Details

Der Arduino Mega ist einer der Stärksten variante unter den Arduino-Boards. Für den SPAG Projekt wurde Arduino Mega ausgesucht, weil nur dieses Board über genügend digitale so wie analoge Ausgänge verfügt.

Technische Daten:
Digital I/O Pins - 54 (of which 15 provide PWM output)
Analog Input Pins - 16
Flash Memory - 256 KB of which 8 KB used by bootloader
SRAM - 8 KB
EEPROM - 4 KB
Clock Speed - 16 MHz

ESP8266 von dem Hersteller Espressif ist ein programmierbarer WLAN-SoC mit UART- und SPI-Schnittstelle. Die UART-Schnitttstelle ermöglicht eine kommunikation mit Mikrocontroller. ESP8266 wird verwendet um die erfasten Daten an außenstehende Server zu übermitteln mittels HTTP API Request.

Windsensor wird benötigt, um festzustellen, ob die Windstärke in km/h den kritischen Wert für die geöffneten Fenster im Gewächshaus nicht überschreit.

Regensensor wird ebenfalls für die Fenstersteuerung verwendet. Wenn Sensor den kritischen Wert erreicht wird eine µController Programm ausgeführt. Es erfolgt Fenster Schließvorgang.

Um festzustellen und systematisch zu erfassen, wie viel Wasser für die Bewässerung verwendet wird, wurde Wasserdurchfluss Sensor ausgesucht, der die durchflossene Menge Wasser in L/min erfasst.

Die Bewässerung im Gewächshaus muss effizient, ausreichend und rechtzeitig erfolgen. Um festzustellen, wann die Bewässerung benötigt ist, wird Erdfeuchte Sensor verwenden.

DHT21 Ist einer Temperatur und Luftfeuchtigkeit Sensor. Dieser Sensor wird verwendet, um die Luftfeuchtigkeit im Gewächshaus zu ermitteln. Die Temperaturmessung wird mit präzisen DS18B20 Temperatursensoren realisiert.

Bei DS18B20 handelt es sich um einen sehr präzisen Temperatur Sensor. Insgesamt werden vier solcher Sensoren eingebaut. Es wird Temperatur im Gewächshaus, jeweils in Unteren- und Oberenbereich so wie Boden- und Außentemperatur ermitteln.

Licht ist sehr wichtig für die Pflanzen. Deswegen wird dieses Parameter überwacht und systematisch erfasst. Anhang von erfassten Sensordaten können dann die Auswirkungen des Lichtes auf die Ernte festgestellt werden. Für diese Aufgabe wird BH1750 Lichtintensität Sensor verwendet.

BMP180 Luftdrucksensor hat eine ergänzende Funktion in unser Projekt. Der Luftdruck verändert sich laufend und in diesen Veränderungen steckt eine Menge an Informationen, diese Information kann für die Wettervorhersage verwendet werden.

Um die Anlage mit Energie zu versorgen, wird eine Photovoltaik Panel so wie 12V Autobatterie mit 80Ah verwendet. Die Energie Ausfallsicherheit wird mit Strom und Spannung Sensoren realisiert. Für die Strommessung wird ACS712 Sensor verwendet.

Insgesamt werden 2 Spannung Sensoren verwendet einmal für die Batteriespannung Messung und Zweitauswahl zum Spannung Messung, die von der Photovoltaik Panel ankommt. Anhang von Batteriespannung Werten können dann Aussagen über Ladezustand der Batterie getroffen werden und in gegebenen Fall Präventivmaßnahmen getroffen werden.

HC-SR501 Bewegung Sensor hat die Aufgabe die Beleuchtung im Gewächshaus zu steuern. Wenn Bewegung festgestellt wir und Lichtsensor Wert liefert, der unter den eingestellten Wert liegt, schaltet sich Licht im Gewächshaus ein.

Die Sensoren und µController benötigen 5 und 3,3V. Die Spannungsquelle (80Ah Batterie) liefert 12V die runter geregelt werden müssen. Diese Aufgabe erfüllt DC-DC Konverter.

Insgesamt werden zwei 8 Channel Relay Module verwendet. Einerseits werden sie für die Licht- und Belüftung Steuerung eingesetzt. Anderseits wird Fenster- und Türsteuerung mittels H-Brücke aus Relais realisiert.

Deckenventilator wird zum Belüftung eingesetzt. Wenn die eingestellte Temperatur bzw. Feuchtigkeit Parameter überschritten werden, wird der 12V Deckenventilator mittels Relais eingeschaltet.

Bewässerung im Gewächshaus wird mit Bewässerungsventil aus Gardena T1030D Bewässerungsuhr realisiert. Das Ventil wird mittels µController und erdfeuchte Sensor gesteuert.

Autobatterie wird als Spannungsquelle für das gesamte SPAG-Projekt eingesetzt. Mit 80Ah. Kapazität bietet diese Batterie ausreichend Energie für alle Bestandteile des Projektes für mehrere Tage, ohne aufzuladen. Batterie wird mittels Photovoltaik Panel ständig aufgeladen und mittels Strom und Spannung Sensoren überwacht. Dadurch wird ermöglicht, dass die Ganze System autonom bleibt und keine externe Versorgung benötigt wird.

Zum Öffnen und schließen von Fenster und Tür werden DC-Getriebemotoren eingesetzt. Diese 12V Motoren bitte ausrechend kraft um Fenster und Tür zu öffnen und schließen. Die Motoren werden mit Endschalter begrenzt.

Im Gewächshaus herrscht oft große Feuchtigkeit. Aus diesem Grund muss Elektronik und alle Feuchtigkeit empfindliche Komponente geschützt werden. Um die Steuerplatine und Arduino Mega als auch viele weitere Komponente zu schützen, wird ein Gehäuse mit IP65 Klassifizierung benötigt.

Gehäusen mit IP65 Schutzklasse haben folgende Merkmale:
Vollständiger Berührungsschutz, Schutz gegen Eindringen von Staub
Geschützt gegen Strahlwasser (aus allen Richtungen)

Photovoltaik Panel wird am Dach des Gewächshauses montiert und für Aufladen der Autobatterie eingesetzt. Es handelt sich Hier um eine 80W Photovoltaik Panel die über Laderegler an Batterie verbunden wird.

Um die Autobatterie mit Photovoltaik Panel aufzuladen, wird ein Solar Laderegler benötigt. Des Weiteren bietet diese Regler Überlade- so wie Tiefentladeschutz.