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Die Erfindung betrifft ein Haltesystem, insbesondere für Agraranwendungen, mit einer Vielzahl von gleich und/oder unterschiedlich ausgebildeten Halteelementen, mit einer Vielzahl von Befestigungselementen zum Befestigen mehrerer Halteelemente aneinander, und mit mehreren gleichen und/oder unterschiedlichen Sensorhaltern zum Befestigen jeweils zumindest eines Sensors an zumindest einem der Halteelemente.
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Stand der Technik
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Haltesysteme der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. So bestehen Baukastensysteme, aus denen Anwender sich aus verschiedenen oder gleich ausgebildeten Halteelementen und verschiedenen oder gleichen Sensoren eine Sensoreinrichtung bauen können. Je nach Anforderungen an die Messung kann der Benutzer dabei die für ihn optimale Konstellation von Halteelementen und Sensoren wählen. Aus einer noch nicht veröffentlichten Patentanmeldung der Anmelderin geht hierzu beispielsweise bereits ein Haltesystem hervor, bei welchem mehrere Halteelemente seitlich aneinander befestigt, insbesondere ineinander gesteckt werden können, um eine Sensoreinrichtung zu bilden.
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Offenbarung der Erfindung
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Das erfindungsgemäße Haltesystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass ein verbessertes Haltesystem geschaffen wird, mittels dessen der Benutzer noch variabler eine Sensoreinrichtung herstellen beziehungsweise bereitstellen kann. Dabei ist das Haltesystem besonders kostengünstig und einfach in der Montage. Erfindungsgemäß ist hierzu vorgesehen, dass die Halteelemente als Aluminium-Strangpressprofile ausgebildet und mittels der Befestigungselemente an ihren Stirnenden miteinander und/oder mit einer von mehreren Einsteckspitzen des Haltesystems verbindbar/verbunden sind. Aus mehreren Halteelementen, die eine vorbestimmte Länge aufweisen, ist somit eine Sensoreinrichtung mit einer Länge herstellbar, die sich zumindest aus der Länge der aneinander befestigten Halteelemente und gegebenenfalls der Einsteckspitze ergibt. Aufgrund der Ausbildung der Halteelemente aus einem Aluminium-Strangpressprofil sind diese belastbar und dennoch gewichtssparend. Darüber hinaus sind die Halteelemente aus Aluminium widerstandsfähig gegenüber den Bedingungen auf einem Agrarfeld. Insbesondere sind sie beständig gegenüber unterschiedlichen Witterungen, Temperaturen und insbesondere auch Feuchtigkeit. Durch die Befestigungselemente sind die Aluminium-Strangpressprofile einfach an ihren Stirnseiten, also an ihren axialen Enden, miteinander oder mit der Einsteckspitze verbindbar. Die Einsteckspitze ist insbesondere im Längsschnitt gesehen dreiecksförmig oder keilförmig ausgebildet, um ein einfaches Einstechen der aus dem Haltesystem gefertigten Sensoreinrichtung, in diesem Fall dann als Sensorspieß, in das Erdreich eines Agrarfeldes zu erlauben.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Halteelemente jeweils zumindest eine T-, C- oder L-förmige Längsnut an ihrem Außenumfang aufweisen. Die Längsnuten erlauben eine formschlüssige Befestigung der Sensorhalter an den Halteelementen, zumindest in einer Richtung quer zur Verschieberichtung in der Längsnut selbst. Dadurch ist eine einfache Montage, insbesondere ein Einschieben der Sensorhalter mit einem entsprechenden in die jeweilige Längsnut eingreifenden Gegenstück, insbesondere Haltefuß, bei der Montage möglich. Durch die Ausbildung als Strangpressprofil ist die jeweilige Längsnut endseitig offen ausgebildet, sodass ein einfaches Einschieben des jeweiligen Sensorhalters in die Längsnut gewährleistet ist.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass sich die jeweilige Längsnut über die gesamte Länge des jeweiligen Halteelements erstreckt. Dies ergibt sich insbesondere bereits aus der Ausbildung als Strangpressprofil, sodass ein nachträgliches Einbringen der jeweiligen Längsnut nicht notwendig ist. Vorzugsweise ist die Längsnut nicht durch Zwischenelemente oder dergleichen unterbrochen, um eine Platzierung des Befestigungselements entlang der Längsnut an dem Halteelement zu ermöglichen. Darüber hinaus können Längsnuten auch als Kabelkanal oder Führungskanal für elektrische Leitungen, Medienschläuche oder dergleichen genutzt werden. Durch die vorteilhafte T-, C- oder L-förmige Ausführungsform entsteht eine Ausführungsform der Längsnut mit einem Hintergriff, der gewährleistet, dass in die jeweilige Längsnut eingelegte Leitungen und/oder Schläuche aus der Längsnut nicht ohne weiteres herausfallen können, zumindest wenn die Größenverhältnisse von Längsnut und dem in der Längsnut befindlichen Element zueinander passen.
