Die Wahl der Systemkomponenten strahlt natürlich auf den Steuerungsteil aus. Die Pumpe läuft mit 230V~ und die Ventile verlangen nach 24V~. Die Einbindung in FHEM erfordert zusätzlich elektronische Bauteile, die wiederum 5V als Spannungsebene benötigen.
Hier möchte ich den Weg zur Stückliste für meine Steuerung kurz darlegen.
- Definition der Anforderungen
- Auswahl des passenden Bewässerungssystems
- Planung einer individuellen Steuerung
- Entwurf der Steuerungslogik
- Füllstandsmessung mit einer Pegelsonde oder Füllstandsmessung per Ultraschall (alt)
- Programmierung Microcontroller (Wemos D1 Mini)
- Steuerung mit FHEM
- Darstellung auf FHEM Tablet-UI
Wie eingangs erwähnt, werden für die Steuerung verschiedene Spannungsebenen benötigt. Somit liegt es auf der Hand, dass die Spannung transformiert werden muss. Mit einem 230V~/24V~ Trafo lassen sich z.B. die Ventile versorgen. Die 5V Spannungsebene für den Microcontroller (als Bindeglied zu FHEM) kann mit einem alten Handy-Netzteil aus den 230V~ erzeugt werden.
Die Einbindung in FHEM wollte ich „neutral“ realisieren. Neutral, d.h. ohne spezielles FHEM-Bewässerungs-Modul, sondern einfach über MQTT. Das MQTT-Protokoll ist für das IoT-Umfeld hervorragend geeignet, da es kleine Datenmengen ohne großen Overhead übertragen kann. Dies setzt natürlich voraus, dass die Steuerung irgendwie in mein lokales WLAN integriert werden kann. Natürlich muss die Übertragung auch verschlüsselt erfolgen, denn ein Mindestmaß an Sicherheit soll schon gewährleistet sein.
Die Relais für die Ventile und die Pumpe lassen sich gut über einen Microcontroller steuern. Hier fiel meine Wahl auf einen Wemos D1 Mini. Das ist quasi ein keiner Arduino Nano mit integriertem WiFi-Modul. Eine MQTT-Library mit reichlichem Funktionsumfang steht für den Wemos ebenfalls zur Verfügung.
Meinen Anforderungen an den Microcontroller waren:
Sie können aber auch jeden x-beliebigen anderen Microcontroller verwenden, der Ihren Anforderungen entspricht oder den Sie zufällig gerade in Ihrer Bastelkiste finden. Achten Sie aber darauf, dass es kein allzu exotisches Modell ist. Dann kann es Ihnen leicht passieren, dass die Libraries nicht mehr gewartet werden oder bei Problemen wenig Lösungsansätze im Netz zu finden sind. Ich spreche hier aus Erfahrung. Ich hatte zuerst ein Pretzelboard im Einsatz. Das Board lief nicht sonderlich stabil und die Libraries war auch überschaubar. Nachdem ich mit dem Wemos D1 Mini bei meiner Pegelsonde (Füllstandsmessung Zisterne) gute Erfahrungen gemacht hatte, habe ich mich entschlossen, auch meine Bewässerungsanlage auf diesen Microcontroller umzustellen.
Da ein Microcontroller nur geringe Ströme schalten kann, waren zusätzliche Relais nötig, um einerseits die 24V Ventile zu schalten und andererseits parallel dazu die 230V-Pumpe zu bedienen.
Einen passenden Feuchtesensor, der sich über den EnOcean-Funkstandard austauscht oder direkt über das WLAN eingebunden werden kann, habe ich nicht gefunden. Hier war also die Herausforderung, der Steuerung so viel „Intelligenz“ einzuhauchen, dass ein Feuchtesensor nicht notwendig ist. Das heißt, ich musste die analogen Signale meiner Frau: „Heute war es richtig heiß. Wir müssten etwas länger gießen“ oder „Heute reicht es, wenn wir nur die Töpfe gießen“, digitalisieren. Wobei mit „wir“ irgendwie immer „ich“ gemeint war. Zurückgegriffen habe ich auf vorhandene Smart Home Parameter, wie z.B. Werte meines EnOcean-Multisensors (Außentemperatur, Regendauer), den Ertrag der Photovoltaik-Anlage oder die Füllstandsänderung in der Zisterne. Aus diesen Informationen habe ich mir einen Gießindex gebildet und daraus resultierend das jeweilige Gießprogramm abgeleitet. Einen Feuchtesensor vermisse ich bis heute nicht.
Für den WAF (Women acceptance factor) war es sehr wichtig, dass die Steuerung auch mit ganz normalen Schaltern funktioniert. Eine rein elektronische Lösung - also ein „Männerspielzeug“ - wäre auf wenig Gegenliebe gestoßen. Deshalb musste die Steuerung so konzipiert werden, dass auch dieser Anwendungsfall abgedeckt wird, ohne am Komfort bei der eigentlichen elektronischen Steuerung Abstriche zu machen.
Zusammenfassend waren folgende Bauteile notwendig:
230V:
24V:
5V:
Nachdem die notwendigen Bauteile spezifiziert waren, musste natürlich noch ein Steuerungskasten gefunden werden, in den alles hineinpasst und der einen entspr. Schutzgrad (IP66) aufweist, damit die Steuerung im Freien (außen an der Hauswand) befestigt werden kann. Hier fiel meine Wahl auf den TK PC 2518-11-m mit metrischer Vorprägung und Schiene von Spelsberg.
Alle Kabel wurden in Panzerschlauch verlegt, damit sie ohne Erdarbeiten notfalls ausgetauscht werden können.
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