Montag, 30. August 2021

Unsere Hydroponische Versuchsreihe - Pflanzen ohne Erde - für Teenager und Senioren


Hydroponik

Pflanzen ohne Erde

Natürlich gut - mit Potential für Nachhaltigkeit



Als Städter hatte ich noch nie einen grünen Daumen Jede Pflanze musste unter meiner Pflege leiden. Mir fehlte einfach das nötige GRUNDWISSEN und oft die Zeit, mich um die Pflanzen zu kümmern. Beruflich war ich viel im Außendienst tätig und so mussten die Pflanzen entweder verdursten oder sie wurden mit viel zu viel Wasser ertränkt. In diesem Blog beschreiben wir unsere Erfahrungen, die wir 2021 gesammelt haben und benennen in den Links unsere Quellen. Das Grundwissen rund um das Thema Hydroponik haben wir in den ausführlichen Videos / Tutorials von dem YouTuber Detlef Römisch bezogen. Es braucht kein eigenes Tutorial, wenn es schon eines gibt. Wir hoffen, dass wir alle Quellen im diesem Blog richtig benannt haben. Vielen Dank an alle, die sich unendlich viel Mühe gemacht haben.

Unsere Motivation: 

Die letzten Naturkatastrophen, auch die in Deutschland, liegen schwer auf unserem Gemüt und die Kids fordern zurecht, von uns Alten, ein Umdenken im Umgang mit unserer Welt. Was wir erleben ist kein Klimawandel, sondern die von uns Menschen gemachten Klimakatastrophen. 

Wir wollen uns mit dem Gebiet der Vertikal Gärten beschäftigen, um mehr Flächen für Blumen, Obst und Gemüse zu schaffen, damit Insekten wieder ein zu Hause finden und das mit Wasser sparsam umgegangen wird. Aber dafür müssen wir uns mit den Grundlagen beschäftigen. Denn Natur und Technik können sich ergänzen.

Dürreperioden - Starkregen - Sturm - Flut - Waldsterben - Insektensterben  uvm. 
Es bleibt keine Zeit mehr zu leugnen, es ist 5 Minuten nach 12 um zu handeln. Die Städte werden immer heißer, immer mehr Flächen werden versiegelt und auch in Deutschland gibt es Regionen, wo das Wasser knapp wird oder die Regionen werden überflutet. 

Die Stunde Null:


Bei diesem Projekt stehen wir als Hobbygärtner ganz am Anfang und müssen uns erst einmal einlesen. Auf der Homepage von Pflanzenfabik.de konnten wir uns schnell in die, für uns neue Thematik, einarbeiten. Die Grundlagen im Selbststudium erwerben.
Wir haben uns für die Tiefwasserkultur "Deep Water Culture" entschieden, weil diese Anwendung keine tägliche Kontrolle und gießen benötigt und somit für uns Anwenderfreundlich ist. 



Um eine Vorstellung zum Thema Hydroponik zu bekommen, was man erreichen kann, haben wir euch eine TV Sendung vom BR hier verlinkt.




Unsere erste Hydroponische Anwendung

Im ersten Schritt listen wir euch die Materialien auf, die wir für die "Tiefwasser" Anwendung verwendet haben. In der Materialliste sind die Links zu den Produkten aufgeführt, wir haben Bildschirmfotos mit der Quelle aufgeführt.

Die meisten Artikel beziehen wir bei Amazon, gerne würden wir auch Regional einkaufen, aber leider fehlt es an Händler, die diese Waren offline anbieten. Selbst in den meisten Garten Center wird man nicht fündig. Im Internet finden wir alle technischen Angaben und die Produkte sind sehr gut beschrieben, was wir im Geschäft vor Ort vermissen. Auch die technische Dokumentation lässt sich nachher am PC besser erstellen, wenn man online kauft. 

Die hier angegebenen Preise sind Richtpreise, denn Preise sind immer dynamisch und können sich ändern.

Wenn du erst einmal ganz klein anfangen möchtest, dann kannst du mit einer Pflanze im Joghurtbecher anfangen oder du besorgst dir bei Ikea ein sehr preiswertes Indoor Gewächshaus. 