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Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Sensorhalter dazu ausgebildet sind, in der jeweiligen Längsnut längsverschieblich gehalten zu sein. Damit ist eine freie Platzierung der Sensorhalter und damit auch der von den Sensorhaltern gehaltenen Sensoren entlang des jeweiligen Halteelements möglich. Hierdurch kann der Benutzer seine Sensoreinrichtung an unterschiedliche Randbedingungen ohne weiteres Anpassen. Zum Arretieren eines Sensorhalters an einer gewünschten Schiebeposition entlang des jeweiligen Halteelements, ist vorteilhaft dabei vorgesehen, dass der Sensorhalter eine oder zwei Befestigungsschrauben aufweist, die mit dem Halteelement zum Herstellen einer Reibschlussverbindung zusammen wirken, um den Sensorhalter an der gewünschten Schiebeposition zu arretieren. Auch kann vorgesehen sein, dass ein in die jeweilige Längsnut eingeführter Haltefuß des jeweiligen Sensorhalters relativ zu dem jeweiligen Sensorhalter selbst verlagerbar ist und durch eine Schraubverbindung mit diesem verbunden ist, sodass in der in der Längsnut befindlichen Stellung durch ein Schraubvorgang der Sensorhalter durch das Anziehen des Haltefuß mittels der Schraube gegen das Halteelement gepresst und dadurch der Reibschluss hergestellt wird.
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Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Halteelemente einen quadratischen Querschnitt aufweisen, wobei insbesondere in jeder Seitenfläche jeweils eine Längsnut ausgebildet ist. Hierdurch ergibt sich insbesondere ein symmetrisches Profil der Halteelemente, was die Herstellung und Verwendung der Halteelemente, insbesondere auch bei der Montage weiter vereinfacht.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Halteelemente wenigstens einen innenliegenden, insbesondere zentralen, und durchgehenden Kanal, insbesondere einen Kabelkanal aufweisen. Der innenliegende Kanal ist somit nicht radial nach außen geöffnet, lediglich in axialer Richtung beziehungsweise an den Stirnenden der Halteelemente ist der jeweilige Kanal zugängig. Dadurch kann der Kanal auch direkt als Mediumförderkanal verwendet werden, ohne dass in diesen ein Medienschlauch oder dergleichen eingeführt werden muss.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass mehrere gleiche und/oder unterschiedliche Sensoren vorhanden sind, die jeweils an einem der Halteelemente anordenbar/angeordnet sind und jeweils wenigstens einen Kommunikationsanschluss und/oder Energieversorgungsanschluss aufweisen. So kann es sich bei den Sensoren beispielsweise um Temperaturfühler, Luftdruckfühler, Luftfeuchtigkeitsfühler, Sonnenstrahlenfühler, oder dergleichen handeln. Durch den jeweiligen Kommunikationsanschluss sind die Sensoren auf einfache Art und Weise ansprechbar beziehungsweise auslesbar. Bei dem Kommunikationsanschluss kann es sich um einen drahtgebundenen oder auch um einen drahtlosen Kommunikationsanschluss, wie beispielsweise um ein Funkmodul, handeln. Durch den Energieversorgungsanschluss sind die Sensoren auf einfache Art und Weise mit elektrischer Energie betreibbar beziehungsweise elektrisch kontaktierbar.
