Eine Bodenfeuchtemessung im Garten ist hilfreich, wenn man Pflanzen oder Rasen rechtzeitig und ausreichend bewässern möchte. Wenn man einen größeren Garten oder z.B. einen Schrebergarten hat, ist oft kein WLAN an allen Stellen verfügbar. Als Alternative bietet sich dann das Versenden der Sensordaten über LoRaWAN an. Die Vorteile habe ich bereits in meinem Beitrag LoRaWAN mit eigenem Gateway einrichten genannt.

ELV hat hierzu ein interessantes Produkt für einen überschaubaren Preis im Programm. Dazu braucht man das  LoRaWAN-Interfaces ELV-LW-INT1 und den  universellen Bodenfeuchtesensor SoMo1, I²C. Beide zusammen sind bei ELV für ca. 75 Euro zu erhalten.

Ich mit diesen Komponenten in einem größeren Garten die Bodenfeuchte und -temperatur gleichzeitig messen und halbstündlich an einen MQTT-Server übertragen. Ich habe dazu in der Nähe ein LoRaWAN-Gateway im TTN-Netz verfügbar.

Vor der Inbetriebnahme muss das System konfiguriert werden. Da die Konfiguration viele Möglichkeiten anbietet und für den Laien nicht trivial erscheint beschreibe ich, wie man den Sensor für diesen Zweck in Betrieb nehmen kann.

Installation der Hardware

Auch wenn die Platine als „Bausatz“ angeboten wird, sind keine Bestückungs- oder Lötarbeiten erforderlich. Das Interface besitzt neben 2 Mignon-Batterieslots vom Typ LR6 (AA) auch 2 Sensoranschlüsse mit UART- oder I²C-Schnittstelle. Obwohl insgesamt nur eine Spannungsversorgung über die Batterien (Akkus) von 3V zur Verfügung steht, können trotzdem 3,3 bzw. 5V an die Sensoren ausgegeben werden (über Transistoren). Dies ist wichtig, da die meisten Sensoren die etwas höhere Spannung für eine korrekte Messung benötigen. Die Platine besitzt keine externe Spannungsversorgung und kann daher nur durch Bestückung mit den 2 Mignonzellen in Betrieb genommen werden. Zur Befestigung liegen noch 2 Schrauben und eine Stiftleiste bei, über die ein Firmware-Update über einen USB-UART-Konverter UM2102N durchgeführt werden kann. Die richtige Firmware ist bereits installiert.

Der Feuchte- und Temperatursensor ist ebenfalls sofort einsatzbereit, kann Bodenfeuchte und -temperatur messen, besitzt einen AD/DA-Wandler und ist wasserdicht vergossen. Nach dem Einbau in eine Dose kann das Kabel des Sensors über die gekennzeichneten 4 Drähte an die Schnittstelle wie folgt angeschlossen werden:

• (braun) an +UB2
  
• (schwarz) an GND
• (blau) an SDA
• (weiß) an SCL

Weitere Detailinformationen finden sich z.B. in folgendem ELV-Journalartikel.

Wer kein LoRaWAN-Gateway in der nähe hat findet im Artikel LoRaWAN mit eigenem Gateway einrichten weitere Hinweise zum TTN-Netzwerk oder der Gateway-Einrichtung.

Ich empfehle, die Batterien erst wie im nächsten Kapitel beschrieben einzulegen.

Device und Applikation in TTN Netzwerk ergänzen

Nach dem Einloggen in das TTN-Netzwerk geht man auf den Reiter „Applications“. Als erstes erstelle ich eine Application und gebe hier einen aussagekräftigen Namen „Loris-Bodenfeuchte1“ ein.

Anschließend erstelle ich ein neues Device, indem ich auf „New Device“ klicke.

Bei „End device type“ kann man das Device direkt im Repository suchen (Option 1). Dazu wählt man ELV aus und findet dann schon das LoRaWAN Interface 1. Als Frequency Plan wird SF9 gewählt und nach Eingabe der JoinEUI (liegt dem Interface als kleiner Aufkleber bei) kann man auf Confirm tippen. Danach werden noch die DevEUI und der AppKey ergänzt. Die End-Device ID wird automatisch generiert und man kann nun „Register end device“ drücken. (Update Juli 2025: Die End-Device ID wird mittlerweile nicht mehr automatisch generiert. Hier kann man beispielsweise auch die DevEUI in der Notation "eui...." eintragen). 

