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Growduino V.2 – Automatische Pflanzenüberwachung

Der ein oder andere hat es in der Vergangenheit bestimmt schon mitbekommen, dass ich leidenschaftlicher Chili-Gärtner bin. Wie in jedem Jahr, plane ich auch 2016 den Anbau diverser Chilisorten in unserem Garten. Zu Beginn der Chili Saison 2015 habe ich bereits einen kleinen Helfer entwickelt, welcher die jungen Chili-Pflanzen im Brutkasten dauerhaft überwacht und vollautomatisch sowohl die Temperatur, die Beleuchtung und die Bewässerung steuert. In diesem Jahr war es an der Zeit, das Projekt mit dem Codenamen Growduino zu erweitern und aus dem wirren Kabelgewirr auf dem Steckbrett, eine mehr oder weniger sauber verlötete Platine zu erstellen.

Growduino V2

Der Growduino ist eine auf dem Arduino basierende Plattform zum Überwachen und Anpassen sämtlicher Umweltfaktoren innerhalb meiner Anzuchtbox. Da ich nicht jeden Tag die Zeit finde um mich um meine Chilis zu kümmern, soll der Großteil der anfallenden Aufgaben komplett selbstständig erledigt werden.

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Zuletzt aktualisiert am 9. Oktober 2016 um 10:24 . Wir weisen darauf hin, dass sich hier angezeigte Preise inzwischen geändert haben können. Alle Angaben ohne Gewähr.

Was kann der Growduino?

Der Growduino ist relativ vielseitig anwendbar, momentan ist er mit diversen Sensoren ausgestattet, kann softwareseitig aber problemlos erweitert werden.

Growduino Sensoren

  • Steuerung der Hauptbeleuchtung anhand der Uhrzeit
  • Steuerung der LED-Pflanzenlampen nach zufälligen Mustern
  • Steuerung der Heizung anhand der aktuellen Temperatur
  • Steuerung der Windsimulation
  • Steuerung der Gießautomatik
  • Messen der Bodenfeuchtigkeit
  • Messen der Temperatur
  • Messen des UV-Werts
  • Messen der Lichtintensität in Lux
  • Messen der Luftfeuchtigkeit
  • Senden der aktuellen Daten in das Internet
  • Messen des Wasserstands im Wasserreservoir

Steuerung der Beleuchtung

Aufgrund unserer klimatischen Verhältnisse, kommt man hierzulande nicht an künstlicher Beleuchtung vorbei. Für die Beleuchtung innerhalb meiner Growbox sorgt eine kaltweisse Leuchtstoffröhre aus dem Hause Philips. Da ich das manuelle ein- und ausschalten der Beleuchtung auf Dauer vergessen würde, übernimmt der Growduino die Steuerung. Das schalten der Beleuchtung ist vergleichsweise unkompliziert. Über RTC, einer Real Time Clock, kennt der Arduino die aktuelle Uhrzeit und kann einem Regelwerk folgen. Das besagt bei mir, dass zwischen 07:00 Uhr morgens und 21:00 Uhr Abends Tag sein soll. Somit wird zur jeweiligen Zeit das ein- oder aus Signal über den 433 mhz Funksender an die Funksteckdose an welche die Beleuchtung angeschlossen ist gesendet.

Zufälliges Schalten der LED Pflanzenlampen

Bei einer meiner Bestellungen in China, habe ich mir ein paar LED Stripes, speziell für die Beleuchtung von Pflanzen bestellt. Diese Streifen haben blaue und rote LED welche vom Lichtspektrum her auf den Bedarf von Pflanzen abgestimmt sein sollen. Diese Streifen werden 5 mal täglich für jeweils 30 Minuten angeschaltet. Natürlich immer nur innerhalb der Zeit, zu welcher die normale Beleuchtung ebenfalls an ist.

Regeln der Temperatur

Innerhalb meiner Anzuchtbox befindet sich ein DHT22 Temperatursensor, fällt die von diesem gemeldete Temperatur unter die 18°C Marke, so wird der Funksteckdose an welcher das Heizkabel angeschlossen ist, angeschaltet. Sind innerhalb der Growbox 22°C erreicht, so wird die Heizung wieder abgeschaltet. In meiner Anzuchtkiste wird die Temperatur daher nie unter die 18°C Marke fallen. Da durch die Beleuchtung bereits Wärme erzeugt wird, ist die Heizung nur relativ selten, vornehmlich in der Nacht, an.

Die Heizung

Die Heizung selber ist lediglich ein einfaches Heizkabel aus dem Reptilien-Bereich. Mit einer Leistung von 15 Watt benötigt diese nicht viel Strom.

