Rückblick

Rückblickend ist aus dem kleinen Projekt „Wir bauen uns eine automatische Balkonbewässerung“ ein Riesenprojekt geworden. Nichtsdestotrotz funktioniert unser erster Prototyp bisher einwandfrei. Die Pflanzen werden nach Bedarf gewässert und auch das Wegfahren übers Wochenende ist kein Problem mehr. Das Gemüse wächst fleißig vor sich hin und die Balkonkästen fangen langsam an zu blühen.

Trotzdem hat man im Laufe der Entwicklung und jetzt im Betrieb einiges lernen können, das bei einem eventuellen zweiten Prototypen beachtet werden soll:

  • Stärkere Pumpe: Wir haben gelernt: Viel hilft viel. Unsere allererste Pumpe hat es nicht mal geschafft das Wasser einen Meter hoch in unseren Hauptstrang zu pumpen. Die zweite (5x leistungsstärker) bringt das Wasser nun zuverlässig in alle Teile. Trotzdem sieht man, dass der Wasserdruck am Ende des Balkonkastens nach dem Ventil deutlich abnimmt. Das liegt einerseits an dem geringen Querschnitt des Ventilanschlusses aber auch sicherlich an der langen Schlauchstrecke. Daher: Beim nächsten Mal nicht an der Pumpe sparen, dann lieber die Bewässerungszeit bzw. den Schwellenwert pro Kasten verringern, wenn auf einmal zu viel Wasser herausströmt.
  • Schlauch T-Stücke: Erste Devise: Wenn es ums Wasser geht, nicht an den Komponenten sparen. T-Stücke im 100er Pack aus China sind zwar schön und billig, sind aber garantiert undicht. Anfangs kam das Wasser überall raus und wir haben den Balkon regelmäßig geflutet. Unsere Pflanzen hatten davon nichts. Nun nutzen wir teurere Markenverbinder und haben keinen einzigen Tropfen mehr auf dem Balkon.
  • Tankmaterial: Wir haben uns einen Tank für unsere Balkonecke maßgeschneidert. Dafür haben wir Holzbretter in passender Größe zu einer Kastenform zusammengeschraubt. Eine hineingefaltete Teichfolie dient dann als Wasserspeicher. Leider haben wir unsere Rechnung ohne das Kondenswasser gemacht. Schon bei den ersten Versuchen wurde das Holz von innen leicht feucht, da wir den Tank natürlich mit kaltem Wasser (an einem warmen Frühlingstag) aufgefüllt hatten. Diese Feuchtigkeit dringt dann ins Holz ein und ist von außen fühl- und sichtbar. An warmen Sommertagen wird dieser Effekt vermutlich noch verstärkt, sodass das Holz wohl regelmäßig durchfeuchtet wird. Da dies völlig unbehandelte Multiplex-Sperrholzplatten aus dem Baumarkt sind, wird sich vermutlich die Haltbarkeit des Holzes verringern. Sichtbare Wasserflecken auf dem Holz werden den Tank auch nach einiger Zeit schlechter aussehen lassen. Beim nächten Mal sollte auf eine komplett wasserbeständig Konstruktion ohne Holz (oder mit passend behandeltem Holz) nachgedacht werden (z.B. aus Plastik). Inwieweit diese dann noch auf eine bestimmte Größe maßgeschneidert werden kann bleibt abzuwarten.
  • Bodenfeuchtigkeitssensoren: Die aktuell genutzten Bodenfeuchtigkeitssensoren sind einfache ohmsche Widerstandsmesser. Bei anhaltender Feuchtigkeit im Boden korrodieren die Kontaktflächen daher schnell. Wird der Strom nur kurzzeitig für eine Messung eingeschaltet lässt sich die Lebensdauer wesentlich verlängern, ein dauerhafter Einsatz über mehrere Jahre scheint aber bisher eher unwahrscheinlich. Die Nutzung von kapazitiven Feuchtigkeitsmessern wäre daher ratsam auch wenn diese deutlich kostenintensiver sind.
    Doch auch die Position der Feuchtigkeitssensoren sollte genauer überdacht werden. Momentan sind sie, der einfachheithalber, unter der Sensormodulbox angeordnet und dienen somit auch der Befestigung im Balkonkasten. Leider kommt an diese Stelle nur wenig Wasser, um eine repräsentative Feuchtigkeitsmessung durchzuführen. Regenwasser wird von der Box abgeschirmt und auch unsere Schlauchauslässe bewässern eher die Pflanzen statt die Erde unter dem Modul.
    Auch der Boden unterhalb der Auslassboxen muss stark verdichtet sein, da die Feuchtigkeitssensoren sonst keinen direkten Kontakt zum Erdreich haben. Dies muss regelmäßig überprüft und nachverdichtet werden.
