Hallo liebe Gemeinde,
Ich bin Doktorand im Bereich Agrarwissenschaften an der Uni und muss in
den kommenden Jahren einige Pflanzenversuche im Gewächshaus durchführen.
Für diese Versuche ist es notwendig, die Pflanzen täglich zu wiegen, und
die fehlende Differenz des Wassers händisch zu gießen, bis das vorgegebe
Gewicht wieder erreicht ist.
Das tägliche Gießen ist sehr zeitaufwändig und lässt wenig Freiraum für
Flexibilität. Jetzt bin ich am überlegen, ob ich mir mit meinem Bruder
(Mechatroniker) und einem Freund (Maschinenbau-Student) eine kleine
Anlage bauen kann, die die Bewässerung automatisch übernimmt.
Ganz grob erklärt, habe ich mir die Funktionsweise so vorgestellt (auch
im Bild im Anhang illustrativ dargestellt):
Das System funktioniert so, dass unter jedem Topf, indem sich die zu
bewässernde Pflanze befindet, eine Wägezelle steht, die den Topf wiegt.
Das Ergebnis der Wägung wird an einen RaspberryPi weitergeleitet, der
dann mit den Einstellungen gefüttert wird und entweder eine Ventilbox
oder einzelne Pumpen ansteuert. Danach erfolgt die Differenz aus Wägung
und Zielwert und der Topf wird automatisch bewässert, bis das Gewicht XY
erreicht ist. Der RaspberryPi dokumentiert natürlich auch die
Ergebnisse, so dass man z.B. in Trockenstressversuchen auch
nachvollziehen kann, was an Wasser transpiriert wurde. Nach der Wägung
werden die Töpfe über eine Platte nach oben gefahren, um eine dauerhafte
Belastung der Wägezellen zu vermeiden, da die Zellen (zumindest im
Niedrigpreissegment) mit der Zeit sonst ungenau werden und ständig neu
kalibriert werden müssten. Beim Antrieb handelt es sich um einen
Linearantrieb mit angeflantschen Elektromotoren. Man könnte diese
Mechanik aber sicher auch manuell per Hand ausführen, was allerdings
wieder einen täglichen Zeitaufwand bedeuten würde (das Ganze aber
wesentlich kostengünstiger macht). Das ganze System wird mit Hilfe von
ITEM-Aluminiumgestellen realisiert.
Mein Hauptproblem an dem ganzen System sind bisher ordentliche
Wägezellen. Ich habe oben das Problem beschrieben von dem ich gelesen
habe, dass die Wägezellen mit der Zeit ausnuddeln, und man eine
dauerhafte Belastung vermeiden sollte. Sehr ihr das genau so, oder gibt
es auch Wägezellen, denen das nichts ausmacht?
Mich würde noch interessieren, was man preislich für ein solches System
für 40 Töpfe schätzen kann. Man kriegt vieles günstig bei Alibaba, aber
ich weiß nicht was eine gute Wägezelle kosten muss. Ach ja, die Gewichte
der Töpfe gehen bis ~ 10 kg maximum und es sollte möglichst mindestens
auf 10 Gramm genau gewogen werden.
Auch muss ich mir um die Programmierung des RaspberryPI Gedanken machen,
weil ich mich mit diesem System bisher kaum beschäftigt habe.
Ich hoffe, ich konnte vernünftig schildern was ich vorhabe, und bedanke
mich im Voraus für eure Hilfe.
Franz
Franz schrieb:> Mein Hauptproblem an dem ganzen System sind bisher ordentliche> Wägezellen. Ich habe oben das Problem beschrieben von dem ich gelesen> habe, dass die Wägezellen mit der Zeit ausnuddeln, und man eine> dauerhafte Belastung vermeiden sollte. Sehr ihr das genau so, oder gibt> es auch Wägezellen, denen das nichts ausmacht?
Ich sehe das so, dass man sich verschiedene Wägezellen besorgt und in
einem Vorversuch Messungen zum Krichverhalten macht.
Die gemessene Drift vergleicht man dann mit den Erfordernissen und kann
sie z.B. auch anhand gelegentlicher Kalibrierung mit einer Standardlast
kompensieren.
Franz schrieb:> Mein Hauptproblem an dem ganzen System sind bisher ordentliche> Wägezellen.
Das stimmt, driftfreie Wägezellen auf dem Chinamarkt zu finden ist
sicherlich nicht einfach. Der Rat, an eine professionelle Firma
heranzutreten, bringt nichts da du das vermutlich nicht bezahlen
möchtest. Da müsste man einfach ein paar bestellen und Versuche machen.
