DIY: Professioneller Bodenfeuchtesensor Trübner SMT50 am Beregnungscomputer

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top_gun_de

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Hi,

wie schon ein paar mal beschrieben, möchte ich bei der Bewässerungssteuerung von Schätzalgorithmen auf gemessene Bodenfeuchtigkeit wechseln.

Nachdem die billigen Chinasensoren nicht wirklich taugten, bin ich beim Trübner SMT50 angekommen, einem hochwertigen Bodenfeuchtesensor. Trübner fertigt Sensoren für hydrologische Forschung und Agrarbewässerung. Die Preise dieser Präzisionstechnik sind für den Hausgarten ambitioniert, mit dem kleinen SMT50 für 69 Euro haben sie ein Modell das man sich auch als Hausgartenbesitzer leisten mag. Allerdings ist das wirklich nur ein Sensor, aus dem vier Drähte für Stromversorgung und analoge Messwerte rauskommen. Das mit der Bewässerung zu verbinden ist Kundensache.

Meine Ziele und Rahmenbedingungen:

- Messung der Rasenbodenfeuchte, um den Bewässerungscomputer optimal zu steuern. Morgens um 4 soll dann bewässert werden, wenn der Boden es nötig hat.
- Kein Kabel vom Sensor bis zum Bewässerungscomputer. Ich habe schon genug Kabel vom Rasenmäher und Bewässerungsleitungen quer durch den Garten.
- Die Bodenfeuchtigkeit soll an den Raspberry Pi gehen, mit dem ich schon Haussteuerung mache. Daten sollen auf dem Handy abrufbar sein, und aufgrund der Daten soll der Bewässerungscomputer Freigabe bekommen wenn der Boden trocken wird. Für den Computer soll das aussehen, als wenn ein Hunter Soil-Clik angeschlossen wäre.
- Den Bewässerungscomputer komplett ablösen möchte ich nicht, weil ich den Hydrawise-Bewässerungscomputer ansonsten von seiner Bedienung her sehr schätze.
- Batteriebetrieb soll möglich sein, Solar möchte ich nur wenn sonst zu oft die Batterien gewechselt werden müssen. Solarpanel engen die Standortauswahl ein.


Die Architektur ist so gedacht:

1.) Vom Sensor gehen Daten über WLAN zum Hausautomatisierungsserver (ioBroker auf Raspberry Pi). Dafür ist am Sensor ein Kästchen mit einem billigen Einplatinencomputer und Batterie angeschlossen. Der Sensor schickt alle 30 oder 60 Minuten die Daten an den Server. (Batteriesparen)
2.) Der Server hält den aktuellen Feuchtewert und historische Daten vor (Datenloggerfunktion). Basierend auf dem aktuellen Wert schickt er per WLAN einen Steuerbefehl an ein Relais, das mit dem Sensor1-Eingang vom Bewässerungscomputer verbunden ist.
3.) Der Bewässerungscomputer hat für alle Rasenzonen ein Programm, das um 4 Uhr bewässert, wenn der Sensor 1-Kontakt geschlossen ist. Ist der Eingang offen, wird nicht bewässert.


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Über WLAN wird mit dem Protokoll "MQTT" gearbeitet. Das ist ein im Bereich "Internet of Things" gängiges Protokoll für die Übertragung von Daten und Steuerbefehlen.

Der Bewässerungscomputer muss nichts besonderes können, nur einen Eingang für einen Sensor haben - egal ob Regen- oder Feuchtigkeitssensor. Wenn gar kein Sensoranschluss da ist, kann das Relais auch an die "Common"-Leitung des Computers angeschlossen werden, dann klemmt es alle Ventile ab.


Sensor:

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Innenleben:

bodensensor-offen-jpg.636715


Der Aufbau ist in diesem Dokument beschrieben:

https://docs.google.com/docume…kio5MvtM/edit?usp=sharing

Beschaffung: Den Sensor habe ich von DVS, die übrigen Bauteile sind bei Amazon und Banggood (chinesischer Kleinteilehandel) gekauft. Wenn man vorab genau weiß was man braucht, ist Banggood von den Preisen her nicht zu schlagen und liefert in 2-3 Wochen nach Deutschland. Schlussendlich sind Minicomputer, Gehäuse etc ohnehin aus chinesischer Produktion, so dass man auch gleich im Erzeugerland kaufen kann.