Oder ihr baut euch eine Hydroponik Box.


Das leidige Thema der Haftung: Dies ist keine Bauanleitung, jeder der solch ein System nachbaut, tut dies auf eigene Gefahr und eigenem Ermessen. Siehe unserem Haftungsausschluss und Datenschutzerklärung.


Kapitel 1: Prinzip "Deep Water" 

Materialliste


1.    Unser Hochbeet, im Billig Shop (Tedi) für ca. 25,- € gekauft

Ihr müsst darauf achten, dass die Füße geschlossen sind um das Wasser zu speichern.



2.    Als "Schwimmer" haben wir eine alte Styroporplatte (4cm dick) zugeschnitten.





Das Hochbeet wurde mit 30 Liter Wasser gefüllt, die Markierung erleichtert nachher die richtige Nährlösung (flüssig Dünger Extrakt) zu mischen.




3.    Gitternetz Topf:

Die Gitternetztöpfe bekommt ihr am besten bei den Online Händler, denn die meisten Garten Center haben nur ein kleines Angebot zu Hydrokulturen. Auf Hydroponische Anwendung sind sie nicht spezialisiert, vielleicht ändert sich das mit der Zeit.


8 cm



Wer einen 3D Drucker hat, kann sich die Töpfe selber drucken. Die Vorlagen gibt es zum Beispiel Thingiverse. Nur bei kleinen Stückzahlen macht es Sinn die Töpfe zu drucken.



 4.     Nährlösungen:



Tomatendünger bei Amazon erworben





5.     Pflanz Granulat bei Amazon erworben



6.     Messgeräte



7.     Für die zusätzliche Belüftung der Pflanzenwurzeln



Kapitel 2: Pflanzen Aufzucht


Step 1:

Wir haben im Mai mit unserer Hydroponischen Anlage begonnen und                            verwenden Tomatenpflanzen, die ca. 4 Wochen zuvor in Erde gezogen wurden.
Ihr könnt euch aber auch Setzlinge im Geschäft kaufen.



gekauft bei TEDI




Wie man Sämlinge von der Erde befreit und in ein Hydroponisches System einführt, zeigt euch folgendes Video auf YouTube: Anzuchtstation für Sämlinge ohne Erde, von Detlef Römisch


Kapitel 3: Pflanzen zu Hydroponik überführen

Step 2:

Die Wurzeln der Jungpflanzen werden von Erde befreit (im Wasser schwenken). 
Zuvor wird eine 4cm dicke Styropor Platte für das Hochbeet zurecht geschnitten (genügend Platz lassen, damit die Platte frei schwimmen kann) und die Aussparungen für die Gitternetz Töpfe mit einem Messer ausgeschnitten.

Achtung: Das Loch so schneiden, das die Gitternetz Töpfe nur soweit eingesteckt werden, damit noch ein Luftspalt für die Wurzeln vorhanden ist
.
Das Prinzip ist immer gleich, man Kann auch ein Glas mit Deckel nehmen und dort das Loch für den Gitternetz Topf schneiden. Der Deckel ist dann fest und man muss nachgießen (siehe unser Ikea Gewächshaus). Wir haben uns natürlich von den "TechnikHelden" inspirieren lassen.

Unser INDOOR Gewächshaus mit IKEA Produkte
Hydroponisches System "Ebbe und Flut"

Anleitung für einen IKEA Indoor Garten.

Wie so ein automatisches hydroponisches Indoor Gewächshaus funktioniert, wird an dem folgenden Video seine Freude haben. Quelle: die Technik Helden von Conrad.



Kapitel 3: Pflanzen in die Gitternetz Töpfe einpflanzen



Da wir zu dem Zeitpunkt noch keine Gittertöpfe geliefert bekommen haben, haben wir uns die Töpfe selber mit dem 3D Drucker gedruckt.


Es gibt einige Hobbygärtner, die sehr gut beschreiben, wie man die Pflanzen in ein Substrat einführt. Das Video von dem YouTuber Detlef Römisch hat uns am besten gefallen.




