automated

Das autonome Gewächshaus

- Friedjof Noweck -

Update 27.04.2021

Überarbeitung der Datenbank

Das Projekt

Schon seit meiner Kindheit hat mich Technik fasziniert: Zunächst waren es einfache Spielzeuge, die ich zusammen mit meinem Vater konstruierte, dann immer mehr selbst konstruierte Dinge mit Lego-Technik. Der Übergang von Lego-Technik zum Einplatinencomputer „Raspberry Pi“ und der damit einhergehenden Notwendigkeit eine Programmiersprache zu erlernen, war für mich eine kontinuierliche Entwicklung.

So war die Idee meiner Projektarbeit, „die Entwicklung eines autonomen Gewächshauses“, motiviert durch jene Technikbegeisterung, gepaart mit einem für den Menschen praktischen Anwendungszweck. Auf diese Weise konnte ich meine Ziele:

• eine Programmiersprache erlernen,
• technische Dinge konstruieren und
• etwas für die Natur tun

im Rahmen meiner Projektarbeit gleichzeitig verwirklichen.

Konkret hatte ich die Vision, dass das autonome Gewächshaus verschiedene Daten erfassen, interpretieren und für den Benutzer aufbereiten könnte. Mein Wissen
eignete ich mir aus Bücher und aus dem Internet an. Darüber hinaus stand mir mein Vater mit Rat und Tat zur Seite.

Zur Steuerung des Gewächshauses wählte ich den Einplatinencomputer Raspberry Pi 3 und den Arduino Uno aus. Dabei arbeitet der Raspberry Pi als Hauptsteuereinheit. Er speichert alle Daten und wertet sie anschließend aus. Der Arduino Uno dient nur dazu, die Bodenfeuchtigkeitssensoren abzufragen.

Neben dem Gewächshaus baute ich meine eigene Internetseite auf, auf die ich regelmäßig Blogbeiträge hochlud und Fotos von meiner Arbeit veröffentlichte. Gegen Ende der Jahresarbeit erstellte ich auch den Instagram – Account project_automated.

Blogeinträge

Die Tomaten

Im Frühjahr 2018 habe ich mich dafür entschieden, die Tomatensorten Ernteglück,
Rumänische Flaschentomate und Omas Beste zu pflanzen. Dabei habe ich auf die
Größe geachtet und zwischen den Sorten Ernteglück und…

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Die Programmierung

Für mich wurde schnell klar, dass ich die Programmiersprache Python für mein
Projekt einsetzen würde, denn diese bringt sehr viele Werkzeuge mit und arbeitet eng
mit dem Raspberry Pi…

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Planung und Bau

Meine Planungen für das Gewächshaus starteten am 7. April 2018 und bereits am 13.
April 2018 konnte ich mit dem Bau des Gewächshauses beginnen.

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Planung und Bau

Bei der Planung des Gewächshauses hatte ich zuerst die Idee, ein kleines Gewächshaus zum Vorziehen für drinnen zu bauen, doch dann reizte mich die Idee, ein größeren Gewächshaus für draußen zu konstruieren, da ich dies als größere Herausforderung empfand. Am darauffolgenden Wochenende legte ich bereits mit dem Bau des Gewächshauses los.

Ich arbeitete sehr motiviert und kam schnell voran. Nach ein paar Wochenenden, an denen ich fast durchgehend daran arbeitete, stand das Gewächshaus. Als Materialien benutzte ich ausschließlich Holz, da sich hiermit relativ einfach bauen lässt. Jedoch wurde das Gewächshaus dadurch sehr schwer und so konnte ich die vorgesehenen Räder, zum einfacheren Verschieben, nicht einbauen. Außerdem dehnt Mehr dazu auch auf meinem Block unter Rezepte mit Tomaten oder im Wochenrückblick vom 04.09.2018 und folgenden Mehr dazu auch in meinem ersten Blogeintrag Seite 32 Planung und Konstruktion sich Holz stark aus, wenn es wärmer wird und man muss einen gewissen Spielraum mit einplanen.

Ich habe für das Gewächshaus eine durchsichtige Folie gewählt, da entsprechend viel Licht einfallen kann und man zudem auch von außen das Wachstum der Pflanzen gut beobachten kann.
Als Dach nahm ich zuerst ein dünnes, durchsichtiges Wellblechdach aus Plexiglas. Doch als sich dieses als zu instabil herausstellte, verbaute ich ein stabileres, schwarzes Dach. Zudem habe ich eine Regenrinne angebracht, sodass Regen- wasser gesammelt werden kann.

