Der Lichtaddierer

// Der Lichtaddierer nach einer Idee von Marwin Grumpelt 21.03.2017
// modifiziert von S. Schlote 22.03.2017

int  sensorPin  =  A0;  // Analogeingang A0 mit der Mitte des Spannungsteilers
                        // aus LDR und Widerstand 
int  ledPin  =  3;      // PWM-Ausgang für die Lichtquelle. Zu Testzwecken eine
                        // LED, die über 330 Ohm mit Masse (GND) verbunden ist.
int  sensorValue =  0;  // Variable für den Sensorwert
int  ledPlus = 0;       // Variable für den Aktorwert z.B. Licht

void setup()
{
  pinMode(ledPin,OUTPUT); // Lege Digitalpin Nr ledPin als Ausgang fest.
  Serial.begin(9600);     // Bereite die Kommunikation mit der Serial-Monitor vor
}
void loop()
{
  sensorValue =  analogRead(sensorPin); // Auslesen des Messwerts für Helligkeit
  Serial.print("LDR: ");
  Serial.print(sensorValue,  DEC);      // Schreibe den Rohwert in den Serial-Monitor
  ledPlus = map(sensorValue, 500, 0, 255, 0); // sensorValue nimmt mit zunehmenden Licht
                                              // von circa 500 auf fast 0 ab
                                              // der Aktivität des Aktors (Lichtquelle)
                                              // soll im gleichen Maß von 0 bis 255 zunehmen                                             
  if (ledPlus < 30 )                    // Grenze ab der Zusatzlicht benötigt wird
  {
    ledPlus = 0;
  }
  analogWrite(ledPin, ledPlus);
  Serial.print("  Aktion: ");
  Serial.println(ledPlus, DEC);         // Ausgabe des kalkulierten Werts für Zusatzlicht
  delay(250);                           // kurze Pause
}

TAG-Tag am 21.03.2017: Die Technik-Garage beschäftigte sich mit Projekten rund um die kommenden Maker Faire. Im Zentrum stand der Fotobioreaktor. Wie verlängert man die Photoperiode und minimiert die für das notwendige Zusatzlicht eingesetzte Energie?

Algen benötigen eine bestimmte Lichtintensität, um anabolen Stoffwechsel zu betreiben. Ein gutes Pferd springt nicht höher als es muss. Eine effiziente Lösung für den Fotobioreaktor könnte also darin bestehen, durch Zusatzlicht nur soviel Licht zusätzlich zu erzeugen, dass es für das Wachstum ausreicht. In der einfachen Version im Hack also lichtabhängiger Widerstand (LDR) und LED auf einem Steckbrett und ein Arduino regelt die Helligkeit der LED so, dass sie bei Abschattung des LDR heller leuchtet. Bei „normaler“ Helligkeit wird kein Zusatzlicht benötigt. Dies gibt der obige Sketch wieder. Die finale Version des Sensors differenziert zwischen denWellenlängen des eingestrahlten Lichts ebenso, wie die Beleuchtung auf Tageszeit und Spezies abgestimmte Lichtqualitäten aussenden wird.

Natürlich kann ein Ardnuino große Lichtquellen nicht unmittelbar mit Strom versorgen. Mosfet ergeben viel Leistung, die mit geringem Aufwand gesteuert werden kann. Das gewählte Board als Bausatz bringt zudem eine Potenzialtrennung durch Optokoppler mit sich und lässt sich sowohl mit 3,3 als auch mit 5 V Spannung steuern. Die Ausgänge liefern immerhin 100 W auf jedem der 8 Kanäle. und bei  und der Fraktionssammlerhack für die Biochemie/Biotechnik. Die Wahl fiel auf das Board von Pollin. Für einen TAG-Tag eine zu umfangreiche Aufgabe, die in Heimarbeit bis zum nächsten TAG-Tag abgeschlossen wird.

Fotosynthese bedeutet Umgang mit Kohlendioxid. Was den Planeten übermäßig erwärmt, ist andererseits der Stoff aus dem Stärke (und ungesättigte Fettsäuren, Xylane, Öle, Vitamine …) durch Fotosynthese erwächst.

Aquarienpumpen für die Begasung? Es geht auch günstiger und effizienter. Die recyclierten Luftpumpen des Händlers unseres Vertrauens kommen mit weniger als 150mA bei einer Pumpleistung von 2 Litern pro Minute aus, wenn sie auf 12 V laufen. Sie liefen entgegen der Angaben im Datenblatt auch bei 9 V ruhig, geräuscharm und ohne Hitzewallungen. Der MH-z19 fungierte als CO2-Sensor an einem Arduino. Die synchrone Messung des pH-Werts im Medium gab Aufschluss über den Fortgang der CO2-Aufnahme, die insbesondere nach Zugabe von etwas CO2 zum Dest. Wasser zufriedenstellend verlief. Spirulina und Co (Algen) gedeihen bei pH 9 prächtig, also war dies ein geeigneter pH-Wert für die Untersuchungen. Die sich im gezeigten Aufbau bildenden großen Gasblasen hinterlassen die Experimentatoren und ihr Team unbefreidigt. Mit Diffusoren sollen Vergleichsuntersuchungen bei geringeren Gasflüssen tiefere Einsicht und höhere Energieeffizienz bringen.

3D-Drucker besitzen ein unglaubliches Potenzial insbesondere dann, wenn sie nicht als 3D-Drucker verwendet werden. Der Prusa i3 in der Geschmacksrichtung A8 mit CE-Zeichen (China Export) liefert eine saubere Positionierung in X, Y und Z. Heiztisch? Das Team hat beschlossen eine peltier-gekühlte Plattform an seiner Stelle zu installieren. Elektronik-Board? Das verwendete Board besitzt fest verlötete Treiber. Bei einer erwarteten, zu bewegenden Masse von mehr als 1 kg möglicherweise überambitioniert. Zum Glück sind RAMPS 1.4-Boards hervorragend dokumentiert und günstig zu haben. Leistungsstärkere Treiber mit Kühlung fallen kostenmäßig auch nicht mehr aus dem Rahmen.

Biologie & Technik, Biotechnik, Bioverfahrenstechnik …. egal welchen Namen man dem Ding gibt: Es geht um Leben und optimierten technischen Umgang. Nichts geht ohne Technik und „Think Ing!“. Auch die neu zum Team hinzugekommenen zeigten keinerlei Berührungsängste. An keiner Lötstation roch es nach Brathähnchen (wegen verbrannter Finger) dafür gab es Kaffee, Kekse und produktive Diskussion satt.