DE102018104251B4

DE102018104251B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Aufrechterhaltung der Pflanzengesundheit in einem Aquarium oder dergleichen sowie Messeinrichtung hierfür

Info

Publication number: DE102018104251B4
Application number: DE102018104251.5A
Authority: DE
Inventors: gleich Patentinhaber Erfinder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-02-26
Filing date: 2018-02-26
Publication date: 2023-01-26
Anticipated expiration: 2038-02-27
Also published as: DE102018104251A1

Abstract

Vorrichtung zur Aufrechterhaltung der Pflanzengesundheit in einem Aquarium (34) oder dergleichen, enthaltend:- eine Messeinrichtung (32) zur Messung der Konzentration mindestens eines Nährstoffs im Aquariumwasser, die- mit einer Dosiereinheit (8) für das zu überprüfende Wasser,- mit einer Dosiereinheit (9) für ein Indikatormittel des Nährstoffs und- mit einer Dosiereinheit (12) für ein Reinigungsmedium verbunden ist, und einen Sensor zur Messung der Nährstoffkonzentration aufweist,- einer Dosiereinrichtung (33) für eine Nährstofflösung, die- mit einem Vorrat (36) für den Nährstoff verbunden ist und- einen zu dem Aquarium (34) führenden Auslass (35) aufweist, sowie- eine Steuereinrichtung (30), die- mit der Messeinrichtung (32) zum Auslösen der Messung,- mit den Dosiereinheiten (8, 9, 12) der Messeinrichtung (32) zu deren Betätigung und- mit dem Sensor verbunden ist, und- mit der Dosiereinrichtung (33) zum Auslösen der Abgabe der Nährstofflösung verbunden ist.

Description

In einem Pflanzenaquarium ist eine richtige Düngung notwendig und für das Wachstum der Wasserpflanzen auch erforderlich. Die Grundlagen für eine erfolgreiche Pflanzendüngung in einem Aquarium sind Licht und CO₂, als Hauptbestandteil für die Fotosynthese (in der Aquaristik auch die „Pflanzenfunktion“ genannt). Nur wenn diese Voraussetzungen gegeben sind, sind die Pflanzen in der Lage die für sie lebenswichtigen Mineralien und Nährstoffe (meist in Form von Flüssigdünger) aufzunehmen.
Man unterscheidet hierbei zwischen Mikro- und Makronährstoffen. Mikronährstoffe werden nur in kleinen, Makronährstoffe dagegen in großen Mengen benötigt. Zu den Mikronährstoffen zählen hauptsächlich Eisen (Fe - in Form von Fe₂ und Fe₃) und Magnesium (Mg), welche für die Chlorophyllbildung notwendig sind. Außerdem werden etliche Spurenelemente wie Mangan (Mn), Kupfer (Cu), Bor (B), Zink (Zn) und Molybdän (Mo) verwendet. Zu den Makronährstoffen zählen in erster Linie Phosphor (P) und Stickstoff (N), die im Aquarium in Form von Phosphat (PO4) und Nitrat (NO3) für die Pflanzen verfügbar sind, zumeist als Abfallprodukt von Zersetzung oder Fischkot. Damit die zwei Hauptmakronährstoffe Phosphor (P) und Stickstoff (N) stärker von den Pflanzen aufgenommen werden können, wird ein dritter Makronährstoff hinzugegeben - Kalium (K).
Wenn ein Ungleichgewicht zwischen diesen Nährstoffen entsteht, hat das einen negativen Einfluss auf das biologische Gleichgewicht und auf die Pflanzen und Tiere. Besonders die Pflanzen werden in ihrem Wachstum stark beeinträchtigt und begünstigen so ein starkes Algenwachstum.
Zum Düngen von Wasserpflanzen im Aquaristikbereich ist bereits ein CO2-Dosiersystem bekannt, das den pH-Wert des Wassers im Aquarium kontinuierlich misst und daraus den Zustand der CO2 Dosierung ermittelt ( DE 298 22 426 U1 ).
Ebenfalls bekannt sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Regulieren und Verbessern der Wasserqualität von Aquarienwasser, wobei die Verbesserung auch die Düngung umfassen kann. Dabei wird eine mit biologisch abbaubaren Füllkörpern bestückte von dem Aquarium physikalisch getrennte Mischbox mit einer Umwälzpumpe und einer Messsonde vorgesehen ( WO 96/05726 A1 ).
