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Thema: Atmel gesteuertes Bewässerungssystem

  1. #1

    Atmel gesteuertes Bewässerungssystem

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    Hallo,

    ich muss vorweg nehmen, dass ich ganz frisch "anfange" mit dem Thema und keinerlei Erfahrung habe - daher hoffe ich, dass ihr mir an der einen oder anderen Stelle nachseht, dass ich vielleicht "dumme" Fragen stelle.

    Leider ist mein Elektronikwissen auch nur sehr begrenzt, aber wie heisst es so schön: man wächst mit seinen Aufgaben.

    Ok, also, ich möchte wie im Titel des Threads beschrieben, ein kleines Bewässerungssystem bauen.
    Idealerweise solar betrieben.
    Was stelle ich mir vor: ich möchte eine automatische Tropfenbewässerung bauen, die mit einem kleinen ATMEL Prozessor die Steuerung übernimmt. Das System soll mit Hilfe von Sensoren den Feuchtegrad in der Erde messen können und anhand dessen über kleine Magnetverntile gezielt geringe Mengen Wassser abgeben.

    In der ersten Ausbauphase dachte ich erst einmal an ein Magnetventil, welches Wasser über ein Schlauchsystem an die betroffenen Pflanzen bringt.
    In einer weiteren Ausbaustufe würde ich gern dann quasi Blumentopf für Blumentopf ansteuern.
    Da es sich hier um relativ wenig Wasser handelt, was gepumpt werden muss, dürfte der Stromverbrauch sich in Grenzen halten.

    Tja, und da gehen sie auch schon los, meine Probleme.... Welchen Atmel nimmt man am besten dazu? Wie die gesamte Stromversorgung aufbauen, besonders unter dem Aspekt von Solarenergie (230V ist nicht verfügbar)? Wie steuert man welches Magnetventil an? Wie schreibt man das passende Programm dazu?

    Viele Fragen also... ich hoffe auf Tipps und Ideen und vielleicht ist ja einer hier in der Runde, der das auch schon mal entwickeln wollte, vielleicht könnte man da ja was zusammen auf die Beine stellen..

    Danke schon mal vorab für Eure Tipps und Hilfestellungen.

    Gruß
    Der Gärtner

  2. #2
    Moderator Robotik Einstein Avatar von Kampi
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    Hey und willkommen,

    der User "Oderlachs" hat bereits sowas ähnliches gebaut (bzw. ist dabei).
    Er hat als Ausgangsplattform einen Arduino genommen, was für dich recht interessant sein dürfte, weil du damit eine funktionierende Basis hast.
    Ob du das ganze per Solarzellen betreiben kannst ist fraglich, da es dabei ganz stark auf den Stromverbrauch der Komponenten ankommt (ich meine jetzt große Verbraucher wie die Ventile und Pumpen etc . Der Microcontroller sollte nichts verbrauchen.)
    Ich würde erst mal mit der premisse anfangen, alles auf 12V Basis aufzubauen, weil das eine Spannung ist die du leicht mit Solarzellen generieren kannst.
    Dann kannst du als Ventil z.B. sowas nehmen (eventuell Stromverbrauch in Erfahrung bringen?):

    http://www.ebay.de/itm/Magnetventil-...-/350687911662

    Wie gesagt, wenn du frisch anfängst ist ein Arduino o.ä. sicher die bessere Wahl für dich, da du da eigentlich nichts zusätzliches mehr brauchst:

    http://www.arduino.cc/

    Wenn du irgendwann genug Erfahrung gesammelt hast und es dich traust, kannst du immer noch eigene Hardware bauen
    Vielleicht hilft dir das etwas weiter.
    Schaut ruhig mal auf meiner Homepage vorbei :
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    Es gibt 10 Arten von Menschen. Die einen können Binär, die anderen nicht.

    Gruß
    Daniel

  3. #3
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    einfacher umzusetzen dürfte auch fast die "topfgenaue" Bewässerung sein (auch wenn von den Kosten her sicher höher). Das Steuerproblem ist aber einfacher. Pro Topf würde ich einen kleinen Controller nehmen, der dann nur einen Sensor auswerten und auch nur ein Ventil steuern muss. Diese Aufgabe läßt sich auch relativ einfach umsetzen. Wenn Du es dann für einen Topf geschafft hast, musst kannst Du diese Kombination dann einfach beliebig oft aufbauen und so Topf für Topf versorgen.

