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KNX-Bewässerungsautomat / Opensprinkler / Was sollte so ein Device können?

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    KNX-Bewässerungsautomat / Opensprinkler / Was sollte so ein Device können?

    Ein Hallo an die Community,

    In den letzten Wochen habe ich mich etwas mit dem Thema KNX/Smarthome und Bewässerung auseinander gesetzt. Im KNX Bereich gibt es hierzu kaum fertige Produkte, die von der Funktionalität die Anforderungen an eine Gartenbewässerung erfüllen. Oder man muss einige KNX Komponenten kombinieren, was für mich Preislich nicht in Frage kommt.

    Wenn man dann mal über KNX hinaus schaut, dann findet man von Hunter, Gardena, ... Geräte, die sich aber nur über Umwege in die KNX Welt einbinden lassen (API, Server, ... ). Wenn es hier nichts fertiges out of the box gibt, ist der Aufwand das aufzusetzen, für jemanden mit wenig Kenntnis auch nicht so einfach.

    Dann habe ich mir noch spezielle Geräte auch eher aus dem DIY Bereich angeschaut. Eins was hier auch immer wieder aufgeführt wird, ist der OPENSPRINKLER.
    Daher habe ich mir das Device mal etwas genauer angeschaut und bin leider von der HW-Umsetzung sehr enttäuscht.
    Die Idee dahinter muss man sagen ist echt nicht schlecht, aber wie es es Umsetzung wurde umso mehr:

    1.) grüner Kreis oben rechts: Ein Puffer-Kondensator für den PCA9555 so anzubinden, ist einfach falsch. In dieser Umsetzung kann man ihn auch einfach weglassen, da er so, so gut wie keine Wirkung hat. Normalerweise müssen solche Kondensator auf der direkten Zuleitung zum Bauteil liegen.

    2.) gelbe Linie: Hier wurde ein Schaltregler umgesetzt und es wurden alle Layout recommendation außeracht gelassen. Mich wundert es ja, dass der Regler so noch vernünftig seine Ausgangsspannung regeln kann. Ein Schaltregler pulst die Ausgangsspannung, die über ein LC Glied "geglättet" wird. Das Problem hier ist, dass die Strecke zwischen L und C sehr Lange ist (gelbe Linie), der Feedback zwischen L und C angebunden ist und was ich noch schlimmer finde, dass er dazwischen noch die Spannung für die externen Bodenfeuchte-Sensoren abgreift (blauer Kreis) und für den ESP µC (blauer Pfeil).
    Vor allem die Versorgung der externen Sensoren finde absolut falsch, da man sich so alle Störungen auf der Leitung direkt auf den Regelkreis wirken. Dazu sitzt der Kondensator C1, der das alles glätten sollte, einfach viel zu weit weg.

    --> So ein Device würde ich mir nie ins Haus holen und ein Wunder, dass es im Feld wohl so funktioniert. Dazu ist es mit einem Preis von >200€ dafür völlig überteuert.

    Gibt es hier jemanden der Probleme mit dem Device hat?

    Unbenannt5.png

    Nach dieser Erkenntnis habe ich mir selber Gedanken gemacht, wie ich sowas umsetzen würde. Je mehr Gedanken ich mir gemacht habe, umso mehr bin ich von der Umsetzung von Opensprinkler abgekommen und habe mir eigene Gedanken gemacht.

    Mein aktueller Stand sieht so aus:
    PCB_unten_V1.png

    Das Design wird direkt über die 24VAC der Magnetventile versorgt, d.h. es ist kein zusätzliches Netzteil notwendig. Der KNX-Teil ist galvanisch getrennt und wird direkt über den KNX-Bus versorgt. Über ein Optokoppler kann man ein Relay ansteuern und so das 24VAC Netzteil über ein KNX KO ein und ausschalten.



    Ich bin mir im Moment nicht sicher welche zusätzlichen Funktionen ein solches Device benötigt?