Zu den Kosten:

Insgesamt kosten die Bauteile ca. 95 Euro, davon macht der Sensor mit 69 Euro den Löwenanteil aus. Da man solche Sachen wie Kabeldurchführungen nur im 10er-Pack bekommt, muss man insgesamt ca. 120 Euro auf den Tisch legen, hat aber noch einiges übrig.


Relais für Bewässerungscomputer:

Hier hat man Auswahl - 2 WLAN-Relais sind gängig:

Shelly 1 - 10 Euro plus Versand. Ein einfaches 1-Kanal-Relais. Winzig klein, bei großen Controllern wie Hunter PHC kann man das sogar im Gehäuse vom Beregnungscomputer verstecken. Einfach in der Konfiguration.

Sonoff 4CH Pro R2 Relais: 26,69 Euro - die Rolls-Royce-Variante mit 4 unabhängigen Relais. Haken: Man muss erst die Open-Source-Software Tasmota draufspielen. Dafür kann das z.B. noch die Gartenpumpe schalten oder eine Pumpe für Flüssigdünger (hust)

Auf dem Handy habe ich jetzt folgende Ansicht (Work in progress):


sensor-handy-jpg.636716


Auf dem ioBroker lässt sich eine einfache Steuerung mit diesem Script lösen:

sensor-script-png.636717


Das läuft mindestens 1x täglich, zeitlich bevor das Bewässerungsprogramm läuft. Man kann das noch beliebig aufwändiger gestalten, z.B. könnte man je nach Temperaturvorhersage einen höheren oder kleineren Feuchtigkeitswert als Schwelle nehmen.

Für Aufbau und Programmierung habe ich das o.g. Google-Dokument erstellt. Wer Lust hat, kann das Ganze gerne nachbauen oder als Grundlage für eigene Ideen nutzen.

Ideen, die ich dazu noch habe:

- Sensor-Software: Derzeit sind WLAN-Daten und die Adresse des MQTT-Servers noch im Code fest programmiert. Wenn ich viel Zeit habe, wird das konfigurierbar gemacht. Der Sensor macht dann beim ersten Start sein eigenes WLAN auf, man kann sich per Handy verbinden und die Daten konfigurieren.
- Stromversorgung: Evtl. auf Solar umstellen, wobei dann statt der NiMh ein Lithiumakku reinkäme.

Gruß,

Detlev
 
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    Hier mal das gewählte Relais als Ergänzung. Das Sonoff-Relais kostet gut 25 Euro und kann vier Kanäle An/Aus schalten. Es sind sog. potentialfreie Relais, damit kann man also z.B. die beiden Sensoreingänge der Hydrawise-Computer schalten. Oder ein Blow-down-Ventil für den Pumpenfilter schalten, eine Düngerpumpe oder die Pumpe am Teich schalten.

    Auf dem Foto wirkt es recht mächtig, ist tatsächlich etwa 15cm breit.

    Die Sonoff-Relais sind leider eigentlich an einer China-Cloud angeschlossen und man muss etwas basteln um sie von der eigenen Haustechnik steuerbar zu machen.

    Die Alternative wäre das Relais von Shelly. Das lässt sich lokal schalten - entweder im Browser, oder von der Hausautomatisierung gesteuert. Die sind pro Kanal etwas teurer - ein Ein-Kanal-Relais liegt mit Versand um die 15 Euro, die 4-Kanal-Version liegt bei 55-60 Euro.
     

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    Und noch eine Optimierung: Ab sofort gibt es bei den Sensordaten einen Parameter Intervall. Den fragt der Sender bei jeder Datenlieferung ab, das ist die gewollte Pause bis zum nächsten Messvorgang, So kann ich bei Arbeiten im Garten statt des bisherigen 60-Minuten-Rhythmus auch zB alle 10 Kinuten Daten senden lassen. Ist alles erledigt, trage ich wieder 60 ein und spare Batteriestrom. Es ist so zB möglich, morgens um 3:30 auf 10 Minuten zu stellen, und um 6:30 nach der Beregnung wieder auf stündlich.

    Der Programmcode liegt jetzt offen auf Github:


    Weiter schickt der Sender jetzt die Verarbeitungszeit ab Start bis zum Messdaten Senden mit. So lässt sich der Batterieverbrauch besser schätzen.

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    Bitte nicht an den 0 Feuchtigkeit stören. Das sind Spieldaten von einem zweiten Testboard, da ist kein Sensor angeschlossen.

    Gruß,

    Detlev
     
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