Kapitel 4: Messtechnik

Wir sind keine Garten Profis, aber eins haben wir gelernt. Wenn man Pflanzen konventionell mit Erde pflanzt, dann ist die Art und die Qualität der Erde entscheidend, ob die Saat aufgeht.
Bei Hydroponischer Anwendung verhält es sich ebenso, hier ist es die Nährlösung (wir verwenden Flüssig Dünger) die entscheidet ob sich der Erfolg einstellt. Wir als Techniker finden es klasse, dass wir mit dem PH Wert und dem EC Wert unsere Nährlösung optimieren können. Bittet achtet auf die Beschreibung der Flüssigdünger und haltet genau das Mischverhältnis ein.
Die Messgeräte sind nicht teuer, die Investition lohnt sich. Auch hier raten wir euch, ein Video von Detlef Römisch zu sichten (Pflanzen düngen mit PH Wert...) 



Herefun PH Messgerät und Temperatur Set, PH Wert Messgerät Digital, Wasserqualität Tester, PH Tester mit Hoher Genauigkeit und LCD Display...


Kapitel 5: Nährstofflösung


Die größte Herausforderung für uns war das anmischen der Nährlösung und der Umgang mit den Messeinheiten. Das PH Messgerät musste vorher Kalibriert werden. Auch hierzu gibt es ein Video, was wir nicht besser hätten machen können. Auch hier verweisen wir auf ein Video von Detlef Römisch. https://www.youtube.com/watch?v=6Vww8dn4lbo&t=9s





Kapitel 6

Wie sich unsere Pflanzen im Wasser entwickelt haben

Kleines Tagebuch


Start 09 Juni 2021

17. Juni 2021    1. Messung PH Wert 7.55


20. Juni 2021    ordentliches Wachstum - aber die Messwerte stimmen nicht


20. Juni 2021   Wir haben nochmals das EC Messgerät kalibriert, denn reines Wasser                              hat einen PH Wert von 7 und das Messergebnis scheint uns zu hoch.                                 Ergebnis, wir hatten recht.

21. Juni 2021    Unsere Hydroponische Testanlage ist fertig geworden. Hier beziehen wir                           Solarstrom für die Sauerstoffzuführung (Luftpumpe mit Luftstein). Die                           Testanlage ist eine Vorbereitung für das nächste Projekt  2022 "Vertikal                           Garten". Die "Luftpumpe" für das Hydroponische Beet haben wir an den                           Solarregler angeschlossen (5 Volt USB). Die Testanlage werden wir in                              einem weiteren Beitrag näher beschreiben. 





Ohne Testanlage reicht ein Akku Pack, um die 5 Volt "Luftpumpe" zu betreiben




23. Juni 2021    Die Gurke in der Mitte unten fühlt sich wohl..




29. Juni 2021    Wir sind zufrieden




04. Juli    Die Wurzeln sind super gut gewachsen




09. Juli 2021     Wow, es tut sich was...aber noch keine Blüte zu sehen.


  

15. Juli 2021    Die Gurke fängt an zu blühen :-)




17. Juli 2021    nun blühen auch die kleinen "Tomberry" Tomaten




Die ersten Gurken wachsen...




29. August   Erste Tomaten Ernte - trotz viel Regen und 30% weniger Sonne im                                         August (laut Wetterbericht heute). Und, wir waren 10 Tage im                                            Urlaub.....





links Anbau mit Erde ------------------ rechts Hydroponischer Anbau
schmecken beide sehr lecker !


Tabelle unserer EC / PH Messwerte mit dem  Zeitpunkt wann wir gedüngt haben.


Verbrauch an Dünger













Die "Tomberry" Tomaten Samen stammen aus den gekauften Tomaten im letzten Jahr. Die gleichen Samen wurden in Erde angezüchtet.

  



Kapitel 7 

Fazit und weitere Quellen


Immer ist es das erste Mal und wir scheuen uns nicht unsere Fehler zu zeigen. Wir hätten niemals gedacht, dass wir mit so wenig Grundwissen, mit Pflanzen etwas gestalten zu können und in einer Pflanzperiode so weit gekommen sind. Weil wir auch gleichzeitig eine Solar Teststation für die automatische Tröpfchen Bewässerung gebaut haben, waren wir voll in unserem technischen Element. Nur die Sensoren für die EC/PH Messung an einen Arduino waren uns noch zu teuer. Weihnachten steht ja vor der Türe. LOL.