    Welche Funktionen, Schnittstellen, ... würdet Ihr euch für so ein Device wünschen?
    • Ausgänge zum Schalten von Magnetventilen (aktuell im Design 12+3stk)
    • Bodenfeuchte Sensoren? (Wenn ja welche? über ADC, Modbus, 1-Wire, ...)
    • Füllstandsensoren? (4-20mA Drucksensoren, ...)
    • Wasserzähler zum Messen des Wasserverbrauchs und zur Prüfung ob auch alle Ventile geschlossen sind (S0-Schnittstelle, ...)
    • Absperrventil in der Zuleitung, damit man im Problemfall (z.b. kaputtes Magnetventil) den Wasserzufluss stoppen kann? (welche Schnittstelle benötigt man hierzu?)
    • ....
    Das waren nur mal meine Ideen. Ich würde mich freuen, wenn ihr mir dazu Feedback geben könntet. Danke!



    Aktueller Entwurf:

    Hardware V1.0

    Pinbelgung8.png


    Hardware V2.0
    Pinbelgung_V2.0.png



    Hier mal eine erste Übersicht wie man den 24VAC Trafo an den GardenControl anbindet.
    Versorgung_24VAC.png
    12 Magnetventile können direkt angebunden werden:
    Anbindung_Magnetventile.png

    parallel zu den 12 Magnetventilen können noch bis zu 3 externe Relais für z.B.: eine Pumpe angebunden werden. Sollten keine externen Relais benötigt werden, können hier weitere 3 Magnetventile angebunden werden.


    Anbindung_externe_Relais.png
    Zwei 4-20mA (0-20mA) Eingänge für unterschiedliche Sensoren (Füllstand, Durchfluss). Die Sensoren im Bild unten sind nur Beispiele.
    Ein Vorteil hier ist, das man keine weitere Versorgungsspannung für die Sensoren benötigt. Der GardenControl erzeugt sich direkt aus den 24VAC die Versorgungsspannung der Sensoren.

    4_20mA_inputs.png




    Weitere Infos folgen ...
    Zuletzt geändert von Masifi; 15.08.2022, 21:10.
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    #2
    Bei mir läuft das einfach auf einem Pi und schaltet über MQTT die Ventile. Die ganze HW brauchts da nicht. Soll wohl auch auf einem ESP32 laufen.

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      #3
      Zitat von vento66 Beitrag anzeigen
      Soll wohl auch auf einem ESP32 laufen.
      Ich habe noch nie was mit dem ESPxx gemacht und werde damit wohl auch nicht mehr anfangen.
      Wer mich kennt weiß was ich bevorzuge :-)
      Um den Controller selber geht es hier ja nicht. Mir geht es alleine um die Funktionen drumrum.

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        #4
        bezgl. der anzuschließenden Komponenten, stellt sich mir die Frage wo soll/darf das montiert werden?

        Bei der Nutzbarkeit als quasi Aktor für die Magnetventile schaut das eher nach Verortung im Außenbereich nah der Ventile aus. Diverse Sensoren habe ich aber per Datenbus quasi schon im Haus oder sind noch an anderer Stelle im Garten (Zisterne).

        Die Platine sammelt die physikalischen Messwerte alle "nur" ein?
        Es gibt da keine logische Auswertung, um daraus bestenfalls eine gute prädiktive Bewässerung zu erreichen, dafür braucht es dann eine eigne Logik und dessen Ergebnis gibt man dann per KNX an die Ventilkanäle auf der Platine?

        Insofern als Inputgrößen noch aus der Vergangenheit Messwerte zu Wind und für Vorhersagen Luftdruck und/oder Wettervorhersagen bzgl. Temp/Wind/Sonne/Niederschlag.
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        "Der Hauptgrund für Stress ist der tägliche Kontakt mit Idioten."
        Albert Einstein

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          #5
          Zitat von gbglace Beitrag anzeigen
          bezgl. der anzuschließenden Komponenten, stellt sich mir die Frage wo soll/darf das montiert werden?
          Zitat von gbglace Beitrag anzeigen
          Bei der Nutzbarkeit als quasi Aktor für die Magnetventile schaut das eher nach Verortung im Außenbereich nah der Ventile aus.
          Über das habe ich mir auch schon Gedanken gemacht und hier gibt es keine 100% richtige Antwort. Die Anforderungen sind je nach Gegebenheit einfach zu unterschiedlich.
          Auf dem Bild kann man es vielleicht schon etwas erkennen, es wird in 4TE Hutschienen Gehäuse werden.

