Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung einer hydroponischen Pflanzenkammer als Grundlage zur späteren Verifikation des V-HAB Pflanzenmodells. Zunächst wird hierfür auf vergangene und aktuelle Forschungsprojekte eingegangen und es werden für das Verständnis notwendige Grundlagen erläutert. Mithilfe daraus abgeleiteter und weiterer hier wichtigen Designaspekte entsteht daraufhin ein Anforderungskatalog. Basierend auf diesem folgen die Vor- und Hauptauslegungen der Subsysteme. Dabei dient die Vorauslegung einer ersten Kosten- und Massenabschätzung, während die Hauptauslegung die Detailkonstruktion und die notwendigen Stücklisten bereitstellt. Für das Beleuchtungssystem der Kammer ist zunächst eine Herstellerrecherche erforderlich. Die darauffolgende Nutzwertanalyse der verschiedenen Alternativen stützt sich auf aktuelle wissenschaftliche Erkenntnisse und führt schließlich zur Auswahl einer geeigneten Leuchte. In einer Modellierungsumgebung zur Überlagerung der Einzelhelligkeiten wird dann die Anzahl der verwendeten Leuchten sowie deren optimaler Abstand zueinander berechnet. Die Auswahl des Anbausystems geschieht im Rahmen eines Vergleichs zwischen einem Rohr- und einem Boxensystem. Im Detailentwurf wird das ausgewählte Rohrsystem daraufhin auskonstruiert. Zu beachten ist hierbei, dass die Geometrie von Wägezellen aufgenommen wird, um später die Messung der Biomassenzunahme zu ermöglichen. Außerdem liegt ein Augenmerk auf der Pumpenauslegung sowie dem Design der Ab- und Überlaufeinrichtungen. Eine größere Betrachtung konzentriert sich auf die Konstruktion eines Metallcontainers, der das an Wägezellen hängende Anbausystem aufnimmt. Der Container ist außerdem möglichst luftdicht abzudichten, um später Einflüsse der Pflanzen auf den CO2-Partialdruck in der Kammer messbar zu machen. Nach der Entwicklung der Subsysteme schließt sich die Fertigung der Einzelkomponenten der Kammer an. Vor dem Hintergrund eventueller Montageunregelmäßigkeiten und als Basis für weitere Pflanzenkammern stellt die Dokumentation der wichtigsten Integrationsschritte einen weiteren Teil der Arbeit dar. Verschiedene Tests dienen anschließend der Verifikation der ausgelegten Subsysteme. Im Zuge dessen wird auch ein kapazitiver Sensor zur Bestimmung des Nährlösungspegels im System erprobt. Aus diesen Untersuchungen ergibt sich eine Genauigkeit des Sensors von ± 3,8 mm. Ein erster erfolgreicher Funktionstest des Systems schließt die Verifikation des Designs ab.     «

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung einer hydroponischen Pflanzenkammer als Grundlage zur späteren Verifikation des V-HAB Pflanzenmodells. Zunächst wird hierfür auf vergangene und aktuelle Forschungsprojekte eingegangen und es werden für das Verständnis notwendige Grundlagen erläutert. Mithilfe daraus abgeleiteter und weiterer hier wichtigen Designaspekte entsteht daraufhin ein Anforderungskatalog. Basierend auf diesem folgen die Vor- und Hauptauslegungen der Subsysteme. Dabei di...     »

This thesis aims at developing a hydroponic plant chamber which is building the framework for the future verification of the V-HAB plant model. At the beginning it is required to consider scientific state-of-the-art projects as well as to introduce the basic principles necessary for comparison. Both knowledge gathered here and specific design aspects to be taken into account lead to the requirements specification of the plant chamber. The subsystems then undergo the preliminary design in which also cost and mass estimates are discussed. Subsequently the final design explains the detailed layout and helps output the bills of materials of all subsystems. For the chamber lighting system, research on several manufacturers results in different lighting alternatives. A multi-criteria-analysis based on current scientific information then leads to the selection of a specific type of lamp. With the help of a modeling tool to combine the lighting influences of different light sources the suitable number of lamps as well as their ideal distance to each other are determined. It is part of the next section to select a growth geometry by comparing a pipe based system with a box system. Thereafter, the selected pipe geometry is designed in detail. It is required to mention that load cells will have to carry the selected system for future measurements of biomass gain. Another focus is on the fluid pump as well as on the drain and overflow devices. A major part of the thesis describes the development of a metal based container as a platform to carry the load cells and the growth geometry. The requirement to determine the influence of plants on CO2-partial pressure in the future also drives the ability to provide a sealed environment within the container. After the end of the design phase the next event covers the assembly and integration process of the relevant subsystems. In order to simplify future similar projects it is crucial to document the most important manufacturing steps focusing on irregularities occurred during integration. Various subsystem tests then present the verification of the design. In the course of these tests an analysis investigates the use of a capacitive sensor for providing nutrient solution levels within the growth system. The results gathered here show a sensor accuracy of ± 3.8 mm. A first successful system test concludes the design verification.     «

This thesis aims at developing a hydroponic plant chamber which is building the framework for the future verification of the V-HAB plant model. At the beginning it is required to consider scientific state-of-the-art projects as well as to introduce the basic principles necessary for comparison. Both knowledge gathered here and specific design aspects to be taken into account lead to the requirements specification of the plant chamber. The subsystems then undergo the preliminary design in wh...     »