Wir haben im Keller ein Grundfos Hauswasserwerk verbaut, welches unser Zisternenwasser ansaugt und in den Garten befördert.
Hier werden ein Wasserhahn, die Bewässerungsanlage sowie die automatische Nachfüllung unseres Wasserbeckens versorgt.
(Die entsprechenden Beiträge folgen noch und werden verlinkt!)
Damit diese durch zu wenig Wasser trocken läuft, möchte ich den Füllstand der Zisterne überwachen und bei einem bestimmten Grundlevel abschalten.
Ursprünglich war geplant, dass die Steuerleitung für die Füllstandsmessung sowie Beregnungsanlage ein eigenes Leerrohr bekommt, leider/zum Glück war dieses das einzige Leerrohr, welches während der Bauphase kaputtging und sich offensichtlich mit Beton füllte.
In jeden Fall gab es kein Durchkommen mehr.
Außerdem hatte ich auch bedenken, ob ich mir bei Gewitter keine Überspannung auf die 24V von Loxone bekomme?
Bei der nachfolgenden Lösung habe ich mich auf DC 12V festgelegt und alle Komponenten danach ausgelegt.
Auch 24V hätten funktioniert, allerdings hatte ich bereits entsprechende Netzteile hier.
Füllstandsmessung der Zisterne mit einem Differenzdrucksensor
Ich war sehr lange der Überzeugung, die Messung via Ultraschall zu lösen, nach einigen Recherchen habe ich mich dann aber doch für einen Drucksensor entschieden, den TL-136 welcher am Signalausgang 4-20mA liefert.
Bislang habe ich diese Entscheidung nicht bereut, das Messprinzip basiert auf einer piezoelektrische Differenzdruckmessung.
In der Zuleitung ist eine zusätzliche Leitung, welche den Umgebungsdruck misst und so für eine höhere Genauigkeit sorgt.
Aus diesem Grund ist es auch wichtig, die Zuleitung NICHT zu kürzen!
Bei mir reicht das vorhandene Kabel gerade noch aus, dass der Sensor in der Zisterne am Boden liegt und direkt unter der Wärmepumpe (Stück weißes Leerrohr) herauskommt.
Hier habe ich noch gute 20cm übrig.
Den Sensor habe ich übrigens in ein PE-Rohr geführt, sodass er "etwas geschützt" im Wasser liegt.
Das PE-Rohr hat unten einige Löcher und reicht bis ca. 10cm über dem maximalen Wasserspiegel.
Direkt unter der Wärmepumpe habe ich eine kleine IP68 Anschlussbox (inzwischen eine mit 3 Leitungen) wo ich 2x mit den 12V des Netzteils und 2x mit den Leitungen des Drucksensors auf ein 4 adriges Kabel gehe.
Damit gehts dann also mit der Spannungsversorgung sowie dem Drucksignal zur Steuerbox.
Hier ein Bild der ersten Version, wie die Steuerung noch im gleichen kleinen Anschlusskästchen war:
Ansteuerung der Magnetventile für die Gartenbewässerung
In der Ventilbox und eigentlich fast überall im Garten habe ich vom gleichen Hersteller Verteilerdosen in den unterschiedlichsten Größen bestellt.
Mit denen bin ich absolut zufrieden.
Hier komme ich dann mit dem 7-adrigen Steuerkabel und kann meine 5 Beregnungskreise schalten.
Da ich bereits die DC 12V in der Steuerbox habe, hatte ich darauf geachtet, auch entsprechende RPE Magnetventile zu benutzen, ich wollte nicht wirklich ein extra Netzteil dafür.
Gängig sind in dem Bereich wohl AC 24V, also da unbedingt darauf achten! (nebenstehender Link ist nur ein Beispiel!)
