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Sein Hobby zum Beruf machen, wer wünscht sich das nicht? Robert Krahl hat diesen Traum Realität werden lassen und arbeitet bei Phoenix Contact als Software-Entwickler. In seiner Freizeit beschäftigt er sich auch mit diversen Elektronikprojekten – im Beitrag berichtet er, wie er seinen Garten smart gemacht hat.

Ich lebe im wunderschönen, barocken Dresden. Als Teil des Kompetenzzentrums für Gebäudeautomation bin ich zuständig für eine Vielzahl an Aufgaben, wie z. B für die Entwicklung von Komponenten unseres Gebäudemanagementsystems Emalytics. Als passionierter Entwickler ist man ständig auf der Suche nach neuen Projekten – auch im privaten Umfeld. Als Programmierer und Besitzer eines Kleingartens liegt es auf der Hand, ein wenig Automation in das Kleinod zu bringen.

Wie alles begann

Im Farming-Bereich ist in den letzten Jahren ein deutlicher Zuwachs an Automation zu bemerken: Von einfacher Temperaturmessung bis zur komplexen Steuerung von Licht, Wärme und Feuchtigkeit sind den Ideen keine Grenzen gesetzt. Einige Gartenfreunde haben schon angefangen, ihre Gärten autark mit Strom zu versorgen, oder einfache Zeitschaltuhren für die Wasserversorgung zu installieren. Meine Idee für einen eigenen „Garten-Controller“ wuchs aus einer Diskussion mit meinen Kollegen. Daraus resultierte die Frage: Kann man sich den Gartenaufenthalt durch Automation noch bequemer gestalten? Natürlich schwingt der Gedanke mit, etwas weniger Zeit mit Gartenarbeit zu verbringen. 😉

Von vielen Ideen bis zur Umsetzung

Der kollegiale Austausch inspirierte mich zu vielen Ideen, deren Umsetzungen mehr oder weniger aufwändig waren. Der für mich naheliegendste Ansatz war, sich das tägliche Gießen zu erleichtern. Jedoch kam eine einfache Zeitsteuerung nicht in Frage. Wie der Zufall es wollte, fielen mir auf der Arbeit einige alte Relaismodule (OMD-OR5-ID4) in die Hände. Als Controller-Plattform sind diese perfekt geeignet. Mit wenigen Modifikationen ließ sich ein Raspberry Pi Zero W anknüpfen und fertig ist ein einigermaßen leistungsstarker Controller mit einfachen IOs.

Soweit so, so gut. Nun folgte der eigentliche Aufwand: die Software. Ein Raspberry OS mit Node-Red und MQTT Brocker ist schnell installiert. Die Ansteuerung der IOs ist ebenso schnell als einfaches C-Programm geschrieben. Ein Web-based Management ähnlich wie beim ILC2050BI oder AXC-F-2152 mit vollständiger Funktionalität braucht allerdings etwas Zeit.

Auf den Bilder könnt ihr die verschiedensten Browser-Ansichten sehen. Hier könnt ihr das selbst erstellte Web-Based-Management (WBM) zur Konfiguration des Controllers sehen:

Übersicht des selbst erstellten Web-Based-Managements

Im Node-Red gibt es eine Engineering-Ansicht (Wiresheet) und ein Dashboard.

Nodered Dashboard
Nodered Wiresheet

Persönliches Resümee

Darüber hinaus habe ich solarbetriebene Bodenfeuchtesensoren entwickelt, welche die Messwerte über WLAN an den Controller liefern. Basierend auf den Sensor-Wetterdaten, wird die Bewässerung der verschiedenen Felder und des Gewächshauses gesteuert. Als nette Ergänzung lassen sich in der Gartenlaube noch die Lichter und Steckdosen per WLAN schalten. Und es kann auch noch weiter gehen: Durch die WLAN-Funktionalität des Raspberry Zero W lassen sich zukünftig auch neue smarte WLAN-Geräte und Sensoren einbinden.

Die Gartensaison geht jetzt nach anfänglichen Startschwierigkeiten im Frühjahr los und ich kann endlich von meiner neuen Steuerung Gebrauch machen. Einige Umbauten im Garten müssen noch erfolgen, bis das gesamte Potenzial ausgeschöpft werden kann. Ich freue mich drauf!