Aus der US 2017/ 0 176 339 A1 ist eine Vorrichtung für ein Aquarium bekannt, die eine Messeinrichtung zur Messung der Konzentration mindestens eines Nährstoffs im Aquariumwasser, einen Sensor zur Messung der Nährstoffkonzentration, eine Dosiereinrichtung für eine Nährstofflösung, die mit einem Vorrat für den Nährstoff verbunden ist und einen zu dem Aquarium führenden Auslass aufweist. Weiterhin ist eine Steuereinrichtung, die mit der Messeinrichtung zum Auslösen der Messung, mit Dosiereinheiten der Messeinrichtung, mit dem Sensor sowie mit der Dosiereinrichtung zum Auslösen der Abgabe der Nährstofflösung verbunden ist. Nicht offenbart ist hingegen, dass die Messeinrichtung mit einer Dosiereinheit für das zu überprüfende Wasser, mit einer Dosiereinheit für ein Indikatormittel des Nährstoffs und mit einer Dosiereinheit für ein Reinigungsmedium verbunden ist.
Ferner ist aus der aus der US 2017/ 0 176 339 A1 ein Verfahren bekannt, bei dem Wasser aus einem Aquarium entnommen und in eine Messkammer gebracht wird, in der ein Indikatormittel an einen Träger immobilisiert vorliegt. Durch die Messkammer wird Licht geleitet, wobei die durch das Einwirken des Indikatormittels auf den Nährstoff bewirkte Absorption des Lichts in der Messkammer durch einen Sensor gemessen wird.
Das Messergebnis des Sensors wird zum Ermitteln der Menge der dem Aquariumwasser hinzuzufügenden Nährstofflösung verwendet, die mithilfe einer Dosiereinrichtung dem Aquariumwasser hinzudosiert wird. Es wird nicht beschrieben, dass ein bestimmtes Volumen Wasser aus dem Aquarium entnommen und in eine Messkammer gebracht wird und in die Messkammer eine bestimmte Menge Indikatormittel für den zu überprüfenden Nährstoff eingebracht wird.
In der DE 20 2011 051637 U1 wird eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Messung einer Stoffkonzentration in einem Flüssigkeitsvolumen beschrieben, die eine Messeinrichung aufweist, die mit einer Dosiereinheit für das zu überprüfende Wasser, einer Dosiereinheit für ein Indikatormittel des nachzuweisenden Stoffs und einer Dosiereinheit für ein Reinigungsmedium verbunden ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Möglichkeit zu schaffen, mit der der Qualitätszustand und das biologische Gleichgewicht in einem Aquarium oder dergleichen automatisch überwacht und korrigiert werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufrechterhaltung der Pflanzengesundheit in einem Aquarium oder dergleichen mit den in den unabhängigen Patentansprüchen aufgeführten Merkmalen vor. Die Erfindung schlägt ebenfalls eine Messeinrichtung zum Messen des Qualitätszustands eines Aquariums oder dergleichen vor.
Der Einfachheit halber wird in der folgenden Beschreibung häufig der Begriff Aquarium verwendet, auch wenn beispielsweise Teiche, Becken in Aufzuchtanlagen oder dergleichen darunter zu verstehen sind.
Die von der Erfindung vorgeschlagene Vorrichtung enthält also als wichtiges Element eine Messeinrichtung, mit der die Konzentration eines Nährstoffs in dem zu untersuchenden Wasser, beispielsweise Aquariumwasser oder auch Wasser aus Teichen oder Aufzuchtanlagen ermittelt wird. Zu der Messeinrichtung gehört eine Dosiereinrichtung für das zu überprüfende Wasser, wobei diese Dosiereinrichtung beispielsweise durch eine Dosierpumpe verwirklicht wird, die über die Steuerung angesteuert wird. Einer bestimmten Anschaltdauer der Dosierpumpe entspricht ein Volumen des gepumpten Wassers.
Unter Dosiereinrichtung soll dabei jede Einrichtung verstanden werden, die einerseits ansteuerbar ist und andererseits in der Lage ist, eine genau abgemessene Menge des zu dosierenden Elements abzugeben.
Ebenso enthält die Messeinrichtung einer Dosiereinheit für ein Indikatormittel, wobei auch diese Dosiereinheit als Dosierpumpe verwirklicht werden kann. Mit dieser Dosierpumpe wird eine bestimmte Menge des Indikatormittels zu der Messeinrichtung befördert. Das Indikatormittel ist auf den zu überprüfenden Nährstoff abgestimmt.
Eine weitere Dosiereinheit, ebenfalls beispielsweise als Pumpe ausgebildet, ist mit einem Vorrat an Reinigungsmittel, beispielsweise Osmosewasser, Leitungswasser oder auch destilliertem Wasser verbunden. Das destillierte Wasser wird zum Ausspülen der Messeinrichtung verwendet, um nach Ende einer Messung das Indikatormittel zu entfernen.
Der Sensor misst die Konzentration des untersuchten Nährstoffs direkt oder indirekt. Das Ergebnis wird an die Steuereinrichtung übermittelt.
Die Vorrichtung enthält weiterhin eine Dosiereinrichtung, die ebenfalls mit der Steuereinrichtung verbunden ist. Die Dosiereinrichtung dient dazu, ein bestimmtes Volumen des Nährstoffs, der in nicht ausreichender Konzentration im Aquariumwasser vorhanden ist, an dieses abzugeben. Die dazu erforderliche Menge wird von der Steuereinrichtung aufgrund des Ergebnisses des Sensors berechnet.
