ioBroker mit Feuchtesensor zur Rasenbewässerung
-
Hallo,
meine Rasenbewässerung läuft über einen Hunter Hydrawise-Beregnungscomputer. Deren App ist von der Bedienung her sehr gut, so dass ich die Ventilsteuerung auch an dem Beregnungscomputer dran lasse. Was mir bei den klassischen Bewässerungscomputern nicht gefällt, ist die wetterabhängige Dosierung (wann/wieviel). Das Grundprinzip "alle x Tage für y Minuten bewässern" kennt dabei zwei smarte Ausprägungen: Wetterabhängig die Tage variieren (sog. Smart-Pläne) oder die Menge variieren (nennt Hunter "Solar-Sync").
Die optimale Beregnung für einen etablierten Rasen folgt dem Prinzip "selten, dafür viel", d.h. es wird bei konstanter Wassermenge das Intervall dem Bodenzustand angepasst. Der Boden trocknet aus bis kurz vor den "Welkpunkt", das ist der Moment wo die Wurzeln aus dem Boden kein Wasser mehr entnehmen können und die Pflanze unversorgt ist. Dann wird aufgefüllt bis zur Kapazitätsgrenze des Bodens, je nach Bodenart sind das 10-15l/qm.
Für das "Wann" gibt es aufwändige Modellrechnungen, die anhand der Wetterdaten täglich den Wasserverbrauch schätzen und solange die Beregnung verhindern, bis der Tag gekommen ist an dem der Welkpunkt erreicht wird. Das Formelwerk ist sehr komplex und braucht viele Daten über Boden- und Pflanzenbeschaffenheit. Weil Otto Normalgärtner gar nicht die nötigen Daten liefern kann, werden da viele Vereinfachungen gemacht. Stichworte: Evapotranspirationsrechnung, Penman-Monteth-Formel.
In Praxis rechnet Hunter mit Grundannahmen, die zumindest bei mir öfter bewässern als nötig. Man kann dann noch monatsweise Korrekturwerte eingeben, ab dem Folgejahr sind die Schätzungen dann dichter an der Wahrheit.
Die bessere Lösung ist, die Bodenrestfeuchte zu messen und dann zu bewässern wenn die Pflanzen es nötig haben.
Fertige Feuchtigkeitssensoren für Bewässerung gibt es einige. Die arbeiten als Blackbox, im Rasen steckt ein Sensor, der per Kabel an eine kleine Schalteinheit meldet die per Relais den Bewässerungscomputer sperrt oder freischaltet. Auf dem Bewässerungscomputer läuft dazu ein Einfachprogramm, das täglich zur gleichen Zeit bewässert, aber vom Relais gesperrt wird solange der Boden genug Feuchtigkeit hat.
"Smart" ist das für mich erst, wenn ich als Nutzer auch bequem Einblick in die Feuchtigkeitswerte nehmen kann, aktuelle und historische Daten sehen kann. An der Stelle kommt ioBroker in's Spiel
Das Setup:
Der Truebner-Sensor liefert Feuchtewert und Bodentemperatur als analoge Signale. Im Sender sind ein Wemos D1 mini (ESP8266) und ein ADS 1115 AD-Wandler eingebaut. Der Sensor sendet in wählbarem Intervall (1-60 Minuten) die Messwerte per MQTT-Protokoll an den ioBroker. In der Nacht wird um 3:30 der Bodenfeuchtewert geprüft und danach entschieden, ob das Relais am Computer schließt oder offen bleibt (=Beregnung gesperrt).
Um Strom zu sparen, bekommt der Sensor selbst Strom nur über ein Relais. Der Wemos schaltet also zunächst das Relais an, wartet 0,4s bis der Sensor stabil ist, zieht Datenwerte, schaltet das Relais wieder ab. Jetzt wird WLAN aktiviert, die Daten per MQTT weggeschickt. Vom ioBroker wird per MQTT das Berichtsintervall abgefragt, und dann für diese Zeit "Deep Sleep" ausgelöst. Dann wieder von vorne.