Nach dem Einlegen der Batterien oder Akkus blinkt das Board kurz rot/gelb und wechselt dann auf grün.

Jetzt kann man unter „Live data“ beobachten, wie das Gerät Kontakt zum Netzwerk aufnimmt und Nutzdaten sendet. Zum Dekodieren der Daten benötigt man einen Payload Parser (ein kleiner Codeblock, der die vom Gerät empfangenen hexadezimalen Bytewerte übersetzt). Wenn man das Gerät wie beschrieben aus dem Repository ausgewählt hat, wird der Payload-Parser automatisch mitgeliefert. Dieser befindet sich unter dem Device im Reiter "Payload Formatter" "Uplink". Hier sollte "Use device Repository formatters" stehen. Den Code von eQ3  kann man sehen (und editieren), wenn man die Device aufruft und im Menü (OBEN!) den Reiter "Payload-formatters" aufruft.

Alternativ kann man diesen Code auch auf der ELV-Seite unter Downloads unter dem Link „ELV-LW-INT1 Payload-Parser“ herunterladen.

Sensor konfigurieren

Wer die Installation bis hierhin erfolgreich durchgeführt hat, wird feststellen, dass nur Statusdaten der Schnittstelle gesendet werden, aber keine Sensorwerte für Bodenfeuchte und Temperatur. Dies liegt daran, dass die Messung und Übertragung der Werte von den Sensoren erst aktiviert werden muss. Das Interface hingegen ist so vorkonfiguriert, dass es alle 30 Minuten eine Statusmeldung sendet.

Grundlagen zur Sensorkonfiguration

Die Befehle und Grundlagen für die Konfiguration der Sensoren und des Interfaces findet man in folgenden Dokumenten:

• Excel-Tabelle auf zum Interface mit allen Details zu Befehlen, Parametern, etc.
• Bau- und Bedienungsanleitung des Interfaces
• ELV-Journal 2/2024 unter Bausätze

Grundsätzlich tauscht man Informationen mit dem Interface und den Sensoren über eine Payload (eine Bytefolge von hexadezimalen Werten) aus. Befehle werden als Payload über einen Downlink-Kanal an ein Gerät gesendet, Daten werden über einen Uplink-Kanal empfangen. Kommandos werden als "frame-type" bezeichnet. In einem "frame-type" werden Daten wie z.B. Kanal und Parameter übertragen.

Für die zu übertragenden Codes (Bytes) müssen Werte berechnet werden, wobei teilweise zwischen dezimalen, hexadezimalen und binären Zahlenformaten gewechselt wird. ELV empfiehlt hierfür den folgenden einfachen Konverter.

In den folgenden Kapiteln werden einzelne Werte auch durch das Setzen von Bits ermittelt. Dabei gilt, dass die Bits in einem Byte von 0 bis 7 gezählt werden und rechts begonnen wird!

Sensoren über Kanäle ansprechen

Um die Sensoren und das Interface eindeutig anzusprechen benötigt man die Angabe einer Kanalnummer. Das Interface besitzt eine eigene Kanalnummer und neben dem gemeinsam verbauten Bodenfeuchte- und Temperatursensor wird auch ein Ultraschall-Disstanzsensor DUS1 unterstützt.

Folgende Kanalnummern stehen zur Verfügung:

Anzeige von Statusdaten

Theoretisch kann jeder Sensor eigene Statusdaten senden. Standardmäßig sendet das Interface jede halbe Stunde eine Statusnachricht und zusätzlich kann ich mir die Statusinformation des Feuchtesensors und des Temperatursensors jeweils in einem eigenen Zeitintervall senden lassen. Ich möchte aber insbesondere die Feuchte- und Temperaturinformationen immer zusammen erhalten und am liebsten noch zusammen mit den Statusinformationen des Interfaces (also insgesamt nur eine Nachricht mit allen Informationen jede halbe Stunde).