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5 Kommentare

  1. Robert Krahl

    Hallo Zusammen,

    vielen Dank für die zahlreichen Kommentare. Mit großem Interesse habe ich Ihre Geschichten aus der jüngeren Vergangenheit gelesen und bin immer wieder fasziniert, mit welchen Mittel neune Technologien entstehen können.
    Gern möchte ich auf einige Ihrer Fragen eingehen.

    Frage 1: Bezogen auf die Bodenfeuchtesensoren „Ist das eine offene Hardware?“
    Im Prinzip ja. Alle verbauten Komponenten sind frei zugänglich und Dokumentiert. Das Gesamte Projekt muss meinerseits jedoch noch ein bisschen aufgearbeitet werden, bevor ich alles veröffentliche.

    Frage 2: Welche Elektroden verwendest du?
    Ich nehme ausschließlich einen kapazitiven Sensor. Die anderen Sensoren lösen sich mit der Zeit einfach auf (Elektrolyse).

    Frage 3: Warum WLAN und nicht was energiesparendes wie LORA?
    Das hat mehrere Gründe, aber hauptsächlich spielt die Zeit eine wichtige Rolle. Die ESP8266 Unterstützung in der Arduino DIE ist super. Zudem gibt es viele Anwendungsbeispiele und Evaluierungskits. Da ich aus dem Gebäudebereich komme wäre natürlich EnOcean das naheliegendste gewesen, aber das hätte mehr Zeit und Geld gekostet, als das schon vorhandene WLAN auf dem Pi zu benutzen. Zudem ist die Energiebereitstellung kein Problem. Die Solarzellen liefen maximal 200mA @ 6VDC und die Lithiumzelle hat eine maximale Kapazität von 2600mAh. Da sich der Sensor im Intervall von 10 bis 60 Minuten meldet und danach in einen Tiefschlaf fällt (ca. 20µA Verbrauch) sollte die Energie über eine sehr lange Zeit reichen.

    Zum Abschluss möchte ich gern noch auf Herr Thormanns Ausführungen eingehen.
    Ich stimme Ihnen bei der Digitalisierung an Schulen voll und ganz zu. Schon zu meiner Schulzeit haben wie diesen Einstieg komplett verpasst und mussten uns selbst weiterbilden (wenn Interesse bestand). Den Gedanken, sich als Unternehmen auch an der schulischen Bildung zu beteiligen finde ich sehr gut und absolut sinnvoll. Somit lässt sich vielleicht eine Brücke zwischen Theorie und Praxis schlagen.

    P.S. Die Erläuterung des Projektes „Bodenfeuchtesensor“ würde wahrscheinlich noch einen Beitrag ausfüllen.

    Viele Grüße
    Robert

  2. Dominik Spies

    Erzähl doch etwas mehr über die

    “Darüber hinaus habe ich solarbetriebene Bodenfeuchtesensoren entwickelt, welche die Messwerte über WLAN an den Controller liefern.”

    Ist das eine offene Hardware?
    Welche Elektroden verwendest du?
    Warum WLAN und nicht was energiesparendes wie LORA?

  3. Carsten Thormann

    Ja hallo,

    Mit Begeisterung lese ich das was ich schon länger vorhabe. Nun werde ich es mit meinem Nachwuchs EAT umsetzen der am 1.9. seinemLehre beginnt. Ein tolles Projekt neben HUE, Somfy Funk, und anderem im Haus. Was definitiv noch fehlt (aus aktuellem Anlass) ist ein Temperaturlogging mit Push Meldung der Gefrierschränke Küche und Keller sowie eine Dachfensterregelung. Die Hausklimatisierung bietet auch noch ziemlich viel Spielraum.

    Angefangen hat alles mit Mindstorms bei ihm, was hätte ich darum gegeben damals 1982 solche Möglichkeiten mit Fischer Technik zu haben.
    Jean Pütz und die „Einführung in die Digitaltechnik“, die Bibel der Elektrotechniker steht im Regal und wartet auf ihn wie „Lopin“ – Nein Scherz. Aber er wurde damals belächelt als er das Klimapositive Haus voraussagte. Heute sollte genau dies bei Neubauten Pflicht sein.

