植物栽培系统和用于运行植物栽培系统的方法与流程

1.本发明涉及一种用于栽培植物的植物栽培系统。此外，本发明还涉及一种用于运行植物栽培系统的方法。


背景技术：

2.在室内栽培植物已广泛用于商业种植，但在居住生活领域中则为了装饰、为了创造所需的室内气候和/或为了利用植物来例如获取用于烹饪或烘焙的香料或其它配料也大受欢迎。相应的植物在此尤其扎根在土壤中或者作为无土栽培（hydrokultur）扎根在培养基中；在无土栽培中布置在装水容器中的这种培养基，可以例如包含陶土颗粒和/或石棉。在这种无土栽培的特殊应用中使用水培种植系统，在水培种植系统中可以自动监控和调节影响相应的植物的生长的不同参数。
3.公知的植物栽培系统中，植物分别在种植盆中成长，种植盆插入到或者可以插入到带水的灌溉容器中。灌溉容器至少部分布置在植物栽培系统的底座元件上。泵单元在此设置用于，将水从灌溉容器泵送到种植盆中并且因此自动确保对植物的供给。
4.为了简化对植物的照料和收割，在此有利的是，灌溉系统能从底座元件取下。


技术实现要素：

5.本发明的任务是，提供一种用于在室内栽培植物的更好的技术。
6.该任务通过一种按照权利要求1所述的植物栽培系统和一种按照权利要求8所述的方法解决。有利的实施方式在从属权利要求、说明书和附图中公开。
7.按本发明的植物栽培系统用于在室内栽培植物。该植物栽培系统包括至少一个底座元件以及用于容纳水和至少一个种植盆的灌溉容器。灌溉容器能取下地布置或可以布置在底座元件上（视当前的状态而定）。此外，按本发明的植物栽培系统还包括至少一个泵单元，该泵单元带有泵元件，泵元件设置用于实施泵送运动并且因此将水从灌溉容器泵送到至少一个种植盆中（当这个种植盆布置在灌溉容器中时），该泵单元还带有用于泵元件的驱动单元；驱动单元因此设置用于驱动泵元件使其进行泵送运动。在此利用磁力来进行驱动。
8.按本发明的方法用于运行一种植物栽培系统、尤其是按照在本文档中公开的实施方式中的其中一种所述的按本发明的植物栽培系统。在此，借助泵单元将水从灌溉容器泵送到种植盆中。泵单元在此包括驱动单元以及借助磁力有待通过驱动单元驱动的泵元件。
9.通过利用磁力来驱动泵元件并且因此用于将力传输给泵元件，可以无线地并且甚至无接触地驱动泵元件以实施泵送运动；驱动单元和泵元件尤其优选（也）在泵单元的一种运行状态下彼此电气分离（即彼此电绝缘）。以这种方式可以省去在水循环中的电子器件，并且灌溉容器可以同所包含的泵元件一起构造得足够结实以在洗碗机中使用（spuelmaschinenfest）。用户因此为了清洁灌溉容器不需要先移除泵单元的一些部分，这意味着对植物栽培系统的简化的和尤其舒适的照料。
10.按照本发明的有利的实施方式，泵元件至少部分布置在灌溉容器的内部。驱动单
元优选至少部分或完全布置在灌溉容器外或者与这个灌溉容器分开布置；灌溉容器尤其可以定位在底座元件处或底座元件中：驱动单元与灌溉容器的分离使得在这些实施方式中，在将灌溉容器从底座元件取下或者将灌溉容器套装到底座元件上时尤其不必解除或建立电气的插塞连接。
11.驱动单元可以例如至少部分布置在底座元件中或底座元件处，底座元件本身优选与电源连接或与电源待连接。
12.底座元件优选用作植物栽培系统的基座。底座元件可以构造成下壳，即具有凹部；在这种情况下，灌溉容器套装到底座元件上优选意味着灌溉容器至少部分布置在所述凹部中。在填充灌溉容器时可能掉在灌溉容器的外表面处的水滴因此例如可以被所述下壳接住。
13.泵元件可以例如包括泵膜片以及磁体和/或铁磁材料，磁体/铁磁材料可以直接地或者通过至少一个连接元件（例如必要时由泵单元包含的杠杆）与泵膜片连接。
