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Tag 255 von 365 · Profi · Monat 9: Logistik und Gewächshaus

Gewächshausklima

Was Pflanzen brauchen und was der Chip davon messen kann: Temperatur, CO₂ und Licht, Zielbereiche mit Hysterese und Grenzwerte für den Alarm.

Lektion 18 Min. Woche 37

Das lernst du heute

  • Temperatur, CO₂ und Licht für Pflanzen
  • Grenzwerte
  • Zielbereiche

Eine Kartoffel im kalten Gewächshaus wächst langsamer, ohne CO₂ fast gar nicht. Bevor du regelst, musst du wissen, was die Pflanze will und was der Chip davon messen kann.

Was Pflanzen brauchen

Die Spieldaten (plantliferequirements.xml) beschreiben für jede Pflanze einen Wohlfühlbereich. Für die meisten Nutzpflanzen gilt:

GrößeSpieldatendaraus ein Zielbereich
TemperaturMitte bei 25 °C20 bis 30 °C
DruckMitte bei 75 kPa50 bis 100 kPa
CO₂wird eingeatmetmindestens 1 % der Luft
LichtLicht- und Dunkelzeit pro TagPflanzenlicht oder Sonne

Es gibt Ausnahmen: Kakao mag es mit einer Mitte bei 35 °C wärmer, Rutenhirse liegt bei 30 °C. Pilze atmen umgekehrt Sauerstoff ein und CO₂ aus und brauchen kein Licht. Die genauen Grenzen hängen zusätzlich von den Genen der einzelnen Pflanze ab. Die Stationpedia zeigt sie auf der Seite der Pflanze.

Pflanzen atmen die Raumluft. Ein Gassensor im Gewächshaus misst also, was zählt. Dazu kommt das Wasser in der Schale: Auch seine Temperatur muss im Wachstumsbereich liegen.

CO₂: ab wann reicht es?

Im Spielcode atmet eine Pflanze unter 0,1 % CO₂ gar nichts ein und ab 1 % voll, dazwischen steigt es gleichmäßig. Ein Gewächshaus mit reiner Atemluft bremst die Pflanzen also aus. Ein Digitalventil an einer CO₂-Leitung hält den Anteil oben:

slt tmp co2 CO2_ZU      # unter 4 %: offen bleiben
and ventil ventil tmp
slt tmp co2 CO2_AUF     # unter 2 %: öffnen
or ventil ventil tmp
sbn VENTIL HASH("CO2") On ventil

Licht

Ein Pflanzenlicht (StructureGrowLight) braucht 70 W und beleuchtet die Schalen in seiner Nähe, Sonne durch Fenster zählt ebenfalls. Wie lange das Licht brennen soll, kommt nächste Woche.

Zielbereich und Grenzwert

Unterscheide zwei Arten von Grenzen:

  • Zielbereich: Dort soll der Wert liegen. Die Regelung arbeitet mit Hysterese innerhalb dieses Bereichs, zum Beispiel Heizung an unter 20 °C und aus über 24 °C.
  • Grenzwert: Dahinter wird es gefährlich. Unter 15 °C oder über 35 °C gibt es Alarm, egal was die Regelung gerade tut.
slt alarm temp T_MIN     # zu kalt
sgt tmp temp T_MAX       # zu warm
or alarm alarm tmp
Achtung

Fällt der Gassensor aus, liefert lbn mit Average NaN. Jeder Vergleich mit NaN ergibt 0 – die Heizung bliebe einfach aus und niemand merkt es. Prüfe den Sensor mit snanz und schalte bei einem Ausfall den Alarm ein.

Schaubild

Temperaturverlauf mit Hysterese 21 °C 19 °C Band: Zustand bleibt Heizung an an aus aus Ein bei 19 °C, aus erst bei 21 °C – dazwischen schaltet nichts.
Innerhalb des Zielbereichs regelt die Hysterese, hinter den Grenzwerten schlägt der Alarm an.

Übung

Aufgabe

Regle das Gewächshaus mit dem Gassensor „Gewaechshaus“:

  • Heizung „Gewaechshaus“ an unter 20 °C, aus über 24 °C
  • Ventil „CO2“ auf unter 2 % CO₂, zu ab 4 %
  • Lampe „Klima“ an unter 15 °C, über 35 °C oder wenn der Sensor fehlt
  • ohne Sensor: Heizung aus, Ventil zu

Hinweise

Hinweis 1

Beide Hysteresen nach demselben Muster: slt/and mit der oberen Grenze, slt/or mit der unteren.

Hinweis 2

Danach and … ok, damit ohne Sensor alles aus ist.

Hinweis 3

Alarm: slt mit T_MIN, sgt mit T_MAX und seqz tmp ok, alles mit or.

Quiz

4 Fragen. Ab 60 % ist das Quiz bestanden – die Auswertung macht der Server.

Tag abschließen

  • Übung im Simulator bestanden
  • Quiz mit mindestens 60 % bestanden

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