Als Beispiel für einen Nährstoff wird jetzt Eisen angenommen, das als zwei- oder dreiwertiges Eisen vorliegen kann. Hierzu gibt es eine Indikatorflüssigkeit. Gibt man dem Wasser eine bestimmte Menge Indikatorflüssigkeit hinzu, so verändert sich je nach Konzentration des Eisens in dem Wasser die Färbung und damit die Lichtdurchlässigkeit des Wassers. In der Indikatorflüssigkeit befindet sich Thioglykolsäure, mit der sich Fe₂ und Fe₃- Ionen nachweisen lassen. Die Thioglykolsäure geht mit Fe₂ und Fe₃- Ionen eine Verbindung ein, weshalb bei Anwesenheit von diesen Ionen eine Rotfärbung entsteht. Je höher die Konzentration, desto stärker fällt die Reaktion aus und umso weniger Licht kann die Messflüssigkeit durchqueren.
Der hier genannte Nährstoff Eisen ist jetzt nur als Beispiel genannt, für andere Nährstoffe des zu untersuchenden Wassers können andere Indikatoren verwendet und in gleicher Weise bestimmt werden.
Die sowohl mit der Dosiereinrichtung als auch mit der Messeinrichtung verbundene Steuereinrichtung übernimmt die gesamte Steuerung sowohl der Dosierung als auch der Messung, die Auswertung des Messergebnisses, die Ermittlung der Menge des nachzudosierenden Nährstoffs und die Steuerung der Dosiereinrichtung, um die berechnete Menge von Nährstoff dem Aquarium zuzugeben.
In Weiterbildung der Erfindung kann die Messeinrichtung eine Messkammer aufweisen, die jeweils einen Einlass für das Aquariumwasser, einen Einlass für den Indikator, einen Einlass für das Reinigungsfluid, beispielsweise destilliertes Wasser und einen Auslass aus der Messkammer aufweist, der mit einem von der Steuereinrichtung ansteuerbaren Ventilen versehen ist. Die Einlässe führen jeweils von der entsprechenden Dosiereinrichtung in die Messkammer. Der Auslass mit dem ansteuerbaren Ventil ist vorgesehen, um die Messkammer ausspülen zu können.
Die Messkammer kann beispielsweise durch ein Glasrohr gebildet werden, das am oberen Ende und am unteren Ende mit einem Stopfen versehen ist, durch den die Einlässe bzw. der Auslass hindurchführen. Die Messkammer ist allerdings nicht auf diese Art der Ausbildung bzw. Form beschränkt.
Da für die Ermittlung des Messergebnisses eine Reaktion zwischen dem Indikatormittel und dem vorhandenen Nährstoff auftreten muss, ist es erforderlich, dass eine Vermischung zwischen beiden auftreten kann. Um diese Vermischung zu beschleunigen und daher das Messergebnis genauer zu machen, kann in Weiterbildung der Erfindung die Messeinrichtung eine Mischeinrichtung aufweisen, die beispielsweise eine von außen auf die Mischkammer einwirkende Einrichtung enthält. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass an der Mischkammer gerüttelt wird bzw. die Mischkammer in Schwingungen versetzt wird. Hierzu kann beispielsweise ein Vibrationsmotor vorgesehen sein, in dem eine exzentrisch gelagerte Masse in Rotation versetzt wird. Es sind natürlich auch andere Möglichkeiten der Herstellung von Vibrationen und zur Übertragung der Vibrationen auf die Mischkammer möglich. Ebenfalls möglich ist es, dass die Mischkammer einen Magnetrührer aufweist oder mithilfe eines Excenterantriebs bewegt wird.
Es kann in Weiterbildung vorgesehen sein, dass eine Dämpfungseinrichtung vorgesehen wird, die verhindert, dass sich Vibrationen auf andere Teile der Vorrichtung übertragen.
In dem oben erwähnten Beispiel der Ermittlung der Konzentration von Eisen in dem Aquariumwasser wird eine von der Konzentration abhängige Absorption des Lichts verwendet. Demzufolge enthält die Messeinrichtung in weiterer Ausgestaltung der Erfindung eine Lichtquelle, die auf einer Seite der Messkammer angeordnet ist und einen Lichtstrahl durch die Messkammer richtet, sowie einen Lichtempfänger auf der gegenüberliegenden Seite der Messkammer, auf den der Lichtstrahl fällt. Bei der Lichtquelle kann es sich beispielsweise um eine LED handeln, und bei dem Lichtempfänger um einen Fotowiderstand.
Um zu verhindern, dass aus der Umgebung stammendes Licht das Messergebnis oder die Genauigkeit des Messergebnisses beeinträchtigt, kann in Weiterbildung vorgesehen sein, dass die Messkammer mit Ausnahme der Stelle, an der die LED und der Fotowiderstand angeordnet sind, gegen Lichteinfall abgeschirmt ist.
