Plantarium

plantarium

Das plantarium ist ein Modulares Hydroponisches Bewässerungssystem für den Heimanbau. In Diesem System kann man viele verschiedene Obst, Gemüse und Kräutersorten zuHause in jeder beliebigen Jahreszeit anbauen. In einem Hydroponischen System kann man bis zu 90% Wasser und 55- 85 % Düngemittel einsparen. Unser System zeichnet sich durch seine Modularität und die Automatisierung aus. Das Bewässerungssystem wird von einer App unterstützt, von der man egal wo man sich befindet Informationen über den Zustand einzelner Module oder des ganzen Systems bekommt.

Module

Unser System kann man aus verschiedenen Modulen zusammensetzen. Es gibt das “Basic” Modul, das die Steuerelemente, den Windschacht und das Grundgerüst beinhaltet. Das Grundgerüst haben wir von der Maße her der Norm von durchschnittlichen Küchenmöbeln angepasst, es kann aber auch frei stehen.

Man kann, auf 5 verschiedenen Ebenen und zwei Hälften, Kräuter oder Gemüse Module einsetzen, die sich in ihrer Höhe unterscheiden und parallel die Kapazität dieser Modulebenen. Auf den jeweils darüber liegenden Ebenen kann man Lichtmodule einsetzen, die man aber auf jede beliebige Ebene einhängen kann, um sie dem Pflanzenwachstum anzupassen, was wiederum die Kapazität der einzelnen Module verändert. Im Windkanal kann ein Dünger Modul eigesetzt werden, das alle Gemüse und Kräuter Module mit der richtigen Dosierung an Nährstoffen versorgt werden.

Basic Module

Das Grundgerüst besteht aus einem Metall Rahmen, in dem man alle Module einhängen kann. Der Rahmen ist in zwei Hälften geteilt, zwischen denen ein Windschacht verläuft, der die Pflanzen konstant belüftet, um sie stärker wachsen zu lassen und in der Blütephase den notwendigen Blütenstaub zu verteilen. Der Luftschacht ist mit Löchern versehen, durch die die Pflanzen gezielt und getrennt belüftet werden können. Die gesamte Elektronik ist auf der Rückseite des Luftschachts angebracht. Auf den Querstreben befinden sich Kontaktpunkte für die Module, damit man die Module einfach einschieben kann ohne selber etwas verkabeln zu müssen.

Herbs & Vegetable Modul

Bei unserem System soll der Nutzer entscheiden welche Module er benötigt. Ein Kräuter oder Gemüse Modul bewässert die Pflanzen in Form von Nebel, der durch ein Ultraschall Vernebler, aus dem Giesswasser in Partikelgröße zerteilt wird.
Der Vernebler benötigt einen Füllstand von 1 cm über der Membran. Um den Topf nicht mit unnötig viel Wasser zu befüllen, was dazu führt, dass das Wasser absteht und seine Nährstoffwerte verändert, haben wir eine Wanne Tiefgezogen um kleinere Mischungen in den Topf zu geben. So bleibt das Gießwasser immer frisch und die Pflanzen können alles vollständig aufnehmen.

Die Module unterscheiden sich in ihrer Höhe, da Kräuterpflanzen weniger Platz für ihre Wurzeln benötigen und man durch die Einsparung der überflüssigen Höhe mehr Module im System unterbringen kann. Die Pflanzen hängen innerhalb des Moduls in Körben aus denen die Wurzeln frei wachsen können.

Light Module

Das Licht Modul besteht aus 150 W/ m^2 LED Stripes mit all den Lichtspektren die eine Pflanze benötigt, damit auch sommerliche Pflanzen im Winter wachsen können. Die Stripes haben wir mit Kupferfolie verbunden, um eine Menge Kabel zu sparen und um die Module handlicher zu machen.

Fertilizer Module

Das Dünge Modul soll in einer zugespitzten Form gebaut werden, da es sich oben im Windschacht befindet und so der Wind vorbei strömen kann. Ausserdem kann man durch diese Form das Wasser restlos aus dem Mischbehälter zum Topf befördern.

Der aktuelle Stand ist leider, durch die aktuelle Lage und den fehlenden Werkstattzugang nur als Würfel von uns geprototyped worden, aber die Dosierung dieses Dünge Moduls funktioniert.

Das Dünge Modul mischt anhand von Werten einer Datenbank, die richtigen Dosierungen eines drei Komponenten Düngers, Osmosewassers und Leitungswassers, um die Pflanzen optimal mit Nährstoffen zu versorgen und den Wachstum zu beschleunigen.
Durch das Dünge Modul kann man so effizient wie möglich die Pflanzen wachsen lassen, ohne ihnen Schadstoffe zuzufügen. Das Dünge Modul agiert mit den PH und EC Sensoren, um optimale Verhältnisse zu schaffen. Der PH Wert des Wassers bestimmt den Säuregehalt, der je nach Pflanze unterschiedlich sein muss. Der EC Wert definiert die elektrische Leitfähigkeit des Wassers, das heisst der PH Wert definiert wie viele Partikel (Nähstoffe) im Wasser vorhanden sind. Das System überwacht die richtige Balance der Bewässerung und ermöglicht es den Pflanzen mit großer Effizienz zu wachsen. Wenn sich das Wasser kurz nach der Beförderung zum Bewässerungsmodul verändert, wird man in der App benachrichtigt.

App

In der App sieht man alle notwendige Daten, die man von unterwegs beobachten kann. Die Home Ebene zeigt einem eine Übersicht an, wie viel Wasser man eingespart hat und die Füllstände der einzelnen Gärten durch die man swipen kann. Auf der Modul Ebene erfährt man den Wasserstand, EC und PH Werte der einzelnen Module und den aktuellen Status der Pflanze. Auf der Kalenderebene sieht man, wie lange die Pflanzen noch brauchen, bis sie erntereif sind. Auf der Einstellungsebene kann man Module ergänzen, verändern und einstellen zu welcher Uhrzeit man schläft, um die Belichtung der Pflanze dem Schlafrythmus anzupassen.

Im Setup kann man alle Gärten und Module anlegen und durch Barcode Scan der Samenpackung konfigurieren, welche Pflanzen in welchem Modul sind. Ein Garten bezeichnet immer ein ganzes System und ein Modul wie oben genannt ein Topf oder Licht zu dem zugehörigen Topf.

Wie Funktioniert das plantarium?

Datenbank

In der Datenbank sind alle Richtwerte, der verschiedenen Pflanzen die man mit diesem System anbauen kann, hinterlegt.
Die Datenbank beinhaltet den EC und PH Wert und alle Informationen zu den verschiedenen Wachstumsphasen und Zeiten.

Kommunikation

Die Module lesen alle Werte aus den Töpfen aus und sind über ihren Steckplatz mit einem Master verbunden. Der Master gibt alle Daten an das Backend weiter mit der jeweiligen Zuordnung zu den Modulen. Das Backend gleicht die Werte mit einer Datenbank ab und entscheidet dann, ob man in der nächsten Runde mit mehr oder weniger Dünger bewässern muss. Durch das Einscannen der Barcodes in der App werden die Richtwerte der Datenbank einem Modul zugeordnet, wodurch der Master immer weiß welche Werte er abgleichen muss. Wenn der Wasserstand im Topf zu niedrig ist, wird der Master benachrichtigt und es wird eine neue Mischung im Dünge Modul dosiert. Die Daten die das Backend bekommt werden weitergeleitet an das Frontend, sodass man auf der eigenen App die aktuellen Werte sehen kann.

Documentation