BRAINBOX GREENHOUSE (09/2025)

Nascholingen:

In samenwerking met educatieve partners worden een aantal nascholingsinitiatieven opgezet rond de Brainbox Greenhouse:

MENU

Modulaire mini-serre

STEM-bouwpakket voor experiment en onderzoek

Deze luchtdichte mini-serre is een kant-en-klaar bouwpakket boordevol sensoren en actuatoren. Ze vormt de ideale basis voor een breed scala aan STEM-experimenten en wetenschappelijk onderzoek, zowel in het klaslokaal als in het lab.

De meetgegevens kunnen eenvoudig worden gelogd via Excel, Google Spreadsheets of Arduino Cloud, en worden overzichtelijk weergegeven op een groot LCD-scherm. Alle parameters kunnen bovendien vanuit de computer worden aangestuurd — alsof je een cockpit bedient.

Dankzij het doordachte ontwerp is geen programmeerkennis vereist, al is er wél ruimte voor gebruikers die zelf willen coderen of verder willen automatiseren. Zo is dit bouwpakket zowel geschikt voor beginners als voor gevorderde gebruikers.

De bijgeleverde duidelijke installatie-handleiding zorgt ervoor dat werkelijk iedereen het systeem succesvol kan opbouwen en in gebruik nemen. Heb je toch een vraag of loop je ergens vast? Dan staat er telefonische en e-mailondersteuning voor je klaar om je stap voor stap verder te helpen.

Dit project is uitermate geschikt voor laagdrempelige STEM-educatie, technologische exploratie, biologielessen en praktische onderzoeksopdrachten.

Beschikbare uitvoeringen:

• Basismodel – alle essentiële functies voor standaard metingen en experimenten rond fotosynthese

• Full-option model – uitgebreid met extra sensoren, actuatoren en geavanceerde mogelijkheden i.v.m. moderne serre omstandigheden.

• BESTELFORMULIER BRAINBOX GREENHOUSE (EXCEL)

Doel:

• Experimenten opzetten die de werking van fotosynthese en plantgroei in verschillende omgevingen onderzoeken.
• Leer hands-on over het creëren van ideale groeiomstandigheden voor planten
• Maak gebruik van geavanceerde technologieën voor datalogging en automatisering
• Pas regeltechnische begrippen toe op de klimatisatie van de serre
• Behaal doelstellingen rond engineering, lading, energie, thermodynamica en procestechnieken.
• Ideaal voor studenten, onderzoekers, of plantliefhebbers die meer willen leren over ecologie, biologie, biochemie, en planttechnologie.

Aankoop Informatie

Bouwpakket

De Brainbox Greenhouse wordt geleverd als volledig bouwpakket. Solderen is niet nodig. Dankzij de duidelijke stap-voor-stap installatiehandleiding kan dit pakket eenvoudig gemonteerd worden, zelfs zonder technische voorkennis. Alles wat je nodig hebt – zelfs de schroevendraaiers – zit inbegrepen.

Heb je tijdens de montage vragen of is iets niet helemaal duidelijk? Dan staat er hulp voor je klaar via e-mail, WhatsApp of telefoon. We zorgen ervoor dat je er niet alleen voor staat.

Opleiding op maat

Bij het pakket kan je optioneel een halve of volledige dag opleiding boeken, bij jou op school of op een externe locatie, specifiek gericht op leerkrachten. Zo haal je het maximale uit dit lespakket. De inhoud van de opleiding wordt in overleg afgestemd en kan onder andere volgende onderwerpen bevatten:

• Mogelijkheden van het Brainbox Greenhouse-pakket

• Begeleiding bij de montage en installatie

• Ondersteuning bij het opzetten van datalogging via Arduino Cloud of andere platformen

• Tips voor de eerste experimenten

• …

Daarnaast worden er ook nascholingen georganiseerd in samenwerking met CNO, die plaatsvinden in Schoten. Interesse? Laat het gerust weten.

Veiligheid

De Brainbox Greenhouse is een educatief prototype en geen commercieel afgewerkt eindproduct. Hoewel het pakket ontworpen is met veiligheid in het achterhoofd, vragen we aandacht voor het volgende:

• De maximale spanning in het systeem bedraagt 12 volt.