Dies kann ich erreichen, indem ich Statusgruppen verwende, in denen ich die Statusinformationen zusammenfasse und diese zusammengefassten Statusinformationen dann in eine Statusmeldung einfüge. In meinem Fall werden die Statusinformationen des Feuchtesensors und des Temperatursensors der Statusgruppe 1 zugeordnet. Ich werde für diese Sensoren nicht separat das Übermitteln von Statusinformationen aktivieren sondern werden das Interface so konfigurieren, dass es bei seiner halbstündlichen Statusinformation einfach die Gruppe 1 inkludieren soll. Damit wird die Statusmeldung auch die Informationen der Sensoren beinhalten.

Befehl zur Konfiguration der Sensoren

Zur Konfiguration verwende ich den "set single parameters" Befehl, dem ich beliebig viele Parameter übergeben kann. Mit diesem Befehl werden alle Parameteränderungen beginnen.

Feuchtesensor konfigurieren

Hierfür gelten folgende Punkte:

• Messungen müssen aktiviert werden, sonst kann der Feuchtesensor keine Daten senden.
• Man kann gleichzeitig auch das Messen der Temperatur aktivieren, so dass beide Werte synchron ermittelt werden!
• Der Bodenfeuchtesensor liefert immer sogenannte Rohwerte im Bereich von 3000 bis 4000 zurück. Diese kann man selber in Prozentwerte umrechnen oder vom Sensor direkt umrechnen lassen. Dazu ist das Ablesen der Sensorwerte im trockenen Zustand sowie in nassem Zustand erforderlich. Die beiden Rohwerte werden dann dem Sensor als Untegrenze für 0% und Obergrenze für 100% mitgeteilt.

Mit folgender Bytefolge konfiguriere ich den Feuchtesensor:

Temperaturmessung konfigurieren

Hierfür gelten folgende Punkte:

• Die Temperaturmessung wurde bereits über die Bodenfeuchtemessung aktiviert, so dass die Messzyklen für die Feuchtemessung automatisch gelten. Weitere Einstellungen zur Messwerterfassung sind bei diesem Ansatz nicht erforderlich.

Mit folgender Bytefolge konfiguriere ich den Temperatursensor:

Interface konfigurieren

Hierfür gelten die folgenden Punkte:

• Standardmäßig sendet das Interface alle 30 Minuten eine Statusmeldung, so dass dies nicht gesondert eingestellt werden muss.
• Zusätzlich zu den eigenen Statusinformation sollen die Statusinformation des Feuchte- und Temperatursensors übermittelt werden.

Mit folgender Bytefolge konfiguriere ich das Interface:

Konfigurationsänderung an das Gerät schicken

Dazu geht man im TTN-Webinterface unter "End devices" auf das SoMo1-INT1 Gert, wählt den Reiter "Messaging" und dort den Reiter "Downlink". Als "FPort" muss nun "10" eingestellt werden. Danach kann man die in den vorherigen Kapiteln erstellten drei Bytefolgen (Payload) jeweils in das Payload-Feld eintragen (bitte  ohne das führende 0x) und anschließend den Button "Schedule downlink" drücken. Das Kommando wird beim nächsten Verbindungsaufbau zum Gerät gesendet (durch kurzes Drücken des Buttons an der Schnittstelle kann die Zeit verkürzt werden).

Unter "Live data" kann man nun die Übertragung der Befehle beobachten. Wenn dort die "decode downlink data message" Meldung „No decoder defined for codec elv-lw-int1-codec“ erscheint, kann man diese ignorieren. Es gibt aktuell keinen Payload-Decoder, der in der Lage ist, die gesendete Bytefolge wieder in Klartext umzuwandeln.

Es kann einige Zeit dauern, bis die Einstellungen vorgenommen sind, da normalerweise die eingestellten Sendeintervalle abgewartet werden müssen (in diesem Beispiel bis zu 1 Stunde).

Um die Daten an einen MQTT-Server zu schicken verweise ich auf die Erläuterungen in folgendem Beitrag Füllstandsmessung mit LoRaWAN.

Wenn dann eine Statusinformation gesendet wird, sollte das Ergebnis wie folgt aussehen:

Die Daten können dann z.B. in Node-Red weiterverarbeitet und zur Steuerung von Bewässerungssensoren verwendet werden.