Zunächst jedoch:
Wenn ich nichts überlesen habe, hast du nichts über die Auswertung
geschrieben. In diesem Zusammenhang läuft einem sehr schnell der HX711
AD Wandler über den Weg. Da lauern so einige Fallstricke. Leider hat
sich eine bestimmte Platine mit einem Designfehler in der Masseführung
stark verbreitet. Die findet man bei Aliexpress überall. Wenn es günstig
sein soll, könnte man über den Einsatz des ADS1232 nachdenken. Der hat
ganz offensichtlich bei der Entwicklung des HX711 Pate gestanden und ist
daher sehr ähnlich. In den Daten ist er allgemein besser. Noch besser
wäre was von Cirrus Logic, so z.B. CS553x
Harald schrieb:> In diesem Zusammenhang läuft einem sehr schnell der HX711> AD Wandler über den Weg. Da lauern so einige Fallstricke. Leider hat> sich eine bestimmte Platine mit einem Designfehler in der Masseführung> stark verbreitet. Die findet man bei Aliexpress überall.
Den einen Draht nachzulöten, ist doch nun wirklich nicht so wild.
Franz schrieb:> Ach ja, die Gewichte> der Töpfe gehen bis ~ 10 kg maximum und es sollte möglichst mindestens> auf 10 Gramm genau gewogen werden.
mindestens 0,1% Genauigkeit beim Wiegen - nichts fuer Anfaenger und
schon gar nicht im Billigbereich.
Wobei schon die Formulierung "mindestens auf 10 Gramm genau" zeigt, dass
da elementare Grundlagen fehlen.
wendelsberg
Wolfgang schrieb:> Harald schrieb:>> In diesem Zusammenhang läuft einem sehr schnell der HX711>> AD Wandler über den Weg. Da lauern so einige Fallstricke. Leider hat>> sich eine bestimmte Platine mit einem Designfehler in der Masseführung>> stark verbreitet. Die findet man bei Aliexpress überall.>> Den einen Draht nachzulöten, ist doch nun wirklich nicht so wild.
Yup, super Idee. Bei den täglichen Differenzmengen einer Topfpflanze
wird das die Lösung bringen.
Klaus schrieb:> Mach doch eine XY Tisch darunter und verfahre die Wägezelle.
Oder, noch besser, verfahre eine richtige Waage, die deine Anforderungen
zur Messgenauigkeit auch sicher erfüllt?
Referenzen können dann auch entfallen, bzw dienen dann nur noch der
Fehlererkennung, Dreck, etc..
Ich würde die Waage / Wägezelle (mehr oder weniger geeicht) an einem
Platz belassen und die Töpfe dahin bewegen. Bei Wiegung/Wägung die
erforderliche Flüssigkeit auffüllen und weiter geht es.
Erkennbar über RFID oder Barcode etc.
Ein "X-Tisch" wäre mechanisch viel einfacher zu realisieren...
Beim Bild von oben also 4 Wägezellen nebeneinander, die dann gemeinsam 8
Positionen anfahren und auf die dann jeweils 4 Töpfe gleichzeitig
abgesetzt werden.
Harald schrieb:> Yup, super Idee. Bei den täglichen Differenzmengen einer Topfpflanze> wird das die Lösung bringen.
k.A., auf welchen geheimnisvollen Designfehler du anspielst.
Gegen den bei vielen HX711-Modulen nicht angeschlossenen AGnd hilft ein
Draht zumindest deutlich.
Wie schon von Sem52 vorgeschlagen würde auch ich eine Waage verwenden.
Das macht vieles einfacher. Ein Aspekt der noch nicht genannt wurde, ist
der das die Pflanze mit der Zeit auch an Gewicht zulegt. Das heißt, das
sie auf Grund ihrer Größe eigentlich mehr Wasser benötigen würde, aber
weniger zur Verfügung hat. Von daher wäre meiner Meinung nach eine
volumetrische Dosierung weit besser geeignet, die sich auch am Gewicht
der Pflanze orientieren kann, aber mit steigender Masse auch die
Gießmenge erhöht.
Wolfgang schrieb:> hilft ein Draht zumindest deutlich.
Mag sein, dass es besser wird. Dennoch, für diese Art der
Differenzmessung ist HX711 deutlich ungeeignet. Wenn du das dennoch mit
Hilfe eines nachgerüsteten Drahtes verteidigen möchtest, gerne! Ich
persönlich habe da überhaupt kein Problem damit.
Also mir sind Startupler und "Spinner" wesentlich lieber als Typen die
andere mit eingebildeten Szenarien grundlos beleidigen.