• De verlichting én verwarming werken op een aanzienlijk elektrisch vermogen. Deze onderdelen kunnen warm worden en bij onoordeelkundig gebruik bestaat het risico op brandwonden of brandgevaar.

• Dek actieve onderdelen niet af. Zorg steeds voor voldoende ventilatie om warmte af te voeren.

• Laat de serre nooit onbeheerd achter tijdens gebruik. Het blijft een experimenteel toestel, bedoeld voor gebruik onder toezicht.

Support

Voor vragen of technische ondersteuning kan je steeds contact opnemen via info@e2cre8.be. We reageren snel per mail, of plannen indien nodig een gesprek in via WhatsApp, telefoon of Microsoft Teams.

Garantie

Alle componenten van het Brainbox Greenhouse bouwpakket vallen onder een wettelijke garantie van 2 jaar, met uitzondering van de zuurstofsensor (O₂). Deze sensor werkt op basis van elektrochemische reactie en heeft een gegarandeerde levensduur van 1 jaar, afhankelijk van gebruiksomstandigheden.

Maatwerk mogelijk

Heb je specifieke wensen of nood aan een aangepast pakket buiten de standaardopties? Neem gerust contact op – samen bekijken we wat er mogelijk is binnen jouw schoolcontext of project.

Bestellen

Je kan het bouwpakket bestellen door het BESTELFORMULIER BRAINBOX GREENHOUSE (EXCEL) in te vullen en te verzenden naar info@e2cre8.be. Je ontvangt vervolgens een bevestiging met levertermijn.

• Voor scholen in België wordt de factuur meegeleverd met het pakket. Betaaltermijn: 14 dagen.

• Voor particulieren of scholen buiten België geldt een vooruitbetaling.

Blokschema Full option

Blokschema BASIC model

Gebruikte sensoren en actuatoren:

De in de serre gebruikte sensoren en actuatoren zijn zorgvuldig geselecteerd en uitvoerig getest op betrouwbaarheid en nauwkeurigheid. Waar mogelijk is gekozen voor Europese componenten van hoge kwaliteit.
👉 Download de volledige lijst met gebruikte sensoren en actuatoren: Brainbox Greenhouse gebruikte sensoren en actuatoren

Les-inspiratie

Leerplandoelen

In de bijgevoegde Excel-file wordt een eerste analyse weergegeven van de leerplannen en leerplandoelen waarin de Brainbox Greenhouse potentieel een meerwaarde kan betekenen.

Er zijn verschillende tabbladen, voor elke graad en finaliteit. 

Meetresultaten

Onderstaande meetresultaten werden gekopieerd vanuit Arduino IDE, maar gelijkaardige resultaten zijn ook met Excel Datastreamer te bekomen.

CO2 en zuurstof in functie van licht

De onderste grafiek toont de verschillende gemeten lichtfrequenties gedurende meerdere dagen (Zichtbaar in de serre, zichtbaar licht bovend de serre, IR licht en UV licht). 

We zien mooi dag en nacht, onderscheiden zonnige dagen en zien wanneer het kunstlicht aan of uit staat. 

Bovenstaande grafiek laat mooi zien dat het zuurstofgehalte in de serre stijgt en de CO2 daalt wanneer het licht is. We zien mooi de fotosynthese en respiratiefase. 

Dashboard actuatoren

In onderstaand scherm kunnen alle stuurwaarden aangepast en actuatoren geactiveerd worden.

• RGB leds – aan/uit – RGB kleur bepalen
• Manueel/Automatisch – keuze
• VALVE: verluchtingsklep
• FAN: ventilator op verluchtingsklep
• PUMP: bewaterringspomp
• HEATER: verwarming 0-100%
• REGELKRINGEN  -in automatische mode worden temperatuur, luchtvochtigheid, koeling en bewatering automatisch geregeld. Parameters zoals proportionele band en hysteresis zijn instelbaar. 
• De stand van de valve, de bewatering en het vermogen naar de verwarming worden ook in grafiek getoond in functie van de tijd.