  • Tankwasserstandsmessung: Der Tankwasserstand wird momentan nur an zwei Punkten durch einen einfachen elektrischen Kontakt gemessen. Für zukünftige Erweiterungen wäre es hilfreich einen genauen prozentuellen Füllstand zu haben. So könnte man auch mitmessen wie viel Wasser pro Bewässerungsvorgang verbraucht wird und errechnen, wie lange das Wasser zum Bewässern noch reichen wird und wann der Tank nachgefüllt werden muss. Auch dies könnte beispielsweise über eine kapazitive Füllstandsmessung erreicht werden.
  • Tanksteuerungmodul: Anfangs war die Idee das Mainboard möglichst „unsichtbar“ rechts an die Wand zu hängen und sämtliche Elektronik zum Tank zu verbinden. Alleine für die Wasserstandserkennung, die LEDs und dem Taster sind zwei Steckverbinder mit jeweils einem 6-adrigen Kabel nötig. Durch den letztendlichen Anbau des Mainboards direkt an den Tank könnte diese Box komplett ersetzt werden. Sämtliche Elektronik könnte direkt auf dem Mainboard integriert und die LEDs und Taster, wie auch die anderen, oben aus der Mainboardbox herausgeführt werden.
  • Kabel: Momentan ist jedes Bewässerungsmodul einzeln mit einem 6-adrigen Kabel mit dem Mainboard verbunden. Das ergibt nicht nur schnell einen Kabelsalat sondern ist auch schwierig zu installieren. Auch die ganzen Steckkontakte am Mainboard vergrößern die Platine sehr. In der zweiten Version würde es sich vielleicht anbieten die Steuerung dezentral auszulagern. Ein kleiner Mikrocontroller pro Modul, angeschlossen per 12V (wie das Ventil) oder an kleinerer Spannung wie z.B. 5V oder 3.3V, kommuniziert per SCI Leitung mit dem Mainboard. So könnte man alle Module an ein einziges Kabel anschließen, die Messwertverarbeitung und Ansteuerung der Ventile würde jedes Modul selber übernehmen. Das Mainboard schickt nur noch Befehle über die serielle Leitung an die einzelnen Module und bekommt Statusinformationen oder Messwerte zurück. Noch eine Idee weiter: Vielleicht nutzt man direkt einen drahtlosen Kommunikationsweg? Dann würde nur noch eine einzelne Stromleitung (in unserem Fall 12V – mit passenden Spannungswandlern pro Modul) für den Betrieb ausreichen.
  • DIP-Schalter auf dem Mainboard: Die 16 DIP-Schalter sind für das manuelle Zu- und Abschalten der Module zuständig. Über sie kann festgelegt werden welche Module im Bewässerungsvorgang gemessen und behandelt werden sollen. Dies könnte nun auch einfacher über die SD-Karte gelöst werden. Neben den bisherigen Parametern (wie z.B. Bewässerungsschwellen, Uhrzeiten zur Bewässerung, etc.) könnte dort auch die aktuelle Konfiguration abgespeichert werden. Damit würde man nicht nur die beiden 8er DIP-Schalter sondern auch den MCP23017 Multiplexer-Chip loswerden.
  • WLAN-Modul: Leider ist die Idee mit der WLAN-Anbindung erst sehr spät gekommen. Hätte man direkt von Anfang an diesen drahtlosen Kommunikationsweg eingeplant hätte man eventuell direkt den Arduino gegen einen größeren ESP8266 mit nativer WLAN-Unterstützung als Mikrocontroller eingesetzt. Parametereingaben, Uhrzeit- und Wetterabfragen, eine Webseite mit Echtzeitinformationen, etc… wäre dann einfach möglich gewesen. Momentan ist der kleine ESP01 nur als Slave im System integriert und kann mit der aktuellen Firmware lediglich E-Mails an vorgegebene Adressen verschicken. Der Arduino agiert als Master und überträgt die Nachrichten über SCI an den ESP01.
  • Breakout-Platinen: Durch die Nutzung von Breakout-Platinen konnten schnell verschiedene Funktionen auf dem Mainboard integriert werden. Auch die Nutzung des Arduinos als Shield-Gegenpart war einfach. Für einen eventuellen zweiten Prototypen würde es sich dann aber anbieten gänzlich auf fertige Platinen zum Aufstecken zu verzichten und sämtliche Elektronik selber zu layouten. Dies spart nicht nur Platz, sondern ermöglicht auch nicht benötigte Elektronik (wie z.B. zusätzliche LEDs, Taster und Spannungsregler) auf der Arduino Mega 2560 Platine zu entfernen und durch eigene zu ersetzen.
  • Display: Es wurde ein bereits vorhandenes 4 Zeilen x 20 Buchstaben LCD Display genutzt. Auf diesem können schon einige Informationen dargestellt werden, bei ganzen Sätzen (z.B. bei Fehlermeldungen) kommt man jedoch schnell an sein Limit. Für einen nächsten Prototypen würde sich daher eventuell der Einsatz eines kleinen TFT Moduls eignen.

