Aufgabenbereiche
Wir, das Team vom Studiengang Automatisierungstechnik, hatten beim Projekt unter anderem folgende Aufgabenbereiche:
1. Auswahl der Elektronikbauteile
2. Auswahl und vermessen der Leuchtmittel
3. Softwareentwurf
4. Schaltschrankentwurf und Zusammenbau
5. Testung der Software (Auslesen der Sensorik und Ansteuerung der Aktoren)
Auswahl der Elektronikbauteile
Nach den ersten gemeinsamen Besprechungen mit dem Team von AGR wurden nicht nur die Messparameter definiert, sondern es wurden zudem auch Aktoren, elektronische Bestandteile sowie mechanische Bestandteile für das Hydroponik System ausgewählt.
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Die genaue Auswahl der Bauteile wurde nach Preis-Leistung, Erfahrungswerten und Rezensionen bei den Herstellern entschieden.
Für die Bestellung wurde uns ein wissenschaftlicher Mitarbeiter der FH Wels zugewiesen und es gab keine Einschränkungen, abgesehen vom vereinbarten Budget.
Auswahl und Vermessung der Leuchtmittel
Das Team AGR hatte den Wunsch, die Wellenlänge des Lichtes verändern zu können, um die Pflanzen in jedem Wachstumsstadium optimal zu versorgen, somit kamen RGB-LEDs in Frage und das Verstellen der Lichtstärke über PWM mit einem Schieber auf einer App, zu dieser später mehr. Nach einiger Beratung wurden Streifen bestellt, um die Eignung dieser anhand der Lichtintensität zu messen.
Wir haben einen kleinen Testaufbau entworfen, für den uns ein Messgerät für die Photonenstromdichte [µmol/s*m2] zur Verfügung gestellt wurde. Dabei sind wir zum Entschluss gekommen, dass die Werte unseren Erwartungen entsprechen.
Hier können Sie sehen, wie der Testaufbau aussah und wie wir die Wellenlängen des Lichtes der LEDs gemessen haben.
Softwareentwurf
Der Mikrocomputer Raspberry Pi wird in der Programmiersprache Python programmiert, welche für uns Neuland ist. Nach einigen Startschwierigkeiten mit den Basics der Sprache wie z.B. das Verwenden von Einrückungen anstatt von Klammern haben wir zuerst versucht, alle Sensoren unabhängig voneinander einzulesen. Dazu findet man einige Bibliotheken mit Beispielcode online, was es vereinfacht hat. Die Sensoren mit digitalem Output konnten leicht über die GPIOs des Raspi eingelesen werden, für die analogen wie beispielsweise pH und Substratfeuchtigkeit wurde ein ADC mit I2C verwendet.
Natürlich müssen zusätzlich zur Steuerung des Systems auch noch die Messdaten irgendwo dargestellt werden. Wir haben uns dafür für die Android-App „Blynk“ entschieden, die mit ihrer Benutzerfreundlichkeit beeindruckt hat.
Nachdem die ersten Hürden überwunden waren, konnten wir uns über eine Softwarearchitektur Gedanken machen. Wir haben das Programm auf mehrere Python-scripts aufgeteilt.
Es gibt beispielsweise ein Init-script, welches alle Pins des Raspi initialisiert, eine Klasse Sensoren, die uns Funktionen zur Verfügung stellt, um auf Abruf Messdaten auszulesen und ein Control-script, das den ganzen Ablauf des Programms steuert. Zusätzlich zum Schreiben der Daten auf die Blynk-App, schreiben wir diese auch noch auf eine Excel-Tabelle aus, um es anderen Studierenden zu ermöglichen, für zukünftige Projekte die Daten statistisch auszuwerten.
Schaltschrankentwurf und Zusammenbau
Den Schaltschrank zu bauen haben wir ein wenig unterschätzt. Um den Platz optimal auszunutzen und das Kabelmanagement optisch ansprechend zu gestalten, haben wir einige Stunden investiert. Die Ausnehmungen für die Steckdosen wurden gestanzt, die Kabeleinführungen gebohrt und die Sensoren werden alle an Hutschienen befestigt. Hier ein Bild während des Zusammenbaus.
Testung der Software
Die Testung der Software wird mit den kommenden StudentInnen weitergeführt. Bis Dato wurde noch kein offizieller Testlauf mit der Software und mit dem System durchgeführt.