          Zitat von gbglace Beitrag anzeigen
          Es gibt da keine logische Auswertung, um daraus bestenfalls eine gute prädiktive Bewässerung zu erreichen, dafür braucht es dann eine eigne Logik und dessen Ergebnis gibt man dann per KNX an die Ventilkanäle auf der Platine?
          Zitat von gbglace Beitrag anzeigen
          Insofern als Inputgrößen noch aus der Vergangenheit Messwerte zu Wind und für Vorhersagen Luftdruck und/oder Wettervorhersagen bzgl. Temp/Wind/Sonne/Niederschlag.
          Diese Punkte stehen noch nicht zur Debatte. In erster Linie möchte ich erst eine HW aufsetzen, mit der es später möglich sein wird, "gewisse" Dinge umzusetzen. Deine Aussage
          Zitat von gbglace Beitrag anzeigen
          Die Platine sammelt die physikalischen Messwerte alle "nur" ein?
          passt für den Anfang schon mal. Es ist später dann immer eine Frage der Firmware was damit passiert.
          Aber ich würde es nicht so stehen lassen mit "nur" einsammeln, da das es auch möglich ist, was damit zu "steuern". Wie zum Bsp das Relais. Damit kann man eine Automatische Abschaltung bei nicht Verwendung realisieren, oder ein Pumpe schalten, oder ...
          Oder man kann damit eine automatische Umschaltung auf Winter-Stellung umsetzen. Das kann ja wieder alles sein, wie 24VAC abschalten und ...
          Vielleicht ist es auch hilfreich gewisse Funktionen manuell zu starten, dazu würde man noch einen Taster am Gehäuse brauchen.

          Vielleicht noch einmal warum ich das frage:
          • Ich habe ein 4TE Gehäuse mit 36 Terminal Block Schraubpunkten und die möchte ich belegen
          • Vielleicht denkt der ein oder andere, dass das alles unnötig ist, aber man muss sich einfach mal die HW Kosten dazu in Relation sehen. Ein Aktor-Kanal kostet beim Opensprinkler gerade mal ~0,5€, bei einem Verkaufspreis von 200€. Eine S0-Schnittstelle kostet ~0,4€, ein 4-20mA Kanal ~3€, ADC Kanäle ~5€, .... es spielt in Summe einfach keine Rolle, ob man das ein oder andere dazu nimmt. Lieber habe ich eine Schnittstelle zu viel als zu wenig.
          Daher suche ich einfach nach guten Ideen die man damit umsetzen kann.

          Für den KNX-Teil, die Logik und Auswertung wird entweder ein SAMD oder ein RP2040 eingesetzt werden. Damit stehen genug Ressourcen bereit, alles was man will umzusetzen. Damit sind Logiken, Treppenlicht-Funktion, .... alles kein Problem. Woher die Wetterdaten kommen ist dann noch ein andere Frage, soll hier aber keine Rolle spielen.


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            #6
            Zitat von Masifi Beitrag anzeigen
            SAMD oder ein RP2040
            Das sagt mir schon wieder gar nichts ;-)

            Daher auch einfach die Fragen wie das als Gesamtkonstruktion gedacht ist.

            Für mich könnte eine solche 4-TE REG Einheit gut passen, da in meine Gartenhütte schon eine richtige Verteilung rein kommen wird. LAN / KNX und 1-wire laufen da auch vorbei, wobei der 1-wire da von der Topologie mit Ziel HV im Keller ausgelegt ist. Und Umschaltungen Stadtwasser vs Regentonne vs Brunnen für die Gartenw asserhähne und zukünftig Sprinkler findet da auch statt.
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              #7
              Zitat von gbglace Beitrag anzeigen
              Das sagt mir schon wieder gar nichts ;-)
              muss man auch nicht kennen

              Zitat von gbglace Beitrag anzeigen
              Daher auch einfach die Fragen wie das als Gesamtkonstruktion gedacht ist.
              Das weiß ich noch gar nicht zu 100%, ich möchte jetzt erst einmal ein Hardware Konzept aufsetzen und daraus eine HW aufbauen lassen.

              Ab dann bin ich offen. Eine Basis Firmware wo all diese Schnittstellen ansprechen kann bekomme ich hin. Finde mich in der HW dann doch etwas wohler in der SW :-)
              Damit kann man dann schon einiges machen, wenn es einen externen Logikserver gibt.
              Wünschenswert wäre es vielleicht jemanden aus der SW Ecke zu finden, der hier Lust hätte mitzuarbeiten. Die Firmware wäre auch "open source" so das jeder bei Lust und Laune daran noch was ändern kann.
              Ein RP2040 ist ein dual Core Cortex M0 mit je 140Mhz. --> Damit kann man sich echt austoben. Selbst ein Webserver wäre hier denke ich kein Problem.

