Hochbeetüberwachung ESP2866, Sensoren, Solar und LiPo

[Stefan K. (stefan_k390)]

Nach jahrelangem lesen stell ich jetzt auch mal eine Frage. Ich habe 
folgendes Projekt hier auf dem Tisch:

Für mein Hochbeet im Garten möchte ich eine autarke 
Umweltwertüberwachung aufbauen. Diese übermittelt die Messwerte zyklisch 
über WLAN und Mobilfunk an meinen Server. Dort läuft die ganze 
Auswertung und der Teil ist auch gar nicht von Relevanz. Mein "der 
Gerät" soll aus folgenden Komponenten bestehen:

- ESP2866 als Verarbeitungseinheit und Kopplung zum WLAN.
- Bodenfeuchtesensor (AZ-Delivery Fertigmodul)
- Temperatur/Luftfeuchte (AZ-Delivery Fertigmodul)
- Luftdruck (AZ-Delivery Fertigmodul)
- Sonneneinstrahlung (Sonne scheint, Sonne scheint nicht, mit 
Fotowiderstand. Intensität ist zweitrangig)

- 3,7V LiPO Fertigakku
- 1-3 Solarpanels 1W,5V
- Laderegler (AZ Delivery Laderegler 4,5V-5V Eingang, 5V Ausgang, 
3,7-4,5V Lithiumakku-Anschluss)

Ich möchte das ganze völlig unbeobachtet laufen lassen. Der Akku dient 
als Puffer und wird Tagsüber halbwegs aufgeladen, nachts kommt die 
Energie halt komplett aus dem Akku. Wenn der mal alle ist, stört mich 
nicht, dann fehlen halt mal ein paar Stunden die Messwerte.

Kann ich die Solarpanele einfach, brutalerweise, alle drei parallel an 
den Laderegler hängen, den Akku damit laden und gleichzeitig meine 
Schaltung versorgen? Was passiert, wenn der Akku voll ist und die Sonne 
richtig brezelt? Welche Schutzmechanismen muss/kann ich noch vorsehen?

[Michael B. (laberkopp)]

Stefan K. schrieb:
> Wenn der mal alle ist, stört mich nicht,

Ok.

Sei nicht überrascht, wenn das öfter vorkommt.

Deine Auswahl ist nicht energiesparend.

Wunder dich auch nicht, wenn Bodenfeuchte nur Zufallszahlen liefet und 
schnell kaputt ist.

Klar geht aus deiner Beschreibung hervor, dass dein Laderegler nur 5V am 
Eingang verkraftet, auch wenn er wegen vollem Akku abschaltet und das 
Solarmodul im Leerlauf die Leerlaufspannung erzeugt. Die darf also nur 
5V betragen. Dann liegt aber die Spannung wenn das Solarmodul Leistung 
bringt unter 4.2V. Dein Akku kann also nicht sinnvoll geladen werden.

Kauf halt statt dem billigsten USB Rotz aus Amazonien ein Modul das für 
Solarzellen vorgesehen ist. Am bestem im Paket, Solar-Powerbrick.

[Helmut -. (dc3yc)]

Bevor du mit Solarzellen, Laderegler und Lipo anfängst, solltest du 
zuerst berechnen, welche Leistung deine Sensoren brauchen und was der 
ESP8266 braucht (82, nicht 28). Dann kannst du weitersuchen. Ansonsten 
kommst du nicht weit. Und merke auch, dass der ESP bis zu 700mA 
benötigt, wenn er sich ins WLAN einbucht. Ist also eine Technik, die 
nicht unbedingt für Solarzellen geeignet ist. Ich verwende für sowas 
LoRa als Übertragungsstrecke und habe das Gateway LoRa-WLAN da, wo ich 
Netzspannung zur Verfügung habe.

[Rahul D. (rahul)]

Stefan K. schrieb:
> Der Akku dient als Puffer und wird Tagsüber halbwegs aufgeladen,

Dass du da eine Denkproblem hast, merkst du selber oder?
Woher soll die Energie kommen, wenn der Akku konstant leer gelutscht 
wird?

[Chris K. (kathe)]

Michael B. schrieb:
> Wunder dich auch nicht, wenn Bodenfeuchte nur Zufallszahlen liefet und
> schnell kaputt ist.

https://www.youtube.com/watch?v=m0mcCtcViTY

https://www.reddit.com/r/arduino/comments/q1anwt/beware_of_faulty_capacitive_soil_moisture_sensors/

Viel Spaß mit deinem Bodenfeuchtesensor.

[Georg M. (g_m)]

Stefan K. schrieb:
> ... Fertigmodul
> ... Fertigmodul
> ... Fertigmodul

Fertigmodul:
https://www.adafruit.com/product/4755

[Frank E. (Firma: Q3) (qualidat)]

Teste mal diesen Feuchtesensor:

https://www.adafruit.com/product/4026

Ist nicht ganz billig, arbeitet kapazitiv und hat ein digitales 
I2C-Interface. Drinnen steckt nicht nur ein "lumpiger" N555, sondern ein 
kompletter eigener MC, von dem ein GPIO-Pin im Touch-Sensor-Mode 
kapazitiv ausgewertet wird.

Wir verwenden die Elektronik dieser Sensoren ("Pfeil" unten wird 
abgeschnitten) für ein sehr zuverlässig funktionierendes kommerzielles 
Projekt ...

[Kilo S. (kilo_s)]

Oh, der grüne hype. Nach corona erneut?! Liegts am legalen cannabis? 
Wünsche jedenfalls gute Erträge, alles was selbst gemacht wird, muss 
nicht gekauft werden = Ziel der Politik erreicht!