In Weiterbildung der Erfindung kann die Steuereinrichtung eine Zeitsteuerung aufweisen. Mithilfe der Zeitsteuerung kann dafür gesorgt werden, dass die eigentliche Messung der Nährstoffkonzentrationen erst nach einer gewissen Verzögerungszeit nach dem Eindosieren des Indikatormittels in das zu untersuchende Wasser erfolgt. Damit soll gewährleistet werden, dass eine möglichst gleichmäßige und vollständige Vermischung des Indikatormittels mit dem Wasser erfolgt, bevor die Messung durchgeführt wird.
Die Zeitsteuerung in der Steuereinrichtung soll darüber hinaus die Aufgabe haben, den gesamten Vorgang der Ermittlung der Konzentration und der Zugabe von Nährstoffmittel in das Aquarium selbst periodisch zu wiederholen. Der Zeitabstand zwischen zwei solchen Vorgängen kann dabei in Abhängigkeit von der Größe des Aquariums so gewählt werden, dass der in das Aquarium hinzugefügte Nährstoff ausreichend Zeit hat, sich im Aquarium zu verteilen.
Die Erfindung schlägt ebenfalls eine Messeinrichtung für eine solche Vorrichtung vor.
Das von der Erfindung vorgeschlagene Verfahren enthält im Grundsatz folgende Verfahrensschritte. Es wird ein bestimmtes Volumen Wasser aus dem Aquarium entnommen und in eine Messkammer gebracht. In die Messkammer wird eine bestimmte Menge eines Indikatormittels, das auf den Nährstoff abgestimmt ist, eingebracht. Durch die Messkammer wird Licht geleitet, das je nach Konzentration des Nährstoffs mehr oder weniger stark absorbiert wird. Diese Absorption wird mithilfe eines nicht empfindlichen Sensors gemessen. Aus dem Ergebnis der Messung und der Größe des Aquariums wird berechnet, wie viel Nährstoffe dem Wasser im Aquarium hinzugefügt werden muss, um die gewünschten Nährstoffkonzentrationen zu erhalten. Diese Menge Nährstoffe wird anschließend dem Aquarium zugeführt.
Damit das Messergebnis nicht von Verunreinigungen oder Resten früherer Vorgänge verfälscht wird, kann in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass vor dem Einleiten des Wassers aus dem Aquarium bzw. dem Eingeben des Indikatormittels die Messkammer durchgespült wird. Hierzu kann Wasser aus dem Aquarium verwendet werden. In der Leitung zwischen dem Aquarium zu der Messkammer könnte noch Wasser vom Zeitpunkt der letzten Messung mit der derzeitigen Konzentration vorhanden sein, was die Messung verfälschen würde.
In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass nach dem Einleiten des Wassers aus dem Aquarium und des Indikatormittels in die Messkammer der Inhalt der Messkammer umgerührt wird, beispielsweise dadurch, dass die Messkammer selbst bewegt wird. Dies kann mithilfe eines Vibrationsmotors geschehen, sodass die Messkammer gerüttelt bzw. geschüttelt wird. Auch die anderen erwähnten Mittel können hierzu verwendet werden.
Damit die Reaktion zwischen dem Indikatormittels und dem in der Messkammer enthaltenen Nährstoff ausreichend Zeit hat, sich zu entwickeln, bzw. um abhängig vom Indikator die für die Herstellung der Reaktion der Chemikalien zur Verfärbung der Probe benötigte Zeit exakt einzuhalten, kann in Weiterbildung vorgesehen sein, dass nach dem Einfügen von Indikatormittel und dem zu untersuchenden Wasser aus dem Aquarium oder dergleichen eine gewisse Zeit gewartet wird, bevor mit der Messung begonnen wird. Während dieser Wartezeit kann abhängig vom Indikator eine andauernde Mischung durch Bewegung der Messkammer oder eine ruhende Lösung erforderlich sein. In dem Fall des Nährstoffs Eisen kann eine ruhende Anordnung der Messkammer sinnvoll sein, beispielsweise nach 10 Sekunden Mischung ein Ruheintervall von 290 Sekunden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass bei einem Messvorgang mehrere Messungen in kurzen Abständen hintereinander durchgeführt und aus den mehreren Messungen ein Durchschnittswert gebildet wird. Dieser Mittelwert kann dann zur Berechnung der hinzuzufügenden Menge von Nährstoffe verwendet werden.
Nach Beendigung eines Messvorgangs mit anschließender Dosierung des Nährstoffs und Hinzufügung des Nährstoffs in das als Beispiel dienende Aquarium kann in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Messkammer mit dem Reinigungsmedium, beispielsweise dem destilliertem Wasser ausgespült wird, um Reste von Indikatormittel aus der Messkammer zu entfernen. Bei dem Durchspülen kann die Bewegung der Messkammer durch Rütteln, Schütteln oder Rühren aufrechterhalten werden.