    So geht die Reise weiter und ich finde, es ist an der Zeit, dass sich auch Phönix Contact an den Schulen in den AG‘s engagieren sollte, denn genau diese Unterstützung brauchen die, damit es mit der Digitalisierung klappt.
    Vor allem die Lehrer:innen müssen in die neuen 20er katapultiert werden,. Jetzt und nicht übermorgen, sie werden es alleine nicht schaffen.

    LG … Carsten Thormann
    Marl

  4. Frank Schröder

    Hans Kranz Danke für deinen Kommentar. Man merkt gleich, dass es Kollegen gibt die Gebäudeleittechnik im“Blut“ haben. Danke für dein Feedback und „bleib gesund“ und Grüße aus Bad Pyrmont ‍♂️

  5. Hans R. Kranz

    Hallo Herr Krahl,
    sehr guter Bericht, was nützliches mit Automation gemacht werden kann. Nur aufpassen, das die Magnetventile sicher stromlos zu sind.
    Es ist bedauerlich (für mich), dass ich nicht mehr in Ihrem Alter bin (75).
    Vor 60 Jahren hätte ich das auch so gemacht wie Sie – eben nur mit den Mitteln von damals.
    Meine Jugend-Bude hatte einen Klatsch-Schalter für das Licht und einen Pfeif-Schalter für das Radio.
    Als Untermieter (wohlgemerkt, ich habe mit 14 Jahren eine Lehre am Bau begonnen) habe ich dann meinen Aufziehwecker
    am Aufziehrad mit einem Mikroschalter versehen, der beim Wecken die Nachttischlampe blinken ließ, das Radio einschaltete
    und ein 110kW Schaltschütz (dessen Hilfskontakte defekt waren) unten in die Bettfedern gehängt – die haben mich mit der Blinkfrequenz geschüttelt.
    Am Ende war der Pfeifenkessel für das Kaffeewasser auf der Kochplatte an und hat mich dann endgültig aus dem Bett geholt.
    Im Auto hatte ich im Kühler einen Lautsprecher (wasserdicht verpackt), der Tonabnehmer von Radio war über eine Telefon-Sprechmuschel mit einem Lachsack verbunden. Beim einschalten des Lachsacks ging alles automatisch: Radio an, Mikrofon auf Tonabnehmer und Außenlautsprecher an.
    Unter dem Sitz war ein UHER Report Tonbandgerät mit einem Band zum Filme vertonen. (Vorbei fahrende Eisenbahn, Autounfall, Gänsegeschnatter etc).
    Das ging auch auf den Außenlautsprecher. Es war herrlich vor Bahnschranken die Gesichter… Laute Zuggeräusche ohne Zug… Spät abends in der Stadt an der Kreuzung der Unfall (Quietsch-Knall – Klirr) wie die Fenster alle auf gingen. Wenn mal eine(r) geschimpft hatte, kamen die Gänse dran.
    Zu Beginn der Digitalisierung (ich baute 1972 das erste volldigitale Leitsystem in Damp 2000) sorgte ich noch vor der Ölkrise schon für Energieeffizienz.
    Es war der selbe Computer, der 1969 im LEM die Mondlandung rechnete. Was waren wir stolz, diesen zu programmieren (8 Bit, 4k).
    Später entwickelte ich als Projektleiter für IBM ein Leitsystem für das erste Megachipwerk. Um dem Programmierer klar zu machen, was bei einem Bit der Wechsel von 0 zu 1 bedeutet, haben ich ihn ich die 10kV/3kV Schaltanlage für die Kältemaschinen mit 3kV Motoren mitgenommen. Ich ließ ihn eine Kältemaschine per Tastendruck einschalten. Diesen Schlag der Hochspannungsschalter wird er nie vergessen und er hat in Zukunft seine Software für die TGA viel sorgfältiger entwickelt.
    Übrigens, Ihre Kollegen Frank Schröder, Frank Knafla, Bernhard Tillmanns u. A. kennen mich recht gut. Auch habe ich bei Ihnen im Blomberg schon Vorträge gehalten.
    Besten Gruß
    Hans Kranz
    genannt “der BACman”