13. Dezember 2019

Wie lässt sich sicherstellen, dass die Pferde auf einem Reiterhof im pfälzischen Lustadt im Sommer immer genug Wasser in den Tränken haben? Mit dieser Frage beschäftigten sich Tom Bartl und Jannik Herrmann, beides Studenten im fünften Semester an der Fakultät für Elektro- und Informationstechnik der Hochschule Karlsruhe – Technik und Wirtschaft in einer Projektarbeit.

Die Ausgangssituation: Die Versorgung der Tiere sowie die Bewässerung der Reitanlage und der angrenzenden Felder erfolgen über einen Brunnen. Die angeschlossene Pumpe musste über einen Schalter manuell an- und abgeschaltet werden. Dabei bestand immer die Gefahr, dass zu viel Wasser für die Felder verwendet wird und für die Pferde nicht mehr genug übrig bleibt, wobei ein Pferd täglich etwa 60 bis 100 Liter Wasser benötigt. Außerdem könnte der Wasserspiegel unter das Ansaugrohr der Pumpe fallen, sodass diese trocken läuft und beschädigt wird.

In der Projektarbeit beschäftigten sich die beiden Studierenden daher intensiv mit der Sicherheitsabschaltung einer Saugpumpe. Sie entwickelten ein Regelungssystem, das sowohl manuell als auch über eine selbst programmierte Smartphone-App bedient werden kann. „Hauptaugenmerk bei dem Entwurf des Systems war die einfache Inbetriebnahme und Bedienung“, erklärt Tom Bartl. „Außerdem sollte das gesamte System sicher, robust und unempfindlich sein.“

Im Brunnenschacht in einem heubedeckten Scheunenboden haben die Studierenden dazu einen Ultraschallsensor installiert, der den Abstand zur Wasseroberfläche und somit den Füllstand misst. Abschaltsysteme für solche Pumpen gibt es bereits. Allerdings bieten diese nur eine einfache Überwachung des Füllstands und schalten sie ab, sobald ein fest eingestellter Pegel unterschritten wird. Wenn eine Änderung des Pegels vorgenommen werden soll, ist das ein aufwendiger Vorgang. Deshalb besitzt die neue Steuerung einen variablen Grenzwert des Pegels. „Um die Bedienung auch von außerhalb des Technikraums zu ermöglichen und dem heutigen Stand der Technik gerecht zu werden, kann die Steuerung nicht nur über Tasten am Gehäuse bedient werden, sondern auch über ein Smartphone“, erläutert Jannik Herrmann.

Zudem bietet es die Möglichkeit, einen Reservewert einzustellen – für das benötigte Wasser der Pferde. Wird dieser unterschritten, bricht die Steuerung den Pumpvorgang ab und kann nur durch den Nutzer wieder aktiviert werden. Die Werte zu Füllstand, Reserve und Quittierung durch die Nutzer können direkt an der Steuerung oder über die App abgelesen werden. Neben dem Sensor im Schacht war für die Umsetzung auch ein Mikrocontrollerboard nötig, das zur Messwerterfassung, Steuerung und Kommunikation zwischen Mikrocontroller und Peripherie dient.

Auch bei elektronischen Steuerungen kann es zu einem Ausfall eines Bauteils kommen. Damit dann die Wasserversorgung nur so kurz wie möglich unterbrochen ist, wurde darauf geachtet, dass einzelne Bauteile möglichst einfach auszutauschen sind.

„Die Erstellung der App war die größte Herausforderung bei unserem Projekt“, sind sich die beiden Studierenden einig, „denn eine solche hatten wir noch nie programmiert. Daneben konnten wir vieles, was wir in den Vorlesungen gehört haben, praktisch anwenden und umsetzen.“ Und sie dürfen natürlich auch ein bisschen stolz sein, so Belal Said, Akademischer Mitarbeiter und Betreuer der beiden Studierenden, „denn die Pumpensteuerung wird den Reiterhof bei der alltäglichen Kalkulierung des Wasserhaushalts für Tiere und Felder ganz wesentlich unterstützen.“

Und auch der zuständige Professor für Automatisierungstechnik und Studiendekan der Fakultät, Prof. Dr. Manfred Strohrmann, zeigt sich zufrieden: „Wir können mit diesem Projekt einmal mehr zeigen, welchen praktischen Nutzen die Elektro- und Informationstechnik in der Gesellschaft hat. So werden auch unsere Studieninhalte und die Anwendbarkeit für alle greifbar und verständlich.“

Nach abgeschlossener Installation und dem Test des Systems vor Ort konnte es nun an die Betreiberin des Reiterhofs, Friederike Mrodzinsky, offiziell übergeben werden.