HINWEIS: Die Bodentemperatur wird als Zeichenkette (String) geliefert und nicht wie der Feuchtewert als Zahl (float-Typ). Vor der Speicherung in einer Datenbank sollte der Wert daher vorher umgewandelt werden, damit man ihn grafisch darstellen kann.

Optionale weitere Befehle

In der folgenden Tabelle sind einige weitere Befehle zur Konfiguration der Sensoren aufgelistet:

Wer eine elektrische Markise hat, möchte dass die Markise bei zu starkem Wind oder bei Regen besser eingefahren wird, damit die Markise keinen Schaden erleidet. Diesen Ausfahrschutz kann man für eine ausgefahrene Markise recht einfach erreichen, aber was ist, wenn man vor dem Ausfahren der Markise erst checken möchte, ob es regnet oder der Wind zu stark ist? Basis bei mir ist die Verwendung eines HMIP-BROLL Schalt-/Messaktors, der durch Drücken auf die obere Taste die Markise automatisch ausfährt und durch Drücken auf die untere Taste einfährt.

Lösungsansatz

Grundsätzlich brauche ich zuerst ein kleines Programm, welches nach einem Tastendruck prüft, ob es nicht regnet oder die Windgeschwindigkeit kleiner einem definierten Grenzwert ist. Ich nutze als Sensoren sowohl den HMIP Regensensor als auch die HMIP Wetterstation Pro mit dem Windmesser. Das Programm sieht wie folgt aus:

Wer das bis hierin genauso macht wird allerdings feststellen, dass beim Ausfahren trotzdem nichts geprüft wird.  Woran liegt das ?

Hier spielt nun das Thema Direktverknüpfung (oder beim Access Point die Gruppen) eine Rolle. Beim Anlernen des Rollladenaktors (HMIP-BROLL) werden automatisch zwei Direktverknüpfungen angelegt. Eine für den oberen Taster (i.d.R. Kanal 2) und eine für den unteren Taster (Kanal 1). Diese Direktverknüpfungen werden als Toggle Verknüpfungen erstellt und führen dazu, dass direkt im Schaltaktor das Aus- und Einfahren der Markise hinterlegt wird. Dabei ist nicht vorgesehen, dass vorher noch ein kleines Programm ausgeführt wird. Da es sich um eine im Geräte gespeicherte Information handelt, wird diese somit ohne Kommunikation mit CCU oder HAP ausgeführt.

Daher muss die Direktverknüpfung zwischen dem Taster für das Herunterfahren der Markise und dem Rollladen-Aktor gelöscht werden, damit das zentrale Programm zukünftig nur noch den Ausfahrvorgang durchführt. Im folgenden Bild ist die Direktverknüpfung zu sehen, die ich dazu auf der CCU gelöscht habe.

Im Anschluss steuert nun das oben erstellt Programm das Ausfahren der Markise und checkt ab sofort vorher, ob es regnet oder stark windet.

Im letzten Beitrag dieser Serie mache ich jetzt auch alte Garagentore mit einem alten Hörmann Torantriebe HMIP-fähig. Da die Hörmann Torantriebe sehr robust sind findet man noch viele Torantriebe des Typ Promatic 1, Promatic 2, Promatic 3 sowie Supramatic 1 und Supramatic 2. Das von EQ3 für Hörmann angebotene Homematic IP Modul für Hörmann Garagentorantriebe bietet leider nur Unterstützung ab Supramatic 3 und Promatic 4, so dass die eben genannten Geräte nicht unterstützt werden. Im folgenden zeige ich auf, wie diese trotzdem über HMIP angesprochen und gesteuert werden können.

Lösung

Die alten Hörmann Antriebe (und auch viele andere Garagentorantriebe) besitzen von Hause aus die Möglichkeit, per Taster an der Wand manuell gesteuert zu werden. Das Prinzip ist dabei recht einfach: Der Taster wird als Unterbrecher einer niedervoltführenden Leitung genutzt, d.h. schließe ich über den Taster die Leitungen, dann fließt ein geringer Strom und löst über diesen "Impuls" eine Aktion aus. Um einen Taster anzuschließen besitzt Hörmann i.d.R. zwei Anschlussklemmen, die in der entsprechenden Geräteanleitung dokumentiert sein sollten.

