Hochbeet aus Lärchenholz, 1,60 m breit, mit zwei Kammern unter schrägen Glasdeckeln. Im Unterbau stehen Tank und Schaltkasten, hinten rechts ein Mast mit Außenstation und Windsensor. Hochbeet aus Lärchenholz, 1,60 m breit, mit zwei Kammern unter schrägen Glasdeckeln. Im Unterbau stehen Tank und Schaltkasten, hinten rechts ein Mast mit Außenstation und Windsensor.

Das Hochbeet, das sich selbst überwacht.

Ein Hub im Netzwerk, beliebig viele Module am Kabelbus, Selbstüberwachung an jedem Ausgang. Im eigenen Homelab, ohne Cloud.

Wie es funktioniert Selbst bauen

Software fertig, an echter Hardware ungeprüft. Zum Stand Rundgang überspringen

  1. 01 Hub

    Ein Hub geht ins Netzwerk. Sonst nichts.

    Ein ESP32-S3 je Anlage, per WLAN oder Netzwerkkabel. Er regelt selbstständig, verwaltet alle Module und spricht per MQTT mit dem Server.

    Controller
    ESP32-S3
    Netzwerk
    WLAN oder RJ45
    Regeltakt
    1 × je Sekunde
    Der Hub im Einzelnen

  2. 02 Module

    Anstecken, im Browser übernehmen.

    Jedes Modul erkennt seine Sensoren am Chip und meldet sich mit Seriennummer, Typ und Kanälen. Keine Adress-Schalter, keine Konfigurationsdatei. Auch die Anzeige am Beet ist ein Modul.

    Anmeldung
    alle 2 s
    Kennung
    Seriennummer
    Finden
    Knopf „Blinken“
    Alle Modultypen

  3. 03 Bus

    Vier Adern: 24 V, Masse, CAN-H, CAN-L.

    Das Kabel läuft von Modul zu Modul. Jedes Modul darf von sich aus senden, Ereignisse haben Vorrang vor Messwerten.

    Rate
    250 kbit/s
    Abschluss
    120 Ω je Ende
    Lebenszeichen
    jede Sekunde
    Der CAN-Bus

  4. 04 Sensoren

    Jeder Messwert trägt eine Güte.

    In Ordnung, verdächtig oder ausgefallen. Nur Werte, die in Ordnung sind, dürfen etwas schalten. Füllstand und Bodenfeuchte zählen erst nach der Kalibrierung.

    Geprüft wird
    Antwort, Bereich, Sprung, Stillstand
    Erholt nach
    60 s
    Unkalibriert
    steuert nichts
    Sensoren prüfen

  5. 05 Regelung

    Der Server sagt, was. Der Hub entscheidet, wie.

    Wird es zu warm, laufen die Lüfter an und die Deckel öffnen sich. Bei Regen und bei Wind über 5 m/s schließen sie.

    Lüften ab
    Sollwert + 1 K
    Windschutz
    zu ab 5 m/s
    Vorrang
    Sicherheit vor Regler
    Regler und Vorrang

  6. 06 Bewässerung

    Gießen in Pulsen, mit Pause zum Einsickern.

    Ist der Boden zu trocken, läuft die Pumpe der Kammer für 20 Sekunden. Danach wartet der Hub, bis das Wasser eingesickert ist. Die Pumpe läuft nur, wenn der Tank sie freigibt.

    Sollwert
    45 % Bodenfeuchte
    Puls und Pause
    20 s, dann 600 s
    Tagesgrenze
    12 Pulse
    Tank und Wasser

  7. 07 Frostschutz

    Jede Kammer für sich frostfrei.

    Eine Kammer im Frostschutz verfolgt keine Sollwerte für Pflanzen mehr. Die Heizung hält die Frostgrenze, der Deckel bleibt zu, gegossen wird nicht. Eine unbeheizte Kammer daneben folgt der Kälte draußen.

    Heizung
    ein unter 3 °C, aus ab 4 °C
    Deckel
    zu bis 40 °C innen
    Betriebsart
    je Kammer
    Profile und Betriebsmodi

  8. 08 Sicherheit

    Stoppen, neu versuchen, sperren.

    Zieht ein Lüfter Strom, dreht aber nicht, schaltet der Hub ihn ab. Nach drei gescheiterten Versuchen bleibt der Ausgang gesperrt, bis ihn jemand freigibt.

    Pause
    2 min
    Versuche
    3
    Freigabe
    nur von Hand
    Störung und Sperre

  9. 09 Ausfall

    Fällt der Server aus, regelt der Hub weiter.

    Er arbeitet mit den letzten Sollwerten, puffert Messwerte und liefert sie nach. Fällt der Hub aus, schalten die Module nach zehn Sekunden selbst sicher ab.

    Autonom nach
    90 s
    Puffer
    ab 1000 Einträge
    Module sicher nach
    10 s
    Was bei Ausfällen passiert

Beispielwerte, keine Messung

Für wen

Für Leute, die ihr Beet selbst bauen und ihre Daten behalten wollen.