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Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass das Haltesystem mehrere Kabelhalter aufweist, die an den Halteelementen befestigbar/befestigt sind. Mittels des jeweiligen Kabelhalters, der insbesondere T-förmig ausgebildet ist, können überschüssige Kabellängen aufgewickelt und dadurch an dem jeweiligen Halteelement beziehungsweise der jeweils hergestellten Sensoreinrichtung auf einfache Art und Weise aufgeräumt werden. Dadurch kann beispielsweise auf das Ablängen eines Kabels verzichtet werden, wodurch die Kabel widerverwendbar sind und die Herstellungskosten beziehungsweise Benutzungskosten reduziert werden. Insbesondere ist zumindest einer der Kabelhalter als federvorgespannter Kabelwickler zum Aufrollen eines Kabels ausgebildet.
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Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass das Haltesystem mehrere gleiche und/oder unterschiedliche thermische Entkoppler, die insbesondere zwischen zwei stirnseitig miteinander verbundenen Halteelementen anordenbar/angeordnet sind, aufweist. Die thermische Entkoppler bewirken insbesondere, dass zwei stirnseitig miteinander verbundene Aluminium-Profile nicht direkt in Berührungskontakt zueinander stehen, sodass ein Wärmeübergang oder ein Kälteübergang von einem der Halteelemente in das andere Halteelement verhindert oder erschwert wird. Aluminium-Strangpressprofile sind grundsätzlich gute Wärmeleiter, was bei sensiblen Messungen zu negativen Einflüssen führen könnte. Durch die thermischen Entkoppler oder thermisch isolierenden Trennstücke wird erreicht, dass sich die Temperatur der Halteelemente nicht aneinander anpasst und dadurch ein Messergebnis verfälscht. Insbesondere in verschiedenen Tiefen im Erdbereich kann ansonsten ein durchgehendes Aluminium-Element durch seine hohe Wärmeleitfähigkeit messverfälschend wirken. Die Entkoppler sind bevorzugt aus Kunststoff oder Kompositmaterialien gefertigt, die eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweisen und damit thermisch isolierend wirken.
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Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass das Haltesystem wenigstens ein Fördersystem für gasförmige, flüssige und/oder feste Bestandteile aufweisende Medien aufweist, das zumindest einen Schlauch, ein betätigbares Ventil, eine ansteuerbare Fördereinrichtung und/oder einen Spritz- oder Saugkopf, die jeweils an den Halteelementen befestigbar sind und/oder durch diese gebildet werden, aufweist. Das Fördersystem ist insoweit insbesondere mehrteilig ausgebildet, wobei der Benutzer die jeweils notwendigen Komponenten ohne weiteres an den Halteelementen befestigen kann. Auf den Schlauch kann der Benutzer beispielsweise verzichten, wenn der in dem jeweiligen Halteelement bereits integrierte innenliegende Kanal für die Förderung von Medien ausreichend ist. Dabei ist es auch möglich, dass das Fördersystem zentral vorgesehen ist und über mehrere Schläuche beziehungsweise Schlauchverbindungen mit mehreren Sensoreinrichtungen verbindbar ist.
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Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Dazu zeigen
- 1 ein Halteelement eines vorteilhaften Haltesystems in einer vereinfachten Querschnittsdarstellung,
- 2 eine aus dem Haltesystem gefertigte Sensoreinrichtung,
- 3 eine Detailansicht der Sensoreinrichtung,
- 4 eine weitere Detailansicht der Sensoreinrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
- 5 ein Befestigungselement zum Befestigen mehrerer Haltelemente des Haltesystems aneinander,
- 6A bis 6C eine Sensoreinrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel und
- 7 ein thermisch isolierendes Koppelelement des Haltesystems in einer vereinfachten Darstellung.
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1 zeigt in einer vereinfachten Querschnittsdarstellung ein Halteelement 1 eines vorteilhaften Haltesystems 2, insbesondere Sensorsystem, das mehrteilig ausgebildet ist, und es in der Art eines Baukastensystems dem Benutzer ermöglicht, eine Sensoreinrichtung nach seinen Wünschen auf einfache und kostengünstige Art und Weise, insbesondere für Agraranwendungen, zu fertigen.