Aufbau der Steuerbox mit Schaltrelais & dem ESP6288
Folgende Komponenten habe ich für die Schaltung besorgt:
- IP65 Elektronikbox (Anzeige)
- Europlatine (Anzeige)
- 3x 2-Relais AZDelivery Module (Anzeige)
- AZDelivery NodeMCU Amica V2 (Anzeige)
- AZDelivery DC-DC Step Down LM2596S (Anzeige)
- 3 poliger IP68 Winkelstecker für die Antenne (Anzeige)
- 5 poliger IP68 Winkelstecker für die Versorgung & Drucksensor (Anzeige)
- 7 poliger IP68 Winkelstecker für die Abgänge zu den Magnetventilen (Anzeige)
- externe WLAN Antenne mit Magnetfuß (Sonne-, Regen-, Frostschutz) (Anzeige)
- IP44 12V DC Netzteil (hatte ich schon) (Anzeige)
Nachfolgend ist die "technisch funktionsfähige" 3. Version der Schaltung, dies hatte ich zuletzt mit Winkelstecker versehen, sodass ich die ganze Box relativ unkompliziert "Einwintern" kann.
Im Winter brauche ich weder Beregnung noch den Zisternen-Füllstand, da die Außenkreise eh geleert werden.
Hier mein Entwurf der Schaltung für den Drucksensor:
Der Drucksensor bekommt in meinem Fall die 12V DC und geht dann über einen 27k Widerstand in den AO-Eingang vom NodeMCU.
Der 10µF Kondensator ist sind inzwischen 2x 1µF parallel, hier hatte ich gute Werte, was die Hardwareseite angeht.
Das Step-Down Modul habe ich auch mit 12V am Eingang versorgt und auf 5V eingestellt, womit ich auf den 5V IN des NodeMCU gehe.
Die Relais lege ich auf GPIO 0, 2, 4, 12, 13, 14 wobei einer davon beim Einschalten immer kurz anzieht, auf den habe ich kein Magnetventil gehängt.
Wer hier Unterstützung braucht, kann sich gerne melden. Bei genug Anfragen werde ich evtl. auch eine professionellere Platine herstellen lassen, aber für meinen privaten Einsatz solls erstmal gut sein.
Hier die verschlossene Box mit der externen Antenne:
So kann es "unter" die Wärmepumpe gehen, wo sie niemanden stört: (ganz unten ist noch ein Bild der gesamten Wärmepumpeninsel)
Software der Steuerbox, Verbindung mit Loxone & Programm
Auf dem NodeMCU ESP habe ich ESPEasy von Let´s Control It programmiert.
Unter Controllers habe ich das "Home Assistant (openHAB) MQTT Protokoll mit den Einstellungen des LoxBerries verwendet. Hier läuft bereits ein MQTT-Broker von der Loxone-Treppenlichtsteuerung.
Unter Devices habe ich dann für die Füllstandsmessung ein "Analog input - internal" Gerät mit Name "level" angelegt.
Die Kalibrierung wurde aktiviert und die Beiden Kalibrierpunkte wurden auf 0 = 0 und 1023 = 10.000 gesetzt.
Das Aktualisierungsintervall beträgt 10s.
Die weiteren Devices sind meine 6 Relays als "Switch input - Switch" wie folgt:
Die Einrichtung des LoxBerry´s werde ich noch in einem separaten Beitrag näher beschreiben, einige Worte dazu sind aber auch im bereits verlinkten Beitrag mit der Treppenlichtsteuerung.
Hier das "einfacher" Loxone Programm der Beregnung:
Grundsätzlich habe ich hier den Raspberry also virtueller Ausgang, wo die IP des LoxBerry´s hinterlegt ist.
Darunter sind dann meine Ausgangsbefehle mit den jeweiligen Befehlen für EIN und AUS.
Quasi identisch mit dem, was man eingibt, wenn man direkt über den Browser schaltet.
Im aktuellen Programm habe ich den Bewässerungsbaustein noch nicht in Benutzung, wir hatten auch den Rasen erst frisch angelegt und die Gießerei war eine andere, als es zukünftig der Fall sein wird.
Ich kann zum einen jeden Kreis einzeln ansteuern, mit dem Komfortschalter habe ich einen 6 Min-Timer.
In meinem Fall kann ich 2 Kreise öffnen ohne erkennbaren Druckverlust bei dem einzelnen Regler.
Mein letztes Programm war dennoch die Kreise nacheinander abzufahren, wer Interesse daran hat kann sich gerne melden.
Das deutlich komplexere Programm ist das der Zisternen Füllstandsmessung:
Ja, wo fang ich da jetzt an???