Franz schrieb:> Ich hoffe, ich konnte vernünftig schildern was ich vorhabe, und bedanke> mich im Voraus für eure Hilfe.
Wiegen ist nicht so einfach. Die Töpfe dürfen nicht verkanten,
Blattverlust etc. macht es nicht einfacher und was du da wiegst ist auch
nicht immer klar.
Für ein Projekt lohnt sich der Aufwand mMn. nicht, da ist es einfacher
jemanden dafür zu bezahlen.
Wenn du es aber riskieren willst wäre meine erste Idee (ad hoc) die
Töpfe aufzuhängen und mittels einer Art "japanischem Fadenziehen" über
einen Rahmen einzeln 10 mm hochzuhieven.
Dann kannst du das Gewicht am Rahmen mit nur einer Waage Messen. Die
kann dann beliebig genau sein, je nach Budget.
Dafür brauchst du den Rahmen, 40 billige Getriebemotore, eine Waage und
die Umlenkrollen.
Dazu vielleicht noch ein paar bekannt Gewichte zum kalibrieren. Die
würde ich auch bei den schon genannten Lösungen verwenden
Such dir ne Wage die zuverlässig funktioniert und nen rs232-Port hat.
Alles Andere (auch Selbstbaulösungen) sind Käse. Mach das dem Professor
klar und sorge dafür dass er das Geld springen lässt. Wirklich furchtbar
mit welchen (geringen) Mitteln an deutschen Unis gearbeitet wird.
Teilweise nichtmal Geld für anständige Stühle: (
Mach dem Prof klar dass die Entwicklung weitaus teurer ist wenn du das
machst (bei 10 € die Stunde) als wenn ein ordentliches Gerät angeschafft
wird!! Spreche aus Erfahrung! Es wird länger dauern als du dir jetzt
denkst und am Ende wirst du frustriert sein!
Desweiteren verwertet die Pflanze zum Teil Wasser und CO2 und baut
daraus Zellstoff, den du natürlich mitwiegst. Das bekommst du raus wenn
du das tägliche Delta an Gewicht betrachtest und du musst natürlich dein
Tara dementsprechend täglich anpassen. Ich kann dir zum Programmieren
LabView empfehlen, das ist intuitiv und für Studenten günstig zu haben
nur wenn nimm die original NI Hardware und keinen Arduino (spreche
wieder aus Erfahrung!)
Harald schrieb:> Mag sein, dass es besser wird. Dennoch, für diese Art der> Differenzmessung ist HX711 deutlich ungeeignet. Wenn du das dennoch mit> Hilfe eines nachgerüsteten Drahtes verteidigen möchtest, gerne!
Vielleicht wirst du mal konkret, welches der dir bekannten Designfehler
ist.
Bei mir jedenfalls kamen Module an, bei denen die Speisung von IC und
Brücke über Eingangsschutzdioden von Steuereingängen erfolgte, weil AGnd
nicht angeschlossen war.
Wenn du meinst, dass da ein Draht keine adäquate Maßnahme ist, habe ich
irgendetwas an der Bedeutung eines Drahtes für den sicheren Stromfluss
nicht verstanden.
Waage schrieb:> Such dir ne Wage die zuverlässig funktioniert und nen rs232-Port hat.
Wohl die beste Idee. Dann noch einen Barcode an den Topf und die 40
Dinger sind in 5 Minuten gewogen und erfasst.
> Ein Aspekt der noch nicht genannt wurde, ist der> dass die Pflanze mit der Zeit auch an Gewicht zulegt.
Stimmt.
Da scheint mir schon die Methodik falsch zu sein.
wendelsberg
Wie wäre es mit einer Balkenwaage? Wenn es nur darauf ankommt das
ursprüngliche Gewicht zu erreichen braucht man keine genauen Messwerte.
Ein Schalter oder Lichtschranke als Sensor und soweit Wasser nachfüllen
bis die Waage wieder umkippt. Dann wird die Wasserzufuhr gestoppt. Die
Waage ist nicht nur sehr genau, sonder auch sehr empfindlich.
Frag mal bei Imkern nach einer Bienenstockwaage, das gibt es etliche
Bastellösungen. Die können Dir auch sagen, welche China-Waagen was
taugen und welche nicht.
Franz schrieb:> Auch muss ich mir um die Programmierung des RaspberryPI Gedanken machen,> weil ich mich mit diesem System bisher kaum beschäftigt habe.