SmartBeet richtet sich an alle, die ein Hochbeet, ein Gewächshaus, ein Terrarium, ein Anzuchtregal oder die Beete im Garten selbst automatisieren wollen: mit eigener Elektronik, einem eigenen Server und ohne Konto bei einem Anbieter.

Es ist kein fertiges Produkt zum Auspacken. Wer es nutzt, verdrahtet, flasht und richtet einen Server ein. Dafür gehört die Anlage danach vollständig einem selbst.

Passt, wenn du

  • einen Server im Heimnetz betreibst oder betreiben willst
  • mit Steckbrett, Lötkolben und 24 V umgehen kannst
  • vorhandene Pumpen, Antriebe oder Heizmatten weiterverwenden willst
  • wissen willst, warum ein Lüfter um 14:03 Uhr angelaufen ist
  • eine Anlage willst, die auch ohne Netz weiterregelt

Passt nicht, wenn du

  • eine fertige Lösung mit App und Cloud-Konto suchst
  • heute schon geprüfte Hardware brauchst

Was es anders macht

Vier Bauweisen. Drei davon verworfen.

Aus dem Plan des Projekts: warum SmartBeet so aufgebaut ist.

  1. 01

    Raspberry Pi, fest verkabelt

    Wie beim ersten Beet von 2019. SD-Karten sterben, kein Analogeingang, kein Echtzeitverhalten, Linux im feuchten Kasten.

    verworfen
  2. 02

    Reine Netzwerkbrücke, Logik nur auf dem Server

    Fällt Server oder WLAN aus, bleibt die Heizung an oder die Pflanzen erfrieren.

    verworfen
  3. 03

    Viele einzelne WLAN-Geräte

    Jedes Gerät braucht Zugangsdaten, IP-Adresse und eigenen Empfang.

    verworfen
  4. 04

    Ein Hub mit Modulbus, Server für Oberfläche und Planung

    Ein Netzwerkgerät, beliebig viele Module, autonomer Betrieb bei Ausfällen.

    gewählt

Eine Software, viele Anlagen

Das Beet mit zwei Kammern ist nur eine Konfiguration.

Nirgends in Firmware oder Server steht eine feste Anzahl. Die unteren Zeilen sind Beispiele dafür, was dieselbe Software ohne Anpassung abdeckt. Offene Beete im Garten haben keinen Deckel und kein eigenes Klima: Geregelt wird die Bewässerung.

AnlageZonenPumpenHeizungenTanks
Kräuterbeet des Projekts222 + Tank1
Gewächshaus6632
Terrarium1020
Anzuchtregal4141
Garten mit offenen Beeten32 + Ventil01
Live-Modell eines Gewächshauses mit Metallrahmen, Tank und Schaltkasten. Live-Modell eines Gewächshauses mit Metallrahmen, Tank und Schaltkasten.
Vorlage Gewächshaus
Live-Modell eines Terrariums mit einer Kammer, Licht, Lüfter und Heizkabel. Live-Modell eines Terrariums mit einer Kammer, Licht, Lüfter und Heizkabel.
Vorlage Terrarium
Live-Modell eines Anzuchtregals mit Kammern auf mehreren Etagen. Live-Modell eines Anzuchtregals mit Kammern auf mehreren Etagen.
Vorlage Regal

Garten ohne Gewächshaus

Bildschirmfotos aus dem Live-Modell der Oberfläche, mit Beispieldaten.

Stand des Projekts

Ehrlich: Die Software ist fertig, die Hardware ungeprüft.

Alles, was sich am Rechner bauen und prüfen lässt, ist gebaut und geprüft. An einem echten Sensor lief noch nichts, auf echten Boards nur ein Hub und die Anzeige (WLAN).

Roadmap

  • Server, Oberfläche, Regeln, Alarme fertig Vollständig, mit Tests gegen Datenbank, Broker und Simulator.
  • Simulator fertig Ersetzt Hub und Module, rechnet Physik und Elektrik, spielt über 30 Fehlerarten ein.
  • Firmware-Kern fertig Busprotokoll, Modulverwaltung, Regler und Sicherheitsschicht sind geschrieben und am Rechner getestet.
  • Firmware auf echter Hardware an Hardware ungeprüft Ein Hub lief einmal auf einem echten ESP32-S3: Start, Einrichtungs-WLAN, Verbindung zum Server, mit einem Stand vor der Anzeige. Die Anzeige (WLAN) läuft auf einem Waveshare-Board. Alles Weitere steht aus.
  • Sensortreiber an Hardware ungeprüft Nach Datenblatt geschrieben und gegen nachgebildete Busse getestet, nie an einem echten Sensor.
  • Eigene Platinen geplant Geplant mit STM32G0B1, nach dem Aufbau auf dem Schreibtisch.
  • Veröffentlichung als Open Source offen SmartBeet wird vollständig Open Source. Das Repository ist noch privat, die Lizenz noch nicht entschieden.

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