14.驱动单元然后可以包括能连接到电回路上的线圈（以及因此包括电磁体）。泵膜片的泵送所需的偏转然后在泵元件如所述那样包括磁体的实施方式中通过磁体的（取决于相应的电流方向的）相斥或相吸而经由线圈促成；在带有铁磁材料的实施方式中，泵单元可以设置用于，由在线圈中的电流促成了相吸并且由那么优选同样被泵单元包含在内的弹簧元件或者由泵膜片的弹性促成了膜片的相应的复位。
15.作为能连接到电回路上的线圈的备选方案或者除了能连接到电回路上的线圈外，用于所述类型的泵元件（带有泵膜片和磁体或铁磁的材料）的驱动单元包括能运动的永磁体：驱动单元然后可以设置用于，通过永磁体的线性的或旋转的运动促成泵膜片的偏转。为了使永磁体运动，驱动单元可以包括电动马达。
16.按照有利的实施方式，驱动单元包括：用于产生旋转场的元件，如旋转地驱动永磁体或电磁体的马达；和/或带有一个或多个线圈的电路，电路通过对线圈的相应的通电产生了旋转的磁场。泵元件优选包括至少一个能旋转的泵轮，泵轮然后借助磁性离合器待由驱动单元驱动。磁性离合器在这些实施方式中因此分别实现了泵轮和驱动单元在将灌溉容器从底座元件取下时的简单的分离，并且反过来实现了泵轮和驱动单元在将灌溉容器套装到底座元件上时的简单的连接，更确切地说免去了动态的密封装置。泵轮从驱动单元的脱开或者泵轮到驱动单元上的连接优选尤其可以自动地（仅）通过将灌溉容器从底座元件取下或者将灌溉容器套装到底座元件上完成。与传统的植物栽培系统相比，这意味着在植物栽培系统的操作和保养上的大幅简化。
17.磁性离合器在这些实施变型方案中优选构造成无接触的磁性离合器，该磁性离合器的驱动侧在灌溉容器的已套装的状态下（至少）通过灌溉容器的壁和/或底部与该磁性离合器的输出侧分离。马达到泵的转矩传输因此可以穿过灌溉容器的壁或底部完成。
18.为了建立磁场并且因此为了提供磁性离合器的功能，所述磁性离合器在这些实施方式中可以包括至少一个电磁体和/或用于产生旋转场的电路和/或至少一个永磁体。在带有至少一个电磁体的实施方式中，这个电磁体优选布置在马达侧。电磁体在此可以具有和优选构造成电动马达的马达一样的供电（例如连接到电网的连接插头形式）。
19.泵单元尤其可以构造成带有至少两个永磁体的磁性离合泵，磁性离合泵可以以永磁体的相吸力或相斥力为基础。
20.按本发明的植物栽培系统可以优选设计成一种家用器具，即用于居住生活领域中（非商业的）小规模应用；种植盆可以例如提供最大1000 cm2、最大600 cm2或者最大300cm2的培植面积。灌溉容器可以尤其具有不大于10升、不大于6升、不大于3升或甚至不大于1升的（用于种植盆和水）容纳体积。
21.种植盆优选尤其用作栽培时种子和/或幼苗的容纳和稳固容器。种植盆可以包括一个或多个分别用于容纳带植物培养基的相应的胶囊的胶囊支架。
22.水可以优选分别富含诸如尤其是养分或肥料和/或氧之类的添加物。
23.按本发明的植物栽培系统或者在按本发明的方法中使用的植物栽培系统优选尤其可以构造成水培的植物栽培系统。
24.按本发明的植物栽培系统优选包括用于照明一株或多株在种植盆中栽培的植物的至少一个灯。植物栽培系统因此可以独立于天然的照明条件地使用。
25.按照有利的实施方式，按本发明的植物栽培系统还包括带传感器装置的调节单元。调节单元在此优选设置用于，（优选自动地或半自动地（这就是说在包含至少一个用户动作的情况下））基于至少一个由传感器装置检测到的测量值来调节驱动单元的活跃度。传感器装置尤其可以设置用于，以规律的时间间隔和/或根据用户询问来检测相应的测量值。
26.按本发明的方法可以类似地包括（例如规律地和/或根据用户询问进行）借助传感器装置检测至少一个测量值以及基于至少一个所检测到的测量值来（优选自动地或半自动地）调节驱动单元的活跃度。
27.因此能实现对泵单元的功能的控制以及能对反映在至少一个测量值中的可能时存在的失误作出反应。