Auf dem Beregnungscomputer wird das Relais als "Bodenfeuchtesensor Hunter Soil-Clik" definiert und für die Rasenzonen festgelegt, dass sie täglich ab 4:00 Uhr beregnet werden, sofern der Feuchtesensor den Signalisierungskontakt geschlossen hat. Mit 3x AA-Batterie erwarte ich eine Laufzeit pro Akkuladung von etwa 300 Tagen. Solar wäre eine Option, kostet mich aber Flexibilität bei der Anbringung des Sendergehäuses. 1x im Jahr die Batterien wechseln ist ok
Sensor offen/geschlossen:
Der Programmcode für den Wemos ist auf Github:
https://github.com/top-gun/SMT50-ESP
Zum Bewässerungscomputer kann man Shelly oder ein Sonoff mit Tasmota-Firmware nehmen. Ich habe mich für Sonoff 4CH entschieden:
Eine erste Visualisierung - das muss nicht schick werden, dient nur dem Monitoring:
Im ioBroker läuft derzeit noch ein sehr simples Script, das ab 3:30 alle 4h die Bodenfeuchte prüft und abhängig vom Schwellwert das Relais steuert. To-do: Der Schwellwert soll noch von der Temperaturvorhersage abhängig werden. Es ist ja nur früh morgens ein Zeitfenster für Bewässerung. Die zu erwartende Austrocknung des kommenden Tages sollte also den Schwellwert beinflussen. Bei 20° kann man z.B. 6% Bodenfeuchte akzeptieren, bei 30° sollte bei 10% schon bewässert werden, weil über den Tagesverlauf sonst doch der Welkpunkt erreicht wird. Die Schwellwerte lege ich fest wenn die Temperaturen steigen und ich die ersten "echten" Daten habe. Einem Bodenfeuchtesensor im Januar zuzusehen ist nicht sehr aufschlussreich
Warum den teuren Truebner-Sensor? Ganz einfach: Ich habe die preiswerten Chinasensoren durch und war von der Messqualität enttäuscht. Die einfachen resistiven Sensoren haben bekannte Haltbarkeitsprobleme, und: Der Widerstandswert ändert sich z.b. durch Düngergaben zusätzlich. Der überall angebotene "Capacitive Soil moisture sensor v1.2" hat im Versuch keine Differenzierung geboten. Entweder gab es bei feuchtem oder nassem Boden 100mV, oder bei trockenem Boden 500mV. Eine Differenzierung der Messwerte kam im Versuch mit zwei Sensoren nicht zustande. Für eine bedarfsgerechte Bewässerung reicht das nicht.
-
Hallo,
sehr interessantes Projekt. Plane derzeit ähnliches für meinen Balkon. Bis jetzt habe ich versuchsweise China Sensoren am ESP8266 mit einen Steckboard getestet. Sensorlink
Ich hoffe das sich die China Sensoren in Töpfen und Balkonkästen stabiler verhalten als bei dir im Rasen.
-
@Cedrik1 Balkonpflanzen sind weniger anspruchsvoll als Rasen, das mag aufgehen. Auf unserer Rasenfläche heißt einmal bewässern 7 Kubikmeter, da möchte ich optimalen Ressourceneinsatz und zugleich optimale Bedarfsdeckung.
-
@Detlev-Rackow Hallo Detlev, tolles Projekt. Schiebe das auch schon 2 Jahre vor mir her. Glaube ich nutze deine Beschreibung hier das mal wieder anzugehen.
Aktuell setze ich auf 2 Kreisläufe mit Hunter-Ventilen welche über Klingeltrafos an einem 4-fach HM-Hutschienen-Altor geschaltet werden. Bewässert hab ich letztes Jahr halbautomatisch, d.h. Laufzeit war definiert - gestartet wurde noch manuell (auf Wind, Regen könnte ich bereits reagieren).
Die Bodenfeuchte hätte ich gerne als weiteren Parameter - so lassen sich übers Jahr noch ein paar Kubikmeter Wasser einsparen.
Woher hast du deinen Sensor, selbst gebaut oder gibt es den direkt zu kaufen?
Du nutzt bei dir den Bewässerungscomputer von Hunter - diese Baustelle hätte ich bei mir noch, denn eine Automatik habe ich in ioBroker noch nicht abgebildet - und wenn ich sehe was du beschreibst, was da alles zugrunde liegt, ist das auch nicht wirklich möglich.
Was ich, trotz deiner Beschreibung noch nicht ganz verstanden habe wie das ganze im Systemverbund funktioniert - das muss ich mir in Ruhe nochmal anschauen (Sensor sendet seine Daten per MQTT an ioBroker, dieser schaltet wiederum die Stromversorgung des Bewässerungscomputers über einen Shelly?).
-
Der Sensor ist ein Truebner SMT50, das Kästchen enthält dann einen Wemos D1 Mini, einen A/D-Wandler, ein Relais und Batterien. Der Sensor ist von Truebner aus wirklich ein Sensor, .dh. er bekommt Strom und liefert die Messwerte als lineares Analogsignal, 0-3V für 0-50% Bodenfeuchtigkeit und ebenfalls linear 0-3V für Bodentemperatur.
