Entwicklung einer Vorrichtung zur spezifischen Leitwertmessung des Wassers in einem hydroponischen System

Abstract

Im Rahmen der Entwicklung eines hydroponischen Anzuchtsystems, besteht die übergeordnete Zielsetzung dieser Arbeit in einer reproduzierbaren Messung des spezifischen Leitwertes von Nährlösungen. Dabei soll mit möglichst geringem technischen Aufwand in der Hardware eine stabile und genaue Messung realisiert werden. Die Umsetzung sollte somit möglichst kostengünstig und integrierbar in größere Systeme sein. Es gilt Fragen zu beantworten, welche mit der elektrischen Messung im Wasser einhergehen. Mit welchen elektrischen Größen ist im spezifischen Leitwertbereich zu rechnen? Welche Komponenten sind in der Messvorrichtung notwendig, um eine bestimmte Messgenauigkeit zu erreichen? Im Bezug zur Anwendbarkeit ist es zudem fraglich, welche Rückschlüsse auf den Nährstoffgehalt des Wassers aus der Messung gezogen werden können. Nach Recherchen zum theoretischen Hintergrund der Hydroponik und der damit verbunden Messtechnik, wurde eine Entwicklungsumgebung aufgebaut. Die Komplexität im Aufbau der Hard- und Software wurde im Rahmen der technischen Vorgaben an Ergebnisse angepasst. Messungenauigkeiten wurden mit entsprechenden Messverfahren gering gehalten. Mit einem kompakten Aufbau konnten reproduzierbare Messergebnisse festgehalten werden. Durch softwaretechnische Annäherungen wird anhand von Spannungsmessung ein spezifischer Leitwert berechnet. In einem System ist die Messvorrichtung integrierbar, durch Anpassung an die Messumgebung und vorgegebene Schnittstellen.

In the context of the development of a hydroponic cultivation system, the overriding objective of this work is the reproducible measurement of the specific conductance of nutrient solutions. The aim is to realise a stable and accurate measurement with as little technical effort as possible in the hardware. The implementation should therefore be as cost-effective as possible and integrable into larger systems. It is necessary to answer questions associated with the electrical measurement in water. What electrical quantities can be expected in the specific conductance range? Which components are necessary in the measuring device to achieve a certain measuring accuracy? With regard to applicability, it is also questionable what conclusions can be drawn about the nutrient content of the water from the measurement. After researching the theoretical background of hydroponics and the associated measurement technology, a development environment was set up. The complexity in the structure of the hardware and software was adapted to results within the framework of the technical specifications. Measurement inaccuracies were kept low with appropriate measurement procedures. With a compact design, reproducible measurement results could be recorded. By means of software-technical approximations, a specific conductance value is calculated on the basis of voltage measurements. The measuring device can be integrated into a system by adapting it to the measuring environment and specified interfaces.