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

[Masifi]

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


Pinbelgung.png

[hari2]

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

[Crazyus]

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)

[Masifi]

Das sagt mir schon wieder gar nichts ;-)

muss man auch nicht kennen

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.

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.

[gbglace]

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.

[Masifi]

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.

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.

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.

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

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.

[gbglace]

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.

[Masifi]

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.

[vento66]

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.

[Masifi]

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




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