Technik

Hier eine kurze Beschreibung der eingesetzten Technik für die Versorgung, Messung, Steuerung und Auswertung.

Steuereinheit:

aktuelle Stand (März2015)

Sensoren 
Für die Messung der Bodenfeuchte, der Außentemperatur und dem Ladezustand des Systemakkus haben wir Sensoren verbaut die zyklisch die entsprechenden Parameter erfassen.

Feuchtigkeitssensoren (kapazitive)

Nach dem wir letztes Jahr (2014) solche Probleme mit unseren Sensoren auf der Basis von Leitwertmessungen hatten (Korrosion), sind wir dieses Jahr auf kapazitive Sensoren umgestiegen. Im Prinzip handelt es sich dabei um einen Kondensator, abhängig vom Dielektrikum (Erde) erhöht oder verringert sich die Zeit die benötigt wird um den Kondensator zu entladen - diese Zeit wird dann in Form einer Frequenz 100kHz - 1MHz an den Arduino gesendet, dieser wiederum erfasst die Daten und schickt sie an den Raspberry Pi. Anhand von Messungen welche Frequenz "trockene" Erde bzw. "feuchte" Erde besitzt, entscheit unsere Schaltung ob gegossen werden soll oder nicht.
Herzlichen Dank an dieser Stelle für die Anleitung: www.florian-weisser.de


Montage vom Sensor

Andere Sensoren:
Temperatur
Für eine bessere korrelation der Bodenfeuchtesensoren wird ab (2015) auch die Außentemperatur gemessen. So lässt sich leichter nachvollziehen wann eine Beregnung notwendig ist.
Sensortyp: Dallas DS1820

Batteriespannung
Das gesamte System (Steuerung, E-Zaun, Beregnung, Webserverf) läuft auf einem Inselsolarsystem (siehe unten), im Versuchszeitraum 2014 ist es mehrmals zum erreichen des Abschaltschwellenwerts gekommen. Dieser Wert wird von der Ladeschaltung des Solarsystems vorgegeben und schützt den Akku vor einer Tiefentladung, für uns heißt das "black out". Erste wenn wieder genug Ladung vorhanden ist geht das System wieder online, während dessen können keine Messdaten erfasst werden. Daher wird ab (2015) auch die Batteriespannung gemessen (Indikator für Batterieladezustand) um gegebenenfalls Verbraucher abzuschalten und die Reisezeit (in Betrieb befindliches System auf Akkubetrieb) bis zum nächsten Solaren Eintrag zu erhöhen.
Sensortyp: Spannungsteiler

Stromversorgung
Für die Stromversorgung der Bewässerungsanlage, den Sensoren und dem Schneckenzaun haben wir ein Photovoltaik-Inselsystem vorgesehen. Natürlich hätten wir auch eine Netzanbindung zustande gebracht, doch erschien die Herausforderung und der Spaßfaktor an einem Inselbetrieb doch zu überwiegen. Ein monokristallines Modul mit einer Spitzenleistung von 100Wp erzeugt während dem Tag genug Energie um zwischengespeichert in einem Akku auch den Nachtbetrieb aufrecht zu erhalten. Ein Laderegler von Steca hält das Modul am optimalen Betriebspunkt und überwacht die Akkuladung. Im untern Bild ist bereits die Modulhalterung zu sehen, ausgerichtet nach Süd 30° sind hohe Energieerträge garantiert.

Technische Daten:
Modul: monokristallin, 100Wp; Laderegler: Steca PR 1010; Solarkabel: 20m x 4mm²; Akku: 55 Ah@12V Blei-Vließakku KFZ, Lieferant: Offgridtec/Westech

Kosten:
Aufgrund einiger Anfragen, das Solarsystem kostete im Q1,2014:
Laderegler: 81€, Solar-Kabel  20m + MC Stecker: 52€, Modul: 117€, Akku = Re-Use
Summe = 250€ inkl. MwSt.

Elektrischer Schneckenzaun
Zum nachhaltigen und ökologisch ausgerichteten Garten gehört auch eine schonende Schneckenabwehr. Im langen hin und her zwischen Bio-Schneckenkorn, Kupferwänden und Bierfallen haben wir uns entschieden, einen elektrischen Schneckenzaun zu bauen. Auf Basis eines Impulsgenerators und einer KFZ Starterspule erzeugen wir ca. 1000V welche in einem Ringleiter (Weidezaun) auf ca. 10cm Höhe rund um das Beet führt.

Hinweis: Nach einigen Tests haben wir zwischen dem Holz und dem Leiter eine Isolation angebracht da der Widerstand vom Holz bei feuchte soweit absinkt, dass es zu einer Erdung kommt.

Wer mehr über das “Wie” erfahren möchte kann sich z.B diesen Kurzbericht vom MDR,2012 ansehen: MDR, Schneckenzaun.  
Herzlichen Dank an dieser Stelle für die Anleitung: Lötstelle.de, Impulsgenerator.

Tröpfchenbewässerung
Die Bewässerung ist der wichtigste Faktor für ergibiges Wachstum und hohen Ertrag. Vorallem in den Sommertagen mit +12h Sonne und hohen Tagestemperaturen ist die Blatt und Bodenverdunstung hoch. Wir haben uns für ein Tröpfchenbewässerungssystem eines bekannten Markenherstellers entschieden, nicht der Marke wegen, sondern weil dieses relativ einfach mit regulären Schläuchen und Y-Verteilern zu verlegen war. Lt. Beipackzettel tropft so pro Loch (alle 30cm, bei 3 Schläuchen zu je 15m) ca. 1,5l/h Wasser heraus, somit wird das Kulturbeet mit ca. 100 Auslässen x 1,5l = 150l/h und das Jungbeet mit 75l/h bewässert. Wohlgemerkt wird je nach Bodenfeuchte bis zu zwei mal automatische bewässert, ergibt unglaubliche 450l l/Tag. Im Vergleich dazu wird bei einer herkömmlichen manuellen Sprühbewässerung leicht 1-1,5m³ Wasser pro Gießvorgang verbraucht. 

Wasserverteilung im Beet nach ca. 5min.