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Nachdem im Sommer 2023 einige Pflanzen während Ferienabwesenheit arg gelitten haben, wuchs die Idee, die Bewässerung des Gartens an den sonnigsten Stellen zu automatisieren.
Die Steuerung wird durch den im Januar 2024 erworbenen Raspberry Pi 4 B (Raspi) vorgenommen.
- Ein Raspbery Pi 4 B
- Verteilerbox/Nassabzweigdose
- Druckminderer
- Gardena-Bewässerungsventil (bei Galaxus Fr. 33.60, bei Jumbo Fr. 59.95)
-
Gardena Ventilbox V3
(wegen möglichem Ausbau in Zukunft V3 und nicht V1)
- Steckernetzteil 230V AC --> 24V AC für das Gardena-Ventil
- Gardena Wasserrohr 25mm; Länge je nach Situation
- Gardena-Schneidwerkzeug
- Gardena Entwässerungsventil am Ende des 25mm-Wasserrohrs
- Gardena Micro-Drip-System 13mm, 50m lang, mit 4l/Stunde pro Tropfloch (konnte
ich bei "Do it + Garden" zu einem Liquidationspreis von Fr. 50.- erstehen)
- Gardena Rohrhalter 13 mm
- Gardena Micro-Drip-System T-Stücke 13mm > 4.6mm
- Gardena Micro-Drip-System Verteilerrohr 4.6mm, 15m lang
- Gardena Rohrhalter 4.6 mm
- Gardena Micro-Drip-System regulierbare Reihentropfer (1-8 l/h)
- Verbindungen für Gardena-Verteilrohre (25mm, 13mm, 4.6mm) und
Rohrhalterungen (13mm, 4.6mm) sind bei
Jumbo oft günstiger als bei Online-Anbietern
- 2 Stück Shelly plus 1
- WAGO-Klemmen
- Elektrodraht und Kabel mit Steckern
- Kabel für die Steuerung: Laut Gardena beträgt die Stromaufnahme des 24-Ventils bis zu 150mA und somit ist ein
Kabelquerschnitt von mind. 0.05mm² erforderlich.
- Kabelbinder
Geplant wurde, die Bewässerung mittels einem Raspi und HTTP-Befehlen an
Shelly-Geräte zu steuern, welche den Strom an das Wasser-Ventil ein- und
ausschalten. Damit der Trafo nicht ständig unter Strom ist (gemessen wurde
zwar nur ein Verbrauch von 1.8 W ohne Last), soll einerseits die
Stromversorgung des Trafos und anschliessend die Stromversorgung des Ventils
geschaltet werden.
Ein Schaltschema ist dabei immer hilfreich - auch wenn es optisch nicht sehr
ansprechend ist... ;-)
Die fertige Box mit allen Elementen (Zuführung 230 V AC, Trafo mit Ausgangsspannung 24 V AC, den zwei Shellys plus 1 und der Ausführung eines dünneren Kabels mit 24 V AC zum Ventil ist unten abgebildet:
Der Trafo wurde mittels Schrauben und daran befestigten Kabelbindern fixiert. Die Stromkabel wurden beim Ausgang und Eingang ebenfalls mittels Kabelbindern fixiert, damit die Innereien gegen Zug gesichert sind.
Ein erster Test der Steuerungsbox am 4.2.24 zeigte: Es funktioniert! :-)
Elektrische Anschlüsse in der Ventilbox V3:
Die schwarzen Kabel kommen vom Ventil, die beiden anderen führen die
24 V AC von der oben beschriebenen Steuerungsbox hinzu.
Am 21. Februar 2024 wurde ca. 15m Pipeline (Gardena 25mm-Wasserrohr) verlegt.
Nach ca. 10m wurde das Rohr durchnitten, um ein T-Stück einzufügen.
Dabei hat sich das Gardena-Schneidwerkzeug
als extrem hilfreich bewährt: Werkzeug auf Rohr drücken und nach
etwa zwei Umdrehungen ist das Rohr sauber geschnitten.