Die Steuerung ist schon fertig, sie funktioniert analog über Zeit Schaltuhr (für die Nachbarn) oder Vollautomatisch über Relais und einem Arduino Mega.



Die Anlage war die ganze Zeit im Dauerbetrieb und hat 3 Starkregen ausgehalten, bedenkt, wir wohnen nur 40 km vom Katastrophengebiet entfernt. Seit Wochen drücken wir den Menschen alle Daumen... und wünschen ihnen viel Hoffnung.

Gerade in Zeiten einer Pandemie, erweist sich das Internet als Schulbank. Wir danken den Influencern, wie Detlef Römisch, die uns in die Pflanzenwelt eingeführt haben und die Hydroponischen Systeme erklärt haben. Wahnsinn, welche Experimente uns vorgeführt wurden! Wir haben sehr viel Praxis am PC erlernt. Das ist pure Digitalisierung.

Weitere gute Quellen:


Grundlagen:




Tiefwasser Kultur für Anfänger
Hydroponik Salate im eigenen Garten

Hydroponisches Karusel: 3D Druckdatei


Und wer ungeduldig ist, kann sich für 50,- bis 80,- € ein kleines fertiges System kaufen und im Winter für frische Kräuter und Pflücksalate sorgen. Der Schreibtisch wäre doch schön, um dem tristen Wetter etwas entgegen zu setzen.




oder ihr bastelt euch aus einer Plastik Box etwas selber.....

https://www.youtube.com/watch?v=rRB1xCld6dE 




Viel Spaß im Winter....


Euer Michael Tillmann
Techniktrainer

technik.kids@gmail.com



Aussicht auf die nächsten Beiträge / Projekte:

1.    Wir verlagern das "Ikea" Gewächshaus vom Arbeitszimmer in den Keller, dafür                    benötigen wir nur noch ein Heizkissen, falls die Temperatur sinken sollte.


2.    Unsere Hydroponische Testanlage wind in einen Vertikal Garten eingebaut.



Kurzbeschreibung der Hydroponischen Testanlage



Mit unserer Testanlage können wir unsere Pflanzen automatisch bewässern, ohne eine Wasserleitung in der Nähe zu haben, im idealen Fall können wir Regenwasser gewinnen oder aus einem Wasserspeicher unseren Tank voll pumpen.

Mit einem 20 Watt Solarmodul (ehemals ein Teichpumpen Set) versorgen wir auch das Hydroponische Hochbeet mit einer 5 Volt Luftpumpe mit Sauerstoff, damit die Wurzeln optimales Wachstum haben.

Die Anlage ist mit einem 300 Watt Wechselrichter ausgestattet, um auch Pumpen mit 220 Volt Wechselspannung zu versorgen.

Die Anlage haben wir bewusst auf drei "Füße" gestellt. Somit haben wir aus Kostengründen auf eine Stütze verzichtet. Die Konstruktion ist eine Leichtbauweise mit 20mm Alu- Rohr. Kann also im Feld jederzeit durch eine Person versetzt werden. 

Die Konstruktion hat 3 Starkregen und ein Unwetter durchgehalten. In der ersten Version war der Tank das tragende Medium. Das war nicht so gut, wenn z.B. eine Pumpe getauscht werden musste oder der Tank von Schnecken befreit werden musste. 

Schnell war ein Holzgestell zusammengebaut und nun kann der graue Tank einfach seitlich herausgenommen werden.




Wir haben die Steuerung analog über Zeitschalt-Uhren und digital über einen Arduino Controller ausgeführt. Somit kann jeder die Anlage bedienen und braucht keine Programmierkenntnisse.








Weitere Beiträge folgen....



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Datenschutzerklärung:
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Admin:
Michael Tillmann
technik.kids@gmail.com


Donnerstag, 25. März 2021

Unsere Zeichenmaschine "Regi-1999" vom Typ MakelAngelo

  

Großformatig zeichnen
mit oder ohne "Handicap"


Es gibt viele Menschen, die nicht immer eine ruhige Hand zum zeichnen haben, aber 1.000 kreative Ideen in sich tragen. Nicht jeder schafft es, seine Motive auf eine große Leinwand zu übertragen oder eine Erkrankung (zum Beispiel ein Tremor usw.) hindert sie daran. 