28.传感器装置可以例如包括：至少一个套装状态传感器，用该套装状态传感器可以识别，灌溉容器有没有按照规定套装到了底座元件上；和/或至少一个用于测量灌溉容器中的各当前液位的或者至少用于识别各当前液位是否处在规定的范围内的液位传感器；液位传感器可以例如包括磁性浮标和簧片开关（reedschalter）。
29.在驱动单元如上述那样具有马达（视用于使能运动的永磁体运动和/或用于使泵轮旋转的实施变型方案而定；尤其是电动马达）的实施方式中，传感器装置可以包括至少一个马达电流传感器（例如分路电阻（分流器））以检测各当前马达电流和/或至少一个马达转速测量器以检测各当前马达转速。因此分别可以识别到，泵单元在启动时是否如规定那样起动，泵单元是否阻塞或者泵单元的磁性离合器（倘若存在的话）是否作用得不够充分。
30.（取决于相应的负荷的）马达电流尤其提供了有关磁性离合器是否有序运行的情况。在泵单元由于阻塞或由于磁性离合器的功率不足而功能失效时，马达电流例如下降并且尤其可能对应马达的空转电流。
31.马达转速的上升至少在（例如借助液位传感器如上所述那样）排除了由于缺少水而造成泵空转时表明了磁性离合器的错误的耦联。
32.至少一个按照按本发明的方法的有利的实施方式检测到的测量值可以类似地包括在灌溉容器中的至少一个各当前液位和/或有关灌溉容器在当前是否（正确地、即以为此所规定的方式）分别套装到底座元件上的信息。倘若所使用的驱动单元如上文所述那样包括马达，那么至少一个测量值可以对应上文包括至少一个各当前马达电流和/或至少一个各当前马达转速。
33.按照按本发明的带调节单元的植物栽培系统的有利的实施方式，这个调节单元（例如借助相应的计算机程序）设置用于，评估各至少一个所检测到的测量值；按本发明的方法可以相应地包括这种评估。评估可以分别例如包括追踪一个时间间隔内（例如从泵单元的相应的最后的启动起）测量值的发展变化曲线、与一个或多个额定值比较和/或考虑到至少一个其它的所检测到的测量值（在相应的实施方式中例如是评估所检测到的马达转速时的液位）。调节单元尤其在带有马达的相应的实施方式中可以设置用于，确定各当前马达电流、各当前马达转速和/或灌溉容器中的各当前液位，是否处在为此所设的各范围内。
34.调节单元可以设置用于，根据评估结果或者各检测到的至少一个测量值（尤其是当至少一个测量值如上文所说明的那样表明了例如必要时所包含的磁性离合器的故障时）推动驱动单元的重新起动。调节单元备选或附加地可以设置用于，根据各检测到的至少一个测量值来改变、尤其是提高或限制马达的旋转速度。
35.调节单元尤其可以优选设置用于，专门在灌溉容器中所检测到的液位处在最低水平之下时关停泵单元或驱动单元。
36.按本发明的方法可以相应地包括改变（尤其是限制和/或提高）驱动单元的活跃度（视实施方式而定例如是旋转速度和/或电流方向在必要时所包含的线圈中的改变）、推动驱动单元的重新起动和/或根据至少一个所检测到的测量值关停泵单元（或其驱动单元）。
37.以这种方式可以在泵单元起动失败时或者在泵单元随时间功能失效时自动执行预先确定的程序来消除或避免进一步的故障。
38.按照有利的实施方式，按本发明的植物栽培系统设置用于，（优选自动地或半自动地）产生至少一个提示信号来通知用户有关泵单元的功能。按本发明的方法可以类似地包括产生至少一个这种提示信号。
39.产生可以分别例如基于驱动单元的活跃度和/或（在相应的实施方式中）基于至少一个（由至少一个传感器装置）检测到的测量值完成。
40.这可以规律地为了功能记录而发生或者仅在（通过至少一个传感器装置）检测至少一个处在规定的范围外的测量值时发生。按照有利的实施方式，分别这样来产生至少一个提示信号，使得该提示信号表明了泵单元发生故障。提示信号可以例如包括保养推荐和/或维修推荐。