Diese sind i.d.R. für eine Spannung von 24 Volt ausgelegt. Schließt man diesen Kreis nun durch Betätigen des Tasters fließt der Strom und im Hörmann Antrieb wird durch diesen Impuls ein "Befehl" ausgelöst. Ein Impuls löst immer folgende Ereignisreiehenfolge aus (Sofern ich die Tore nicht bis zum Anschlag laufen lasse):

1. Impuls: Hochfahren
2. Impuls: Stoppen
3. Impuls: Runterfahren
4. Impuls: Stoppen

usw.

Natürlich wird ein Impuls nachdem das Tor hochgefahren wurde direkt das Runterfahren auslösen, ebenso umgekehrt.

Die Spannung wird vom Hörmann-Antrieb bereitgestellt, so dass hier kein zusätzlicher Trafo erforderlich ist.

Ein elektronischer Taster lässt sich wie in den vorigen Artikeln beschrieben nun leicht realisieren. Wir brauchen dazu nur eins von den im vorigen Artikel aufgebauten galvanisch getrennten Relais, welches über einen HMIP-Empfänger/Sender ein- und ausgeschaltet werden kann. Hier werdem nun die beiden Kabel der Impulstatser EIn-/Ausgänge von Hörmann aufgelegt. Wichtig ist dabei zu beachten, dass man tatsächlich die richtigen Niedervoltklemmen benutzt (Auf keinen Fall 230 Volt hier anschließen).

Bitte prüft immer, ob die Niedervoltspannung, die von einem Motor für einen Impulstaster geliefert wird, auch von der Relaisplatine unterstützt wird.

Anschlüsse und Programmierung

Der Umbau funktioniert recht einfach. Ich habe ein 0,5 mm² Stromkabel mit zwei Adern zwischen Relais und dem Hörmann Garagentorantrieb verlegt und angeschlossen. Dabei besitzt der Antrieb i.d.R. noch Öffnnungen am Gehäuse, durch die man die Kabel sauber einführen kann. Mit ein paar Kabelbindern kann das Ganze dann sicher bis zur Relaisplatine befestigt werden.

Um das Relais steuern zu können muss nun noch eine Steuerleitung von der HMIP-MOD-OC8 Platine zu dem zu schaltenden Relaisanschluss angeschlossen werden. Damit ist bzgl. Verkabelung alles erledigt. Für das Beispiel habe ich das Relais 7 sowie auf der HMIP PLatine  Anschluss Out 7 (physischer Kanal) verwendet.

Nun kann das Impulsprogramm auf der CCU erstellt werden.  Kanal 7 auf der HMIP-MOD8 Platine entspricht dem virtuellen Kanal 34, den ich für die Ansteuerung benötige. Über ein kleines Programm schalte ich den Kanal ein und nach 2 Sekunden wieder aus. Damit realisiere ich einen ausreichend große Zeit, um einen Impuls über das Relais an den Hörmann Antriebe zu senden.

Das zugrundeliegende Programm sieht wie folgt aus:

Sobald dieses nun ausgelöst wird fährt das Garagentor ab sofort los. Ein erneutes Aktivieren des Programm stoppt das Tor und anschließend würde das Tor wieder runterfahren.

Ich nutze diese Programm nur zur Steuerung über eine eigene Bedienoberfläche (NEO), so dass ich dieses als nicht "aktives" Programm gespeichert habe.

Alternativ lässt sich das Ganze auch über die ELV Homematic IP Bausatz Schaltplatine - 2-fach HmIP-PCBS2 Platine lösen, wenn man nicht mehr als 2 Ports benötigt. Bitte prüft immer, ob die Niedervoltspannung, die vom einem Motor für einen Impulstaster geleifert wird auch von der Relaisplatine unterstützt wird.

Nun kann das Ganze noch mit optischen HMIP Fenstersensoren kombiniert werden, die dann anzeigen, ob ein Tor noch offen ist.

