ESPHome Dosieranlage

Seit 8 Jahren befasse ich mich mit dem Poolbau, der Technik und allem drum herum. Mit dabei auch immer wieder das Thema – Steuerung und Automatisierung. Neben verschiedenen veröffentlichten Projekten, wie dem EzoGateway oder dem Temp2IoT, gab es auch einige Aktivitäten, welche es nicht aus der Hobbywerkstatt herausgeschafft haben. Ein solches Projekt ist mein EspFieldController, welcher seinen Namen nicht zuletzt der Tatsache zu verdanken hat, dass er jetzt endlich raus darf, ins freie Feld. Die Idee hinter dem EspFieldController ist ein modulares Hardwarekonzept mit voller EspHome-Kompatibilität. Um diesen Controller als Dosieranlage zu nutzen, wird er per Erweiterungsmodul um zwei Messumformer für pH- und Redox-Elektrode erweitert. Den Rest macht die passende Software.

Da Home Assistent mittlerweile fester Bestandteil meines Smarthome ist, war die Idee naheliegend EspHome als Software-Basis zu nutzen. Über die External Components kann ich auch komplexere Algorithmen lokal auf dem ESP implementieren, was für bei eine effiziente Dosieranlage unabdingbar ist. Die Integration in Home Assistent ist selbstredend ohne Weiteres gegeben, Umwege über separate Broker oder gar Cloud-Schnittstellen gibt es keine.

Komponenten

ESP Field Controller

Modular aufgebauter Hardware-Controller für den Betrieb mit ESPHome.
Mit dem ESP Field Controller möchte ich eine Hardwarebasis für den Einsatz von ESPHome im „Außenbereich“, also zumindest außerhalb von Wohnräumen, schaffen. Eine wichtige Anforderung ist hier die Schutzart. Daher wird der Controller in einem entsprechend klassifizierten Gehäuse montiert und verfügt auch über ein eigenes Netzteil. Basisfunktionalität, welche sehr oft benötigt wird, bringt der Controller selber mit. Für Anwendungen, welche etwas speziellere Features benötigen, lässt sich der Controller modular erweitern.

Eingänge

2 digitale Eingänge, per Optokoppler Isoliert (Spannung kann über Widerstandsnetzwerk individuell festgelegt werden)
1 digitaler Freigabeeingang für Safety Circuit, per Optokoppler Isoliert (Spannung kann über Widerstandsnetzwerk individuell festgelegt werden)
1 analoger Eingang (Spannungsbereich kann über Widerstandsnetzwerk individuell festgelegt werden)
1 Taster

Relais Ausgänge

2 unabhängige Kanäle
230 VAC 10 A (einpolig, Summenstrom nicht über 10 A)
230 VAC Eingang über Netzklemme, L, N, PE (welche auch das Netzteil versorgt)
Ausgangsklemmen inkl. N und PE

Safety Circuit

Optional per eigenen Controller (alternativ per 0R gebrückt)
ATtiny25 (SOIC)
Softwarefunktionen
- Überwachung des ESP per Watchdog
- Externe Freigabe per Enable Eingang (isoliert)
- Verriegelung der Kanäle (inkl. Definition von Umschaltzeiten)

Netzteil

230 VAC Netzklemme
Versorgung von Arduino Nano ESP32 und Peripherie
5 VDC (VIN)
3,3 VDC per Arduino Nano ESP32 (lin. Spannungsregler)

1-Wire

Softwareemuliert per GPIO
3 Stecker auf einem Bus (2,54 mm Stiftleiste)

Riser Ports

Zur modularen Erweiterung können an den EspFiledController bis zu zwei Riser Boards angeschlossen werden.

I2C
1-Wire
2 GPIO
3,3 und 5 VDC

In einer frühen Version habe ich die Controller in Kombination mit DS18B20 Temperatursensoren bereits im Winter 2023 erfolgreich als Frostwächter, zum Steuern einer Pflanzenheizung sowie einer Rohrbegleitheizung eingesetzt.

EspHeatController, Vorgänger vom EspFieldController – noch mit ESP32-Modul und diskret aufgebauten USB-Serial-Adapter. Hier im Gehäuse mit Anschlüssen für Temperatursensoren und 230 V Ausgängen für die Heizung.

Water Analytic Riser

Erweitert den ESP Field Controller um zwei EZO Circuit Sockel, welche die entsprechenden Module von Atlas Scientifics aufnehmen können. Bestückt mit einem EZO pH-Modul und einem ORP-Modul lassen sich die beiden relevanten Parameter, für eine automatisierte Dosierung von Chlor und pH-Steller, im Pool erfassen.