Wir von Technik Kids erarbeiten uns Roboteranwendungen, die Schüler*innen und Student*innen im Team nachbauen können, ob in der Schule, in der Uni oder zu Hause.

Diese Zeichenmaschine lässt sich für ca. 120,- € bauen (60,- € für die Mechanik und ca. 60,- € für die Elektronik, Steuerung...). Je mehr man wiederverwendet, desto preiswerter wird dein V-Plotter. Dies sind nur Richtpreise, aber sie zeigen auf, wie günstig ein Einstieg in die Digitalisierung sein kann. Wenn ein kleines Team von 3 Personen so eine Maschine baut, sind die Investitionskosten minimal. Die Software ist Open Source und für den privaten Bereich kostenlos.  



 

Im Internet sind wir auf eine Konstruktion (Polargraph) aufmerksam geworden, die hervorragend auf deutsch dokumentiert wurde. Daher verzichten wir darauf ein weiteres Tutorial zu erstellen, sondern berichten von unseren Erfahrungen und nennen zum Schluss die Quellen, die uns geholfen und begeistert haben. 

Diese Art von Zeichenmaschine nennt man V-Plotter, Polargraph oder MakelAngelo. Für uns ist diese einfache Installation ein Paradebeispiel, um "Digitalisierung" greifbar zu machen. Mathe, Physik, Elektronik, Informatik und Kunst in einer simplen Maschine vereint. Ein gutes Gerät, um das "Internet der Dinge (IOT)" fassbar zu machen. Es ist wieder möglich, in den eigenen Wänden etwas zu entwickeln und aus Ideen ein Produkt in der Hand zu halten. Wir können aber auch Menschen mit einem Handicap ein Hilfsmittel für kreative Ideen zur Hand geben. Man kann aber auch große Plakate für die nächste Demo erstellen. Alles für eine bessere Ausbildung.

Wir danken 3D-Proto.de für das super gute Tutorial, selten ein so gutes deutsches Tutorial gesehen. 

http://www.3d-proto.de/index.php?p=project_polargraph#Polargraph 

Bevor wir Näheres über unsere Zeichenmaschine "Regi-1999" auflisten, zeigen wir euch in einem kurzen Video, wie diese Maschine funktioniert. Unsere Maschinen bekommen immer einen Namen, so bleiben sie länger in unserer Erinnerung. Wenn ihr unseren Blog kennt, dann seht ihr, dass wir oft die selben Steuerungen verwenden. Oft fehlt uns das Geld für Neuanschaffungen. Daher demontieren wir unsere Maschinen, um neue zu schaffen. Das nennen wir Nachhaltigkeit. 

Video große Zeichenplatte



Wir haben zwei Maschinen gebaut, eine kleine Zeichenmaschine mit den Abmaßen 600x450 mm, die bis DIN A3 plotten kann und eine große Zeichenplatte mit 1100x800 mm Fläche die größer als DIN A2 plotten kann.

Die kleine Zeichenplatte haben wir mit einem Arduino Uno und einer Motortreiber Erweiterungs- Platine (Shield V.1) bestückt und bei der großen Zeichenplatte haben wir eine alte 3D Druckersteuerung verwendet (Ramps 1.4).

Große Zeichenplatte:

Der YouTuber "3D-Proto.de" verwendet in seinem Tutorial ein Vierkantprofil und nutz eine vorhandene Tafel. In der Schule kann es auch ein Whiteboard usw. sein. Wir haben uns einen schwenkbaren Zeichentisch gebaut, den wir auch für die klassischen Zeichnungen nutzen können. 


Quelle: http://www.3d-proto.de/index.php?p=project_polargraph#Polargraph 





Das Gestell ist schwenkbar, je nach Neigung können wir den Druck auf die Stiftspitze etwas variieren und die Zeichnungen später auf klassischer Art verschönern. 



Das komplette Gestell wurde aus Holzresten gefertigt, so wurde ein Treppengestell für Kleinkinder verwendet.


