Bevor ich wieder zu viel Geld ausgebe für Sachen die ich nicht brauche dachte ich mir ich sammle erst einmal Informationen.
Ich habe folgendes Problem:
In dieser Box (siehe Bild) soll eine Lampe in einem definierten Abstand von ca.17cm einer wachsenden Pflanze folgen. Ich habe dazu mehrere Ideen die ich aber noch für unausgegoren halte.
[[Bild:box.png]|300px]
Mir geht es in erster Linie darum wie Fahre ich die Lampe also mit welcher Mechanik und wie erkenne ich die Position zuverlässig.
=== Technische Informationen ===
Lampenhub = max. 200cm
Lampengewicht = 3 KG
Abstand zur Pflanze = 17 cm
Steuerung = ESP32-DEV Board
Derzeit denke ich mir, in einem Abstand von 17cm zur Lampe 2 Stück Time to Flight Sensoren über Kreuz zu Positionieren um den Abstand abzudecken wenn die Pflanze in diesen Bereich hinein wächst. Aber wie ich die Lampe auf- und abfahren kann und daraus auch einen Messwert zu erlangen für die Pflanzenhöhe?
Ritzel und Zahnstange? Steppermotor?
Weitere Informationen zum Projekt habe ich noch hier
wie Fahre ich die Lampe also mit welcher Mechanik und wie erkenne ich
die Position zuverlässig.
Du siehst also, vor allem ein mechanisches (und finanzielles) Problem.
Man könnte fragen, welche Höhe eine Pflanze hat. oberste Blattspitze, Blütenhöhe, Stammhöhe ?
Man könnte Fragen, welchen Sinn es hat eine Lichtquelle so nah zu bringen. Will man einen kleinen Attraktorpunkt haben damit sie nicht nach aussen wächst ?
Man könnte überlegen, ob sich das Wachstum nicht vorabbestimmen lässt, im Sinne von 10cm/Woche.
Wenn ein Licht ganz oben montiert ist und die Wände als Spiegel ausgeführt werden, bekommt man sowieso alles Licht oben auf die Pflanze. Unten stellt sie sich selbst in den Schatten, da verliert sie.
3kg über 2m zu heben erfordert 60J oder 0.016Wh. Aus einer 1.5V Batterie also 10mAh. Auch mit Getriebeverlusten reicht also eine Knopfzelle als Stromversorgung. Um etwas fast beliebig langsam aber mit Kraft zu bewegen nutzt man tunlichst ein Getriebe, gerade Motoren geringster Leistung haben ja hohe Drehzahlen. Und um etwas anzuheben reicht eine Seilwinde.
Und dann montiert man 17cm unter der am Faden aufgehängten Lampe ein Metallgitter, schliesst das an einen Transistor an der Strom durch den Motor freigibt so bald die Pflanze aus ihrem am Pluspol hängenden Blumentopf das Gitter berührt.
Den Abstand zur Spitze (die dann aber auch eine gewisse Fläche habe müsste) könnte man vielleicht mit einem Ultraschall-Modul messen.
Für die Höhenverstellung würden sich Trapezgewindespindeln und Schrittmotoren mit Steuerung anbieten, wie sie bei 3D-Druckern zum Einsatz kommen.
Ich find die Sensortechnik von Micha als die bessere Lösung.
Roger will eventuell mehere Systeme, ich mein etwa 3
nebeneinanderstellen, da kommen sich dann die Ultraschallsensoren
ins Gehege.
Den Pluspol nem Kohlestab aus ner Zink-Braunstein-Batterie
in den Blumentopf, unterhalb der Lampe angebrachte Edelstahlgaze
als Fühler ist doch geil!
An die Gaze wird ein Tandentransistor angeschlossen
der bei Berührung der Pflanze ein Relais anziehen läßt,
das dann die Winde steuert.