Das Verfahren zur Aufrechterhaltung der Pflanzengesundheit in einem Aquarium mit der Ermittlung der Nährstoffkonzentrationen und der Korrektur des Nährstoffgehalts des Wassers im Aquarium durch Eindosieren von Nährstoff kann in regelmäßigen Abständen wiederholt werden. Dadurch kann eine kontinuierliche Überprüfung und Aufrechterhaltung der Qualität des Wassers im Aquarium sichergestellt werden.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sowie anhand der Zeichnung, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können. In der Zeichnung zeigen:

1 eine schematische Darstellung der Messeinrichtung als Teil der von der Erfindung vorgeschlagenen Vorrichtung;
2 schematisch einen Querschnitt durch die als Beispiel dienende Messeinrichtung der 1 zur Darstellung der Befestigung;
3 schematisch die von der Erfindung vorgeschlagene Vorrichtung;
4 ein vereinfachtes Ablaufdiagramm des Messverfahrens nach der Erfindung;
5 ein vereinfachtes Ablaufdiagramm der Dosierung nach dem Verfahren nach der Erfindung.

Die 1 zeigt in einer schematischen Ansicht von vorne eine Messeinrichtung 32, wie sie von der Erfindung vorgeschlagen wird. Die Messeinrichtung 32 enthält als zentrales Element einen Glaszylinder 1, der in seinem Inneren eine Messkammer 2 bildet. Die zylindrische Form des Glaszylinders 1 ist nur als Beispiel zu verstehen, selbstverständlich sind andere Formen und auch andere Materialien möglich. Der Glaszylinder 1 wird an seiner Oberseite und an seiner Unterseite jeweils von einem Stopfen 3 abgeschlossen. Dadurch wird die Messkammer 2 im Inneren des Glaszylinders 1 gebildet. Durch den oberen Stopfen 3 führen drei Einlässe 4, 5, 6. Der Einlass 4 ist über eine kurze Leitung 7 mit einer ersten Dosiereinheit 8 verbunden. Der zweite Einlass 5 ist mit einer Dosiereinheit 9 über eine Leitung 10 verbunden. Der dritte Einlass 6 ist über eine Leitung 11 mit einer Dosiereinheit 12 verbunden.
Der untere Stopfen 3 enthält einen Auslass 13, der mit einem Magnetventil 14 verbunden ist. Das Magnetventil 14 ist mithilfe einer Steuerleitung 15 mit einer in 1 nicht dargestellten Steuereinrichtung 30 verbunden. Bei geöffnetem Magnetventil 14 kann die Messkammer 2 nach unten entleert werden. Die Entleerung kann durch Anlegen von Unterdruck unterstützt werden bzw. das in der Messkammer 2 enthaltene Wasser abgepumpt werden.
Die drei Dosiereinheiten 8, 9, 12 sind ebenfalls über entsprechende Steuerleitungen mit der bereits im Zusammenhang mit dem Magnetventil 14 erwähnten Steuereinrichtung 30 verbunden. Alle drei Dosiereinheiten 8, 9, 12 sind vorzugsweise als Dosierpumpen ausgebildet. Diese Dosierpumpen werden kalibriert. Dies bedeutet, dass die Drehgeschwindigkeit und die Dauer der Motordrehung für den Pumpenkopf so eingestellt werden, dass man ein genau definiertes Volumen abgeben kann. Die Ansteuerung der Dosierpumpen geschieht vorzugsweise mithilfe einer Pulsweitenmodulation.
Die Dosiereinheit 8 ist über eine weiterführende Leitung 16 mit dem Aquarium 34 verbunden.
Die Dosiereinheit 9 ist über eine Leitung mit einer Vorratsflasche 17 für flüssiges Indikatormittel verbunden, sodass eine Betätigung der die Dosiereinheit 9 bildenden Pumpe zur Abgabe eines bestimmten Volumens Indikatormittels in die Messkammer 2 führt.
Die dritte Dosiereinheit 12, die ebenfalls als Pumpe ausgebildet ist, ist mit einem Vorrat an destilliertem Wasser verbunden. Dieser Vorrat kann in einem Behälter 18 angeordnet sein.
Etwa auf halber Höhe des Glaszylinders 1 ist auf der einen Seite eine Lichtquelle 19 angeordnet, die vorzugsweise durch eine LED gebildet wird. Die Spannungsversorgung der Lichtquelle 19 ist durch eine Leitung 20 angedeutet. Auf der gegenüberliegenden Seite des Glaszylinders 1 und damit der Messkammer 2 ist ein Fotowiderstand 21 angeordnet, der wiederum über eine Leitung 22 mit der Steuereinrichtung 30 verbunden ist. Die Lichtquelle 19 ist derart angeordnet und ausgebildet, dass sie einen Lichtstrahl in das Innere der Messkammer 2 abgibt, der auf den Fotowiderstand 21 gerichtet ist. Die Lichtquelle 19 bildet zusammen mit dem Fotowiderstand 21 ein Fotometer. Dieses Fotometer wird kalibriert, sodass eine am Ausgang des Fotowiderstand 21 anliegende Spannung über eine Eichkurve den Konzentrationswert des zu überprüfenden Nährstoffs ableitbar macht.