Im letzten Beitrag "Gartenbewässerung und alte Garagentore mit Homematic IP steuern (Teil 1)"  habe ich die Komponenten vorgestellt, die notwendig sind, um die Steuerung von einer Gartenbewässerung und z.B. Garagentoren (bei mir sind es alte Hörmann Torantriebe) zu ermöglichen. Dabei werden durch einen HMIP-Sender (HMIP-MOD-OC8) bis zu 8 Relais angesteuert, über die dann die Geräte ein- und ausgeschaltet werden können.  Bitte denkt grundsätzlich daran, dass das Arbeiten mit Strom gefährlich sein kann. Fragt bei Bedarf einen Fachmann und berücksichtigt die notwendigen Sicherheitsvorkehrungen. Die Umsetzung meiner hier vorgestellten Lösung erfolgt grundsätzlich auf eigenes Risiko.

Zusammenlöten der HMIP-Platine

Die bei ELV bestellte HMIP-MOD-OC8 Platine wird mit einer sehr umfangreichen Anleitung geliefert. Hierin sind alle technischen Details aber auch die späteren Einstellungen in der CCU gut erklärt.

Für mich war eher das Löten eine Herausforderung, denn das habe ich schon Jahre nicht mehr gemacht. Ich gebe allerdings direkt eine Entwarnung, das Ganze ist auch für den Laien ohne großen Aufwand sehr gut lösbar. Es sind überwiegend nur die Stiftleisten auf die Platinen zu löten, ansonsten ist die Platine vorbestückt.

Ich habe einen einfachen Lötkolben mit einer 1mm Spitze ohne Temperaturregelung benutzt. Allerdings hat sich bewährt, einen 0,5 mm Lötdraht zu bestellen, denn mit diesem dünnen Draht sieht man besser die Lötstelle und kann hier einfacher dosieren. Ich benutze folgenden Lötdraht von ELV

https://de.elv.com/elv-no-clean-loetzinn-bleifrei-sn99cu1ml-05-mm-100-g-107678?fs=1618455588

Auf der ELV-Webseite gibt es übrigens ein kleines Video, welches den Bau der Platine aufzeigt

https://de.elv.com/elv-homematic-ip-komplettbausatz-modulplatine-opencollector-8-fach-hmip-mod-oc8-fuer-smart-home-hausautomation-150850?fs=2256195946

Hilfreich ist noch eine Lupe, entweder in Form einer dritten Hand oder einer Lupenleuchte.

Das Löten hat ca. 10 Minuten gedauert.

Platine in Betrieb nehmen und testen

Für die Stromversorgung der Platine ist ein 5V Netzteil ideal.  Für die Stromversorgung der Platine habe ich PIN 16 (4,5 - 12V) verwendet.Ich habe hierzu bereits das Netzteil, welches ich im vorigen Beitrag vorgestellt habe genutzt. Den Leiter habe ich an PIN 16 (4,5-12V), die Nullleitung an PIN 12 (GND) angeschlossen. Es kann aber auch jeder andere GND Pin verwendet werden.

Die Inbetriebnahme funktionierte wie bei allen HMIP Geräten:

In der WebUI über "Geräte anlernen", "HMIP Gerät anlernen" den Anlernvorgang starten und die Platine über das Netzteil mit Strom versorgen. Nach kurzer Zeit sollte sich die Platine im Posteingang befinden.

Um die vielen Kanäle der Platine schneller identifizieren zu können wurden diese von mir sofort umbenannt.  Hier hat sich die Notation "<Gerätename>:" bewährt, also z.b. "Gartenschalter:1", etc.

Mehr ist nicht zu machen. Mit der Schaltung war es mir nun möglich einen Kanal ein- oder auszuschalten. Zusätzlich kann man das auch über die Drucktaster auf der Platine testen.

Relais anschließen und testen

Das Anschließen des Relais geht ebenfalls sehr einfach, hier muss nichts mehr gelötet werden. Das Relais benötigt nur Strom, und zwar wieder 5V, den ich erneut vom 5V Netzteil erhalten habe. Auf der Relaisplatine gab es einen "VCC" Anschluss, auf  den die Spannung gelegt werden konnte sowie einen "GND" Anschluss, den ich für den Nulleiter verwendet habe. Den Nullleiter habe ich dabei nicht auf dem Netzteil, sondern auf PIN 11 der HMIP-Platine aufgeschaltet.