Das Relais hat dabei den Vorteil, das es ne natürliche
Hysterese einbringt und damit schnelle Schwingungen des
Systems unterdrückt.
Eine leichte Abfallverzögerung des Relais hebt dann die Lampe
genügend an.
Eine Winde klingt gut. Die einfachst-mögliche Implementierung erscheinen mir 2 Schnüre zu sein, die auf einen Stab gewickelt werden.
Da du ohnehin eine Lampe und den ESP betreiben musst, spielt der Stromverbrauch des Motors keine Rolle (auch wenn die Winde fast nichts braucht).
Ich schlage vor, noch mal einen Schritt zurück zu machen.
Die Sensortechnik - egal welche - wird am Anfang vermutlich nicht hundertprozentig funktionieren und etliche Optimierungen brauchen.
Ich nehme an, die Automatik brauchst du, weil du nicht vor Ort bist. Sonst könntest du es ja selbst alle paar Tage verstellen.
Mein Vorschlag ist daher, eine Webcam auf Lampenhöhe einzubauen und den Antrieb fernsteuerbar zu machen.
Die einfachst-mögliche Implementierung erscheinen
mir 2 Schnüre zu sein,
Warum zwei?
Man könnte auch das Kabel der Lampe als Seil verwenden und aufwickeln.
Dafür muss es halt nur eine Zugentlastungsseele haben.
Die könnte man auch nachträglich außen montieren.
An der Lampe an 17cm langen Abstandshaltern zwei Leisten befestigen, die Lichtschranken (oder "eine Lichtschranke und einen Zickzackspiegel") beinhalten.
Quasi ein Lichtgitter. Ein Laser, zwei Spiegelleisten die den Strahl sagen wir 10 mal über die Strecke schicken und ein LDR oder Fototransistor.
Nachts, wenn das Licht aus ist und der LDR "dunkel" meldet, macht man den Laser an. LDR sagt "hell" = Lift bleibt stehen, LDR sagt "dunkel" = Lift zieht hoch. Mit Timer oder Streckenmessung so das er bei einem Fehler nicht ins zweite OG fährt, plus einem Endschalter oben und unten sollte das zuverlässig gehen.
Strom durch die Blume zu schicken dürfte ihr nicht gefallen egal wie klein er ist und ich bezweifle auch dass das zuverlässig funktioniert, aber das müsste man ausprobieren.
Man könnte auch das Kabel der Lampe als Seil verwenden und aufwickeln.
Ich würde eher zwei Drahtseile nehmen, die sind billiger und einfacher als ziehbares Kabel, und taugen eher als Stromleiter als ein ziehbares Kabel als Trägerseil taugt.
Ist ja nicht so das viele höhenverstellbare Deckenlampen mit Halogen und LED den Strom über zwei Drahtseile leiten, das Prinzip funktioniert super.
Nur hat eine bis zu 2 m hohe Pflanze nicht nur oben Blätter.
Eine flächige Beleuchtung in einem größeren Raum dürfte für das gleichmäßige Wachstum eher besser sein.
Oder die Box innen verspiegeln, dann kann die Lampe auch weiter oben bleiben.
Das entscheidende war das Wort "Drahtseil", nicht "zwei".
Aber drei wasauchimmer machen die Lampe und Konstruktion unnötig kompliziert, bei vieren ist die Wickelomatik einfacher, aber die exakt gleiche Länge nicht mehr trivial.
Bei zwei ist das simpel, hat gleichmäßige Lastverteilung und wenn die Seile leicht unterschiedlich lang sind durch die Wickelei ist die Lampe 3° schief, mehr nicht.
Das sie ein wenig wackelt sollte auch egal sein.
Nur hat eine bis zu 2 m hohe Pflanze nicht nur oben Blätter.
Eine flächige Beleuchtung in einem größeren Raum dürfte für das
gleichmäßige Wachstum eher besser sein.
Oder die Box innen verspiegeln, dann kann die Lampe auch weiter oben
bleiben.