    Arduino ist für einen Anfänger sicher eine geeignete Wahl. Für die topfweise Ansteuerung brauchst Du aber was kleines. Dafür würden sich die Digisparks (werden ebenfalls über die Arduione IDE programmiert) anbieten. Die gibt's inzwischen auch in Deutschland für unter 9 Euro pro Stück (http://shop.cboden.de/Digispark/Digi...ngs-Board.html). Da die Dinger auch gleich eine Spannungsregelung an Bord haben, kannst Du sie mit einer Gleichspannung zwischen 7 und 35 V DC betreiben ohne Dir weitere Gedanken darüber machen zu müssen. ... also ideal für Deine Solar-Versorgung. Zum Schalten des Magnet-Ventil kannst Du einfach den MOSFET Erweiterungssatz dazu verwenden.

    Schwieriger wird die Auswahl des richtigen Feuchte-Sensors. Für die meisten muss man eine kleine Verstärker-Schaltung bauen, um sie mit dem Controller verbinden zu können. Es gibt aber auch Varianten, die über einen I2C Bus verfügen. Diese könnte man dann wieder direkt an den Controller (oder an den Digispark) anschließen. Die sind aber in der Regel etwas teurer.

    Grundsätzlich würde sich so ein System aber durch die mehr oder weniger vorgefertigten Komponenten FAST gänzlich ohne Elektronik-Kenntnisse umsetzen lassen. Nur die Programmierung würd dann noch übrig bleiben.

    PS: in einer späteren Ausbau-Stufe könnte man auch überlegen, die einzelnen Steuerungen dann untereinander zu vernetzen um so z. B. von einem Laptop aus den aktuellen Feuchte-Grad jedes einzelnen Topfs anzeigen zu lassen oder ähnliches. Auch könnte man so von einer zentralen Stelle aus den Sollwert für die Bodenfeuchte individuell vorgeben. Je nach Wachstumsphase oder Tageszeit haben die Pflanzen ja ggf. andere Anforderungen. Auch das würde sich mit den genannten Komponenten machen lassen. Die müssten dann irgendwann nur durch eine sog. RS485 Schnittstelle (oder ähnliches) erweitert werden.

    PPS: @Daniel: müsste es eigentlich nicht heißen: Es gibt 1 Arten von Menschen. Die einen können Binär, die anderen nicht???
    Geändert von redround (17.08.2013 um 11:09 Uhr)

  4. #4
    Moderator Robotik Einstein Avatar von Kampi
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    Zitat Zitat von redround Beitrag anzeigen
    einfacher umzusetzen dürfte auch fast die "topfgenaue" Bewässerung sein (auch wenn von den Kosten her sicher höher). Das Steuerproblem ist aber einfacher. Pro Topf würde ich einen kleinen Controller nehmen, der dann nur einen Sensor auswerten und auch nur ein Ventil steuern muss. Diese Aufgabe läßt sich auch relativ einfach umsetzen. Wenn Du es dann für einen Topf geschafft hast, musst kannst Du diese Kombination dann einfach beliebig oft aufbauen und so Topf für Topf versorgen.

    Arduino ist für einen Anfänger sicher eine geeignete Wahl. Für die topfweise Ansteuerung brauchst Du aber was kleines. Dafür würden sich die Digisparks (werden ebenfalls über die Arduione IDE programmiert) anbieten. Die gibt's inzwischen auch in Deutschland für unter 9 Euro pro Stück (http://shop.cboden.de/Digispark/Digi...ngs-Board.html). Da die Dinger auch gleich eine Spannungsregelung an Bord haben, kannst Du sie mit einer Gleichspannung zwischen 7 und 35 V DC betreiben ohne Dir weitere Gedanken darüber machen zu müssen. ... also ideal für Deine Solar-Versorgung. Zum Schalten des Magnet-Ventil kannst Du einfach den MOSFET Erweiterungssatz dazu verwenden.

    Schwieriger wird die Auswahl des richtigen Feuchte-Sensors. Für die meisten muss man eine kleine Verstärker-Schaltung bauen, um sie mit dem Controller verbinden zu können. Es gibt aber auch Varianten, die über einen I2C Bus verfügen. Diese könnte man dann wieder direkt an den Controller (oder an den Digispark) anschließen. Die sind aber in der Regel etwas teurer.

    Grundsätzlich würde sich so ein System aber durch die mehr oder weniger vorgefertigten Komponenten FAST gänzlich ohne Elektronik-Kenntnisse umsetzen lassen. Nur die Programmierung würd dann noch übrig bleiben.