Bei der LED kann es sich um eine im sichtbaren Bereich arbeitender LED handeln. Damit die Werte des Fotometers nicht durch Umgebungslicht beeinträchtigt oder verfälscht werden können, ist der Glaszylinder 1 von einer lichtisolierenden Schicht 23 umgeben, die auch die Stirnseiten des Glaszylinders 1 abdeckt.
In 1 angedeutet ist eine Vibrationseinrichtung 24a, die mechanisch auf das Äußere des Glaszylinders 1 einwirkt. Es kann sich bei der Vibrationseinrichtung 24a beispielsweise um einen Vibrationsmotor 24 handeln, der eine exzentrisch gelagerte Masse in Drehung versetzt. Auch der Vibrationsmotor 24 wird von der bereits erwähnten Steuereinrichtung 30 angesteuert. Selbstverständlich könnte auch eine andere Vibrationseinrichtung oder ein Magnetrührer verwendet werden.
2 zeigt schematisch einen Querschnitt durch die in 1 dargestellte Messeinrichtung. Es ist zu sehen, dass der Glaszylinder 1 mithilfe eines Bügels 25 an einer Platte 26 angebracht ist. Auf dieser Platte 26 sitzt die Vibrationseinrichtung 24a, die damit die Platte 26 in Vibration versetzen kann. Da der Glaszylinder 1 mithilfe des Bügels 25 ebenfalls an der Platte 26 befestigt ist, wird damit die Vibration der Platte 26 auch auf den Glaszylinder 1 übertragen. Die Platte 26 ist über nur angedeutete Federn 27 mit einer Basis 28 verbunden, bei der es sich beispielsweise um die Wand eines Gehäuses handeln kann, in der die Messeinrichtung 32 untergebracht ist. Durch die federnde Aufhängung soll erreicht werden, dass die Vibration sich im Wesentlichen auf den Glaszylinder 1 auswirkt.
Während die 1 und die 2 nur die eigentliche Messeinrichtung 32 zeigen, zeigt die 3, auf die jetzt Bezug genommen wird, in stark schematisierte Form auch die weiteren Teile der von der Erfindung vorgeschlagenen Vorrichtung, nämlich die Steuereinrichtung 30, die über Steuerleitungen 31 mit der Messeinrichtung 32 und mit der Dosiereinrichtung 33 verbunden ist. Die Messeinrichtung 32 ist hier nur als Block dargestellt, da sie in 1 und 2 bereits beschrieben wurde. Es ist hier zu sehen, dass die Leitung 16 als Ansaugleitung in das Aquarium 34 führt.
Die Dosiereinrichtung 33 weist ebenfalls eine Auslassleitung 35 auf, die in das Aquarium 34 führt. Die Dosiereinrichtung 33 ist mit einem Vorratsbehälter 36 für den Nährstoff verbunden, der mithilfe der Dosiereinrichtung 33 in das Wasser im Aquarium 34 ein dosiert werden soll, sofern seine Konzentration zu niedrig ist.
Die Steuerleitung 31 zwischen der Messeinrichtung 32 und der Steuereinrichtung 30 ist eine in zwei Richtungen arbeitende Steuerleitung 31, da sie nicht nur zum Ansteuern der verschiedenen Pumpen und des Ventils in 1 dient, sondern auch zum Übertragen von Messwerten, die der Fotowiderstand 21 liefert. Die Ansteuerung der verschiedenen Pumpen, die die Dosiereinheiten 8, 9, 12 bilden, erfolgt über eine Motorsteuerung, die ihrerseits ihren Versorgungsstrom von einem Relais erhält, was nicht im Einzelnen dargestellt wird. Das gleiche gilt natürlich auch für eine in der Dosiereinrichtung 33 enthaltene durch eine Pumpe gebildete Dosiereinheit, die ja eine genau berechnete Menge an Nährstoff in das Aquarium 34 abgeben soll.