Nur so am Rande in dieser kleinen Box kommt man ohne besondere Zusatz
Produkte. Nur mit NPK auf 1g/Watt.
Das das meiste Licht von oben auftritt ist ok haben Experimente gezeigt.
wie Fahre ich die Lampe also mit welcher Mechanik und wie erkenne ich
die Position zuverlässig.
Du siehst also, vor allem ein mechanisches Problem.
Ja vor allem.
Man könnte Fragen, welchen Sinn es hat eine Lichtquelle so nah zu
bringen. Will man einen kleinen Attraktorpunkt haben damit sie nicht
nach aussen wächst ?
Es hat in Experimenten gezeigt das in Verschieden Wachstumsphasen / Blattmasse / Alter usw mit sehr Wenning Energie gefahren werden dann kann die Lampe auch viel dichter. Ohne das man Einbußen im Ertrag TM hat das gegenteil ist der fall.
Man könnte überlegen, ob sich das Wachstum nicht vorabbestimmen lässt,
im Sinne von 10cm/Woche.
Es hat sich gezeigt das es Genotypen gibt die in der Stretch Phase 4-9 cm Täglich zulegen. Darum ist eine Ständige Sensorik nötig.
Illegale Anbauer stehlen meist den Strom und benutzen völlig überdimensionierte Lampen. Hier geht es am ende Darum eine Automatisierung zu entwickeln nicht um den persönlichen Anbau von Rauschgift.
Auf Diskussionen mit Forentrollen sollte man sich nicht einlassen.
Die sind nämlich merkbefreit, was Diskussionen eine zirkuläre
Polarisation verleiht. Sie dreht sich dann im Kreis.
Es geht mir nicht darum am ende was zu Kiffen zu haben sondern eine Hoch
Effiziente Lösung der Vollautomatischen vertikal growing Methode in
einem Milliarden schweren Wachstumsmarkt
Dann wirst du doch ein paar tausend € in ein Ingenieuerbüro investieren können, dass eine massenproduktionstaugliche durchgerechnete Detaillösung erarbeitet (inkl. CE und Produktsicherheitsgesetz) und musst nicht in einem Forum voller Schwätzer nach einem Bastelansatz fragen.
Boh, wenn meine Tomate wüsste, dass sie vertical growing macht, und ob mein Wegerich weiss dass er das nicht kann ?
Dann wirst du doch ein paar tausend € in ein Ingenieuerbüro investieren
können, dass eine massenproduktionstaugliche durchgerechnete
Detaillösung erarbeitet (inkl. CE und Produktsicherheitsgesetz) und
musst nicht in einem Forum voller Schwätzer nach einem Bastelansatz
fragen.
Es geht mir nicht darum am ende was zu Kiffen zu haben sondern eine Hoch
Effiziente Lösung der Vollautomatischen vertikal growing Methode in
einem Milliarden schweren Wachstumsmarkt.
Sorry, aber da heute noch einen Fuss als Einzelperson oder Kleinbetrieb reinzubekommen, ist einfach irres Denken.
Schon vor zig Jahren konnte man in den unterschiedlichsten Dokus die riesigen Industriehallen bewundern, wo die unterschiedlichsten Pflanzen in Paternoster-Hochregalen unter Kunstlicht in genau angepasster Wellenlängenzusammensetzung, Zeitsteuerung, Temperaturverlauf, usw. gezüchtet werden.
Niemand arbeitet da mit trivialen Sensoren für ein Wachstum, sondern in der Forschung echte Menschen, in der Industrie Cams und KI.
Wie wertvoll müsste die einzelne Feld- und Wiesen-Pflanze sein, damit sich ein Aufwand lohnt, eine aufwändige Technik pro Pflanze zu installieren?
Was bisherige Anzuchtbetriebe machen, wie ein wiederholtes Vereinzeln und Umverteilen der Pflanzen in jeweils angepasste Verhältnisse, machen in den industriellen 'Growboxen' eben die per KI gesteuerten Roboter.