Verband luchtvochtigheid en temperatuur naast CO2, O2 en Lichtfrequenties

• Luchtvochtigheid – wordt zowel binnen in de serre als buiten de serre gemeten. 
• Temperatuur – wordt buiten de serre gemeten en wordt in de serre met 2 sensoren (waarvan één verplaatsbare) gemeten. 
• Grondvochtigheid – wordt met twee-pin resistieve sensor gemeten (In Full option ook met NPK sensor)

NPK Sensor en Stroomverbruik

• De NPK sensor meet de hoeveelheid Stikstof, Phosphor en Kalium om zo verbanden te kunnen leggen met bodemvruchtbaarheid. 
• De NPK sensor meet eveneens de PH waarde en de vochtigheid van de aarde. 
• Het stroomverbruik en de spanning om de volledige serre te voeden worden constant gelogd zodat ook verbanden kunnen gelegd worden met lading en vermogen. 

Testloop Fotosynthese en lichtfrequenties kunstlicht

• Onderstaande grafieken tonen het verband tussen fotosynthese en de belichting van een plant met blauw, rood en groen licht. Volgende sequentie wordt keer op keer afgewerkt in een eeuwige loop: 1uur donker, 1 uur rood, 1uur donker, 1 uur groen, 1 uur donker, 1 uur blauw, 1 uur donker, 1 uur blauw+rood, 1 uur donker, 1 uur blauw + rood + groen, ….
• We merken duidelijk dat rood en blauw een sterker effect hebben op de fotosynthese.
• We merken ook dat het effect van groen niet te verwaarlozen is. 

Variabelen

Elke 10 seconden verzamelt de Arduino processor op de Serre nieuwe meetdata van alle sensoren. Op dat moment worden ook alle actuatoren aangestuurd als hun toestand zou gewijzigd zijn.

De meetwaarden van de sensoren en de toestand van de actuatoren worden in de Arduino bewaard in zogenaamde VARIABELEN.

Het visualiseren of veranderen van deze variabelen kan enkel met een computer die verbonden is met de Arduino. Die verbinding kan echter zowel via een USB kabel verlopen als via Wifi.

De variabelen die de meetwaarde van sensoren voorstellen kunnen enkel worden gelezen (deze zijn in de tabel in het groen weergegeven). De variabelen die de toestand van een actuator bepalen kunnen zowel gelezen als gestuurd worden (deze zijn in de tabel in het blauw weergegeven).

De lijst met VARIABELEN is ook als Excel bestand te downloaden

VARIABELEN zijn geheugencellen van een bepaald type. Elk type kan een ander soort data opslaan:

float       -> slaat kommagetallen op

int           -> slaat gehele getallen op (dus geen kommagetallen)

bool       -> kan enkel 1 of 0 opslaan (WAAR of NIET WAAR – AAN of UIT)

Onderstaande variabelen worden zowel in de basic als in de Full-option versie gebruikt.

Onderstaande variabelen worden – aanvullend op bovenstaande tabel – als extra in de full-option versie gebruikt.

Acht modi om data te loggen

Het primaire doel van deze serre is het uitlezen en visualiseren van sensorwaarden, evenals het aansturen van diverse actuatoren.

Aangezien dit op meerdere manieren kan gebeuren, wordt de werkingsmodus bepaald aan de hand van de positie van de keuzeschakelaars.

De gewenste modus kan eenvoudig ingesteld worden door de schakelaars met een pen in de juiste positie te brengen. Binnen maximaal 10 seconden herkent de controller de nieuwe instelling en wordt de actieve modus weergegeven op het LCD-scherm.

MENU Acht Modi

MODE 0 SERIAL MONITOR BASIC

MODE 1 SERIAL MONITOR FULL-OPT

MODE 2 EXCEL DATASTREAMER

MODE 3 ARDUINO CLOUD

MODE 4 GOOGLE SPREADSHEET

MODE 5 WINDOWS APPLICATIE

MODE 6 APP

MODE 7 CALIBRATION

MODE 0:SERIAL MONITOR BASIC

Deze mode is specifiek bedoeld voor de basic versie van de serre en is ideaal om te controleren of alle meetwaarden mooi binnenkomen en of alle actuatoren werken zoals verwacht.

Voordelen van deze mode:

• 100% gratis
• Visualiseren van alle sensordata van de basic versie
• Aansturen van de actuatoren van de basic versie

Nadelen van deze mode:

• Meetdata moeilijk te visualiseren in functie van de tijd (loggen)
• Data moeilijk grafisch te visualiseren

Activeren Mode 0:

• Hiervoor moet de PC verbonden zijn met de Arduino via de USB kabel
• Installeer Arduino IDE
• Open de Seriële monitor van Arduino IDE
• Zet de keuzeschakelaars op mode 0. 

