Um dem gesteigerten Interesse der Gesellschaft nach biologischem und ökologischem Anbau von Lebensmitteln entgegenzukommen, entwickelten die Studierenden Viktor Jaritsch und Michael Brockmann 2015 für Prof. Dr.-Ing. Frey ein automatisiertes Gewächshaus. Neben einer ertragreichen Ernte sollte sich dieses Gewächshaus gleichzeitig um die wichtigen Parameter Luftzirkulation, Lichtverhältnisse, Temperatur, Bewässerung und Düngung selbstständig kümmern. 
Z Erstes Entwurfsbild

Die Studierenden mussten entscheiden, mit welchen Materialien sie das Gewächshaus bauen würden, wie und wo die elektronischen Komponenten verbaut würden oder mit welchem Mechanismus sich die Fenster automatisch öffnen ließen. Motorsteuerung, Pumpensteuerung, Füllstandanzeige und Bewässerunsganlage mussten programmiert und getestet werden. 

Die Fenstersteuerung funktioniert mit vier Gleichstrommotoren (PGM-37DC12/77) und einer M10-Gewindestange. Die Motoren werden paarweise über eine H-Brücke angesteuert, jeweils zwei für die vorderen Fenster und zwei für die hinteren Fenster. Da die Motoren die Fenster sowohl öffnen als auch schließen, waren zwei Zustände notwendig: Das Drehen im Uhrzeigersinn öffnet die Fenster und das Drehen gegen den Uhrzeigersinn schließt sie wieder. 

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Gewindestange
Pumpensteuerung

Da die Temperaturen in Gewächshäusern sehr schnell ansteigen, sollten die Fenster regelmäßig und automatisch öffnen, sobald im Innern des Gewächshauses eine bestimmte Temperatur erreicht wird. Die Temperatur ließ sich jedoch nur direkt am Fensteröffner einstellen und besaß auch nur einen kleinen Einstellbereich. Dementsprechend wurde ein neues Konzept entwickelt: Der Temperatursensor DS1820 kann nun über einen 3,3 V Ausgang des Raspberry Pi mit Spannung versorgt werden.

Für die Bewässerung des Gewächshauses wurde ein ehemaliges Bierfass als 5-Liter-Tank gewählt und per Kabel mit einer Mikrocontroller-gesteuerten Pumpe und einer Füllstandanzeige verbunden. Ganz einfach nach dem Ampelsystem zeigt die optische Anzeige in rot, gelb oder grün, wie es mit dem Füllstand im Tank steht. Durch eine Verbindung von Wasserpumpe mit Tank und Bewässerungsnetzwerk sowie Füllstandsensor und Raspberry PI ist eine nahtlose Kommunikation gewährleistet. Um sich gegen die Effekte des hohen Stroms auf die beiden Spannungsregler abzusichern, wurde ein Kühlkörper montiert.  

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Khlkrper
Temperatursensor

Man stelle sich nun also vor: Überschreitet die Temperatur den Wert von 25 Grad, beginnt der automatische Prozess der Fensteröffnung. 10 Sekunden später startet die Pumpe und das Gewächshaus wird bewässert. Anschließend schließen sich die Fenster und der Ursprungszustand ist wieder hergestellt. Je nach Bedarf des Gärtners und seiner Pflanzen (Kartoffeln, Tomaten o.ä.) können diese Prozesse in der Raspberry PI-Programmierung angepasst werden. 

Für die beiden Studierenden ein sehr anspruchsvolles Projekt, das ihnen viel Einblick in die Praxis ihres Studienfaches gab. 

Zu guter letzt blieb der Wunsch nach einer Anbindung an das Internet und einer eigens programmierten App, mit der der Betreiber des Gewächshauses vom Smartphone aus die Fensteröffnung kontrollieren kann. Für solch eine Umsetzung in zukünftigen Projektarbeiten steht das Gewächshaus Interessierten zur Verfügung. Auch könnte es von Interesse sein, zusätzlich zum Messwert des Temperatursensors andere Messwerte der bestehenden Projektarbeit auf einer graphischen Oberfläche darzustellen oder eine alternative Stromversorgung zu erreichen.