Steuerung der Windsimulation

Im letzten Jahr habe ich den Fehler gemacht, auf eine vernünftige Windsimulation weitestgehend zu verzichten. Als die Pflanzen dann in den Garten kamen, konnten sie dem Wind nicht sonderlich viel entgegensetzen. Eigentlich kein Wunder, sie haben es nie gelernt und demnach auch keine stabilen Stämme ausgebildet. Der Growduino sorgt nun dafür, das fünf mal täglich, egal ob tagsüber oder nachts, ein Ventilator in der Box eingeschaltet wird. Bei dem Ventilator handelt es sich um einen handelsüblichen PC-Lüfter welcher mit 6 Volt betrieben wird.

Die Gießautomatik

Da eine automatische Bewässerung etwas tolles ist, darf auch diese natürlich nicht fehlen. Der GRowduino misst über einen Bodenfeuchte-Sensor die elektrische Leitfähigkeit der Erde. Je feuchter diese ist, desto mehr Wasser befindet sich in ihr. Anhand dieses Werts kann ich einen Schwellwert definieren, bei dessen unterschreiten eine Pumpe angesteuert wird, welche eine Minute lang Wasser über ein Sprinklersystem über die Pflanzen versprüht. Als Reservoir für das Gießwasser dient ein ausgedienter 5 Liter Kanister. Bei den noch jungen Pflanzen in einem nahezu geschlossenem System reichen fünf Liter verhältnismüßig lange. Sollte das Reservoir dennoch einmal leer sein, meldet dies ein Wasserstand-Sensor. Somit läuft die Pumpe nicht trocken und bedankt sich bei mir durch eine längere Lebenszeit. Ist das Reservoir leer, so schickt mir der Growduino eine Push-Mitteilung auf das Telefon.

Visualisierung der aktuellen Daten

Über ein ESP8266 Wifi-Modul verbindet sich der Growduino mit meinem W-LAN und sendet einmal in der Minute die aktuellen Daten auf meinen Server. Hier werden diese Informationen in einer Datenbank gespeichert und ich kann schöne Statistiken und Graphen erzeugen. Darüber hinaus kann ich über das Smartphone von überall sehen ob es den Pflanzen gut geht.

growduino live daten

Growduino Livedaten

Darüber hinaus befindet sich auf dem Growduino ein LC-Display auf welchem ich die aktuellen Parameter auch direkt im Keller ablesen kann.

Die im Growduino verwendeten Komponenten

Bei der Auswahl der Komponenten habe ich natürlich zuerst auf die Sensoren zurückgegriffen, welche ich noch in meinem Fundus hatte. Im laufe der Zeit sammelt sich der ein oder andere nützliche Sensor an und wartet darauf Verwendung zu finden.