Ja, ich liebe meinen "Balkongarten", mehr als 200L Erde in vielen 
Töpfen.
Erdbeeren, Himbeeren, Johannisbeeren, Heidelbeeren, Tomaten, Paprika, 
Chili, Peperoni, Paprika, Gurke, Melone, Salbei, Minze, Zitronenmelisse, 
Kapuzinerkresse, Liebstöckel, Petersilie, Schnittlauch usw...

Abgesehen vom großen Kasten "Katzengras" (also ein üppiger und gut 
gedeihender Rasen in Mini format) alles "Nutzpflanzen".
Teils (Chili, Tomaten und Paprika) sogar mehrere Sorten.

Dank südausrichtung sogar fast wie dafür gemacht...

Aber ernsthaft, für Gemüse lohnt das doch kaum. Zeitschaltuhr, Pumpe und 
am Abend ab 20-21 Uhr (wenns endlich warm ist, aktuell gibts außer im 
polytunnel nix zu Gießen) nen Liter oder zwei Wasser ins Beet.

Gilt auch für "Unkräuter" aller Art.

Meine kleine (bild) hat auch ihr erstes "Mini Hochbeet" von Papa gebaut 
bekommen. Holzreste und gemischte Schrauben aus dem schrotteimer, die 
lernt jetzt wann man Gießen muss, damit ihre geliebten Gurken und 
Tomaten gut wachsen.

Nur auf Technik basierend wird ein lebendes und dynamisches Projekt wie 
ein Hochbeet oder (Mini) Garten nicht so schön wie bei persönlicher 
Pflege.

Nur als Denkanstoß gedacht, denn die "module" die du gerne benutzen 
möchtest haben hier und da ihre Nachteile.
Ein Finger in der Erde um die Feuchtigkeit zu schätzen Düfte ganz 
intuitiv und weniger fehleranfällig funktionieren.

[Peter R. (peter_r689)]

Stefan K. schrieb:
> - ESP2866 als Verarbeitungseinheit und Kopplung zum WLAN.
> - Bodenfeuchtesensor (AZ-Delivery Fertigmodul)
> - Temperatur/Luftfeuchte (AZ-Delivery Fertigmodul)
> - Luftdruck (AZ-Delivery Fertigmodul)
> - Sonneneinstrahlung (Sonne scheint, Sonne scheint nicht, mit
> Fotowiderstand. Intensität ist zweitrangig)
>
> - 3,7V LiPO Fertigakku
> - 1-3 Solarpanels 1W,5V
> - Laderegler (AZ Delivery Laderegler 4,5V-5V Eingang, 5V Ausgang,
> 3,7-4,5V Lithiumakku-Anschluss)

Hallo Stefan,
also werde ich mal meinen Senf dazugeben:
- zum ESP8266 -> der schafft das. Die Leistung reicht aus, solange kein 
HTTPS genutzt wird.
- zur Bodenfeuchte -> die ist abhängig von der Feuchte, ABER auch vom 
PH-Wert des Bodens. Gute Ergebnisse erhält man mit Sensoren, die mit 
Temperatur arbeiten. Das funktioniert mit einem Heizstab und einem 
Temperatursensor. Je langsamer die Temperatur steigt, um so höher ist 
die Feuchtigkeit.
- Temperatur, Luftfeuchte und Luftdruck ist mit einem BME280 erfassbar 
und funktioniert gut.
- Sonneneinstrahlung ist sehr schwierig. Anhand der Helligkeit kann kein 
Rückschluss auf Sonne gemacht werden. Da ist es besser die IR-Strahlung 
auszuwerten.

Und jetzt das schwierigste: ein LiPo mit 3,7V reicht nicht aus. Als 
erstes muss die Leistung pro Stunde ermittelt werden, also die Wh. Die 
müssen für 12 Stunden bereitgestellt werden. Der Akku darf nur bis zu 
30% entladen werden. So mal hypothetisch... ein ESP ohne Sensoren mit 
ca. 200mA mal 12h * 0,7 (0,7 wegen 30%) = 1,6 Wh. Ein Akku mit 3200mAh 
reicht maximal für 11 Stunden. Das Problem ist aber den Akku am Tag 
wieder voll zu bekommen. Das bedeutet, dass die Solarplatte und der 
Laderegler min. die doppelte Leistung bringen muss, also min. 3,2 Wh und 
das auch beim bewölkten Himmel. Das ist nur theoretisch... weil der 
Wirkungsgrad muss auch noch berücksichtigt werden! Und nicht jeder Tag 
reicht zum Aufladen aus.
Ich würde empfehlen: Akkupack mit 10000 mAh, Solarplatte und Regler der 
min. 2 A pro Stunde laden kann. Aufgrund der unterschiedlichen 
Spannungen und deren Anpassungen entstehen weitere Verluste.
Ich habe sowas ähnliches am Laufen und im Winter kommt ein Netzteil zur 
Anwendung. Von Ende April bis Ende September funktioniert es 
einigermaßen, solange genügend Sonne scheint. Sind mehrere bewölkte Tage 
hintereinander ist der Akku leer. Ich nutze 8800 mAh Akkupack mit 8,4V 
und 12V, 1,12A Solarzelle. Laderegler mit LM317 (12V auf 8,4V) und 
Spannungsregler auf 5V, für den ESP dann noch auf 3,3V. Jeder Schritt 
verbraucht Wärme und senkt somit den Wirkungsgrad. Es lässt sich per 
DC/DC Wandler und den ESP mit Sleep-Modus das noch optimieren. Dann wird 
es aber auch komplizierter.
Was will ich sagen... lieber etwas größer Dimensionieren und den 
Feuchtesensor mit Vorsicht nutzen ;-)

Gruß Peter