In 4 wird nun der Ablauf des Verfahrens schematisch dargestellt. Das Verfahren ist als Programm implementiert, könnte aber auch in einem Steuerungs-Mikrochip implementiert werden. Das Programm zur Durchführung des Verfahrens steuert die Messung, nämlich die die Dosiereinheiten 8, 9, 12 bildenden Pumpen, die Vibrationseinrichtung 24a, das mit dem Auslass 13 verbundene Magnetventil 14 und das durch die Lichtquelle 19 und den Fotowiderstand 21 gebildete Fotometer. Das Programm läuft nur während der Beleuchtungszeit des Aquariums 34, da nur in dieser Zeit die Pflanzen aktiv sind und Fotosynthese betreiben. Innerhalb dieses Zeitraums läuft das Programm beispielsweise alle 2 Stunden ab. Der Zeitabstand zwischen zwei Programmabläufen, der hier mit zwei Stunden angenommen wird, kann natürlich von der Größe des Aquariums 34 abhängen. Je größer das Aquarium 34 ist, desto länger dauert es, bis sich im Aquarium 34 eine überall gleiche Nährstoffkonzentration eingestellt hat. Für größere Aquarien bzw. andere Aufzuchtbecken od. dgl. ist auch die Verwendung mehrerer Entnahmestellen möglich, die dann über jeweils eigene Leitungen mit der Messkammer 2 verbunden wären.
Der Start des Verfahrensablaufes ist im Block 40 dargestellt.
In dem sich anschließenden Block 41 erfolgt das Spülen der Messkammer 2 mit dem Aquariumwasser. Dies gesteht dadurch, dass das Magnetventil 14 geöffnet wird und die die Dosiereinheit 8 bildende Pumpe in Betrieb genommen wird. Dieser Schritt des Spülens im Block 41 ist wichtig, damit die Messung nicht durch noch in den Leitungen oder in der Messkammer 2 vorhandenes Altwasser verfälscht wird.
Am Ende des Spülungsvorgangs wird das Magnetventil 14 wieder geschlossen.
In dem sich anschließenden Block 42 wird durch betätigen der Pumpe der Dosiereinheiten 8 eine Probe aus dem Aquarium 34 mit einem genau definierten Volumen entnommen und in die Messkammer 2 eingebracht, beispielsweise 5 ml. Bei der Pumpenkalibrierung wird festgelegt, mit welcher Dauer und mit welcher Leistung die Pumpe betrieben wird.
Als nächstes wird im Block 43 Indikatormittel in die Messkammer 2 eingebracht, und zwar durch Ansteuern der die Dosiereinheit 9 bildenden Pumpe. Beispielsweise wird ein Volumen von 0,25 ml Indikatormittel hinzugefügt. Damit wird die chemische Reaktion des Indikators mit dem Nährstoff in Gang gesetzt.
In Block 44 erfolgt nun das Mischen zwischen dem Indikator und dem Probenwasser in der Messkammer 2. Dazu wird der Vibrationsmotor 24 in Gang gesetzt. Gleichzeitig kann das Fotometer aktiviert werden.
Nach einer Reaktionsdauer des Indikators von beispielsweise 5 Minuten, wobei das durch den Vibrationsmotor 24 bewirkte Schütteln des Glaszylinders 1 nur etwa 10 Sekunden dauert, wird das Messergebnis des Fotowiderstands 21 im Block 45 ausgelesen. Das Auslesen kann beispielsweise innerhalb von 10 Sekunden 1000 mal geschehen. Aus diesen 1000 Spannungswerten wird das arithmetische Mittel gebildet, um kleinere Schwankungen auszugleichen. Dies geschieht im Block 46.
Nach der Messung erfolgt dann im Block 47 das Spülen der Messkammer 2 mithilfe des Reinigungsmediums. Dazu wird die die Dosiereinheit 12 bildende Pumpe betätigt und das Magnetventil 14 geöffnet. Das designierte Wasser wird aus dem Behälter 18 entnommen und durch die Messkammer 2 hindurch zum Auslass 13 befördert. Während des Spülens im Block 47 kann die Vibrationseinrichtung 24a ebenfalls in Betrieb genommen werden.
Das Spülen der Messkammer 2 entsprechend Block 47 kann auch gleichzeitig mit der Ermittlung des Mittelwerts im Block 46 und mit dem Ermitteln der Konzentration im Block 48 erfolgen.
In Block 48 wird die Konzentration des Nährstoffs berechnet und im Block 49 mit dem Sollwert verglichen. Fällt der Vergleich im Block 50 so aus, dass die Istkonzentration kleiner ist als die Sollkonzentration, verzweigt das Programm zu dem Start 51 der Dosierung. Fällt der Vergleich im Block 50 aber so aus, dass die Istkonzentration gleich der Sollkonzentration ist, endet das Programm bei 52.
Nun zu 5, die den Ablauf der Dosierung schematisch darstellt. Die Dosierung erfolgt dann, wenn der Vergleich 50 zu einer Entscheidung führt, wonach die Istkonzentration kleiner als die Sollkonzentration ist. In dem sich anschließenden Block 52 wird aufgrund der Differenz zwischen der Istkonzentration und der Sollkonzentration die Menge bzw. das Volumen des Nährstoffs berechnet, die bzw. das dem Aquarium 34 hinzugefügt werden muss. Die Menge hängt von der Größe des Aquariums 34, von der Differenz zwischen Ist- und Sollkonzentration sowie von der Konzentration des Nährstoffs in dem Vorratsbehälter 36 ab. Nachdem die Menge bzw. das Volumen berechnet wurde, wird durch Betätigen der in der Dosiereinrichtung 33 enthaltenen Pumpe die entsprechende Menge an Nährstoff über die Leitung 35 in das Aquarium 34 abgegeben. Dies geschieht im Block 53. Damit ist das Verfahren beendet. Nach Ablauf der oben erwähnten Zeit beginnt das Verfahren dann bei 40 von neuem.

