Hardware
Sensoren und Aktoren
Die Auswahl richtet sich nach Haltbarkeit im Außeneinsatz, nicht nach dem Preis. Ein Sensor, der nach einem Winter driftet oder korrodiert, ist teurer als einer, der hält.
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Sensoren
| Messgröße | Empfehlung | Anmerkung |
|---|---|---|
| Lufttemperatur, Luftfeuchte | SHT45 | Je Kammer. Mit Strahlungsschutz montieren, sonst misst er die Sonne. |
| CO₂ | SCD41 | Je Kammer. Misst wirklich CO₂, statt es aus anderen Gasen zu schätzen. |
| Bodenfeuchte | Truebner SMT100 (RS485) | Vergossen, langzeitstabil, misst auch Bodentemperatur. Billige kapazitive Platinen korrodieren und driften. |
| Bodentemperatur | DS18B20, wasserdicht | Zusätzliche Messpunkte direkt an der Heizung. |
| Licht | VEML7700 | Für Zusatzbeleuchtung und Tageslichtbilanz. |
| Regen | Hydreon RG-15 | Optisch, misst auch die Menge. Keine Korrosion, keine Heizung nötig. |
| Außenklima | BME280 | Temperatur, Feuchte, Luftdruck als Vergleich zu den Kammern. |
| Füllstand im Tank | Ultraschall, wasserdicht (A02YYUW) | Von oben. Kondenswasser auf dem Sensor kann Messungen stören, deshalb prüft die Software die Werte. |
| Wassertemperatur | DS18B20, wasserdicht | Für die Regelung der Tankheizung. |
| Durchfluss | Hall-Durchflussmesser | Erkennt leeren Tank, geplatzten Schlauch, verstopfte Tropfer. |
| Strom je Verbraucher | INA226 an jedem Ausgang | Grundlage der Selbstüberwachung. |
| Klappenstellung | Reed-Kontakte | Rückmeldung, ob die Klappe wirklich geschlossen ist. |
| Klima im Schaltkasten | SHT45 | Überwacht Kondenswasser und Überhitzung der Elektronik. |
| Wind, optional | Schalenanemometer mit Reedkontakt | Windgeschwindigkeit und Böen am Windmodul, optional eine Windfahne für die Richtung. |
Ein Modul je Sensorart
Seit Version 0.10.0 liest ein Modul eine Sensorart: Temperatur/Feuchte (SHT4x), CO₂ (SCD4x), Lichtsensor (VEML7700), BME280, Bodenfeuchte, Temperatur, Bodentemperatur oder Wassertemperatur (DS18B20), Füllstand (A02YYUW), Regensensor (RG-15) und Durchfluss. Mehrere Fühler derselben Art an einem Modul sind erlaubt, etwa zwei Bodenfühler oder zwei DS18B20. Die Module sind unter Module beschrieben.
Jedes Modul prüft beim Start, welcher Chip an seinen Anschlüssen hängt, an seiner Kennung und nicht nur an der Adresse: ID-Register, Seriennummer mit Prüfsumme, 1-Wire-Familie oder das Format der Antwort. Steckt ein anderer Chip als der erwartete, meldet es „Falscher Sensor“, etwa „BME280 erwartet, SHT4x gefunden“. Fehlt er, meldet es „Kein Sensor“. Mehr unter Sensoren prüfen.
Worauf es ankommt
SHT4x statt DHT. DHT11 und DHT22 werden nicht unterstützt. Die Firmware hat Treiber für die SHT4x-Reihe, zum Beispiel den SHT45.
BME280, nicht BMP280. Die beiden sehen gleich aus und werden oft verwechselt. Der BMP280 misst keine Feuchte. Die Firmware erkennt ihn an seiner Kennung und meldet ihn als falschen Sensor, mit dem Hinweis auf falsch beschriftete Platinen.
SHT40, SHT41 und SHT45 lassen sich nicht unterscheiden. Alle Texte sagen SHT4x.
Füllstand immer kalibrieren. Der Ultraschallsensor misst einen Abstand. Der Treiber rechnet ihn mit einer Werksgeometrie um: leer bei 1500 mm, voll bei 200 mm. Das passt zu keinem bestimmten Tank. Nach dem Einbau wird deshalb kalibriert: Tank leer, „Das ist 0 %“, Tank voll, „Das ist 100 %“. Ohne Kalibrierung steuert der Füllstand nichts.
Bodenfeuchte ebenso. Was „trocken“ und „nass“ bedeutet, hängt vom Boden ab. Wie kalibriert wird, steht unter Kalibrieren.
Treiber in der Firmware
SHT4x, SCD4x, VEML7700, BME280, DS18B20, INA226, Modbus-Bodensensoren, Ultraschall-Füllstand, Regensensor, Durchfluss, Tacho, Windmesser mit Windfahne, dazu der Messbaustein BL0942 für 230 V und der Portexpander PCA9555. Durchfluss, Wind, Kontakte und Analogeingänge lassen sich nicht am Chip erkennen.
Aktoren
| Funktion | Empfehlung |
|---|---|
| Lüften | Lüfter mit Drehzahlregelung und Drehzahlrückmeldung, für Feuchträume geeignet |
| Klappen, Deckel | Linearantriebe mit 12 oder 24 V, am besten mit eingebauten Endschaltern |
| Heizung | Heizmatte je Kammer, mit Temperaturschalter in Reihe |
| Bewässerung | eine Pumpe je Kammer aus dem gemeinsamen Tank, Tropfschläuche im Beet |
| Nachfüllen | ein Magnetventil am Wasseranschluss, gesteuert vom Füllstand |
| Tankheizung | Heizstab mit Thermostat, 230 V. Heizt nur bei ausreichendem Füllstand. |
| Windschutz | Deckel schließen ab 5 m/s, einstellbar |
| Licht | LED-Pflanzenleuchte mit dimmbarem Netzteil |
| Befeuchtung, optional | Vernebler für die feuchte Kammer |
Das Beet des Projekts
Das Holz-Hochbeet von 2019 steht noch. Steuerung und Elektronik werden ersetzt. Ein Teil der alten Hardware bleibt.
| Bleibt | Anschluss in SmartBeet |
|---|---|
| Bodenheizmatten, 230 V | am Relais 4-fach, je mit Temperaturschalter in Reihe |
| Tankheizung, 230 V | am Relais 4-fach, das vierte Relais bleibt frei |
| Pumpen, 12 V | am Leistungsmodul DC der Kammer, zusammen mit Lüfter und Licht |
| Linearantriebe der Deckel, 12 V | am Antriebsmodul, Motordaten eingetragen, Laufzeiten kalibriert |
| runde Tonne als Tank | Füllstand per Ultraschall, nach dem Einbau kalibriert |
| DS18B20-Fühler, Endschalter, dichte Gehäuse | werden weiterverwendet |
Die Antriebe haben keine Stellungsrückmeldung. Vorhanden ist nur ein Endschalter „zu“.
Antriebe ohne Rückmeldung
Ein Antrieb bewegt sich erst, wenn seine Motordaten aus dem Datenblatt eingetragen sind und er kalibriert ist. Die Stellung rechnet das Modul aus den kalibrierten Laufzeiten, getrennt für Auf und Zu. Die Endlage erkennt es am Endkontakt oder am Motorstrom. Alles Weitere steht unter Antriebe.