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Das Halteelement 1 ist als Aluminium-Strangpressprofil ausgebildet, das einen quadratischen Querschnitt aufweist. An seinen vier Seitenflächen weist das Halteelement 1 jeweils eine Längsnut 3 auf, die sich über die gesamte Länge des Halteelements erstreckt. Die Längsnuten weisen jeweils einen verjüngten Öffnungsbereich 4 auf, sodass die Längsnuten 3 jeweils einen Hintergriff 5 in der Art einer Nut-Schiene bilden. Vorliegend weist die jeweilige Längsnut dazu einen C-förmigen Querschnitt auf. Alternativ können die Längsnuten auch einen T- oder L-förmigen Querschnitt aufweisen.
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Weiterhin weist das Halteelement 1 mittig einen innenliegenden und durchgehenden Kanal 6 auf, der nur an den Stirnenden des Halteelements zugängig ist und beispielsweise als Kabelkanal oder Medienkanal dienen kann. Zusätzliche Kanäle 7 sind außerdem zwischen den Längsnuten 3 im Eckbereich des Halteelements ausgebildet und erstrecken sich aufgrund der Ausbildung als Strangpressprofil ebenfalls über die gesamte Länge des Halteelements 1. Auch diese Kanäle können als Medienkanal oder zur Aufnahme von Medienleitungen oder auch elektrischen Leitungen genutzt werden.
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Das Haltesystem 2 weist mehrere derartiger Halteelemente 1 auf, wobei die Halteelemente 1 gleich oder auch unterschiedlich, insbesondere gleich oder unterschiedlich lang ausgebildet sein können. Des Weiteren weist das Haltesystem 2 eine Vielzahl von Einsteckspitzen 8, Sensorhaltern 9, Befestigungselementen 10 und natürlich Sensoren oder Sensormodulen auf, die miteinander kombinierbar sind.
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2 zeigt hierzu in einer perspektivischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer aus dem Haltesystem 2 gefertigten Sensoreinrichtung 11. Dabei sind zwei der Halteelemente 1 durch das Befestigungselement 10 an ihren Stirnseiten miteinander verbunden. Weiterhin ist eine Einsteckspitze 8 durch ein weiteres Befestigungselement 10 mit der freien Stirnseite 1 der Halteelemente 1 verbunden. Die freie Stirnseite des verbleibenden Halteelements 1 trägt ein Sensormodul 12, das beispielsweise als Steuergerät ausgebildet ist und mit einem oder mehreren an einem der Halteelemente 1 der Sensoreinrichtung 11 angeordneten Sensoren verbunden ist.
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Zum Halten von Sensoren ist vorgesehen, dass das Haltesystem 2 eine Vielzahl von Sensorhaltern 9 umfasst, die in den Längsnuten 3 der Halteelemente 1 befestigbar sind. Dazu weisen die Sensorhalter 9 jeweils einen Haltefuß auf, der mit dem Hintergriff 5 der jeweiligen Längsnut 3 zusammenwirkt.
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3 zeigt dazu in einer vergrößerten Detailansicht die Sensoreinrichtung 11 aus 2 mit Blick auf einen der Sensorhalter 9. Dieser weist zwei Schraubverbindungen 13 auf, mittels derer der Sensorhalter 9 in der jeweiligen Längsnut 3 festlegbar ist. Dazu ist die jeweilige Schraubverbindung 13 beispielsweise mit dem Haltefuß derart verbunden, dass beim Anziehen der jeweiligen Schraube der Haltefuß gegen den Hintergriff 5 der Längsnut 3 gezogen wird, um dadurch den Sensorhalter 9 an dem Halteelement 1 zu verpressen und damit per Reibschluss festzulegen.