Claims

Vorrichtung zur Aufrechterhaltung der Pflanzengesundheit in einem Aquarium (34) oder dergleichen, enthaltend: - eine Messeinrichtung (32) zur Messung der Konzentration mindestens eines Nährstoffs im Aquariumwasser, die - mit einer Dosiereinheit (8) für das zu überprüfende Wasser, - mit einer Dosiereinheit (9) für ein Indikatormittel des Nährstoffs und - mit einer Dosiereinheit (12) für ein Reinigungsmedium verbunden ist, und einen Sensor zur Messung der Nährstoffkonzentration aufweist, - einer Dosiereinrichtung (33) für eine Nährstofflösung, die - mit einem Vorrat (36) für den Nährstoff verbunden ist und - einen zu dem Aquarium (34) führenden Auslass (35) aufweist, sowie - eine Steuereinrichtung (30), die - mit der Messeinrichtung (32) zum Auslösen der Messung, - mit den Dosiereinheiten (8, 9, 12) der Messeinrichtung (32) zu deren Betätigung und - mit dem Sensor verbunden ist, und - mit der Dosiereinrichtung (33) zum Auslösen der Abgabe der Nährstofflösung verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Messeinrichtung (32) eine Messkammer (2) mit einem Einlass (4) für das zu untersuchende Wasser, einem Einlass (5) für das Indikatormittel, einem Einlass (6) für das Reinigungsmedium und einem mit einem von der Steuereinrichtung (30) ansteuerbaren Ventil (14) versehenen Auslass (13) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, mit einer Mischeinrichtung zur Verbesserung der Vermischung des Indikatormittels mit dem Nährstoff in dem in der Messkammer (2) vorhandenen zu untersuchenden Wasser.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, enthaltend eine Lichtquelle (19) an einer Seite der Messkammer (2) und einen Lichtempfänger (21) an der gegenüberliegenden Seite der Messkammer (2).
Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der die Ausgangsspannung des Lichtempfängers (21) an einen Analog-digital-Konverter angelegt wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Messkammer (2) gegen Lichteinfall abgeschirmt ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Steuereinrichtung (30) eine Zeitsteuerung aufweist, derart, dass die Messung der Nährstoffkonzentrationen und die sich daran anschließende Zudosierung periodisch wiederholt werden.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Steuereinrichtung (30) eine Zeitsteuerung aufweist, derart, dass zwischen der Zugabe des Indikatormittels und der Messung ein zeitlicher Abstand vorgesehen ist.
Messeinrichtung (32), insbesondere für eine Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, enthaltend mindestens ein sich auf die Messeinrichtung (32) beziehendes Merkmal nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zur Aufrechterhaltung der Pflanzengesundheit in einem Aquarium (34) oder dergleichen, mit folgenden Verfahrensschritten: - ein bestimmtes Volumen Wasser wird aus dem Aquarium (34) entnommen und in eine Messkammer (2) gebracht, - in die Messkammer (2) wird eine bestimmte Menge Indikatormittel für den zu überprüfenden Nährstoff eingebracht, - durch die Messkammer (2) wird Licht geleitet, - die durch das Einwirken des Indikatormittels auf den Nährstoff bewirkte Absorption des Lichts in der Messkammer (2) wird durch einen Sensor gemessen, - das Messergebnis des Sensors wird zum Ermitteln der Menge der dem Aquariumwasser hinzuzufügenden Nährstofflösung verwendet, - die ermittelte Menge des Nährstoffs wird mithilfe einer Dosiereinrichtung (33) dem Aquariumwasser hinzudosiert.
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem vor dem Einleiten von Aquariumwasser und/oder Indikatormittel die Messkammer (2) mit Aquariumwasser gespült wird.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, bei dem nach dem Einleiten von Aquariumwasser und Indikatormittel der Inhalt der Messkammer (2) insbesondere durch ein Rütteln der Messkammer (2) oder durch Verrühren gemischt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei dem nach dem Einleiten von zu untersuchendem Wasser und Indikatormittel und vor dem Durchführen der Messung gewartet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, bei dem mehrere Messungen durchgeführt werden, aus denen ein Mittelwert gebildet und zur Berechnung der hinzuzufügenden Menge Nährstoff verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, bei dem nach der Durchführung der Messung und der Dosierung die Messkammer (2) mit Reinigungsmedium durchgespült wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, bei dem die Messung und die Zudosierung des Nährstoffs in zeitlichen Abständen wiederholt werden.