{"id":14,"date":"2018-05-25T13:24:14","date_gmt":"2018-05-25T11:24:14","guid":{"rendered":"http:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/greenlab\/?page_id=14"},"modified":"2018-07-16T19:41:04","modified_gmt":"2018-07-16T17:41:04","slug":"naehrstoffe","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/greenlab\/naehrstoffe\/","title":{"rendered":"Gruppe 5: N\u00e4hrstoffe"},"content":{"rendered":"

Das ist die Seite f\u00fcr die Gruppe 5 des Projekts GreenLab. Wir k\u00fcmmern uns um die N\u00e4hrstoffversorgung der Pflanzen. Das bedeutet die Bespr\u00fchung der Wurzeln, und die automatische Messung und Regelung des N\u00e4hrstoffgehalts und PH-Werts der Spr\u00fchl\u00f6sung.<\/em><\/p>\n

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Beitragsbild: \u00a9 Nexusplexus | Dreamstime Stock Photos<\/a> & Stock Free Images<\/a><\/p><\/div>\n

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Theorie:<\/strong><\/p>\n

Bei der Bew\u00e4sserung der Pflanzen haben wir uns f\u00fcr ein aeroponisches System entschieden, da diese gegen\u00fcber herk\u00f6mmlicher Bew\u00e4sserung entscheidende Vorteile aufweisen. Dabei werden die Pflanzen am Stiel kurz oberhalb des Wurzelansatzes befestigt und stabilisiert, den die Wurzeln h\u00e4ngen in der Luft statt in einem stabilisierendem N\u00e4hrmedium. Die Wurzeln werden durch Spr\u00fchk\u00f6pfe mit einer N\u00e4hrl\u00f6sung benetzt. Dabei ist es wichtig das sie nicht konstant benetzt sind, da sonst die Wurzeln von Pilzen befallen werden k\u00f6nnen und nicht atmen k\u00f6nnen. Damit ist auch eine konstantes Spr\u00fchen ausgeschlossen, den die Wurzeln von Pflanzen m\u00fcssen Sauerstoff aufnehemen k\u00f6nnen. Sind die Spr\u00fchintervalle jedoch zu gro\u00df trockenen die Wurzeln aus und die Pflanze stirbt ab.<\/p>\n

Die Nasa hat in den 90 Jahren Untersuchungen zu dieser Art der Bew\u00e4sserung gef\u00fchrt, unter anderem f\u00fcr die selbstst\u00e4ndige Ern\u00e4hrung von Austronauten auf Weltraummissionen. Dabei hat sich ergeben das diese Art von Systeme den Wasserverbrauch bis zu 98% reduzieren k\u00f6nnen, den D\u00fcngemittelgebrauch um bis zu 60% und Pestizidgebrauch um bis zu 100%. All das wird erreicht w\u00e4hrend gleichzeitig der Ertrag der Ernte maximiert wird, und die Zeit von der Aussaat bis zur Ernte minimiert wird, da die Pflanzen unter nahezu perfekten Bedingungen aufwachsen. Bei Test waren statt der \u00fcblichen 1-2 Ernten von Tomaten pro Jahr bis zu 6 Ernten pro Jahr m\u00f6glich\u00a0 [NASA – Aeroponische Pflanzen<\/a>]. Im Rahmen von sp\u00e4teren\u00a0Untersuchungen<\/a> ergab sich auch das die Tr\u00f6pchen mit denen die Wurzeln benetzt werden f\u00fcr eine optimale N\u00e4hrstoffaufnahme einen Durchmesser von 5 bis 50 Mikrometer betragen sollte [Optimum Droplet Size<\/a>]. Das wollen wir realisieren indem wir Spr\u00fchd\u00fcsen verwenden die mit einem von eine Wasserpumpe erzeugtem Druck von ungef\u00e4hr 3 Bar arbeiten [Nebeld\u00fcse<\/a>].<\/p>\n

Der EC-Wert ist ungef\u00e4hr proportional zum N\u00e4hrstoffgehalt des Wassers, da die von den Pflanzen ben\u00f6tigten N\u00e4hrstoffe haupts\u00e4chlich Salze sind, welche den Leitwert des Wassers ver\u00e4ndern. Nichts anderes ist der EC-Wert (electroconductivity).\u00a0Hier<\/a> ist ein Link zu Theorie der Umrechnung von EC-Wert zu anderen Gr\u00f6\u00dfen. Ist der N\u00e4hrsoffgehalt zu hoch, wachsen die Pflanzen nicht gut, bei einem zu niedrigen auch nicht. Der optimale Wert ist von Pflanze zu Pflanze unterschiedlich, ein typischer Wert ist jedoch um die 1,5 EC. Die Pflanzen k\u00f6nnen jedoch dies N\u00e4hrstoffe nur aufnehmen, wenn der PH-Wert der richtige ist, das perfekte Mileu ist wiederrum auch pflanzenabh\u00e4ngig. Nehmen die Pflanzen einen Teil der N\u00e4hrstoffe auf, so wird das Wasser basischer und gleichzeitig N\u00e4hrstoff\u00e4rmer. Um also ein perfektes Mileu zu erzeugen, muss der S\u00e4ure- und N\u00e4hrstoffgehalt des Wassers konstant nachreguliert werden<\/p>\n