Der A/D-Wandler samplet die Spannungswerte und schickt sie an den Wemos. Der Wemos rechnet die Spannungswerte in Messgrößen um und schickt sie per MQTT an den ioBroker.
Der ioBroker nimmt entgegen, und schaltet das Relais. Der Hydrawise-Computer hat zwei Schalteingänge Sen1 und Sen2, auf denen er einfach auf "offen/geschlossen" reagiert. Das Relais kommt an Sen1.
In dieser Saison wird es dann so laufen, dass die Stationen 1-3 einen "1-Tages-Plan" bekommen: Sie können an jedem Tag morgens um 4 Uhr bewässern, und tun das wenn der Sensoreingang Sen1 geschlossen ist. Aus Sicht des Hydrawise-Controllers ist an "Sen1" einfach ein "Hunter Soil-Clik Moisture sensor" angeschlossen. Dass das tatsächlich ein ioBroker ist, merkt der Controller nicht. Ist halt klassische kontaktbehaftete Zweidrahttechnik.
Anstelle des Hydrawise-Computers könnte man auch um 4 Uhr morgens mit ein paar Relais auch direkt 24V an den Relais schalten, eigentlich treibe ich da mehr Aufwand als nötig. Da der Pro-HC von Hunter eh schon da ist, freue ich mich über die übrigen Bedienmöglichkeiten. Wenn Töchterchen mit Sonnenschirm auf dem Rasen steht, ist mit 3 Klicks schnell mal für 10 Minuten Wasser aus Station 2 angeschaltet. Mit ioBroker müsste ich solche Use-Cases antizipieren und programmieren.
Im ioBroker läuft jetzt jeden Morgen ein Script, das den Feuchtigkeitswert im MQTT-Adapter auswertet. Ist der Wert unter einem Schwellwert, wird der Relaiskontakt geschlossen. Den richtigen Schwellwert muss ich noch durch weitergehende Verfolgung feststellen. Der Boden hier ist überwiegend Sand mit ca. 30% Lehm. Das ist eine Mischung, die maximal etwa 20% Wasseranteil aufnehmen kann (volumetrisch, d.h. 200ml Wasser auf 1l Bodenvolumen), und bei gut 5% Restfeuchtigkeit ist der Welkpunkt erreicht, d.h. die Graswurzeln können das Restwasser nicht mehr aufsaugen.
Die Bewässerung muss so zeitig erlaubt werden, dass der Welkpunkt über den Tagesverlauf nicht erreicht wird - bewässert wird ja nur morgens um 4. Wird der Welkpunkt um 15 Uhr erreicht, kann trotzdem erst um 4 Uhr bewässert werden. Deshalb kann das nicht ein fester Wert werden, sondern muss mit der Temperaturvorhersage für den Tagesverlauf gekoppelt werden. 8% Restfeuchte bei 12° Außentemperatur geben noch keinen Beregnungsgrund. 8% Restfeuchte bei 35° Tagestemperatur wäre dagegen ein Beregnungsgrund, denn in der Mittagshitze würde der Welkpunkt erreicht.
Wenn Du schon die Stationen über den ioBroker steuerst und einfach bedarfsgerechter werden willst, ist ein Feuchtesensor völlig ausreichend. Der Beregnungscomputer ist eigentlich Luxus.
-
Ein echt interessantes Projekt, jedoch schreckt mich der Preis vom Sensor ab., mit rund 80 Euro ja nicht grade ein Schnäppchen. Hat jemand eine günstigere Quelle? Da wir 3 Rasenflächen haben wäre das ja ein ziemlich teurer Spaß....
-
@deltaac sagte in ioBroker mit Feuchtesensor zur Rasenbewässerung:
mit rund 80 Euro ja nicht grade ein Schnäppchen. Hat jemand eine günstigere Quelle?
Das wurde ja ausführlich diskutiert.
wenn du nur ein Schätzeisen brauchst gibt es billigeres -
@deltaac said in ioBroker mit Feuchtesensor zur Rasenbewässerung:
Ein echt interessantes Projekt, jedoch schreckt mich der Preis vom Sensor ab., mit rund 80 Euro ja nicht grade ein Schnäppchen. Hat jemand eine günstigere Quelle? Da wir 3 Rasenflächen haben wäre das ja ein ziemlich teurer Spaß....