Wir verwenden ebenso die Steuerung (Ramps 1.4) von einem alten 3D Drucker. So können wir jederzeit aus dem Zeichengerät einen Laser Cutter entwerfen oder weitere Funktionen einbauen. 


Wir verwenden die "MakelAngelo" Software , weil sie übersichtlich und einfach in der Handhabung ist. So können auch unerfahrene User die Zeichenmaschine bedienen. Wir haben fast die gleiche Baugröße vom Tutorial gewählt, damit wir nicht viel in der Arduino Firmware ändern mussten. Da wir aber alte Motor Treiber verwenden, mussten wir in der Firmware unter config.h den Microstep Wert von 32 auf 16 Steps ändern. Dies ist aber bestens von 3D-Proto dargestellt. 



Uns ist Open Source Software sehr wichtig, denn jeder sollte sich Bildung leisten können. Wenn man bereits eine "do it yourself" CNC Maschine bedient oder gebaut hat, ist diese Bedienungsoberfläche bekannt, Anfänger*innen raten wir das Tutorial von 3D-Proto zu studieren, denn es vermittelt sehr anschaulich die Grundlagen und erklärt alle notwendigen Schritte und bietet eine Menge Hintergrundinformationen. In der Beschreibung von dem YouTube Video findet ihr einen Link wo auch aufgeführt wird, wie die Kabel an die Steuerung angeschlossen werden müssen.

Nach den ersten Plots lernt ihr die Software "MakelAngelo" kennen und wisst, wo ihr die Home Position am besten setzt, damit ihr ein Din A4 bzw. Din A3 Blatt richtig auf der Zeichenmaschine platziert.


Es ist noch kein Meister vom Himmel gefallen und manchmal klappt es nicht auf Anhieb. Ein Nacht drüber schlafen und die Lösung kommt von alleine. Das Gefühl, es geschafft zu haben, ist unendlich stark. Wenn es eine Teamleistung ist, umso mehr.

Viele Glück bei der Umsetzung!


Kleine Zeichenplatte:

Es war gut, dass wir die Arbeiten an der kleinen Zeichenplatte vorerst unterbrochen haben. Unsere Zeichnungen passten nicht auf die Papiervorlage. Der Plot war zu groß.



1. Testlauf


Die kleine Zeichenplatte ermöglicht eine Zeichenfläche bis DIN A3, das Gestell ist schwenkbar und kann als klassisches Zeichenbrett genutzt werden. Für die Steuerung verwenden wir einen Arduino Uno und das Arduino Shield

Wir haben uns eine 1 Meter breite Platte gekauft und die Zeichenmaschine so, wie im Tutorial gebaut. Dann konnten wir erkennen, das wir in der config.h die Microsteps nicht auf 16 eingestellt haben.

Weitere Informationen / Quelle zur kleinen Zeichenmaschine:



Quelle: https://www.youtube.com/watch?v=wIR7izosXrA


Steuerung der kleinen Zeichenmaschine:






Dieser Blogeintrag ist noch im Rohentwurf. Natürlich gelten auch hier der Haftungsausschluss und der Hinweis, das jeder in eigener Verantwortung handelt. Aber bitte nicht den Mut vor lauter "Vorschriften" verlieren.


Wir wünschen euch viel Erfolg mit der Zeichenmaschine.


Autor:

Michael Tillmann

technik.kids@gmail.com



Quellenverzeichnis:

Vertikal Plotter im Selbstbau:

Vertikalplotter im Selbstbau – Teil 1 – Hardware und Arduino – Polargraph, Kritzler, Makelangelo und Co. – Makerblog.at 

http://www.makelangelo.com/

Makelangelo Software v7.17.0 – Marginally Clever Robots

Make XY Plotter Drawing Robot

Beispiel von Studenten:

http://fab.academany.org/2018/labs/fablabakgec/machinedesign.html

Ursprung mit den Hinweisen zur Software

https://www.instructables.com/Polargraph-Drawing-Machine/


Arduino Software für den Polargraph


MakelAngelo Software

http://www.mediafire.com/file/5da58js0wgccq5l/Makelangelo.rar/file

XY Plotter / Polargraph /Makelangelo by Arudino UNO R3