    PS: in einer späteren Ausbau-Stufe könnte man auch überlegen, die einzelnen Steuerungen dann untereinander zu vernetzen um so z. B. von einem Laptop aus den aktuellen Feuchte-Grad jedes einzelnen Topfs anzeigen zu lassen oder ähnliches. Auch könnte man so von einer zentralen Stelle aus den Sollwert für die Bodenfeuchte individuell vorgeben. Je nach Wachstumsphase oder Tageszeit haben die Pflanzen ja ggf. andere Anforderungen. Auch das würde sich mit den genannten Komponenten machen lassen. Die müssten dann irgendwann nur durch eine sog. RS485 Schnittstelle (oder ähnliches) erweitert werden.

    PPS: @Daniel: müsste es eigentlich nicht heißen: Es gibt 1 Arten von Menschen. Die einen können Binär, die anderen nicht???
    Stimmt.....wenn du jeden Knoten autark für sich agieren lässt, kannst du das System auch problemlos mit Solarenergie betreiben.
    Ich bin bei meiner Idee gleich von einem Bussystem ausgegangen, was aber bei genauerer Betrachtungsweise für einen Anfänger zu komplex sein dürfte.
    Ich denke dein Vorschlag mit einem einzelnen Knoten, den man dann einfach mehrfach baut für verschiedene Töpfe lässt sich da einfacher umsetzen.
    Trotzdem könntest du dir parallel schon mal Gedanken machen wie du die Knoten dann miteinander verbinden möchtest (auch wenn du es noch nicht vor hast). Dann kannst du diese Funktion später implementieren. Eine schöne und einfache Sache für einen Bus ist RS422/RS485, weil du da schon auf den UART vom Mikrocontroller zurückgreifen kannst und nur einen Wandler brauchst (auch die Übertragung ist super einfach!).
    Da du den Feuchtesensor einbuddeln musst damit er richtig misst, solltest du lieber auf fertige Module zurückgreifen als auf "nackte" Sensoren.
    Hier ist ein etwas teurerer Sensor (38 $) der eine analoge Spannung ausgibt die wohl ziemlich linear sein soll zur Feuchtigkeit:

    http://www.vegetronix.com/Products/VG400/

    Die Pegel kannst du dann einfach mit einem Spannungsteiler anpassen.
    Wobei ich hier auch noch bei ebay ein mega billiges Chinamodul gefunden habe:

    http://www.ebay.de/itm/Bodenfeuchtig...item257f1da29f

    Und @Redround: Ne das muss schon 10 heißen . Es sind ja 2 (10) Arten Menschen.
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    Gruß
    Daniel

  5. #5
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    das ist halt das schöne an diesen ganzen Arduino Boards und Derivaten: man kann die hardwaremäßig relativ einfach erweitern ... einfach weiteres Shield aufstecken und fertig (naja ... mehr oder weniger ) so kann man dem Ganzen dann später auch noch problemlos ein Bus-Shield aufpfropfen und gut ist's. Ok ok ... die Programmierung muss noch angepaßt werden. Aber auch da kommen einem die kleinen Dinger entgegen. Man kann zum Beispiel so einen Digispark einfach gemütlich am Schreibtisch umprogrammieren, geht dann in den Garten, öffnet das Gehäuse der Steuerung, zieht den alten ab und steckt den neuen drauf ... fertig. Dann kann man den abgezogenen neu programmieren und geht zum nächsten Gehäuse. Halte ich für besser als mit dem Laptop und Programmieradapter durch's Beet zu robben

    @Daniel: die Sache mit den Menschen müssen wir nochmal vertiefen Ich würde eher denken, dass Mensch 0 die erste Art ist und 1 die zweite ... ähnlich einem Array 0 (im Sinne des dezimalen 0) Arten von Menschen gibt es ja nicht. Also ist Art 0 (im binären Sinne) ja eigentlich auch schon eine Art denn das LSB trägt dann halt die Information 0

    - - - Aktualisiert - - -

    beim anderen großen mikrocontroller Forum läuft übrigens gerade eine Sammelbestellaktion für Vegatronix VH400 für 37.95$ pro Stück zzgl. Einfuhrumsatzsteuer und Portoanteil.

  6. #6
    Danke erst mal für die Antworten und Ideen.
    Ja, das eine oder andere Projekt habe ich mir schon angesehen. Das Problem ist, dass ich mir die Solarsache angesehen habe und die Insellösung, die mir vorschwebt, ist mir derzeit zu teuer.
    Dann muss es ein Bleigelakku mit 12V tun.