Und idR. mit den jeweiligen Chargen.
Ein 'Kümmerling' interessiert da niemanden.
Muss denn wirklich die Lampe einen konstanten Abstand von der Lampe haben oder genügt es, wenn die Beleuchtungssstärke konstant ist?
Viel einfacher wäre es, die Lampe in den Brennpunkt eines Parabolreflektors zu setzen, eventuell noch eine (Fresnel-)Linse davor. Dann ganz oben aufhängen. Dadurch laufen die Lichtstrahlen weitgehend parallel und die Pflänzchen bekommen unabhängig von ihrer Größe immer die gleiche Beleuchtungsstärke. Das wäre viel weniger störanfällig als eine komplexe Mechanik.
Btw: Warum willst due die Pflanzen eigentlich in einen Schrank sperren? Ein Gewächshaus wäre doch viel besser geeignet und könnte wenigstens teilweise natürliches Sonnenlicht nutzen.
Ich würde eine Platte für die Pflanze in den Schrank hängen. Mit 4 Haken in der Platte, die man in der Höhe justieren kann, wird diese dann an vier Seilen eingehakt, welche gerade nach oben laufen und dort von jeweils einer eigenen Rolle über den Schrank auf einen gemeinsamen Punkt gelenkt werden.
An diesem Punkt sitzen 4 weitere Umlenkrollen. Dahinter werden die 4 Seile zu einem Seil verbunden und laufen außen bis ganz nach unten. Dort befindet sich eine Seilwinde ausschließlich mit einer Bremse.
Wenn die Pflanze wächst, muss die Platte im Schank gesenkt werden. D.h. sie folgt der Gravitation und dafür muss nur das Seil nachgegeben werden. Am Anfang zieht man die Platte von Hand nach oben - wie in einem Uhrwerk einer Standuhr. Man benötigt also nur eine Bremse, die elektrisch gelöst werden kann.
Die Lampe sitzt bei dieser Konstruktion fest ganz oben. 17cm darunter der Sensor.
Da die ganze Zeit Licht vorhanden ist, würde ich hier einen Schacht bauen, mit dem man quer zum Licht auf eine dunkle, am besten zusätzlich abgeschattete Fläche schaut.
D.h. wenn die Pflanze nicht hoch genug ist, sieht der Sensor schwarz, sobald die Pflanze das Licht in den Photosensor reflektiert, wird die Bremse gelöst, bis die Pflanze wieder aus dem Sichtfeld des Photosensors verschwindet.
Derzeit denke ich mir, in einem Abstand von 17cm...
Warum nicht 12 cm?
Mir ging es erst einmal darum einen wert in den Raum (Forum) zu stellen. Es ist im versuch derzeit so das der Abstand so dicht wie möglich ist ohne das es Hitzestress gibt. Dabei wird die Lampe gedimmt über eine Steuersignal von 1-10 Volt. Letzten Endes wird der PPFD gemessen und eingestellt. (Später soll es ja Automatisch über eine Berechnung erfolgen)
Das ist richtig da ich nicht sehr Detailreich in Fusion zeichne mir ging es dabei nur um die illustration der Abstrahlungswinkel der TimeOfFligth Sensoren.
Muss denn wirklich die Lampe einen konstanten Abstand von der Lampe
haben oder genügt es, wenn die Beleuchtungssstärke konstant ist?
Viel einfacher wäre es, die Lampe in den Brennpunkt eines
Parabolreflektors zu setzen, eventuell noch eine (Fresnel-)Linse davor.
Dann ganz oben aufhängen. Dadurch laufen die Lichtstrahlen weitgehend
parallel und die Pflänzchen bekommen unabhängig von ihrer Größe immer
die gleiche Beleuchtungsstärke. Das wäre viel weniger störanfällig als
eine komplexe Mechanik.
