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Aus Raspberry Pi Geek 08/2019

Gewächshaus mit LED-Beleuchtung bauen

© Paul Grecaud, 123RF

Ins rechte Licht gesetzt

Marvin Schulz

Selbst ohne eigenen Garten holen Sie sich Pflanzen mithilfe von LEDs in jeden Raum und sehen ihnen mit dem RasPi beim Wachsen zu.

Pflanzen wachsen am besten unter natürlichem Sonnenlicht. Das steht aber in Gebäuden oftmals nicht in ausreichender Menge bereit. Eine künstliche Lichtquelle für ein kleines Gewächshaus schafft Abhilfe.

Allerdings verursacht die künstliche Beleuchtung ganz eigene Probleme: Zu manchen Zeiten, etwa im Winter, reicht sie nicht aus. Dann schießen die Pflanzen in die Höhe und sind spindeldürr. Im Sommer besteht die Gefahr, dass Pflanzen zu viel Licht erhalten. Ein Sonnenbrand an einer Pflanze äußert sich durch teilweise oder ganz weiß gefärbte Blätter.

Pflanzen sind grün, da sie zur Photosynthese hauptsächlich blaues und rotes Licht verwenden und grünes Licht im Bereich von 490 bis 575 Nanometer reflektieren. Es ist daher wichtig, den Pflanzen die richtige Art von Licht anzubieten. Des Weiteren benötigen sie rund acht Stunden Dunkelheit am Tag, um gesund zu wachsen. Stärke, die sie am Tag bei der Photosynthese produzieren, wandeln sie in diesen Stunden in Zucker um.

Alle genannten Probleme lösen Sie mithilfe von LEDs und einer aktiven Steuerung durch den Raspberry Pi. Für das Projekt spielt es grundsätzlich keine Rolle, welches Modell Sie verwenden. Ein Pi Zero W spart Geld und Kabel, allerdings müssen Sie die GPIO-Pins selbst löten. Ein USB-Anschluss am Raspberry Pi vereinfacht den Aufbau. Ein RasPi 2 wäre daher eine gute Wahl.

In diesem Projekt kommt eine Webcam zum Einsatz, um Zeitraffervideos der wachsenden Pflanzen aufzunehmen. In Kombination mit dem Kameramodul für den RasPi wäre also wieder der Pi Zero W die bessere Wahl. Bei ihm schließen Sie das Modul direkt an den CSI-Port (Camera Serial Interface) an. Die Tabelle “Zubehör” zeigt, was Sie für das Projekt außerdem benötigen.

helle blaue und rote LEDs

grüne LEDs (optional)

LEDs nahe Infrarot-Bereich (optional)

geeignetes Netzteil (15 Watt/5 Volt)

geeignete Vorwiderstände

Transistoren (etwa BC 635)

Sperrholzplatten, Heißklebepistole

Pflanztöpfchen und Plastikfolie

Raspberry Pi

Webcam oder RasPi-Kameramodul

Kabel und Lötkolben

Das Gewächshaus

Die Dimension der Bauteile für das Gewächshaus hängt im Wesentlichen davon ab, wie viele und welche LEDs Sie verwenden. Achten Sie vor allem darauf, dass die LEDs die Pflanzen später gut ausleuchten. Bevor Sie jedoch das Licht anschalten, greifen Sie erst einmal zum Werkzeugkasten. Für den Anfang genügen vier Sperrholzplatten (Abbildung 1).

Abbildung 1: Der Zuschnitt für die Basis des Gewächshauses besteht aus fünf Brettern. Im unteren Teil befindet sich später das eingesetzte Pflanztöpfchen.

Abbildung 1: Der Zuschnitt für die Basis des Gewächshauses besteht aus fünf Brettern. Im unteren Teil befindet sich später das eingesetzte Pflanztöpfchen.

TIPP

Wählen Sie die Größe des Gewächshauses so, dass Sie eine günstige Anzuchtschale für Kokosquelltöpfchen einsetzen können. Bis die Sämlinge keimen, nutzen Sie dann einfach das passende Plastikdach der Schale.

Eine Heißklebepistole eignet sich ausgezeichnet dafür, die Sperrholzplatten einfach und stabil zu verbinden. Zusammengeklebt ergibt der Zuschnitt einen Kasten. In diesen kleben Sie noch eine Plastikfolie, um überschüssiges Wasser vom Gießen aufzufangen. Die beiden Kanten, an denen das Dach aufsetzt, feilen Sie mit einer 45-Grad-Fase ab.

Beim Dach gehen Sie ähnlich vor: Zunächst sägen Sie wieder einige Holzplatten zu (Abbildung 2). In die zwei größeren bohren Sie jetzt schon einige Löcher, die später die LEDs aufnehmen.

Abbildung 2: Nach dem Zuschnitt für das Dach lohnt es sich, die Bohrungen für die LEDs gleich zu setzen.

Abbildung 2: Nach dem Zuschnitt für das Dach lohnt es sich, die Bohrungen für die LEDs gleich zu setzen.

Aus Resten kleben Sie je eine kleine Leiste auf die Platten. Das erleichtert es später, das Dach an die Wände zu kleben, und gibt ihm zusätzlichen Halt. In die kleinere Platte schneiden Sie eine Öffnung für die Webcam. Nutzen Sie das RasPi-Kameramodul, das Sie einfach mit Klebeband an der Unterseite des Dachs anbringen. Die fertigen Teile verkleben Sie zu einem kleinen Haus (Abbildung 3).

Abbildung 3: Das fertige Gewächshaus mit einem PVC-Rohr als Öffnung für die Webcam und den bereits eingesetzten LEDs.

Abbildung 3: Das fertige Gewächshaus mit einem PVC-Rohr als Öffnung für die Webcam und den bereits eingesetzten LEDs.

TIPP

Viele günstige Webcams haben eine runde Form und passen so in ein gängiges PVC-Rohr. Kleben Sie es ans Gewächshaus, tarnt es die Kamera als “Schornstein”.

Passende LEDs

Das Herzstück des Gewächshauses bilden die LEDs, die Sie daher sorgsam auswählen sollten. Die entscheidenden Kriterien sind hierbei die Wellenlänge, die Lichtstärke und der Öffnungswinkel des Lichtkegels. Bei LEDs handelt es sich um mehr oder weniger monochromatische Lichtquellen, die Licht einer definierten Wellenlänge (Farbe) aussenden.

In der Vegetationsperiode – nachdem der Samen gekeimt hat und bevor die Pflanze blüht – benötigen Gewächse hauptsächlich blaues Licht im Bereich von 400 bis 500 Nanometern, ideal sind 460 nm. Das sorgt für ein gesundes, kompaktes Wachstum mit vielen Blättern.

In der Blütezeit brauchen die Pflanzen dagegen vermehrt rotes Licht der Wellenlängen 620 bis 720 nm (ideal: 660 nm), das die Blütenbildung fördert. Manche gedeihen mit einigen tiefroten LEDs aus dem Bereich 720 bis 740 nm besonders gut.

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