Ein Projekt zur Konstruktion einer automatischen Bewässerungsanlage für die Oase.

Wie alles begann:

Nachdem mit dem „Weiß statt heiß“ – Projekt im Schuljahr 2018/19 Preisgelder gewonnen wurden (vgl. Jahrbuch des letzten Jahres), stellte sich am Anfang des Schuljahres 2019/20 in der „Forscher und Tüftler“ – AG die Frage, was man mit dem Preisgeld machen könnte. Da es Jahr für Jahr schwieriger wird, eine Person zu finden, die in den Sommerferien die Pflanzen in der Oase gießt, kam der AG-Leiter Herr Schnell auf die Idee, man könnte das Preisgeld auch dafür verwenden, eine automatische Tröpfchen-Bewässerung zu bauen. Nach erster Recherche stellte sich heraus: Fertiglösungen mit Zeit- und Messfunktionen gibt es viele, jedoch sind diese bei einer großflächigen Lösung auch relativ teuer. Jedoch fand sich auf einer Webseite, die sich mit sog. Arduinos, kleinen, programmierbaren Mikrocontrollern, die für den Hobby- und Entwicklungsbereich gedacht sind, ein Bauprojekt zum kostengünstigen Eigenbau einer solchen Bewässerungstechnik. Da auch wieder Förderanträge zum Projekt bei der Firma Innogy eingereicht werden konnten, wurde ein solches Set bestellt.

Der Pflanzuino:

Nachdem dieses Set angekommen war, wurde es zunächst begutachtet und auf Vollständigkeit überprüft. Hierbei stellte sich heraus, dass ein Feuchtigkeitssensor fehlte, welcher jedoch mit einem solchen aus Schulvorräten ergänzt werden konnte. Des Weiteren stellte sich nach einem leichten Zusammenbau mit erstem Test heraus, dass die Pumpe nicht in der Lage war, größere Mengen Wasser zu transportieren. Nach dem Kauf einer neuen, stärkeren Pumpe konnte diese Technik auf Herz und Nieren geprüft werden. Hierbei war jedoch zu bemerken, dass der Sensor nach knapp zwei Wochen sponn und falsche Werte lieferte. Eine Begutachtung ergab, dass dieser durch Korrosion unbrauchbar geworden war. Damit wurde dieser Zweig des Projekts erst einmal abgeschlossen.

Der Blumentopfwächter:

Nachdem neben Frau Bölts (jetzt Winkler) noch mehrere Siebtklässler in das Projekt einstiegen, wurden für diese, um das technische Verständnis zu erhöhen, mehrere, sog. Blumentopfwächter angeschafft. Diese sind in der Lage, den Feuchtegrad der Erde anhand der Blinkgeschwindigkeit einer LED anzuzeigen. Diese wurden jedoch nach einer Testphase, bei welcher sie an sich gut funktionierten, wieder weggepackt, da keine Ausbaumöglichkeit bestand, ohne dass eine komplette Änderung hätte erfolgen müssen.

Weitere Ansätze: Bau aus Elektronik-Bauteilen:

Nachdem der Pflanzuino nach einigen Problematiken nicht betriebsfähig war und aufgrund der Corona-bedingten Schulschließungen viel Zeit vorhanden war, wurde eine weitere Idee umgesetzt: die Umänderung eines Schaltplans eines Dämmerungsschalters zu einer Planzenbewässerung. Diese erst einmal komisch klingende Umwandlung hat jedoch ihren Sinn: ein Lichtwiderstand (kurz: LDR) besitzt ähnliche technische Eigenschaften wie ein Feuchtigkeitssensor, mit dem Unterschied, dass er auf Licht reagiert. Nach einer Umrechnung der ersten Schaltung konnte ein Prototyp in Betrieb genommen werden, welcher jedoch nach circa zwei Wochen eine Überschwemmung verursachte. Der Fehler war schlussendlich gesehen ein simpler Rechenfehler, welcher jedoch nicht korrigiert wurde, da eine Umsetzung eines zweiten Schaltplans zu einem Dämmerungsschalter, diesmal auf Basis einer Integrierten Schaltung, anstand. Dieser wurde wieder erprobt, wobei abgesehen von einer schlechten Stromversorgung, keine Fehler festzustellen waren, sodass dieser Prototyp als Vorbild für die Bewässerungstechnik fungierte.

Endspurt: Der Aufbau in der Oase:

Nachdem alle Teile bestellt waren, konnte nach einem Zusammenbau, welcher sich relativ problemlos gestaltete, der erste Test vor Ort in der Oase stattfinden. Zusammen mit Frau Winkler, Herrn Schnell und den Oasen-Koordinatoren Herrn Volkmer und Herrn Lohmann wurde die Technik aufgebaut, bei einem Test zeigte sich jedoch die Notwendigkeit eines An/Aus Schalters, sowie einer Überarbeitung der Ansteuerung des Magnetventils, da dieses nach kurzer Betriebszeit heiß wurde. Nachdem einige Zeit später dieser Fehler behoben sowie ein Solar-Modul, welches den vorhandenen Akku auflädt, installiert war, konnte die Technik aufgebaut werden. Diese funktioniert, bis auf eine Undichtigkeit am Schlauchsystem, welche kurze Zeit später ebenfalls behoben wurde, einwandfrei.

Fazit und Aussichten für die Zukunft: Nach einer längeren Forschungsphase ist die Anlage nun bereit, die Oase automatisch und sensorgesteuert zu bewässern. Diese Bewässerung soll in Zukunft auch über mehrere Jahre im Einsatz bleiben. Es steht außerdem die Überlegung im Raum, diese im Laufe der nächsten Jahre zu erweitern.

Autor: Simon Schallör