Interessanter Ansatz.
Btw: Warum willst due die Pflanzen eigentlich in einen Schrank sperren?
Ein Gewächshaus wäre doch viel besser geeignet und könnte wenigstens
teilweise natürliches Sonnenlicht nutzen.
Ja natürlich da hast du recht. Aber erst einmal muss ich daten unter Labor Bedingung sammeln ein schönes Freifeld Gewächshaus habe ich leider auch nicht und so bin ich unabhängig von den Jahreszeiten.
--- Und
Weil es primär darum geht eine Software zu Designen. Die unter eingehausten Bedingungen welche Pflanzen auch immer Züchtet ob es Später in einem Gewächshaus in einer Halle mit oder Ohne Lampen Verstellung benutzt wird ist dann variabel. Diese suche nach einer Praktikablen Lösung für eine Lampen Mechanik ist nur ein kleiner teil des Projekts.
Wie ich sehe wird durch meine Website wohl ein Falsches Bild vermittelt worum es eigentlich geht daran werde ich noch einmal Arbeiten müssen.
Die Lampe sitzt bei dieser Konstruktion fest ganz oben. 17cm darunter
der Sensor.
Da die ganze Zeit Licht vorhanden ist, würde ich hier einen Schacht
bauen, mit dem man quer zum Licht auf eine dunkle, am besten zusätzlich
abgeschattete Fläche schaut.
D.h. wenn die Pflanze nicht hoch genug ist, sieht der Sensor schwarz,
sobald die Pflanze das Licht in den Photosensor reflektiert, wird die
Bremse gelöst, bis die Pflanze wieder aus dem Sichtfeld des Photosensors
verschwindet.
Dafür braucht man übrigens gar keinen Prozessor.
Gruß
Jobst
Ich finde es toll was für Interessante Lösungsansätze erdacht werden.
Danke für eure Hilfe
Viel einfacher wäre es, die Lampe in den Brennpunkt eines
Parabolreflektors zu setzen, eventuell noch eine (Fresnel-)Linse davor.
Dann ganz oben aufhängen. Dadurch laufen die Lichtstrahlen weitgehend
parallel und die Pflänzchen bekommen unabhängig von ihrer Größe immer
die gleiche Beleuchtungsstärke.
Parallel von oben ist aus Pflanzensicht nicht optimal, weil die eben nicht nur eine einzige geschlossene Blattschicht haben. Die Zelte/Boxen sind in der Regel mit sehr gut reflektierendem Material an den Wänden ausgestattet, sodass ein gewisses Maß an seitlicher Abstrahlung durchaus erwünscht ist, um die gesamte Pflanze mit Licht zu versorgen.
Warum willst du die Pflanzen eigentlich in einen Schrank sperren?
Auch, wenn ich nicht angesprochen bin: Es gibt im Wesentlichen drei Hauptgründe dafür – einerseits macht man’s, weil man unabhängig von der Jahreszeit Pflanzen wachsen lassen möchte (durch die absurde Ausgestaltung des KCanG ist’s ja für diejenigen, die etwas mehr konsumieren, nicht möglich, sich über den Sommer einen Jahresvorrat wachsen zu lassen), andererseits, weil’s in Deutschland immer noch Menschen ohne eigenen Garten direkt am Haus gibt (Kleingartenparzelle wäre, wenn denn vorhanden, wieder dank seltsamer Ausgestaltung des KCanG, z.B. nicht nutzbar) und nicht zuletzt Kontrolle: Bei besagten Pflanzen wird die Entwicklung über die Beleuchtungsdauer gesteuert; so wird etwa die Blüte durch eine Reduktion der täglichen Lichtdauer eingeleitet. Dadurch kann man drei Monate nach der Aussaat ernten, wenn man denn möchte, oder man kann z.B. die Folgen von Schädlingsbefall in der vegativen Phase durch Verlängerung derselben kompensieren. Ist ein recht interessantes Feld.