• READING SENSOR VALUES STEP:1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 toont aan dat de 10 sensorwaarden worden ingelezen. Wanneer deze bijvoorbeeld slechts t/m het cijfer 4 laat zien, dan kunnen we zo opmaken welke sensor moet worden nagekeken.
• Al de sensordata en de stand van de actuatoren worden in tekst weergegeven.

• De actuatoren kunnen we aanpassen door in het Message venster de variabele naam (identiek met hoofdletters ed) te typen, met meteen aansluitend een ‘=’ teken en meteen daarna de waarde en dan een ‘enter’
• De kleuren van de RGB leds hebben een waarde tussen 0 en 255

• Op de seriële monitor wordt een bericht getoond dat de nieuwe waarde aanvaard is
• De waarde van de variabele ledR zal de volgende meting ook de aangepaste waarde weergeven.

• Vermits ledOn nog op 0 staat (kan op 1 of op 0 staan) moeten we die ook nog aan zetten zodat de gekozen kleur kan getoond worden op de RGB led.

MODE 1:SERIAL MONITOR FULL-OPT

Deze mode is specifiek bedoeld voor de FULL-OPTION versie van de serre en is ideaal om te controleren of alle meetwaarden mooi binnenkomen en of alle actuatoren werken zoals verwacht.

Voordelen van deze mode:

• 100% gratis
• Visualiseren van alle sensordata van de full-option versie
• Aansturen van alle actuatoren van de full-option versie

Nadelen van deze mode:

• Meetdata moeilijk te visualiseren in functie van de tijd (loggen)
• Data moeilijk grafisch te visualiseren

Activeren MODE 1

• Hiervoor moet de PC verbonden zijn met de Arduino via de USB kabel
• Open of installeer Arduino IDE
• Open de Seriële monitor onder Arduino IDE.
• Zet de keuzeschakelaars op mode 0. 

• READING SENSOR VALUES STEP:1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 toont aan dat de 10 sensorwaarden worden ingelezen. Wanneer deze bijvoorbeeld slechts t/m het cijfer 4 laat zien, dan kunnen we zo opmaken welke sensor we moeten nakijken.
• Al de sensordata en de stand van de actuatoren worden in tekst weergegeven.

• De actuatoren kunnen we aanpassen door in het Message venster de variabele naam (identiek met hoofdletters ed) te typen, met meteen aansluitend een ‘=’ teken en meteen daarna de waarde en dan een ‘enter’
• De pump kan aan (=1) of uit (=0) staan.

• De pomp wordt echter enkel opgestart in ‘manuele’ mode.
• We passen dit aan door manAut op 0 te zetten.

MODE 2:EXCEL DATASTREAMER

Deze Excel datalogger mode is ideaal wanneer men naast de analyse van de meetdata ook de verwerking naar grafieken als doel stelt.

Voordelen van deze mode:

• 100% gratis
• Visualiseren van alle sensordata
• Aansturen van alle actuatoren
• Meetdata visualiseren in functie van de tijd (loggen)
• Leerlingen leren om meetdata te visualiseren in zinvolle grafieken
• Leerlingen leren om meetdata te analyseren
• Assen en schalen van grafieken zijn zelf te bepalen
• Blijft eindeloos doorlopen (op voorwaarde dat de PC zichzelf niet uitschakelt)

Nadelen van deze mode:

• Meetdata wordt niet automatisch in grafieken getoond
• Er is nog een beetje manipulatie van de data nodig voordat die echt leesbaar wordt
• Er moet een fysieke PC naast de serre staan gedurende de hele meting
• Data kan niet in de ‘cloud’ bekeken worden.

OPGELET!!: De Arduino kan slechts met 1 applicatie verbonden worden via de USB poort. Wanneer de Seriële monitor onder Arduino IDE nog open staat, kan de datastreamer geen connectie maken. Omgekeerd is dat hetzelfde: wanneer de datastreamer nog geconnecteerd is kan Arduino IDE geen nieuwe code inladen of data visualiseren via de Seriële monitor.