Wie überall gibt es hier natürlich auch Geräte in allen Preisklasse (geht unter einem Euro los
). Hier eine kleine Übersicht mit Tests von bezahlbaren, kapazitiv arbeitenden, Sensoren.Das A und O ist natürlich die Kalibrierung in deinem finalen Substrat. Um so mehr Zeit, Gründlichkeit und Schmalz du da rein steckst um so mehr kannst du auf der monetären Seite bei der Anschaffung sparen.
Manchen reicht ein Raspberry Pi für die Schaltzentrale, andere benötigen einen großen Server der das 20-, 30- oder 50-fache kostet....
-
Wird der SMT50 senkrecht in den Boden gesteckt und das obere Teil schaut herraus?
Oder kann man den diesen auch waagerecht eingraben so das dieser nicht sichtbar ist?
-
@saeft_2003 said in ioBroker mit Feuchtesensor zur Rasenbewässerung:
Oder kann man den diesen auch waagerecht eingraben so das dieser nicht sichtbar ist?
Können bestimmt. Ob es der Haltbarkeit gutes tut sei aber dahin gestellt.
-
Ich hab mir mal die Bedienungsanleitung durchgelesen, dort steht das der wagrechte Einbau der richtige ist.
-
@saeft_2003 said in ioBroker mit Feuchtesensor zur Rasenbewässerung:
Ich hab mir mal die Bedienungsanleitung durchgelesen
Sehr Aufschlussreich
Truebner würde mir dann wohl allein für 40 Rebstöcke gerne 120 Sensoren verkaufen 
Und weil mein Boden natürlich
auch Lufteinschlüsse hat sollte ich dann wohl vor der Installation noch mein komplettes Erdreich tauschen 
Habe inzwischen übrigens zwei "Capacitve Soil Moisture Sensor v1.2" (unter 1€ das Stück) beim Chinamann geschossen:
Interessant der kleine aber feine Unterschied: am rechten wurde noch ein bisschen gespart und ein 0ohm Resistor verbaut...Zum testen wird es dann wohl ein Blumenkasten werden
-
@OpenSourceNomad
Frag mich nur wie man die später dicht in den Boden bekommen soll. Sobald die Dinger wasserdicht aussehen und ein Kabel direkt dran ist, kosten die gleich einiges mehr.
Kann man die mit Kunstharz aufgießen oder so, wäre dann als Alternative wirklich interessant. -
@e-s said in ioBroker mit Feuchtesensor zur Rasenbewässerung:
Kann man die mit Kunstharz aufgießen oder so
Geht natürlich. Mir würde hier epoxid Harz einfallen, jemand anderes macht es mit 'seal coat' aus der Dose.
-
@OpenSourceNomad sagte in ioBroker mit Feuchtesensor zur Rasenbewässerung:
jemand anderes macht es mit 'seal coat' aus der Dose.
ich habe noch alte Reste von PlastiDip für meine StricknadelSensoren mit HomeMatic genommen.
muss so was ähnliches sein -
@Detlev-Rackow sagte in ioBroker mit Feuchtesensor zur Rasenbewässerung:
Der Sensor ist ein Truebner SMT50, das Kästchen enthält dann einen Wemos D1 Mini, einen A/D-Wandler, ein Relais und Batterien. Der Sensor ist von Truebner aus wirklich ein Sensor, .dh. er bekommt Strom und liefert die Messwerte als lineares Analogsignal, 0-3V für 0-50% Bodenfeuchtigkeit und ebenfalls linear 0-3V für Bodentemperatur.
Der A/D-Wandler samplet die Spannungswerte und schickt sie an den Wemos. Der Wemos rechnet die Spannungswerte in Messgrößen um und schickt sie per MQTT an den ioBroker.
Sehr spannend...
ich hatte bisher mit Wemos nur einmal Berührung, traue mir aber zu das nachzubauen...
Hättest Du mal noch nen kleinen Verdrahtungsplan vom AD-Wandler zum Wemos ? Das wäre klasse.. Das Arduino Programm ist ja verlinkt..
-
Das dürfte deine Frage beantworten.
https://docs.google.com/document/d/1b7mVaYa7b8OZ57vo4sIMqi5LDa0pBODMaFfkio5MvtM/edit
-
@saeft_2003 Perfekt, Danke
-
Wemos mini (tasmota) —> Wandler —> SMT50
Hast du das zum laufen bekommen? Weil ich versuche es ohne Erfolg gerade auch.
-
@saeft_2003 ich warte noch auf alle teile...
