Smart Home Bewässerung für Topfpflanzen
von Admin
erstellt am 23. Juli 2020 - Lesezeit: 12 Minuten
Wer schon ein eigenes Smart Home über einen Raspberry Pi am laufen, für den ist es sicher interessant eine smarte Bewässerung für Topfpflanzen im Haus oder auf dem Balkon zu realisieren. So können die Pflanzen während dem Urlaub immer ausreichend und vollautomatisch mit Wasser versorgt werden. Aber auch im Alltag ist es sicher bequem eine smarte Bewässerung zu haben. ElectronicStudio.de bietet jetzt eine schöne Lösung zum nachbauen.
Ein Mikrocontroller prüft alle zwei Stunden über einen Bluetooth Feuchtigkeitssensor oder alternativ über eine Messleitung die Feuchtigkeit im Boden der Pflanze. Ist die Erde zu trocken sorgt eine integrierte Wasserpumpe dafür, dass die Pflanzen über einen Bewässerungschlauch mit Wasser versorgt wird. Ein weiterer Sensor prüft außerdem noch ob genügend Wasser im Tank vorhanden ist. Die Stromversorgung stellt eine 18650 Li-Ionen Zelle sicher, diese wiederum wird über die integrierte Solarzelle der Smart Home Bewässerung aufgeladen.
Herzstück der Elektronik ist ein ESP32 Pico D4 der leicht mit Arduino angesteuert werden kann. Zudem werden alle Daten wie Bodenfeuchtigkeit, Zeitpunkt der letzten Bewässerung, Akku-, Solarspannung und noch ein paar mehr per WLAN über MQTT an den Raspberry Pi mit ioBroker gesendet. Dort können diese Daten dann weiter verarbeitet werden und zum Beispiel eine Nachricht, dass der Wassertank bald nachgefüllt werden muss, über Telegramm an das Smartphone gesendet werden.
Die Elektronik
Die Ladesteuerung schützt den Akku vor Überspannung, Unterspannung, Überstrom und Verpolung. Das ist zum einen wichtig, damit der Akku lange hält und zum anderen damit unsere Schaltung nicht abbrennt. Die Diode D2 sorgt dafür das der Akku nachts über das Solarpanel nicht entladen wird. Leuchtet die LED2 rot dann wird der Akku geladen, leuchtet die LED1 grün dann ist der Akku voll geladen. Die beiden LEDs sind nur im USB Betrieb aktiv, wenn die Solarzelle den Akku lädt sorgt die Diode D1 dafür, dass die LED1 und LED2 nicht leuchten.
Dieser Teil der Schaltung versorgt die einzelnen Komponenten wie den Mikrocontroller oder die Wasserpumpe mit der richtigen Spannung.
Für das Flaschen der Software steht ein USB Anschluss zur Verfügung mit der entsprechenden Beschaltung
Das ist die Außenbeschaltung des ESP32 Pico D4 mit WLAN-Antenne, Spannungsmessung am Akku und der Sensorleitungen.
Download Schaltplan Seite 1
Download Schaltplan Seite 2
Das Gehäuse aus dem 3D Drucker
Das Gehäuse der smarten Pflanzen Bewässerung wurde so konstruiert, dass es Spritzwasser geschützt ist. Außerdem muss es aus einem hitzebeständigen Material bestehen um sich nicht in der Sonne zu verformen. Das bekannte PLA wird für diesen Anwendungsfall nicht ausreichen. Deshalb wurde das Gehäuse komplett aus widerstandsfähigem PETG gefertigt. Die Solarzelle wird mit doppelseitigem 3M Klebeband in den Deckel geklebt, damit dieser auch dicht ist.
Smart Home Bewässerung - Vorderseite
Smart Home Bewässerung - Rückseite
Smart Home Bewässerung - Übersicht
Die Software mit PlatformIO / Arduino
Der Ablauf der Software sieht wie folgt aus:
Wenn der ESP32 aus dem "deep sleep" aufwacht wird zuerst die Verbindung zum Xiaomi Plant Sensor hergestellt (alternativ kann auch ein kabelgebundener Feuchtigkeitssensor verwendet werden) und alle Daten die dieser liefert ausgelesen. Dann wird die Verbindung mit dem Heimischen WLAN und MQTT auf dem Raspberry Pi hergestellt. Ist dies geschafft werden alle vom Xiaomi Plant Sensor gesammelten Daten und noch ein paar Daten vom ESP32 zum MQTT Server gesendet, der z.B. auf dem ioBroker installiert ist. Zum Schluss wird bei bedarf die Wasserpumpe für eine bestimmte Zeit angesteuert und danach der ESP32 für zwei Stunden in den "deep sleep" Mode gebracht.
Xiaomi Plant Sensor
Im Config File müssen die Zugangsdaten zum Heimischen WLAN, MQQT usw. eingestellt werden. Dann muss die Bluetooth Adresse des FloraSensors auslesen werden und in das Config File eingetragen werden.
Funktion
| Bezeichnung | Funktion |
| J1 | Anschluss des Solarpannels |
| J2 | Anschluss der Wasserpumpe |
| J3 | USB Anschluss zum laden des Akkus und flaschen der Software |
| J4 | Anschluss für einen Wasser Füllstandsfühler |
| J5 | Optionaler Anschluss für einen Pflanzen Feuchtigkeitsfühler |
| S1 | Ein/Aus Schalter |
| S2 | Flash Button, fals der automatische flasch Vorgang nicht startet |
Beschaffung und Herstellung
Die Leiterplatte kann sehr einfach bei JLCPCB.com mit Bestückung bestellt werden.
Dafür gibt es hier die erforderlichen Dateien zum Download:
Download PCB Fertigungsdaten für JLCPCB.com
Download 3D Daten für das Gehäuse
Sonstige Teile werden ausser dem Gehäuse und der Leiterplatte noch benötigt.
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