Aquarium Lichtsteuerung

Management Summary

Im Rahmen dieser Diplomarbeit wird eine Aquarium Beleuchtungssteuerung auf Basis eines Raspberry Pi mit Touchscreen-Interface entwickelt.

Die zwei Hauptkomponenten „LED-Bar“ und „Bus-Board“, welche von Grund auf selbstentwickelt wurden, stellen die wesentlichen Komponenten des System dar. Zusammen mit der ebenfalls selbst entwickelten Benutzeroberfläche, welche per Touchscreen bedient wird, bildet das System eine Einheit welche eine effiziente und frei anpassbare Beleuchtungssteuerung ergibt. Ein eingebauter einstellbarer Fütterungstimer sorgt dafür, dass keine Mahlzeit der Fische vergessen oder doppelt gefüttert wird.

Es handelt sich hierbei um mein erstes Projekt welches mit dem Raspberry Pi, GUI und vor allem mit Python zu tun hat. Ich habe mir kurze Zeit vor und auch während der Diplomarbeit die Programmiersprache Python aneignen müssen und zusätzlich mit mir unbekannten Werkzeugen wie dem Qt Designer gearbeitet. Die Einarbeitung in die GUI-Thematik wurde am Anfang als sehr schwierig und Zeitaufwändig eingeschätzt. Als die ersten Versuche erfolgreich waren, verflog dieser Eindruck aber schnell und es konnte mit grossen Schritten vorwärts gearbeitet werden.

Aktuell erfreuen sich meine Fische über jede pünktliche Fütterung und die Beleuchtung ihres Aquariums und schwimmen weiterhin ihre Runden im Licht eines natürlich eingestellten Farbverlaufs.
Das Mondlicht strahlt zusätzlich eine wunderschöne und ruhige Atmosphäre aus.

Entstehungsgeschichte

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Idee

Als leidenschaftlicher Aquaristiker möchte ich für meine Fische ein möglichst naturgetreues Aquarium einrichten. Die Beleuchtung spielt hier, nebst der weiteren Einrichtung, eine entscheidende Rolle. Mit einer Standartbeleuchtung, wie sie bei fast jedem Aquarium mitgeliefert wird, ist es kaum möglich ein effizientes und naturgetreues Habitat für die Fische oder andere Bewohner aufzubauen.

Einfache Beleuchtungssysteme werden mit Leuchtstoffröhren (T8) ausgestattet.

Diese Systeme habe einen hohen Strombedarf und einen niedrigen Wirkungsgrad. Ausserdem werden die Leuchtstoffröhren extrem heiss und erwärmen so zusätzlich das Wasser im Aquarium.
Ein Sonnenauf- bzw. Sonnenuntergang ist nicht nur für den Menschen ein angenehmes Schauspiel. Auch Fische sollten in den „Genuss“ eines solchen natürlichen Vorgangs kommen.
Zwischen Tag und Nacht findet ein fliessender Übergang statt. Eine Zeitschaltuhr, wie sie häufig zum Schalten einer Aquariumbeleuchtung verwendet wird, ist nicht in der Lage eine Leuchtstoffröhre natürlich zu dimmen, geschweige denn ein Mondlicht zu simulieren. Für solche Lichtspielereien müssen deshalb LEDs eingesetzt werden.
Im Rahmen dieser Diplomarbeit soll deshalb eine Aquariumsteuerung auf Basis eines Raspberry Pi mit Touchscreen-Interface entwickelt werden. Die Steuerung wird mittels Python und C/C++ programmiert. Einzelne Funktionen werden über den Touchscreen gesteuert.
Für die Beleuchtung wird eine eigene „LED-Bar“ entwickelt, welche durch den Raspberry Pi gesteuert wird und mittels unterschiedlichen Farbtemperaturen eine natürliche, zeitabhängige Beleuchtung (Lichtverlauf) des Aquariums erzielt. Ein „Mondlicht“ soll die Beleuchtung zusätzlich abrunden.
Die Steuerung soll ebenfalls einen Fütterungstimer beinhalten, welcher bei Erreichen der eingestellten Zeit einen Alarm ausgibt. Zu einem späteren Zeitpunkt soll das System um einen Fütterungsautomaten erweitert werden können.