              Zitat von gbglace Beitrag anzeigen
              nd Umschaltungen Stadtwasser vs Regentonne vs Brunnen für die Gartenwasserhähne und zukünftig Sprinkler findet da auch statt.
              Darf ich fragen wie das technisch von statten geht? manuell / elektrisch / automatisch?

              Vielleicht gibt es hier auch schon jemanden, der eine Gartenbewässerung umgesetzt hat und mir/uns dazu ein paar Tipps geben, kann, was er für wichtig oder unwichtig hält, oder welche schlauen Konzepte er umgesetzt hat, oder welches Device/Schnittstelle/Sensor im noch gefehlt hat.
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                #8
                Ich habe schon viele Bewässerungsanlagen geplant/gebaut entweder mit Opensprinkler Pi, Siemens Logo oder Gira Homeserver und KNX Sensoren/Aktoren

                Daher habe ich mir schon oft überlegt was ich mir als KNX Gerät wünschen würde um mir das zu erleichtern.

                Hier mal meine Wünsche/Ideen:

                Eingänge:

                1x Füllstandssensor 4-20mA
                1x (Optional 5V Ultraschallsensor)
                1x Schwimmerschalter (potentialfrei)
                1x Regensensor (potentialfrei)
                1-4x Bodenfeuchtigkeit (AZ-Delivery)
                1x Durchflussensor
                1x Temperatur (PT1000, 1-Wire….)

                Ausgänge:

                8 Schaltausgänge 12-24V AC/DC für Ventile
                + Erweiterungsschnittstelle für weitere Relais und passende Erweiterungsplatine. (alternativ Master/Slave bzw. kaskadierbar)
                2 Schaltausgänge potentialfrei bis 230V für Pumpe / Mähroboter

                Funktionen:

                Bewässerungskreise manuell
                Bewässerungskreise Hintereinander
                Bewässerungszeit je Kanal
                Bewässerungsgruppen
                Hauptventile/Pumpe je Kanal(Gruppe) zuteilbar
                Mehrere Ventile gleichzeitig für bessere Auslastung der Pumpe
                Restlaufzeit anzeige Kanal/Gesamt
                Korrektur der Bewässerungszeit durch (Regen/Bodenfeuchte/Temperatur/Wettervorhersage?)
                Grenzwerte Bodenfeuchte
                Mähroboter Sperren
                Wasserverbrauch pro Kanal(Gruppe)/Gesamt
                Füllstand Zisterne errechnen/anzeigen
                Pumpe für Bewässerung steuern
                Pumpe/Ventil für Nachspeisung steuern
                Entleerungsmodus (Frostschutz)

                Eingangsobjekte:

                Kreis 1 einzeln
                Kreis 2 einzeln
                Kreis 3….
                Automatik starten
                Kreis 1 sperren
                Kreis 2 sperren
                Kreis …
                Laufzeit Kreis 1
                Laufzeit Kreis 2
                Laufzeit …
                Verbrauch Kreis 1 reset
                Verbrauch Kreis 2 reset
                Verbrauch Kreis ….
                Regen extern
                Durchfluss Extern
                Außentemperatur extern
                Entleeren manuell

                Ausgangsobjekte:

                Kreis 1 Status
                Kreis 2 Status
                Kreis 3…
                Restlaufzeit Kreis 1
                Restlaufzeit Kreis 2
                Restlaufzeit…
                Restlaufzeit Gesamt
                Verbrauch Kreis 1
                Verbrauch Kreis 2
                Verbrauch Kreis ….
                Regen
                Durchfluss
                Füllstand Zisterne
                Bodenfeuchte 1
                Bodenfeuchte 2
                Bodenfeuchte …
                Außentemperatur
                Frostalarm
                Entleerung (für Meldung oder Ansteuerung Kompressor)

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                  #9
                  Meine Wunschliste:
                  - Modbus fuer Erdfeuchte, Luftfeuchte usw; das board waere dann auch teilbestueckt fuer andere Dinge brauchbar (Wallbox an KNX, Stromzaehler auslesen, etc)
                  - i2c fuer Relais-Erweiterung (falls man mal mehr Kreise braucht oder auch noch andere Dinge schalten will)
                  - 4-20ma fuer Fuellstand

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                    #10
                    Habe mal auf die schnelle eine kurze Übersicht gemacht, über die man gerne noch streiten kann, aber es ist mal ein Anfang.