Von links her kommt das Zisternen-Level und der Status. Da es bzgl. der Antenne gerade am Anfang immer wieder 0 Werte gab, da der ESP nicht erreichbar war, dieser dann den kompletten Füllstand verfälscht hat, kommt ein kleines PicoC-Programm, welches den Wert nur dann weiterreicht, wenn er größer 1 ist.
Im Notiz sieht man, dass 0m ca, 1,46V entsprechen, insofern alles gut.
Als Nächstes werden über 10 Messungen im Minutentakt der Mittelwert gebildet, was das Ganze schonmal deutlich "ruhiger" macht.
Im oberen Schritt gehts dann an den Skalierer, welcher in meinem Fall bei 1,45V = 0L und 5V 6400L skaliert.
Der untere Skalierer nimmt dabei nicht die gemittelten Werte, sondern die orignal (RAW) Werte.
Oben geht dann der Wert direkt in den virtuellen Status, welcher mir in der App angezeigt wird.
Über den Statusbaustein erstelle ich den Text und Wert, wenn die Zisterne <500L erreicht hat. Hier gebe ich eine Durchsage und schalte die Stromverbindung zum Hauswasserwerk ab.
Unten habe ich dann noch Min/Max-Bausteine und Subtraktionen um die "gefilterten" sowie "ungefilterten(RAW) Werte in L bzw. Eingangsspannung zu bekommen.
Alle 4 können jederzeit zurückgesetzt werden, wird der Zisterne Wasser entnommen oder hinzugefügt, stimmen diese Stadien natürlich nicht mehr.
Ich muss mal noch sehen, ob ich automatisiert beim Einschalten des Hauswasserwerks oder Regen auch Resets mache...
Externe WLAN Antenne für besseren Empfang
Da ich bei der Wärmepumpe und dann auch noch unten versteckt ein ziemlich schlechtes WLAN-Signal hatte, habe ich mir mit einer externen Antenne beholfen.
Um eine externe Antenne verwenden zu können, sind wie nachfolgend eingezeichnet die vorhandene Leiterplattenantenne zu trennen (Cuttermesser oder Dremel) und an der kleinen Stelle die neue Antenne anzulöten.
Die Masse kann direkt aufs Gehäuse des ESP gehen.
Auch die externe Antenne habe ich mit einem Anschlusswinkel versehen, sodass ich diese für den Winter einfach abbauen kann:
Und so sieht die magnetisch montierte Antenne aus, wo sie einen deutlich besseren und vor allem stabileren Empfang hat (vor Umbau ca. 85dBm, danach ca. ~70dBm):
Fazit zum Eigenbau der ESP-Gartensteuerung mit Loxone
Die Steuerung war dieses Jahr gute 4 Wochen absolut störungsfrei in Betrieb.
Mit Hilfe der Hardware- sowie Software-Filter bekam ich die Genauigkeit der Füllstandsmessung auf ±50L, was in meinem Fall völlig ausreichend ist.
Ich schalte übrigens das Hauswasserwerk bei einem Füllstand von 500L ab, die gesamte Zisterne hat 6m³ und eine Wasserhöhe von 1,3m.
Die Einsparungen waren zum einen ein Füllstandssensor, welcher schnell mal gute 200-300€ kostet sowie ein Beregnungscomputer, welcher auch in dieser Liga oder gar höher spielt.
Vor allem aber ist die eigentliche Intelligenz immer noch unser Smarthome, wo eh die Wetterdaten und Ansteuerung des Hauswasserwerks bereits vorhanden sind.
Hier abschließend noch ein Bild, wo man die Wärmepumpe, die versteckte Steuerung und Ventilbox sieht:
Hier sieht man auch, dass ich den grünen Deckel der Ventilbox inzwischen mit einer basaltgrauen Farbe (RAL 7012) besprüht habe, um sie der Wärmepumpe bzw. den Basaltsteinchen anzugleichen.
Höhe hätte ich in jeden Fall, dass ich theoretisch die Box noch komplett mit den Steinchen zudecken kann, aber so lange ich da noch ab und an ran muss, lass ich das mal.
Und nun viel Spaß beim Nachbauen. Wer Unterstützung benötigt, oder auch gerne eine solche oder ähnliche Box möchte, kann sich gerne melden.
Vielleicht kommen ja dann bei entsprechender Resonanz etwas professionellere Platinen?
Anfrage einer Gartensteuerung mit einem ESP für Loxone