Handleiding voor het activeren van de Datastreamer in Excel

Link naar Microsoft instructiepagina Datastreamer

Stappenplan connectie Brainbox Greenhouse met Excel datastreamer

• Verbindt de Arduino met de computer via een USB kabel
• Zet de BBG in mode 2 en wacht tot op de LCD ‘MODE 2: EXCEL DATASTREAMER’ verschijnt.
• Open excel datastreamer
• Druk in de werkbalk van datastreamer op de knop “apparaat verbinden”
• Selecteer “Arduino NANO 3 IoT”
  • Wanneer deze niet verschijnt:
    • Controleer de USB kabel
    • Sluit de Seriële monitor of een andere applicatie die verbinding kan maken met de Arduino.
  • Klik onderaan op het tabblad ‘Instellingen’
  • Zet gegevenskanalen op 50 en Rijen met gegevens op 200 (verander nadien zelf naar wens)

• Druk in de werkbalk “datastreamer” op de knop “gegevens starten” en controleer of de metingen binnen komen.

Welke data staat in welke kolom?

• In het tabblad “Manifest” kan u de kanalen namen geven, maar dat blijkt niet op alle systemen vlot te werken. In het excel bestand “BBG_Variabelen” staan de nodige headers om gewoon te knippen en plakken:
• Open het excel bestand “BBG_Variabelen” – ga hierin naar het tabblad “DATASTREAMER HEADERS” en kopieer de volledige oranje rij met namen van variabelen.
• Ga terug naar de DATASTREAMER en plak deze rij onderaan de tabel – op rij 209 – in het tabblad “Inkomende gegevens”

• Open het excel bestand “BBG_Variabelen” – ga hierin naar het tabblad “DATASTREAMER HEADERS” en kopieer de volledige blauwe rij met namen van variabelen.
• Ga terug naar de DATASTREAMER en plak deze rij bovenaan de tabel in het tabblad “Uitgaande gegevens”

Analyse data

• In het tabblad “inkomende gegevens” zien we elke 10 sec de meetwaarden van alle sensoren en de toestand van alle actuatoren en stuurvariabelen.
• Deze data kan naar wens in grafiek worden omgezet om te analyseren.
• In het tabblad “uitgaande gegevens” kunnen alle actuatoren en stuurvariabelen aangestuurd worden door in de overeenkomstige lege cel een nieuwe waarde naar de actuator te sturen.
  • Om de groene leds 100% aan te zetten moeten we de variabele “ledOn” op 1 zetten om de leds te activeren en de variabele “ledG” op 255, omdat 255 overeenkomt met 100%.

MODE 3:ARDUINO CLOUD

Dit is zonder twijfel de mooiste manier om data van de serre eindeloos op te volgen en te sturen van eender waar.

Voordelen van deze mode:

• Gratis voor 5 variabelen
• Éénvoudig in te stellen
• Data kan in de cloud bekeken worden van eender waar – op PC, smartphone, …
• Visualiseren van alle sensordata – meteen in grafiek indien gewenst
• Aansturen van alle actuatoren met grafische interface
• Meetdata visualiseren in functie van de tijd (loggen)
• Leerlingen leren om meetdata te analyseren
• Blijft eindeloos doorlopen – geen PC nodig – enkel wifi

Nadelen van deze mode:

• Betalend indien je meer dan 5 variabelen wil meten/sturen (72USD/jaar voor maker plan – https://cloud.arduino.cc/plans/)
• Leerlingen leren niet om zelf meetdata te visualiseren in zinvolle grafieken
• Assen en schalen van grafieken zijn niet zelf te bepalen

MODE 4:GOOGLE SPREADSHEET

Dit is een leuke methode om gedurende maximaal 24 uur data te loggen via de cloud naar google spreadsheet. 

Voordelen van deze mode:

• 100% gratis
• Éénvoudig in te stellen
• Data kan in de cloud bekeken worden van eender waar – op PC, smartphone, …
• Meetdata visualiseren in functie van de tijd (loggen)
• Leerlingen leren om meetdata te analyseren
• Leerlingen leren om meetdata te visualiseren in zinvolle grafieken
• Assen en schalen van grafieken zijn zelf te bepalen
• geen PC nodig – enkel wifi

Nadelen van deze mode:

• Niet stabiel bij loggen van data langer dan 24 uur – verbinding valt dan weg*
• Aansturen van actuatoren is niet mogelijk

* Google spreadsheet beperkt blijkbaar het gebruik ervan als datalogger op langere termijn maar Google is niet transparant over de criteria. De criteria die we hebben teruggevonden komen niet overeen met onze observatie.