Im Nachhinein würden wir diverse Dinge verändern und verbessern wollen. Trotzdem funktioniert dieser Prototyp einwandfrei und erfüllt seinen Zweck. Der Rainmaker nimmt uns eine ganze Menge Arbeit ab und ist insbesondere zu Urlaubszeiten bei uns nicht mehr wegzudenken. Der Gießservice freut sich ebenso, dass nur noch einmal die Woche der Tank gefüllt werden muss.

Habt ihr noch Anregungen was verbessert werden könnte? Findet ihr, dass wichtige Funktionen fehlen? Schreibt uns gerne in den Kommentaren was ihr von unserem Rainmaker-Protoypen haltet.

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30.05.2020

2 Gedanken zu „Rückblick

  1. ViMei Antworten

    Ich bin begeistert! Euer Rainmaker passt nicht nur super auf euren Balkon, sondern ist bis auf den Tank fast vollständig unsichtbar und stört somit auch nicht eure Blumenpracht! Das Design eures Tankes macht sich auch sehr gut in seiner kleinen Ecke.
    Für euren Gießservice wäre ein direkter Wasseranschluss an den Tank sinnvoll. Das ist aber auf einem Balkon vermutlich nur schwer zu realisieren. Für einen Garten, das von eurem Rainmaker bewässert werden soll, lässt sich das aber sicher umsetzen.

    • Niklas Haupt Autor des BeitragsAntworten

      Liebe ViMei,
      vielen Dank für die netten Worte. Wir sind auch froh, dass jetzt alles läuft und unsere Pflanzen fleißig bewässert werden.
      Ein Außenwasserhahn ist auf dem Balkon tatsächlich schwierig (wir haben zumindest noch nie einen Balkon mit Hahn gesehen). In einem Hausgarten mit Außenwasserhahn könnte man sich dann sogar den kompletten Tank mit Pumpe sparen, dort würde man dann den Wasserdruck aus dem Hahn nutzen. Oder aber man setzt das System wie es ist mit einer Regenwassertonne ein, um kein Leitungswasser nutzen zu müssen.
      Im Gartenbereich (und dem nötigen Wasserdruck) kann man dann auch auf die normalen ½ zölligen Gartenschläuche und Zubehör zurückgreifen. Auch die passenden Ventile und Sensorik sind bereits von vielen Herstellern verfügbar. Wir mussten bei unserer Lösung alles ein wenig kleiner und unsichtbarer bauen, sodass wir auf den Aquaristikbedarf zurückgegriffen haben.
      Liebe Grüße

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