KomponenteBildAufgabeBezugsquelle
Arduino NanoArduino NanoDer Arduino Nano ist das Herzstück des Growduinos. Dieser Mikrocontroler steuert sämtliche Sensoren an.Amazon
Echtzeituhr
RTC DS1307
real-time-clockDie Echtzeituhr sorgt dafür das der Growduino immer die korrekte Uhrzeit kennt. Nur so ist die zeitgesteuerte Schaltung der Beleuchtung möglich.Amazon
433mhz Funk-Sendemodul433mhz-funkmodul-arduinoUm die Funksteckdosen welche die 230V Komponenten wie die Beleuchtung und die Heizung schalten ansteuern zu können, wird das Funk-Sendemodul benötigtAmazon
Bodenfeuchte Sensorbodenfeuchte-sensor-arduinoUm ein überwässern der Chili-Pflanzen zu verhindern, ermittelt der Growduino vor dem eigentlichen Gießen die aktuelle Bodenfeuchtigkeit. Ist der Wassergehalt hoch genug, wird nicht gegossen.Amazon
ESP8266 Wifi-ModulESP8266Da der Growduino die ermittelten Werte auch in Internet schicken soll, wird das ESP8266 Wifi-Modul benötigt. So habe ich die Möglichkeit immer auf dem laufenden zu sein und bei einem technischen Defekt sofort Bescheid zu wissen.Amazon
DHT22 Temperatur und LuftfeuchtigkeitssensorDHT22Der DHT22 Temperatur- und Luftfeuchtigkeitssensor ist dafür zuständig, sowohl die Temperatur wie auch die Luftfeuchtigkeit zu ermitteln.Amazon
GY-30 LichtsensorGY-30 SensorDer GY-30 Lichtsensor, ermittelt die Stärke der Beleuchtung in Lux. Im Gegensatz zum klassischen Fotowiderständ, liefert der GY-30 keinen abstarakten Zahlenwert sondern den tatsächlichen Wert in Lux zurück.Amazon
STM32 UV-Sensorstm32-uv-sensorUm neben der eigentlichen Lichtstärke auch den UV-Wert zu ermitteln, darf natürlich der UVSensor nicht planen. Spätestens wenn ich im Sommer den Growduino nutze um die Parameter im Garten zu messen, wird dieser interessant.Amazon
Brenenstuhl Funksteckdosenfunksteckdosen-433mhzDa ich ungern 230V im Gehäuse habe, habe ich die Relais aus der ersten Version des Growduinos durch den 433mhz Funksensor und dieses Steckdosen-Set ersetzt. Über wenige Zeilen Code, lassen diese sich mit dem Arduino ansteuern.Amazon
i2c LC-Displayi2c-lcd-displayIrgendwie wäre es langweilig, wenn die ermittelten Daten nur im Internet abrufbar wären. Daher habe ich ein vierzeiliges LC-Display eingebaut auf welchem sämtliche Daten direkt ablesbar sind. Um Pins auf dem Arduino zu sparen, habe ich auf ein Modell mit einem Adapter für den i2c Bus zurückgegriffenAmazon
15 Watt HeizkabelheizkabelDa meine Growbox im Keller steht, muss ich hier stellenweise temperaturtechnisch ein wenig nachhelfen. Dieses 15 Watt Heizkabel aus dem Reptilienbereich schalte ich über eine Funksteckdose sobald ein bestimmter Schwellwert unterschritten ist.Amazon
LeuchtstoffröhreleuchtstoffroehreDas Licht innerhalb meiner Growbox entspringt einer kaltweissen Philips 18 Watt Leuchtstoffröhre. Wie auch das Heizkabel, wird die Leuchtstoffröhre über eine Funksteckdose geschaltet.Amazon
PC LüfterluefterUm die jungen Pflanzen schon einmal an das harte Leben in der freien Wildnis zu gewöhnen, schaltet der Growduino den Lüfter in unregelmäßigen Abständen ein. Dadurch können sie Pflanzen stabile Stämme bilden.Amazon

Die Software und die Platine

Sobald die letzten Kinderkrankheiten Growduino behoben sind, werde ich das Platinen-Layout und die Software kostenlos zur Verfügung stellen. Bis das allerdings soweit ist, reden wir über die Chili-Saison 2017.

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15 Kommentare
  1. Hallo,

    cooles Projekt 🙂

    wie steuerst Du Deine Pumpe und welche Pumpe verwendest Du, ich hab das aus dem Text nicht rauslesen können.

    Wie versendest Du die Push-Nachrichten? Über den ESP8266?

    Tolle Sache.

    Gruß Frank

  2. Hallo ich bin auf der suche nach einer kleinen hilfe ich würde mir gerne einen schrank mit micro greens mit fünf fächern bauen. Könntest du dir vorstellen mich bitte technisch zu unterstützen danke

  3. moin,

    ich bin grade an einer ähnlichen variante am basteln.

    ich arbeite mit thingspeak.com sehr zu empfehlen, hier mal meine auswertungsseite:
    https://thingspeak.com/channels/129139

    mithilfe von thingspeak versende ich dann twitter tweeds an mich selbst, sollte ja unabhängig ios funktionieren 😉

    ist auch auf meiner homepage unter BLODS -> Live zu sehen

    grüße

  4. Hi, cooles Projekt. Hast du schon das Platinenlayout und die Software fertig. Würde gerne das System nachbauen.
    Grüße

  5. Moin,

    ich hätte auch Interesse an der Elektronik und der Software 🙂
    Gibt es da schon Neuigkeiten zu verkünden? Würde das System auch gern nachbauen!

    Viele Grüße

  6. Find das Projekt auch super und würde mich ebenfalls über die Veröffentlichung der Verschaltung/Codeabschnitte etc. sehr freuen! Experimentiere gerade selbst daran. Allerdings stiften die ganzen I2C Teilnehmer aktuell noch ein wenig Verwirrung…

    Am liebsten würde ich ja die gesamte Codierung der Sensoren selbst schreiben, aber aktuell versuche ich mich mit den Bibliotheken zu den jew. Sensoren auseinanderzusetzen. Gar nicht so einfach !

    Hast du dazu die Arduino IDE verwendet oder lässt sich eine andere IDE empfehlen?

    MfG Töfte

  7. Vielleicht wäre ein finanzieller Anreiz eine Quelle der Inspiration

  8. Sehr schönes Projekt, wann ist mit dem Code zu rechnen?

  9. Hey, die läuft die Versuchsphase? Wäre aber dem Projekt auch sehr interessiert…

    Gruß Homes

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