Anschliessend wurde vom T-Stück aus ein 50m langes Tropfrohr
(mit 4l Wasser pro Stunde und Tropfloch) entlang einer Glanzmispel-Hecke und
in einer Böschung mit Johanniskraut (Hypericum) verlegt.
Beim anschliessenden Test, ob alle Verbindungen dicht sind, floss
plötzlich kein Wasser mehr. Ob sich ein Shelly verabschiedet hat?
Ein Blick auf die Uhr zeigte: Es ist 19:30 Uhr und es wurde klar, dass
die Sicherheitsabschaltung aktiv geworden war - check! :-)
In den ersten Märztagen wurden das 50m-Tropfrohr besser verlegt und mittels
Befestigungshaken fixiert. Ausserdem wurden von diesem Rohr zwei Abzweigungen
mittels 13mm-T-Stücken zu 4.6mm-Röhrchen eingebaut: Diese
Röhrchen führen zum einen an drei Farne und ausserdem zu einem
Zebragras-Strauch. An diesen Röhrchen wurden fünf regulierbare
Reihentropfer (siehe oben in der Materialliste) zwischengeschaltet.
Nach dem Einschalten der Bewässerung wurde
kontrolliert, ob alle Pflanzen mit Wasser versorgt werden und zudem, ob
auch der Perückenstrauch am Ende des Tropfrohres mit Wasser versorgt wird.
Alles war in Ordnung und nach dem Abschalten des Ventils floss auch Wasser
aus dem am Ende der 25mm-Pipeline angebrachten Entwässerungsventils.
Dieses sollte keinesfalls mehr als 2m unterhalb des Einspeisepunktes liegen,
weil es sich sonst wegen der Gravitation nicht öffnet; das Ventil
öffnet sich erst, wenn der Druck unter 0.2 Bar fällt!
Da wir beim Aussen-Wasseraschluss den vollen Druck der Hauszuleitung haben
(das Druckreduzierventil im Untergeschoss füs Innere des Hauses wurde
absichtlich nach der Abzweigung zum Aussenanschluss eingebaut) wurde am
9.3.24 ein 'Gardena Druckminderer' am Anschluss eingebaut, welcher den
Druck auf 3.1 Bar reduziert.
Am 11. März 2024 wurden ein 25mm-Wasserrohr und ein Elektro-Wellrohr
unter Waschbetonplatten verlegt (nicht ganz so einfach, wenn die Platten
anschliessend wieder horizontal, bündig und wackelfrei verlegt sein
sollen...).
Rechts der Wasseranschluss, rechts hinten die helle Steuerbox für
das Ventil und links unten die Ventilbox.
Die Rohre sind allesamt dicht, nur beim Ausgang der Ventilbox ist die
Schraubverbindung etwas undicht - da muss noch eine Lösung gesucht
werden...
Diese Leckage habe ich Gardena in einer E-Mail via Kontaktformular beschrieben
und noch gleichentags erhielt ich eine Antwort mit der Frage, ob vielleicht
beim Verbinder Art.2762-20 die Flachdichtung fehlen würde. Daraufhin
schickte ich das Foto unten links, in dem in der Tat keine Dichtung vorhanden
ist.
Umgehend erhielt ich die Antwort, dass mir kostenlos Ersatz geschickt wird
und heute (19.3.24) kam das Paket an. Unten rechts ist der Verbinder
(25mm <-> 1") mit der schwarzen Dichtung abgebildet:
Beim Kauf eines solchen Verbinders sollte man also unbedingt darauf
achten, dass die Dichtung innen vorhanden ist!
Nach dem Einbau des Ersatzes funktionierte alles einwandfrei und ohne, dass
irgendwo irgend ein Teil der ganzen Anlage undicht gewesen wäre!
Danke an Herrn M.B. von Gardena!
Das folgende Foto zeigt den Wasseranschluss mit dem Druckminderer
und unten ist der Anschluss an die Ventilbox (unterlegt mit
Flusskiesel ⌀ 8-25mm) abgebildet:
Projekt momentan erfolgreich beendet! 🙂 An der Software wird natürlich noch weiter gearbeitet...