                    Pinbelgung.png
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                      #11
                      Hallo Matthias,

                      ich habe früher eine Hunter Steuerung aus der X-Reihe benutzt. Diese habe ich durch einen UP-Aktor ersetzt. Ich steuere damit vier Hunter Magnetventile. Den (alten) Hunter-Regensensor (letztlich ein Papp-Quellkörper) nutzte ich als (blockierenden) Eingang.
                      Die Steuerung läuft nach Jahreszeit und Uhrzeit/Wochentag und wird durch den Regensensor blockiert. Ansonsten ist über den Bus noch ein manueller Eingriff möglich.
                      Meine nächste Eskalationsstufe wäre noch den Zufluss zu stoppen über eine anderes Ventil.
                      Die Magnetventile sind günstig, haben aber den Nachteil eines durchaus kräftige Druckimpulses und mir ist schon einmal im Schacht eine Verbindung geplatzt,
                      als die Brunnenpumpe mit maximalem Druck gearbeitet hat (Defekt des Drucksensors, Marke Danfoss; hatte ich in 14 Jahren jetzt schon zweimal).

                      Aus Sicht der meisten Gärtner ist Bodenfeuchte etc. übertrieben und für die meisten Pflanzen nicht nötig. Auch die physikalischen Bedingungen sind schwierig, da sehr lokale Umstände (Pflanzen, Schatten, Gartenplatten) den Wert beeinflussen und er daher nicht für größere Flächen repräsentativ ist.

                      Gruß Matthias

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                        #12
                        Persönlich verwende ich 10 KNX Aktorkanäle eine 24 Volt Spannungsversorgung um Rainbird Magnetventile und das ABB Logikmodul sowie einen Davis Toggle Regenmesser anzusteuern. Jedes Flip-Flop steuert bei jeder Umschaltung einen Logikeingang knx an. Die Niederschlagsmenge bleibt genau. 3 Kanäle sind für das Abtropfen vorgesehen, und die Zeiten werden an die Anzahl der Sprinkler und die Art der Pflanzen und des Geländes angepasst.

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                          #13
                          Das Projekt sieht schon mal sehr fein aus! Ich habe auch einen SprinklerPi zuhause, der aber noch nicht eingesetzt wird, da der Hausumbau noch nicht abgeschlossen ist. Eine Lösung mit direktem Anschluss an den Bus wäre natürlich prima.
                          Hast du denn schon Prototypen?

                          Kommentar


                            #14
                            Zitat von hari2 Beitrag anzeigen
                            Meine Wunschliste:
                            - Modbus fuer Erdfeuchte, Luftfeuchte usw; das board waere dann auch teilbestueckt fuer andere Dinge brauchbar (Wallbox an KNX, Stromzaehler auslesen, etc)
                            - i2c fuer Relais-Erweiterung (falls man mal mehr Kreise braucht oder auch noch andere Dinge schalten will)
                            - 4-20ma fuer Fuellstand
                            Vielleicht fange ich mal damit an, das ist am einfachsten.
                            1.) Ein Modbus Gateway habe ich schon. Siehe hier: https://www.smart-mf.de/index.php/kn...s-rtu-gateway/
                            2.) Ja die i2C-Erweiterung habe ich schon eingeplant. Vielleicht kann man die dann kompatibel zur Opensprinkler-Erweiterung machen, wäre das eine Idee?
                            3.) Füllstand über 4-20mA wird definitiv kommen
                            www.smart-mf.de | KNX-Klingel | GardenControl | OpenKNX-Wiki

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                              #15
                              Zitat von mwKNX Beitrag anzeigen
                              Hast du denn schon Prototypen?
                              Nein noch nicht, der wird aufgebaut wenn ich weiß was alles rein soll. Ich hoffe aber das ich es diesen Monat noch hinbekomme.

                              Wahrscheinlich werden es dann mal 5 Prototypen werden. Falls jemand daran Interesse hätte, also auch beim Mitentwickeln der SW, gerne melden.
                              www.smart-mf.de | KNX-Klingel | GardenControl | OpenKNX-Wiki

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