    Wegen dem Ardunio Board: nun ja, das ist sicher eine gute Wahl - nur: ich habe als Geschenk ein MK2 mit einem Atmel Mega 8 und 32 geschenkt bekommen, hatt ich im Post vergessen. Ist das auch damit lösbar?

    Ein großes Problem sehe ich in den Feuchtesensoren. Denn der VG400 wäre zwar super, aber bei 10 Blumentöpfen habe ich 400 Euro an Kosten, das ist einfach nicht drin. Das zweite Problem mit den Feuchtesensoren ist, dass diese leider nicht alle Materialien haben dürfen, damit die Blumen nicht Schaden nehmen..
    Gibt es da ev noch andere Möglichkeiten, Feuchtigkeit im Erdreich zu messen? Ich habe da was von Gardena gesehen, kann man das irgendwie mit an den Atmel anschliessen?

    - - - Aktualisiert - - -

    Zitat Zitat von redround Beitrag anzeigen
    das ist halt das schöne an diesen ganzen Arduino Boards und Derivaten: man kann die hardwaremäßig relativ einfach erweitern ... einfach weiteres Shield aufstecken und fertig (naja ... mehr oder weniger ) so kann man dem Ganzen dann später auch noch problemlos ein Bus-Shield aufpfropfen und gut ist's. Ok ok ... die Programmierung muss noch angepaßt werden. Aber auch da kommen einem die kleinen Dinger entgegen. Man kann zum Beispiel so einen Digispark einfach gemütlich am Schreibtisch umprogrammieren, geht dann in den Garten, öffnet das Gehäuse der Steuerung, zieht den alten ab und steckt den neuen drauf ... fertig. Dann kann man den abgezogenen neu programmieren und geht zum nächsten Gehäuse. Halte ich für besser als mit dem Laptop und Programmieradapter durch's Beet zu robben

    @Daniel: die Sache mit den Menschen müssen wir nochmal vertiefen Ich würde eher denken, dass Mensch 0 die erste Art ist und 1 die zweite ... ähnlich einem Array 0 (im Sinne des dezimalen 0) Arten von Menschen gibt es ja nicht. Also ist Art 0 (im binären Sinne) ja eigentlich auch schon eine Art denn das LSB trägt dann halt die Information 0

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    beim anderen großen mikrocontroller Forum läuft übrigens gerade eine Sammelbestellaktion für Vegatronix VH400 für 37.95$ pro Stück zzgl. Einfuhrumsatzsteuer und Portoanteil.
    Ja, das habe ich schon gesehen, Danke!

  7. #7
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    Zitat Zitat von Gärtnerfreund Beitrag anzeigen
    Danke erst mal für die Antworten und Ideen.
    Ja, das eine oder andere Projekt habe ich mir schon angesehen. Das Problem ist, dass ich mir die Solarsache angesehen habe und die Insellösung, die mir vorschwebt, ist mir derzeit zu teuer.
    Dann muss es ein Bleigelakku mit 12V tun.

    Wegen dem Ardunio Board: nun ja, das ist sicher eine gute Wahl - nur: ich habe als Geschenk ein MK2 mit einem Atmel Mega 8 und 32 geschenkt bekommen, hatt ich im Post vergessen. Ist das auch damit lösbar?

    Ein großes Problem sehe ich in den Feuchtesensoren. Denn der VG400 wäre zwar super, aber bei 10 Blumentöpfen habe ich 400 Euro an Kosten, das ist einfach nicht drin. Das zweite Problem mit den Feuchtesensoren ist, dass diese leider nicht alle Materialien haben dürfen, damit die Blumen nicht Schaden nehmen..
    Gibt es da ev noch andere Möglichkeiten, Feuchtigkeit im Erdreich zu messen? Ich habe da was von Gardena gesehen, kann man das irgendwie mit an den Atmel anschliessen?

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    Ja, das habe ich schon gesehen, Danke!
    Hey,

    was hast du den von Gardena gesehen?
    Solltest du uns schon mitteilen, damit wir das beurteilen können
    Meinst du als Board das hier:

    http://shop.myavr.ch/pic/articles/bo...htsensor_g.png

    Das könntest du als Busmaster verwenden und dann alle 10 Blumentöpf mit Sensoren ausstatten.
    Musst du entscheiden, ob du lieber an jedem Topf einen kleinen Knoten dran machst, der die Werte erfasst und z.B. weiter funkt oder ob du einen "großen" Controller nimmst und dann nur die Sensoren in den Topf steckst.
    Hängt auch bischen damit zusammen wie weit die Töpfe auseinander stehen. Wenn die überall verteilt sind, würde ich lieber einen Knoten pro Topf empfehlen und dein Board dann vielleicht als Empfangsstation mit Anbindung an den Rechner?