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Weiterhin zeigt 3, die zwischen den zwei Halteelementen 1 vorgesehene Befestigungselemente 10, von denen eines jeweils mit der Stirnseite des jeweiligen Halteelements 1 fest verbunden, insbesondere verschraubt ist und die selbst an ihren einer zugewandten Seiten miteinander verbindbar beziehungsweise verbunden sind. Die Befestigungselemente 10 sind dabei vorliegend aus Kunststoff gefertigt, und unterscheiden sich somit materialtechnisch von den Halteelementen 1. Insbesondere sind die Befestigungselemente 10 aus einem Kunststoff mit geringer Wärmeleitfähigkeit gebildet, sodass sie gleichzeitig thermische Entkoppler 14 bilden, die einen Wärmefluss von dem einen Halteelement 1 zu dem anderen Halteelement 1 erschweren oder verhindern. Zweckmäßigerweise weisen die Halteelemente 1 und die Befestigungselemente 10 alle den gleichen Querschnitt auf, um ein einfaches Verbinden miteinander zu erlauben.
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Je nach Anforderung kann der Anwender dabei außerdem bevorzugt aus unterschiedlichen Einsteckspitzen 8 wählen, um als Sensoreinrichtung 11 einen vorteilhaften Sensorspieß zu bilden. Die jeweilige Sensorspitze 8 ist ebenfalls durch eines der Befestigungsmittel 10 mit dem jeweiligen Halteelement 1 verbunden, wie bereits erwähnt.
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4 zeigt, dass das Haltesystem 2 vorteilhafterweise außerdem Kabelhalter 15 umfasst, die wie die Sensorhalter 9 an dem jeweiligen Halteelement 1 befestigbar sind, indem sie mit einem Haltefuß in die jeweilige Längsnut 3 axial einschiebbar sind. Die Kabelhalter 15 können dabei beispielsweise wie in 4 gezeigt, als rein mechanisch passive Kabelhalter T-förmig ausgebildet sein, um welche der Benutzer das Kabel herumwickeln kann. Zumindest einer der Kabelhalter 15 kann auch als Kabelwickler ausgebildet sein, welcher ein automatisches Aufrollen des jeweiligen Kabels erlaubt. Hierdurch kann überschüssige Kabellänge bei konfektionierten Sensoren durch den Kabelhalter 15 oder den Kabelwickler aufgenommen werden.
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5 zeigt in einer vereinfachten perspektivischen Darstellung ein alternatives Ausführungsbeispiel des Befestigungselements 10, das sich insbesondere für das Zusammenfügen von besonders langen Halteelementen 1 anbietet. Das Befestigungselement 10 weist in diesem Fall eine Befestigungsschiene 16 auf, die in eine der Längsnuten 3 insbesondere passgenau einschiebbar ist. Dabei liegt die Befestigungsschiene 16 in ihrer montierten Form zur Hälfte in dem einen Halteelement 1 und zur Hälfte in dem damit zu verbindenden anderen Halteelement 1 und wird durch Schraubverbindungen 17 an diesen festgelegt.
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6A bis 6C zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel des Haltesystems, bei welchem eines der Halteelemente 1 zur Medienführung verwendet wird. Dazu ist beispielsweise, wie in 6A gezeigt, stirnseitig ein Fluidanschluss 18 an den innenliegenden Kanal 6 des Halteelements 1 eingesteckt. Optional ist außerdem in den Kanal 6 eine seitliche Bohrung mit einer seitlichen Auslassdüse 19 eingebracht, die in der Längsnut 6 liegt, und in den Kanal 6 hineinragt.
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Wie in 6B gezeigt, kann auch auf den Fluidanschluss 18 am Stirnende verzichtet werden, stattdessen kann der innenliegende Kanal 6 durch eine einfache Schraubdichtung 20 stirnseitig verschlossen werden. Alternativ kann die Stirnseite des Halteelements 1 beziehungsweise das Stirnende des Kanals 6 durch eine Auslassdüse 21 geschlossen werden (gestrichelt angedeutet).
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6C zeigt eine Draufsicht auf die seitliche Auslassdüse 19. Von der Auslassdüse 19 können beispielsweise mehrere Auslassdüsen über die Länge der Längsnuten verteilt angeordnet sein, um beispielsweise ein Düngemittel auszubringen.