MODE 5:WINDOWS APPLICATIE (07/2026)

Er wordt nog gewerkt aan een windows applicatie die alle sensoren kan visualiseren en waarmee alle actuatoren via een mooie grafische interface kunnen worden aangestuurd. 

MODE 6:Android & Ios APP (07/2026)

Er wordt nog gewerkt aan een Android (en hopelijk ook Ios) APP die alle sensoren kan visualiseren en waarmee alle actuatoren via een mooie grafische interface kunnen worden aangestuurd. 

MODE 7:CALIBRATIE

Een aantal sensoren kunnen (niet noodzakelijk) gekalibreerd worden de metingen nauwkeuriger zijn. Dat is mogelijk in deze mode.

De uitgebreide uitleg en een instructievideo hoerover is terug te vinden op de pagina van de installatiehandleiding

Regelkringen

De FULL-OPT versie van de serre heeft vier ingebouwde regelkringen die met één variabele kunnen uitgeschakeld (manAut=0) of ingeschakeld (manAut=1) kunnen worden.

• Een regelkring om de ‘pump (0-1)’ aanstuurt die de vochtigheid van de bodem moet bepalen.
• Een regelkring die de ‘heater (0-255)’ aanstuurt om de serre te verwarmen.
• Een regelkring die de ‘valve (0-1)’ aanstuurt om de serre af te koelen als de zon te hard schijnt.
• Een regelkring die de ‘valve (0-1)’ aanstuurt om de luchtvochtigheid in de serre te regelen.

Enkel met de manAut op 0 kunnen de stuurwaarden pump, valve en heater handmatig gestuurd worden.

• Het doel van een regelkring is om een bepaalde gemeten waarde van een proces stabiel houden op een gewenste waarde.
• Een regelaar vergelijkt een gemeten waarde met een gewenste waarde.
• Als de gemeten waarde niet gelijk is aan de gewenste waarde past de regelaar de stuurwaarde naar het proces bij – afhankelijk van de instelling van de regelaar.
• Met de manAut waarde kan deze automatische regeling in of uitgeschakeld worden.

Regelkring bewatering

Wanneer de grondvochtigheidssensor meet dat de grond te droog is zal de pomp gedurende een bepaalde tijd draaien om water uit het reservoir naar de plant te pompen. Nadien worden er een tijd gewacht zodat het water de tijd heeft om door te sijpelen in de grond alvorens er een nieuwe meting gebeurt.

• • ManAut -> indien deze waarde 1 is zal deze regelaar ingeschakeld zijn.
  • s_hum(%) is de meetwaarde van de grondvochtigheid van de 5 pin sensor in de FULL-Option versie
  • s_Rhum(%) is de meetwaarde van de grondvochtigheid van de 5 pin sensor in de BASIC versie
  • s_humMin(%) is de gewenste waarde van de bodemvochtigheid. Wanneer de meetwaarde onder deze waarde komt zal de pomp draaien met een bepaald interval.
  • pumpTime is de tijd (in seconden) dat de pomp zal draaien wanneer de gemeten bodemvochtigheid te laag is.
  • WACHTTIJD_NA_BEREGENEN_MS is een vast ingestelde waarde (geen variabele en dus enkel aan te passen in de code zelf) die aangeeft hoe lang er na een bewatering moet gewacht worden voordat er een nieuwe meting gedaan wordt. Dit geeft het water de kans om door te sijpelen? Deze tijd staat op 10 minuten ingesteld.

Regelkring Verwarming

Wanneer de temperatuur in de serre te laag is, wordt er stroom gestuurd door de verwarmingsdraad om de temperatuur te verhogen.

Bevindt de gemeten temperatuur zich buiten de ingestelde proportionele band, dan functioneert het systeem als een eenvoudige aan/uit-regeling: de stroom naar de verwarmingsdraad is ofwel 0% (uit) of 100% (aan).

Bevindt de gemeten temperatuur zich binnen de proportionele band, dan wordt de stroom proportioneel geregeld op basis van het verschil tussen de gewenste temperatuur (setpoint) en de gemeten waarde. De stuurwaarde varieert dan continu tussen 0% en 100%.