    @ redround:
    Ja da hast du recht. Aber da geht es um die Nummerierung der Bits und die fängt bei 0 an.
    Und bei Bits darfst du Bits mit dem Wert 0 weglassen, aber nur wenn die links von der 1 stehen, nicht wenn sie rechts stehen
    Geändert von Kampi (17.08.2013 um 15:35 Uhr)
    Schaut ruhig mal auf meiner Homepage vorbei :
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    Oder folge mir auf Google+:
    Daniel Kampert

    Es gibt 10 Arten von Menschen. Die einen können Binär, die anderen nicht.

    Gruß
    Daniel

  8. #8
    Erfahrener Benutzer Begeisterter Techniker
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    Klar geht das auch mit den Atmegas ... allerings brauchst Du dafür mehr als einen, da jeder Controller nur eine begrenzte Anzahl von AD-Wandlern hat, die Du brauchst. Also beschaffen musst Du sowieso noch mehr. Bei Verwendung der Atmegas musst Dich halt auch um die Spannungsversorgung kümmern ... das ist aber eigentlich nicht schlimm. Ärgerlicher würde ich eher sehen, dass Du die Dinger nicht so ohne weiteres austauschen kannst. Bleibt also nur eine Programmierung / Programmanpassung vor Ort (also doch wieder mit dem Laptop durchs Beet robben ). Dazu muss Du jeden Atmega noch mit einem Programmierstecker ausrüsten (am besten natürlich nach dem RN-Standard).

    Das mit den Sensoren ist so eine Sache. Vom Prinzip her könnte man natürlich natürlich auch einfach den Erdwiderstand messen. Die billigen Sensoren machen das auch so, allerdings ist die Messung alles andere als genau.

  9. #9
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie Avatar von robocat
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    Problematisch könnte sein, dass man weder Strom durchs Erdreich leiten will (Elektrolyse, andere chemische Reaktionen), noch will man Kupfer so gerne in Kontakt mit der Erde haben, nicht nur weil es schnell korrodiert, sondern auch weil die Korrosionsprodukte giftig für die Pflanzen sind/sein können.
    Man könnte über Widerstandsmessung mit 2 Edelstahlelektroden in definiertem Abstand nachdenken, eine solche Messung müsste man ja nur alle halbe Stunde durchführen, da halten sich die Auswirkungen durch den Stromfluss vermutlich in Grenzen.
    Eine andere Möglichkeit, die ich interessanter fände, aber selber noch nicht probiert habe, wäre eine kapazitive Messung der Feuchtigkeit, so wie das hier http://www.dietmar-weisser.de/elektr...nfeuchtesensor beschrieben ist.
    Klicke auf die Grafik für eine größere Ansicht

Name:	bodenfeuchte.PNG
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    Grüße von der Katze

  10. #10
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    Zitat Zitat von redround Beitrag anzeigen
    Klar geht das auch mit den Atmegas ... allerings brauchst Du dafür mehr als einen, da jeder Controller nur eine begrenzte Anzahl von AD-Wandlern hat, die Du brauchst. Also beschaffen musst Du sowieso noch mehr. Bei Verwendung der Atmegas musst Dich halt auch um die Spannungsversorgung kümmern ... das ist aber eigentlich nicht schlimm. Ärgerlicher würde ich eher sehen, dass Du die Dinger nicht so ohne weiteres austauschen kannst. Bleibt also nur eine Programmierung / Programmanpassung vor Ort (also doch wieder mit dem Laptop durchs Beet robben ). Dazu muss Du jeden Atmega noch mit einem Programmierstecker ausrüsten (am besten natürlich nach dem RN-Standard).
    Muss nicht unbedingt sein =)

    Man kann sich auch Adapter zusammenbasteln oder direkt IC-Sockel benutzen, somit können die Atmegas immer ausgetauscht werden.

    Als Adapter kann hier beispielsweise auch ein IC-Sockel genutzt werden, da die Oins, die eigentlich eingelötet werden, auch auf den µC passen.

    Quelle: http://bienonline.magix.net/public/avr-progadapter.html

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