Nun fehlte nur noch die Steuerleitung, denn jedes Relais wird durch einen eigenen Befehl geschaltet, der von der HMIP Platine kommt. Dazu habe ich  den OUT 1 Kanal  (PIN 31) der HMIP-Platine mit dem IN1 Kanal der Relaisplatine verbunden. Da ich nicht mehr die richtigen Kabel hatte, wurde von mir noch ein Breadboard für den Test verwendet.

Mit dem Einschalten des ersten Kanals war nun ein Klicken des ersten Relais deutlich zu hören, analog beim Ausschalten. Für die weiteren 7 Kanäle habe ich den jeweiligen OUT-Kanal der HMIP-Platine mit dem IN-PIN des Relais verbunden, so dass ich alle Relais schalten konnte.

Stromversorgung für Magnetventile ergänzen

Damit man mit der Schaltung nun Magnetventile ansteuern kann, muss auf der anderen Relaisseite eine Stromversorgung sowie die Verbraucher (Magnetventile) angeschlossen werden. Ich nutze Hunter Magnetventile, die mit 24 Wechselspannung(!) betrieben werden. D.h. ich benötige wie im vorigen Artikel aufgeführt ein weiteres Netzteil mit 24V Wechselspannung Output sowie die Magnetventile mit ihren beiden Zuleitungen (Spannung und Nullleiter).

Ich habe mit dazu ein wasserdichtes 9 adriges Kabel besorgt, welches ich im Garten verlegt habe und mir die Möglichkeit bietet, bis zu 8 Verbraucher  anzuschließen. Da ich erst einmal 4 Magnetventile nutzen wollte reichten für einen Verkabelung (4+1 Leitungen aus).

Meine Schaltung habe ich nochmal im folgenden Diagramm schematisch dargstellt.

Damit waren die Grundlagen für eine Schaltung von Verbrauchern im Außenbereich gelegt. Das Ganze habe ich dann in einem eignen Unterverteiler verbaut, der ebenfalls noch eine eigne Sicherung erhalten hat.  Zwar sieht die Verkabelung im ersten Moment etwas wild aus, aber Sie funktioniert ohne Probleme seit mehr als einem Jahr. Wie ich diese Schaltung nun auch für die Garagentoresteuerung verwendet habe, werde ich in einem kleinen eigenen Artikel nochmal ergänzen.

In den trockenen Sommern ist es immer mehr erforderlich, den Garten systematisch zu bewässern. Jeder weiß, welchen Aufwand hierzu alle paar Tage, am besten abends spät oder frühmorgens betrieben werden muss. Gleichzeitig bleibt das Ganze sinnlos, wenn während des Urlaubs niemand diese zeitaufwendige Arbeit übernimmt und im Anschluss viele Pflanzen oder der Rasen vertrocknet sind. Zwar gibt es hiefür eine Reihe von fertigen Systemen im Baumarkt und Fachhandel zu kaufen, diese sind aber selten kompatibel mit bestehenden Smarthome Systemen. Ich möchte aber eine Gartenbewässerung mit Homematic IP steuern und zusätzlich noch die alten Garagentorantriebe von Hörmann über Homematic IP steuern.

Erste Herausforderung (HMIP Steuerung)

Vor der Installation einer Gartenbewässerung soll eine Steuerung über HMIP ermöglicht werden, so dass ich per Mobilgerät oder automatisiert Magentventile  ein- und ausschalten kann. Idealerweise möchte ich die Lösung auch nutzen, um meine uralten Hörmann Motoren, für die es keine direkten Anbindung an HMIP gibt ansteuern können.

Funktionsprinzip

Wer sich anschaut, wie z.B. Magentventile für eine Gartenbewässerung funktionieren wird feststellen, dass durch einen Stromfluss eine Magnetkugel bewegt wird, so dass das Wasser durch eine Öffnung ausströmen kann. Wird der Strom unterbrochen, schließt die Kugel wieder den Kanal, so dass der Wasserfluss unterbrochen wird. Letztendlich ist dies nichts anderes als ein Ein-/Ausschalter, der einen Stromfluss ermöglicht oder schließt.

Bei einer Garagentorschaltung ist das Prinzip vergleichbar. Durch ein kurzes Einschalten wird ein Signal ( kleiner Impulsstrom) erzeugt, wodurch das Garagentor sich in Bewegung setzt oder stoppt (i.d.R. ist die Frequenz immer Hochfahren / Stoppen / Runterfahren / Stoppen).