That said: Ich hab mir über das Thema durchaus auch schon Gedanken gemacht. Meine bislang praxistauglichste Idee ging in Richtung waagerecht wirkender Sensorik (Lichtschranke bietet sich an) an der Seitenwand, die im gewünschten Abstand an der Lampe befestigt ist – wenn die Pflanze dort reinwächst, wird angehoben. Senkrecht erfassende Sensorik hab ich mangels vorher definierbarer Zielfläche verworfen. Geht zwar sicher auch, wenn man etwa mehrere Sensoren nimmt, oder die Fläche abfährt, oder eine Lösung nimmt, die tatsächlich den höchsten Punkt einer gegebenen Fläche herauszustellen vermag, aber ich bin ein großer Freund von einfachen und robusten Lösungen. Mechanik zum Hochziehen ist hingegen trivial: Ein selbsthemmender Getriebemotor an einer Schlaufe an einem der Querrohre aufgehängt tut den Job.
Vor einiger Zeit hätte ich an dieser Stelle noch zum Schweizer Fachforum eingeladen, weil es dort bereits entsprechende Projekte gibt, aber weil dort nicht genehme Beiträge ohne entsprechende Kennzeichnung gelöscht und gar verändert werden, und Leute beim Klärungsversuch ebenso ohne Kennzeichnung für die restlichen User gebannt werden, sprich: weil dort dunkelste Willkür herrscht, möchte ich an dieser Stelle ausdrücklich davon abraten, diese Plattform zu nutzen
Welche Sensorprinzipien wären denn machbar ? Änderung der Resonanzfrequenz eines Oscillators, wo die Pflanze zwischen die Kondensatorplatten wächst, in die Schwingspule wächst, Metallsuchgerät, Leitungsfinder, C14-Methode, Rauchmelder .. ? Die idee mit dem Metallsieb ist wahrscheinlich eine recht zuverlassige. ich denke da viel über eine Lichtreflektion infrarot rot oder grün? nach, aber da ist die Auswertung einer diffusen Reflektion über Schwellwerte noch zu ungenau, würde ich vermuten. Es ist auch so, daß Pflanzen selbst eine Spannung erzeugen, bei Bäumen kann man 1V auf 2m Stammdistanz messen, so ich hörte.
Wie gross muss der Hub denn insgesamt sein, und wie schwer ist die Pflanze?
Evtl ginge auch Hydraulik. Ein Rohr, ein Stempel mit einer Stange, eine Zahnradpumpe für die Scheibenreinigung aus dem KFZ-Zubehör und destilliertes Wasser als Hydraulikflüssigkeit. Kann auch Vaselineöl sein.
So viel Aufwand für ein bisschen Broccoli. Kiffen macht halt dumm.
Es geht mir nicht darum am ende was zu Kiffen zu haben sondern eine Hoch
Effiziente Lösung der Vollautomatischen vertikal growing Methode in
einem Milliarden schweren Wachstumsmarkt.
Heutige optische Brandmelder arbeiten nicht mit Prinzip Lichtvorhang, sondern diffuser Streuung an Rauchpartikeln (einwachsende Pflanze). Die grüne Reflektion an der Pflanze könnte doch mit einer grünen Led (oder haben die keine farbselektive Absorption ?) detektiert werden. Braune Pflanzenteile wiederum nicht, die würden wohl auch keinen Strom leiten, was das hängende Metallsieb funktionslos machen würde, müßte es dann als Waage fungieren ? Der Lichtvorhang wäre gut, aber wohl nicht das Günstigste. Wenn man aus einem Laser durch Brechung einen Linienlaser machen würde, räuchte man nur eine Linienlaserdiode (oder Led mit Glasstabvorbau) und ein paar weitere Photozellen (in Reihenschaltung ?). Gibt es Led zum Kaufen, die eine Linie abstrahlen ?
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