Bisher bewässert das Gewächshaus die Pflanzen mit Leitungswasser über ein Magnetventil. Das ließe sich in Zukunft modifizieren, sodass die Pflanzen mit dem gesammelten Regenwasser bewässert werden könnten. Dies könnte zu einem besseren Wachstum der Tomaten führen, weil durch Regenwasser mehr Nährstoffe aufgenommen werden können. Um auch in trockenen Zeiten die Tomaten zuverlässig mit Wasser versorgen zu können, würde ich eine Mischform für die Zukunft wählen. Dies könnte so funktionieren, dass wenn kein Regenwasser mehr vorhanden ist, mit Leitungswasser bewässert wird. Dadurch könnte eine permanente Bewässerung gewährleistet werden.

Herausforderungen beim Bau

Die durchsichtige Folie erwies sich als teilweise brüchig, sodass sie an mehreren Stellen einriss. Dies war einmal der Fall, als ein kräftiger Windstoß die vordere Klappe aus den Scharnieren riss und einmal, als mir die Leiter abrutschte 10. So musste ich die Folie mit Klebeband reparieren. Auch das dünne, transparente Dach blieb nicht von Wetterextremen verschont. (Siehe rechts)

Das Dach hatte ich so konstruiert, dass man es relativ einfach abnehmen kann. Leider führte dies dazu, dass das Dach bei einem starkem Wind herunter geweht wurde. Zum Glück waren noch keine Tomaten im Gewächshaus und so hielt sich der Schaden in Grenzen, sodass ich es nach einer kleinen Reparatur wieder anbringen konnte. Ich lernte aus dieser Situation und schraubte das Dach mit Schrauben an dem Unterbau an.

Im Winter unterschätzte ich die Last des Schnees, der auf dem Dach lag, sodass das Dach in der Mitte einbrach. Daher baute ich im Frühling ein neues, stabileres Dach. Das neu gebaute Dach ist zwar schwarz und nicht durchsichtig wie das Alte, aber hat dadurch den Vorteil, dass sich das Gewächshaus schneller aufwärmt.

Rezepte zum Nachmachen

Tomatensoße

Der Stielansatz an der Tomate und andere Macken sollten weggeschnitten werden und dann sollte die Tomate von der Haut befreit werden. Dies können Sie am besten machen, indem Sie die Tomatenhaut in vierteln einritzt und dann 3-4 min in Wasser kocht. Danach sollten Sie die Tomaten in kaltes Wasser legen, denn so sind sie sehr einfach zu schäle. Jedoch sollten Sie darauf achten, dass die Tomaten nicht zu lange im Wasser liegen, da sonst die Tomatensoße sehr wässrig wird. Anschließend schneiden Sie die geschälten Tomaten in kleinere Scheiben, um sie dann nachher in einem Topf zu pürieren. Nun nach Geschmack Salz, Pfeffer und Tomatenmark hinzugeben und die Soße eine Stunde kochen lassen. Zwischendurch kann das Wasser, das sich auf der Oberfläche absetzt hat, abgeschöpft werden (Ich finde das Tomatenwasser schmeckt super wie Tomatensaft). Anschließend können Sie die Tomatensoße abkühlen lassen und in den Kühlschrank stellen oder sofort essen. Guten Appetit!

Getrocknete Tomaten

Eine Tomate besteht zu ca 95% aus Wasser. Beim Dörren wird der Größte Teil des Wassers entzogen und somit die Tomate haltbar gemacht. Zuerst sollten Sie bei den Tomaten den Stielansatz und schlechte Stellen entfernen. Anschließend schneiden Sie die Tomaten in dickere Scheiben. Es ist sinnvoll die Tomaten auf Backpapier zu legen, weil sie nach dem Trocknen einfacher als vom Blech zu lösen sind. Sie können die Tomaten mit ein paar Gewürze, wie Pfeffer oder einfach Kräutersalz würzen. Das Trocknen können Sie wie ich mit einem Dörrautomat oder in einem Backofen machen. Beim Dörrautomat sollten Sie die Temperatur auf ungefähr 40 bis maximal 50°C stellen und für maximal 10 Stunden trocknen lassen. Nach dem Trocknen können Sie die Tomaten entweder einfach so essen, in den Salat tun oder einfach in Olivenöl einlegen.

Schriftliche Nachweise

Schriftliche Projektarbeit

Projektzeugnis

Beurteilung des Lehrers