41.尤其可以基于在预定的时间间隔内（例如从开始时间点起、例如开始运转起和/或从最后的保养起）驱动单元的活跃度的发展和/或所检测到的各测量值产生至少一个提示信号。按照特殊的实施例，可以基于驱动单元重新起动的总数（从开始时间点起，例如从开始运转起和/或从泵单元的最后的保养起）和/或驱动单元的重新起动的频率（从开始时间点起或者在规定的时间间隔内的每单位时间的数量）产生所述至少一个提示信号。
42.按照有利的实施方式，按本发明的植物栽培系统包括用于视觉显示至少一个提示信号的显示系统和/或用于声学重现至少一个提示信号的声学的信号系统（例如作为至少一个警报声）。植物栽培系统备选或附加地可以包括用于（无线地或有线地）转达至少一个提示信号给外部的数据处理设备（例如标准计算机或诸如尤其智能手机之类的移动终端）的传输装置，外部的数据处理设备然后优选本身可以具有显示系统和/或声学的信号系统。
43.以这种方式可以借助提示信号让相应的用户了解泵单元的功能。在发生故障的情况下，用户因此能采取恰当的措施，例如安排对泵单元进行保养、将水加装到灌溉容器中
和/或修正灌溉容器的错误的套装状态。
附图说明
44.接下来借助附图详细阐释本发明的优选的实施例。当然，各个元件和部件也能不同于所示地组合。用于彼此对应的元件的附图标记可以跨图使用并且必要时不用针对每个附图进行重新说明。附图中：图1示意性地示出了按本发明的植物栽培系统的示例性的实施方式的基本结构；图2示意性地示出了按图1的按本发明的植物栽培系统的泵单元；图3示意性示出了按本发明的植物栽培系统的备选的示例性的实施方式的结构；图4a、4b示意性地在第二种泵送状况中按图3的按本发明的植物栽培系统的泵单元；并且图5示意性地示出了按照一种实施例的按本发明的植物栽培系统的调节单元的评估原理。
具体实施方式
45.图1示意性地示出了按照针对本发明的一种实施例的植物栽培系统10的结构。植物栽培系统10包括：底座元件11；能取下地套装在该底座元件上的、带水w的灌溉容器12；和插入到灌溉容器12中的种植盆13，当前有两株植物p扎根在该种植盆中。此外，植物栽培系统还包括用于对在种植盆中栽培的植物p进行照明的灯14。灯14在当前借助立柱15与底座元件11连接。按照有利的实施方式，立柱构造成伸缩杆，因而灯14与种植盆13的间距是能调整的。
46.为了供能，植物栽培系统10具有电源接头18。灯14以及泵单元16可以通过这个电源接头运行。在相应的实施方式中，还尤其可以借助所述电源接头15向用于泵单元的马达的调节单元、必要时所包含的传感器装置和/或用于产生、显示、转达提示信号和/或使提示信号能听见的器件供能（在图1中没有分别示出）。
47.泵单元16的结构和工作方式借助图2加以阐释，图2示出了泵单元16的示意图，用该泵单元能将（必要时富含例如养料和/或氧的）水从灌溉容器11泵送到种植盆12中。
48.泵单元16包括当前形式为（优选有待电气地运行的）马达161的驱动单元161，马达至少部分布置在底座元件11中或底座元件处并且设置用于借助磁力驱动形式为泵轮163的泵元件在灌溉容器中旋转。为此，马达161和泵轮163借助磁性离合器162相互连接。磁性离合器162包括在驱动侧的离合器元件162a和在输出侧的离合器元件162b，所述离合器元件在当前情况下通过灌溉容器12的底部以及气隙彼此分离。以这种方式取消了离合器中动态密封装置的必要性，并且因为马达161可以从灌溉容器12松开，所以在将灌溉容器12从底座元件11取下/套装到底座元件11上时，不必解除或建立电气的连接。植物栽培系统的操作因此尤其令人舒适。
49.图3示意性示出了按本发明的植物栽培系统10
´
