mit dem Tool Fritzing gemacht.
Umsetzung (HW/SW)
Komponententest
Ergebnis
Zusammenfassung
Lessons Learned
Projektunterlagen
Projektplan
Projektdurchführung
YouTube Video
Weblinks
https://store.arduino.cc/products/arduino-uno-rev3/
Literatur
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