Die Steuerung des Trafos und des Ventils wird über die beiden Shellys
gemacht. Auf dem Raspi läuft ein cron-job mit einem Script, das
täglich jeweils um 03:11 Uhr
(Profis empfehlen, jeweils frühmorgens zu wässern) aufgrund der
Meteodaten der letzten acht Tage
(Maximaltemperaturen, Niederschlag)
entscheidet, ob die Bewässerung gestartet werden soll oder nicht:
11 3 * * * /pfad_zum_script/bewaesserung.sh >> pfad_zum_script/bewaesserung.log 2>>/pfad_zum_script/bewaesserung.errlog
Zur besseren Darstellung wurde vor dem Einfügen des untenstehenden Scripts
folgender Befehl benutzt:
cat bewaesserung.sh | > bewaesserung.text
Falls bewässert wird (ca. 30 l/m²) wird dieser Wert in einem separaten
File wassergaben.dat gespeichert und einerseits in den
Graphiken und
andererseits im täglich ablaufenden Algorithums, ob heute bewässert
werden soll oder nicht, gleichbedeutend mit natülichem Niederschlag
mitberücksichtigt.
Um das gesamte System (Bewässerung, Berechnung, graphische Darstellung)
zu testen, wird jeweils einmal in der Woche testeshalber um (im Moment)
16:11 Uhr während
vier Minuten bewässert. In den Graphiken ist dies in grüner
Farbe dargestellt. Diese "Testbewässerungen" werden im Algorithmus,
ob bewässert werden soll oder nicht, natürlich nicht
berücksichtigt!
Und: Falls mit der automatischen Steuerung irgendetwas schief laufen sollte, wurde ein Sicherheitssystem eingerichtet, welches verhindern soll, dass die Bewässerung "ewig" läuft.
Schliesslich wurde sicherheitshalber ein Hochverfügbarkeitssystem eingerichtet: Jeweils einer der Raspis (beide Raspberry Pi 4 B) ist Master, während der andere als Slave bereitsteht, um im Fall des Versagens des Masters die Arbeiten mittels einem 'Failover' praktisch nahtlos zu übernehmen.
Frühmorgens am 9. April 2024 wurde aufgrund des verwendeten Algorithums
erstmals eine Bewässerung ausgelöst:
Der Grund ist in der ersten Kolonne oben zu sehen: Die durchschnittliche
Maximaltemperatur in den letzten acht Tagen lag über 20 Grad,
der kumulierte Niederschlag der letzten acht Tage war weniger als 3mm und im
Moment der Entscheidung betrug die Windgeschwindigkeit weniger als 40km/h.
Bei der Bewässerung fiel mir auf, dass bei den zwei Töpfen mit Pflanzen,
die mittels einem 4.6-mm-Verteilerrohr und einem Tropfer mit Wasser versorgt
werden, das Wasser nach wenigen Minuten durchfloss und unten am Topf wieder
austrat. Selbst eine längere Recherche im WWW brachte keine Lösung.
Schliesslich schilderte ich das Problem 'ChatGPT' und erhielt zwei nützliche
Vorschläge: 1. Es mit "Ollas" (diesen Begriff kannte ich bisher nicht) zu
versuchen und zweitens diese oben gegen Verschmutzung und Insekten mittels einem
Flies zu schützen.
Oben links sind die beiden Ollas zu sehen, auf deren Oberseite ein Flies - wie
es im Garten zur Unkrautverhütung verwendet wird - mittels Kabelbindern nach
leichtem Eindrücken befestigt ist. Auf dem Bild rechts ist die Oberseite des
Ollas zu sehen, zusammen mit dem direkt darüber installierten Tropfer.
Damit sollte das Wasser in den Olla tropfen und diesen füllen, welcher danach
das Wasser durch das Keramikgefäss langsam und über Tage hinweg abgibt.