的备选的实施例。该植物栽培系统的灌溉容器12
´
包含泵单元16
´
的泵元件163
´
，泵单元此外还包括用于驱动泵元件163
´
的驱动单元161
´
：驱动单元161
´
在此布置在灌溉容器12
´
之外并且与之分离布置，即当前布置在底座元件11
´
中或底座元件处，并且借助电源接头18与电源连接（未示出）。
50.在图4a和4b中，更为准确并且在两种彼此不同的泵送状况下示出了在图3中示出的按本发明的植物栽培系统10
´
的泵单元16
´
。由图4a和4b可知，泵元件163
´
在该实施例中包括泵膜片163a
´
，其带有固定于其上的磁体163b
´
。驱动单元161
´
包括示意性示出的、有待连接到电回路上的并且因此起到电动马达作用的线圈161a
´
，借助该线圈使磁体163b
´
视电流方向而定可以相斥或相吸：在图4a所示的抽吸阶段中，磁体163
´
与线圈161a
´
相斥，这如通过箭头所示那样导致了水w通过输入端进入到泵元件163
´
的壳体中。
51.在图4b所示的泵送阶段中，磁体163b
´
则被驱动单元161
´
的线圈161a
´
所吸引，因此处在壳体中的水又如箭头所示那样被泵送到管路系统中并且从那里泵送进入图3所示的种植盆中。止回阀在此以公知的方式负责相应的流动方向或截止方向。泵膜片163a
´
作为泵单元16
´
的泵元件因此借助磁力能无接触地通过驱动单元161
´
驱动，泵元件通过灌溉容器12
´
的底部以及在当前通过气隙与该驱动单元分离。
52.在图1和2所示的植物栽培系统10、10
´
中，灌溉容器12、12
´
和底座元件11、11
´
尤其均不包含开放的电触头，这方便了清洁并且提高了植物栽培系统的安全性。此外，不必为了将灌溉容器12、12
´
套装到相应的底座元件11、11
´
上而建立电气的插塞连接或者不必为了将灌溉容器从底座元件取下而解除所述电气的插塞连接。也不必为了在洗碗机中清洁灌溉容器12、12
´
而例如先移除泵单元的布置于灌溉容器中的部件；在水流中不需要电子元件。以这种方式实现了对植物栽培系统的尤其舒适的操作。此外，没有形成大型的能量穿流的导体回环，这暗示着有利的电磁兼容性。
53.图5针对按本发明的植物栽培系统的一种包括马达的实施变型方案示出了优选所包含的调节单元17的工作方式：这个调节单元包括用于测量按本发明的植物栽培系统的至少一个泵单元的马达161的各当前马达电流或各当前转速的马达电流传感器173和转速测量器174作为传感器装置。调节单元17在所示例子中包括用于检测灌溉容器中各当前液位的液位传感器171以及检测灌溉容器是否（正确地）套装到底座元件上的套装状态传感器172作为另外的传感器装置。
54.传感器装置的分别所检测到的值如在图5中通过箭头所示那样（无线地和/或有线地）转达给调节单元17的评估电子器件176，评估电子器件借助合适的计算机程序评估所述值，例如可以求出，所述值是否处在分别为之所设的范围内。马达驱控机构175基于评估来控制马达161；这在图中通过虚线箭头示出。马达驱控机构在此尤其可以改变马达的旋转速度（当所测量到的马达电流处在预定的界限之下时，马达的旋转速度例如减小）和/或当所测量到的马达电流对应空转电流水平时推动马达的重新起动。不言而喻的是，在驱动单元例如如上所述那样包括有待连接到电回路上的线圈的实施方式中，可以相应地构建相关的调节单元；相关的控制电子器件然后可以例如设置用于，基于通过所述评估电子器件的评估来调整线圈中的电流。
55.调节单元能以这种方式分别例如识别诸如泵单元的失败的起动和/或阻塞之类的故障并且自动地对其作出恰当的反应。按照有利的实施方式，按本发明的植物栽培系统此外还设置用于，记录和/或表明所检测的测量值的变化曲线和/或一系列导入的重新起动（未示出）。