Door het gebruik van een proportionele band is de regelactie krachtig wanneer de afwijking groot is, maar wordt deze geleidelijk minder intens naarmate de temperatuur dichter bij het setpoint komt. Dit bevordert een stabiele temperatuurregeling en beperkt het energieverbruik.

Instellingen en parameters:

ManAut: bepaalt of de regelaar actief is (1 = actief, 0 = uitgeschakeld).

t_gewenst: de gewenste temperatuur in de serre (setpoint).

t_Ds18: de gemeten temperatuur via de DS18B20-sensor (aangesloten op de zwarte draad).

heater: de stuurwaarde voor de verwarmingsdraad. Deze varieert van 0 (0%) tot 255 (100%) en wordt via een PWM-signaal gegenereerd met analogWrite.

propB: de proportionele band. Bijvoorbeeld: bij een gewenste temperatuur van 25 °C en een propB van 5 °C, schakelt de regeling volledig in onder 20 °C en uit boven 25 °C. Binnen deze band werkt de regeling proportioneel aan de hand van de temperatuurfout.

Regelkring Koeling

Deze regeling wordt geactiveerd wanneer manAut = 1. De koeling werkt op basis van hysteresis, wat betekent dat het in- en uitschakelen van het koelmechanisme (ventilator en klep) gebeurt met een temperatuurmarge (coolHys) rond een ingestelde bovengrens coolMaxT.

Parameters:

ManAut: bepaalt of de regelaar actief is (1 = actief, 0 = uitgeschakeld).

t_Ds18: de actuele gemeten temperatuur in de serre, gemeten met de DS18B20-sensor.

coolMaxT: de maximale toegelaten temperatuur vóór de koeling geactiveerd wordt.

coolHys: de hysteresiswaarde die bepaalt wanneer de koeling opnieuw gedeactiveerd wordt.

fan: wanneer deze variabele op 1 staat zal de ventilator draaien wanneer de klep geopend is.

valve: bepaalt of de verluchtingsklep geopend is (1) of gesloten (0).

valveGr: visuele indicator voor de klepstand (100 = open, 0 = gesloten) -> omdat 0 of 1 moeilijk grafisch te tonen is in een grafiek.  

Gedrag van het systeem:

Koeling activeren (OPEN):
Wanneer de gemeten temperatuur t_Ds18 stijgt boven coolMaxT + coolHys, wordt de klep geopend om de serre te koelen.

Koeling deactiveren (CLOSED):
De koeling blijft actief totdat de temperatuur weer daalt tot onder coolMaxT – coolHys. Pas dan wordt de klep opnieuw gesloten.

Dit hysterese-effect voorkomt dat de ventilator en klep te vaak aan- en uitschakelen rond de grenswaarde, wat zorgt voor meer stabiliteit en minder slijtage van de actuatoren.

Regelkring Luchtvochtigheid

Deze regeling wordt geactiveerd wanneer manAut = 1. De regeling stuurt de verluchting (klep en ventilator) aan op basis van hysteresis rond een ingestelde maximale luchtvochtigheid humMax.

Parameters:

manAut: bepaalt of de automatische regeling actief is (1 = actief, 0 = uitgeschakeld).

humIn: de actuele gemeten luchtvochtigheid in de serre (in %).

humMax: de bovengrens van de gewenste luchtvochtigheid (in %).

humHys: de hysteresiswaarde (in %) die bepaalt hoe groot het verschil moet zijn om de klep weer te sluiten.

valve: bepaalt of de verluchtingsklep geopend is (1) of gesloten (0).

valveGr: visuele indicator voor de klepstand (100 = open, 0 = gesloten) -> omdat 0 of 1 moeilijk grafisch te tonen is in een grafiek.  

fan: wanneer deze variabele op 1 staat, wordt de ventilator geactiveerd zodra de klep open is.

Gedrag van het systeem:

Verluchting activeren (OPEN):
Wanneer de gemeten luchtvochtigheid humIn boven humMax + humHys stijgt, wordt de klep geopend en – indien fan = 1 – de ventilator ingeschakeld.

Verluchting deactiveren (CLOSED):
De klep en ventilator blijven actief zolang de luchtvochtigheid niet opnieuw onder humMax – humHys daalt. Eens dit gebeurt, worden de klep en ventilator gesloten.