Für den Raspi gibt es Linux (Raspbian), da wäre Python ein schneller
Einstieg, viele Schnittstellen-Protokolle sind schon dabei.
Problem wären die 40 Messzellen, der Raspi hat nicht genug GPIOs, aber
es gibt ja schöne Port-Expander. Ich tendiere wie schon oben gesagt auch
zu einer guten Waage (wasserdicht abgedeckt) und einem
"Verschiebebahnhof" für die Töpfe.
Hallo,
Wie andere hier auch würde ich für deinen Zweck ebenfalls ne "fertige"
Waage empfehlen (Gibt es für unter 200€ mit RS232). Statt der Pflanzen
könnte man auch nur die Waage selbst verfahren: Das dürfte vom
Platzbedarf als auch von der Komplexität der Mechanik wesentlich besser
ausfallen. Eventuell könnte man mit der Waage auch gleich die
Bewässerung mitfahren lassen, dann spart man sich die 40 Schläuche +
Magnetventile. Außerdem wäre das ganze dann wesentlich besser
skalierbar.
Eine weitere Anmerkung: Wie schnell wachsen eigentlich die Pflanzen? Ein
Teil der Pflanzenmasse entsteht ja aus CO2, so dass deine Töpfe bei
gleichem Wassergehalt immer schwerer werden.
Achso und die Pflanzen wiegen nichts und wachsen auch nicht? wie willst
du das bitte kompensieren beim wiegen? und dann die winzigen Töpfe, am
besten auf Erde...ach ja...Dr...
Also lass dir mal von einem Profi erklären, wie das geht (weiter oben
ist besser)
1. Hochdruck Aerophonics (Nasa)
2. Niederdruck Aerophonics
3. DWC (deep water culture)
4. NFT (nutrient film technique)
5. Tröpfchenbewässerung
6. Kapillarbewässerung
7. Händisch
Alle System müssen eingestellt werden, ansonsten Überschwemmung oder
Austrocknung... Sensorik hat sich nicht wirklich bewährt.
Ich mag Enten schrieb:> Sensorik hat sich nicht wirklich bewährt.
Vielleicht lag es an der Sensorik oder nach welche Gesichtspunkten
werden die Systeme eingestellt?
Der Sensor müsste nur 4 mal pro Tag elektromechanisch an der Ladung
angesetzt werden.Eine Mechanik lässt sich sicher einfach
konstruieren.Elektromagneten bieten sich an.Ich bin auch interessiert an
einer Bewässerungswaage.
Franz schrieb:> Für diese Versuche ist es notwendig, die Pflanzen täglich zu wiegen, und> die fehlende Differenz des Wassers händisch zu gießen, bis das vorgegebe> Gewicht wieder erreicht ist.
Die Pflanzen gewinnen aber permanent an Gewicht hinzu.
Das ist eine unlogische Vorgehensweise. Man müsste eigentlich nur dafür
sorgen dass die Wurzeln entsprechend befeuchtet sind. Was sind das für
Pflanzen?
Summsum schrieb:> Frag mal bei Imkern nach einer Bienenstockwaage, das gibt es etliche> Bastellösungen. Die können Dir auch sagen, welche China-Waagen was> taugen und welche nicht.
Das hatten wir hier schon mal.
Das Problem besteht im Temperatur-Drift. Solche Systeme sind daher dann
eher nur auf 1kg genau.
Sumsum schrieb:> Ich tendiere wie schon oben gesagt auch> zu einer guten Waage (wasserdicht abgedeckt) und einem> "Verschiebebahnhof" für die Töpfe.
Also man nutzt hier nur eine Wage und fährt einen Schlitten immer unter
den entsprechenden Topf. Vorher auf null kalibrieren und dann messen.
Das wäre eine gangbare Lösung.
Franz schrieb:> Jetzt bin ich am überlegen, ob ich mir mit meinem Bruder> (Mechatroniker) und einem Freund (Maschinenbau-Student) eine kleine> Anlage bauen kann, die die Bewässerung automatisch übernimmt.
Kannst du nicht, da die beiden zu doof sind, eine Lösung zu finden.
Sonst hättest du hier nicht gefragt. Und von Agrarwissenschaft hast du
auch keine Ahnung. Macht ja nichts, deshalb machst du ja nun den Doktor.
>Ich bin Doktorand im Bereich Agrarwissenschaften an der Uni und muss in>den kommenden Jahren einige Pflanzenversuche im Gewächshaus durchführen.
Wahrscheinlich ist die ganze Anlage schon gebaut, aber ich hätte die
Konstruktion minimiert und mich an den Farmbot angelehnt:
https://farm.bot/
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