56.植物栽培系统尤其可以设置用于，基于检测到的测量值或检测到的变化曲线产生提示信号，借助提示信号可以相应地通知用户有关植物栽培系统的相应的功能和/或必要
时值得推荐的动作（例如有待实行的保养）（未示出）。可以这样来产生这种提示信号，即，提示信号表明泵单元发生故障。可以基于驱动单元的重新起动的总数和/或频率和/或基于在预定的时间间隔内出现的一系列由传感器装置检测到的测量值产生所述提示信号。
57.公开了一种植物栽培系统10、10
´
，其包括底座元件11、11
´
以及用于容纳水w和至少一个种植盆13的灌溉容器12、12
´
。灌溉容器12、12
´
在此能取下地套装到底座元件上。借助至少一个泵单元16、16
´
可以将水w从灌溉容器12、12
´
泵送到至少一个种植盆13中。泵单元16、16
´
具有驱动单元161、161
´
以及借助磁力有待通过驱动单元161、161
´
驱动的泵元件163、163
´
。
58.还公开了一种用于运行植物栽培系统10、10
´
的方法。在此，借助泵单元16、16
´
将水w从灌溉容器12、12
´
泵送到至少一个种植盆13中。泵单元16、16
´
包括驱动单元161、161
´
以及借助磁力有待通过驱动单元161、161
´
驱动的泵元件163、163
´
。
59.附图标记列表10、10
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植物栽培系统。11、11
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底座元件12
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灌溉容器13
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种植盆14
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灯15
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杆16、16
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泵单元17
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调节单元18
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电气接头161
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带有马达的驱动单元161
´ꢀꢀꢀ
带有线圈的驱动单元161a
´ꢀꢀ
线圈162
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磁性离合器162a
ꢀꢀꢀ
驱动侧的离合器元件162b
ꢀꢀꢀ
输出侧的离合器元件163
ꢀꢀꢀꢀ
带有泵轮的泵元件163
´ꢀꢀꢀ
带有泵膜片的泵元件163a
´ꢀꢀ
泵膜片163b
´ꢀꢀ
磁体171
ꢀꢀꢀꢀ
液位传感器172
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套装状态传感器173
ꢀꢀꢀꢀ
马达电流传感器174
ꢀꢀꢀꢀ
转速测量器175
ꢀꢀꢀꢀ
马达驱动机构176
ꢀꢀꢀꢀ
评估电子器件p
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
植物w
ꢀꢀꢀꢀꢀ
水。