Doel van hysteresis:

Het gebruik van een hysteresisband voorkomt dat de klep en ventilator te vaak kort na elkaar schakelen bij kleine fluctuaties rond de grenswaarde. Dit zorgt voor een stabiele regeling en beperkt mechanische slijtage.

Elektronisch schema BBA Full Option

Dit schema is een vereenvoudigde voorstelling van het totale elektronische schema. Meer uitleg over protocollen en aansluitingen staat onderaan het schema.

Voeding

De volledige schakeling wordt gevoed door een 12V DC voedingsadapter. Voor de basisversie volstaat een stroomsterkte van 5A, terwijl voor de uitgebreide All-in versie een stroomsterkte van 8A vereist is.

• Specifiek gebruik van 12V: De 12V voeding wordt uitsluitend gebruikt voor de verwarmingsdraad.
• Conversie naar 5V: Via een 5A buck converter wordt de 12V omgezet naar 5V DC. Alle sensoren en actuatoren die op 5V functioneren, nemen hier hun voeding af, met een maximale stroomafname van 5A.
• Voeding van de Arduino: De Arduino Nano 33 IoT wordt eveneens gevoed met 5V, maar reguleert dit intern naar 3V. Alle componenten binnen deze Arduino werken op 3.3V, inclusief de sensoren die specifiek op deze spanning opereren.

Input/output pins

• Digitale pinnen kunnen zowel als input als output worden gebruikt. Deze pinnen hebben een maximale stroomafgifte van 7 mA en worden doorgaans versterkt met een MOSFET of een ander schakelsysteem om hogere vermogens te kunnen schakelen.
• Analoge ingangspinnen kunnen de spanning van een sensor meten en omzetten naar een waarde tussen 0 en 1023, afhankelijk van de resolutie van de ADC (Analog-to-Digital Converter) van de microcontroller.
• De ADS1115 is een extern ADC-component met vier analoge ingangen. Deze ingangen worden omgezet naar digitale waarden via het I²C-protocol, wat communicatie met een microcontroller mogelijk maakt. Dit component wordt vaak ingezet wanneer het aantal beschikbare analoge ingangen op een microcontroller onvoldoende is.

Communicatieprotocollen

• I²C (Inter-Integrated Circuit), ook bekend als “two-wire”, is een veelgebruikt communicatief protocol voor het uitlezen van sensoren. Het maakt gebruik van twee signaallijnen: SCL (kloklijn) en SDA (databus), waardoor gegevensuitwisseling tussen de microcontroller en sensoren mogelijk is. Binnen deze serre-opstelling communiceert het merendeel van de sensoren via het I²C-protocol.
• SPI (Serial Peripheral Interface) is een ander veelgebruikt protocol, vooral geschikt voor toepassingen waarbij hoge datasnelheden vereist zijn. Dit protocol wordt ingezet voor apparaten zoals de grafische LCD, die via SPI aangestuurd wordt.
• RS485 is een robuust industriële communicatieprotocol, ontworpen voor betrouwbare datatransmissie over langere afstanden en in storingsgevoelige omgevingen. Aangezien de Arduino dit protocol niet direct kan verwerken, wordt de RS485-communicatie eerst omgezet naar TTL-signalen, zodat deze via de UART-interface (TX en RX pinnen) kan worden uitgelezen.
• UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter) maakt communicatie mogelijk via de TX (transmit) en RX (receive) Met behulp van een RS485-naar-TTL omzetter wordt de datacommunicatie met de bodemsamenstellingssensoren gerealiseerd.

DATASHEETS Sensoren en Actuatoren

• Arduino nano33Iot
• CO2 Sensor SCD30
• Zuurstof sensor probe ME2
• UV-B Sensor – GUVAS12D
• IR Sensor QSD124
• AMbient Light Sensor temt6000
• Relative Humidity Sensor (outside) – HTU21D
• Current, Voltage, Power monitor INA226
• SERVO-S3003
• RGB Neopixel Smartled WS2812B
• 5PIN soil sensor
• RS485 to TTL Convertor
• Temperatuur sensor (draad) DS18B20
• two pin soil moisture sensor

Bronnen en relevante info/links

• topinfo over invloed verschillende frequenties op plantgroei
• goede uitleg over nut van groen licht
• spectrum RGB leds
• info van bedrijf dat RGB leds maakt