Daher benötige ich etwas, dass wie ein Schalter funktioniert und ermöglicht, dass dadurch ein anderer Strom ( Für Garanetor oder Magnetventil) fließen kann. Zu beachten ist, dass hier nicht wie beim Lichtschalter derselbe Strom fließt sondern für den Schalter ein anderer Strom notwendig ist. Dieser eigene Stromkreis ist für die genannten Anwendungen im Kleinspannungsbereich bis 32 Volt.  D.h. der Schalter muss 2 getrennte Stromkreise unterstützen können, die unabhängig voneinander sind und nicht in Verbindung kommen (dies nennt man galvanische Trennung). Da wir im Garten i.d.R. Regel mehrere Wasserkriesläufe mit Magentventilen unterstützen wollen (sieh auch demnächst meine Beiträge zum Bau einer Gartenbewäösserung) und auch mindestens ein Garagentor vorhanden ist benötigen ich mehr als zwei Schalter für diese Anwendung.

Für das Schalten des Stromkreises, der z.B. die Magenetventile öffnet brauchen wir somit ein Relais. Dieses stellt nach einem Einschaltvorgang den Stromfluss für das Magentventil her.

Technische Lösung

Vorweg: Die folgende Lösung ist wirklich einfach zu installieren. Im ersten Moment sieht die Lösung kompliziert aus und beim Löten steigt manch einer prinzipiell aus. Auch ich bin kein Elektronik-Profi, habe aber festgestellt, dass das Ganze einfach zu realisieren ist und außerdem noch Spaß macht. Der Aufwand insgesamt hat keine 2 Stunden gedauert.

Auf dem Markt gibt es für meinen Anwendungsfall eine Platine von ELV als Fertigplatine und als Bausatz, die per HMIP Funkprotokoll angesprochen werden  und 2 Kanäle schalten können.

ELV Homematic IP Bausatz Schaltplatine - 2-fach HmIP-PCBS2

Diese Platine kann per HMIP  besitzt gleichzeitig 2 Relais für Niederspannungsanwendungen (z.B. Magnetventil), die somit angesteuert werden können.  Wenn ich also mehr als zwei Anwendungen habe, kann ich mehrere dieser Schaltplatinen verwenden.

Alternativ bietet sich die folgen ebenfalls von ELV eine Platine als Bausatz an, die bis zu 8 Kanäle schalten kann:

ELV Homematic IP Bausatz Modulplatine Sender 8fach HmIP-MOD-RC8

Diese Platine kann per HMIP zwar 8 unabhängige Kanäle schalten, besitzt aber keine Relais. D.h. hier muss durch eine weitere Platine die Relais angebunden werden. Diese Relaisplatinen gibt es aber fertig wie Sand am Meer, so dass hier kein Löten erforderlich ist:

AZDelivery 8-Relais Modul 5V mit Optokoppler Low-Level-Trigger kompatibel mit Arduino inklusive E-Book!

Da ich nach meinen Berechnungen 5-8 Kanäle benötige ist für mich die wesentlich günstigere Methode, die 8 Kanal Platine zu verwenden und ein Relaismodul zu ergänzen. Im folgenden Beitrag zeige ich Euch, dass das Löten und installieren dieser Lösung ohne großen Aufwand auch für den Anfänger realisierbar ist.

Zusätzlich benötige ich nur noch ein paar Kabel, die ich auf Amazon gefunden habe. Dabei benötige ich primär Female / Female Kabel, um die Platinen miteinander zu verbinden.

AZDelivery Jumper Wire Kabel 40 STK. je 20 cm F2F Female to Female kompatibel mit Arduino und Raspberry Pi Breadboard inklusive E-Book!

Und schließlich ist für die Stromversorgung der Magentventile noch einen Trafo erforderlich, der 24 Volt bereitstellt. Hierzu habe ich folgendes Produkt gewählt:

Vemer VN313300 Trafo TMD 15/24 mit Hutschiene, DIN-Schiene, für unterbrochenen Betrieb 230 V / 12 - 24 V

Im nächsten Beitrag werde ich die Komponenten zu einer Steuerung für die Außenanlagen und die Garagentore zusammensetzen.