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7 zeigt in einer vereinfachten Darstellung, zwei Befestigungselemente 10, wie sie beispielsweise im Ausführungsbeispiel von 2 in dem Sensorspieß vorgesehen sind. Hierbei ist zu erkennen, dass diese den Kanal 8 und auch die außenliegenden Kanäle 7 weiter führen, sodass zwischen den Halteelementen 1 eine Fluidverbindung besteht. Um diese sicher nach außen abzudichten, ist insbesondere ein Dichtelement 22 zwischen den Befestigungselementen 10 einerseits und zwischen den Befestigungselementen 10 und dem jeweiligen Halteelement 1 andererseits vorgesehen.
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Die Lanzen beziehungsweise Sensorspieße können damit auch zur Bewässerung direkt beispielsweise im Wurzelballen eingesetzt werden. Neben dem innenliegenden Hauptkanal 6 können auch die vier Eckkanäle zur Leitung von Pflanzennährstoffen oder wurzeldosierten Pflanzenschutzmitteln verwendet werden. Die Auslassdüsen 19, 21 sind bevorzugt selbstschneidend ausgebildet, sodass sie auf einfache Art und Weise direkt mittels beispielsweise eines Akkuschraubers in das jeweilige Halteelement eingedreht werden können. Alternativ werden Löcher mit einer Bohrmaschine in gewünschter Tiefe und Richtung in das jeweilige Strangpressprofil eingebracht.
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Im Kopf des Sensorspieß, also entweder in der Einsteckspitze 8 oder in dem Sensormodul 12, sind bevorzugt eine oder mehrere Ventile vorhanden, die, von einer unter Druck stehenden Hauptleitung versorgt, funk-, sensor-, oder uhrengesteuert die Bewässerung ein- und abschalten.
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Bei einer Anwendung im Silobereich, kann gezielt in verschiedenen Tiefen belüftet und getrocknet werden. Wird in den vier äußeren Kanälen 7 Warmluft geführt, so kann jeder dieser vier Kanäle 7 einzeln gesteuert in einer anderen Höhe ausblasen, je nach Anordnung einer Auslassdüse 19, 21, wodurch mit einem langen Einsteckspieß oder Sensorspieß im Silo auf verschiedenen Höhen getrocknet werden kann.
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Auch ist es denkbar, die aus dem Haltesystem 2 gefertigte Sensoreinrichtung als Rammstab für Grundwasserbohrungen für Brunnen vorzusehen beziehungsweise auszubilden. Dazu kann mithilfe der flüssigkeitsdichten Befestigungselemente 10 beziehungsweise Verbinder im unteren Bereich ein perforierter Profilabschnitt zur Wasseraufnahme eingesetzt werden.
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Natürlich ist auch eine Kombination beider Aufgaben, also Datenerfassung und Medienleitung, gleichzeitig möglich und sinnvoll. Beispielsweise kann aus dem Haltesystem 2 ein Erdspieß gefertigt werden, der mit bodenfeuchten Sensoren ausgestattet ist und gleichzeitig einen Spießkopf mit einem kleinen elektromagnetischen Ventil aufweist, um beispielsweise in Abhängigkeit von der gemessenen Bodenfeuchte die Bodenbewässerung zu steuern. Durch eine geeignete Höhenstaffelung, beispielsweise Wasserauslassdüse oben, Feuchtesensor unten, kann bewässert werden, bis das Erdreich durchgefeuchtet ist. Bei Funkvernetzung mehrerer Sensorspieße, die aus dem Haltesystem 2 gefertigt sind, kann auch über Kreuz gemessen werden, das heißt ein Sensorspieß dient zur Bewässerung, ein anderer Sensorspieß zur Erfassung des Feuchtigkeitsanstiegs. Auch ist es möglich, im Silobereich eine Feuchtemessung in Verbindung mit Warmlufteinblasung zur Trocknung durchzuführen.
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Es zeigt sich somit, dass aus dem vorteilhaften Haltesystem 2 viele unterschiedlich geeignete und geartete Sensoreinrichtungen, insbesondere Sensorspieße, vom Endanwender durch einfache Kombination der vorhandenen Mittel hergestellt werden und eingesetzt werden können.