Praxis:<\/strong><\/p>\n

Wir messen den EC- und PH-Wert des Wassertanks, der zum Bew\u00e4ssern der Wurzeln verwendet wird. Dann vergleichen wir diesen mit dem von der Gruppe 1: Interface vorgegebenen Wert, der ein optimales Pflanzenwachstum garantieren soll. Dabei ist es Wichtig das PH- und EC-Wert nicht gleichzeitig gemessen werden, da der EC-Sensor Strom in das Wasser einspeist der den PH-Messwert verf\u00e4lschen w\u00fcrde. Die Messwerte werden zur\u00fcck an die Interface-Gruppe gegeben, um sie dem Nutzer anzuzeigen.<\/p>\n

Ist der PH-Wert zu niedrig, wird ein Magnetventil ge\u00f6ffnet und dem Bew\u00e4sserungstank wird S\u00e4ure hinzugef\u00fcgt. Ein zu hoher Wert ist unwahrscheinlich, da die N\u00e4hrstoffzugabe von au\u00dfen und die N\u00e4hrstoffaufnahme der Pflanzen das Wasser basischer macht. Deswegen ist nur eine Regelung in eine Richtung notwendig. Ist der EC-Wert zu niedrig, wird ebenfalls \u00fcber ein Magnetventil eine vorgemischte N\u00e4hrstoffl\u00f6sung beigef\u00fcgt. Durch die N\u00e4hrstoffaufnahme der Pflanzen wird das Wasser n\u00e4hrstoffarmer, der EC-Wert sinkt also. Deswegen ist auch hier nur eine Regelung in eine Richtung erforderlich. Damit das Wasser eine homogene S\u00e4ure- und N\u00e4hrstoffverteilung aufweist ist es n\u00f6tig das es von einer Mixvorrichtung verwirbelt wird.<\/p>\n

\"DSC_0143\"<\/a>

Aaron (links) und Yannick beim provisorischen Aufbau der Nachregelresevoire mit Magnetventilen und der Mixvorrichtung (rosa Deckel) f\u00fcr die Abschlusspr\u00e4sentation<\/p><\/div>\n

Zus\u00e4tzlich zu diesen Regelungen und Messungen wird der F\u00fcllstand des Wassertanks mit einem Kapazitiven Sensor gemessen und an die Interface-Gruppe weitergeleitet. Dazu wird ein Rohr mit einem Stab in der Mitte, in dem Tank befestigt. Diese sind leitend, aber von einander und dem Wasser isoliert. Somit stellen sie die Pole des Kondensators dar. Die Kapazitivit\u00e4t dieses ist von der H\u00f6he des sich zwischen den Platten befindlichen Wassers abh\u00e4ngig. Um die Pflanzen mit N\u00e4hrstoffen zu versorgen wird ein Pumpe \u00fcber eine Pulsweitenmodulation gesteuert. Die Weite wird dabei von der Interface-Gruppe vorgegeben.<\/p>\n

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Abschlussbericht:<\/strong><\/p>\n

Abschlussbericht der Gruppe 5: N\u00e4hrstoffe des Greenlab-Projekts<\/a><\/p>\n

Beteiligte Personen:<\/strong><\/p>\n

Projektleiter\/Tutor: Leo Blankenfeld<\/p>\n

Teilnehmer:<\/p>\n

Yannick – PH-Regelkreis und Schnittstellen<\/em>
\nAaron – PH-Regelkreis und Geh\u00e4use<\/em>
\nHannes – EC-Regelkreis und Geh\u00e4use<\/em>
\nJonas – EC-Regelkreis und Public Relations<\/em>
\nMomo – Wasserkreislauf und Pr\u00e4sentation<\/em>
\nFrederic – Wasserkreislauf und Geh\u00e4use<\/em>
\nPhillip – Microcontroller und Bauteile<\/em>
\nHendrik – Microcontroller und Abschlussbericht<\/em><\/p>\n

Protokolle<\/a><\/strong><\/p>\n

Vortr\u00e4ge<\/a><\/strong><\/p>\n

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Das ist die Seite f\u00fcr die Gruppe 5 des Projekts GreenLab. Wir k\u00fcmmern uns um die N\u00e4hrstoffversorgung der Pflanzen. Das bedeutet die Bespr\u00fchung der Wurzeln, und die automatische Messung und Regelung des N\u00e4hrstoffgehalts und PH-Werts der Spr\u00fchl\u00f6sung.   Theorie: Bei … Weiterlesen →<\/span><\/a><\/p>\n","protected":false},"author":67,"featured_media":31,"parent":0,"menu_order":0,"comment_status":"open","ping_status":"closed","template":"","meta":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/greenlab\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/14"}],"collection":[{"href":"https:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/greenlab\/wp-json\/wp\/v2\/pages"}],"about":[{"href":"https:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/greenlab\/wp-json\/wp\/v2\/types\/page"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/greenlab\/wp-json\/wp\/v2\/users\/67"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/greenlab\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=14"}],"version-history":[{"count":47,"href":"https:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/greenlab\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/14\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":268,"href":"https:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/greenlab\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/14\/revisions\/268"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/greenlab\/wp-json\/wp\/v2\/media\/31"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/greenlab\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=14"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}