Nerd-Display – die MQTT LED Matrix für’s Smart Home

Zebra-Avatar hält stolz eine LED-Matrix hoch, auf der in roten Lettern ‚MQTT‘ leuchtet, vor einem Hintergrund mit Technik-Icons.

Du willst Statusmeldungen aus deinem Smart Home nicht nur sehen, sondern stilvoll und individuell animiert anzeigen? Willkommen beim Nerd-Display – unserer eigenen Interpretation einer MQTT LED Matrix, gebaut auf einem ESP8266 mit MD_Parola und einer 4-teiligen MAX7219-Matrix im FC16-Format.

Im Gegensatz zu vielen Bastelprojekten, die nur starr einen Text anzeigen, bietet das Nerd-Display:

  • vollständige MQTT-Anbindung (set/*, state/*, meta/*)
  • konfigurierbare Weboberfläche (LittleFS)
  • Anzeige mehrerer Nachrichten mit eigenen Ein- und Ausblendeffekten
  • individuelle Anzeigedauer (dwell) je Nachricht

Damit kannst du z. B. wichtige Statusmeldungen länger anzeigen und kurze Infos schneller durchlaufen lassen.


tl;dr

Willst du dein eigenes Nerd-Display bauen?
Du brauchst einen D1 Mini* (oder kompatiblen ESP8266-Clone), ein 4-teiliges MAX7219-LED-Matrix (bezahlter Link) (Hardware-SPI) und ein paar Kabel.
Verdrahtung:

Matrix-PinESP8266-PinFunktion
VCC5VStromversorgung
GNDGNDMasse
DIND7 (MOSI)Datenleitung SPI
CSD8Chip Select
CLKD5 (SCK)SPI-Taktleitung

Quellcode & Anleitung: GitHub – Nerd-Display


Hardware und Anschlussbelegung

Das Nerd-Display basiert auf dem ESP8266 D1 mini (z. B. AZDelivery D1 Mini (bezahlter Link)), der direkt an eine MAX7219-LED-Matrix angeschlossen ist. Wir nutzen bewusst die Hardware-SPI-Pins des ESP8266, weil diese deutlich schneller sind als eine Software-Implementierung – wichtig für flüssige Animationen bei mehreren Modulen.

Anschlussplan:

Matrix-PinESP8266-PinFunktion
VCC5VStromversorgung
GNDGMasse
DIND7 (MOSI)Datenleitung SPI
CSD2Chip Select
CLKD5 (SCK)SPI-Taktleitung

Software-Architektur

Der komplette Quelltext liegt auf GitHub – Nerd-Display. Damit der Beitrag lesbar bleibt, beschränken wir uns hier auf Auszüge und eine Funktionsbeschreibung:

1) app.* – Globale Struktur
Zentrale Objekte (Display, MQTT‑Client, Webserver) und Konfigurationen. Änderungen (z. B. Helligkeit) wirken sofort systemweit.

2) config_store.* – Konfiguration speichern & laden
MQTT‑Daten und mDNS‑Namen im LittleFS speichern. Änderungen per WebUI oder MQTT (/set/...).

3) display_service.* – LED‑Matrix‑Steuerung
Steuert alle Parola‑Animationen, Anzeigewechsel und Effekte – jetzt auch pro Nachricht individuell (Effekte + dwell).

4) mqtt_service.* – MQTT‑Handling
Abonniert Befehle, verarbeitet Payloads (String, JSON, Array) und veröffentlicht Status‑Snapshots.

5) web_handlers.* – Weboberfläche
Konfigurationsseite direkt auf dem Gerät.


MQTT LED Matrix des Nerd-Displays mit ESP8266, zeigt den Text ‚Hello‘ in roten LEDs auf vier MAX7219-Modulen.

MQTT-Steuerung – Beispiele


Unterschiede zu anderen Projekten

Viele DIY-MQTT LED Matrix-Projekte:

  • nutzen nur hartcodierte Nachrichten
  • benötigen Neustarts für Änderungen
  • verzichten auf Webinterface

Das Nerd-Display:

  • vollständige MQTT-API (set, state, meta)
  • Konfiguration per WebUI
  • Effekte, Geschwindigkeit, Anzeigedauer live einstellbar
  • Mehrfach-Nachrichten mit automatischer Rotation
  • Hardware-SPI für maximale Performance
  • Benutzername/Passwort für MQTT

MQTT-Steuerung – Beispiele

Einzelner Text

<baseTopic>/set/text → "Tür offen"

Oder als Objekt mit Effekten und individueller Dauer:

{"text":"Hallo Welt","in":"SCROLL_UP","out":"CLOSING","dwell":5000}

Mehrere Texte im Wechsel

[
  {"text":"Willkommen","in":"OPENING","out":"CLOSING","dwell":8000},
  {"text":"Fenster zu?","in":"SCROLL_LEFT","out":"SCROLL_RIGHT","dwell":3000}
]

Oder kurz ohne Effekte (nutzt globale Defaults):

["Willkommen","Gute Fahrt","Fenster zu?"]

Helligkeit, Geschwindigkeit, globale Effekte

<baseTopic>/set/brightness → 10        (0..15)
<baseTopic>/set/speed      → 80        (1..65535)
<baseTopic>/set/dwell      → 2500      (ms, global)
<baseTopic>/set/effect_in  → SCROLL_UP
<baseTopic>/set/effect_out → CLOSING

Tipp: Pro Nachricht gesetzte in/out/dwell überschreiben die globalen Werte nur für diese Nachricht.


Unterstützte MD_Parola-Effekte (Auswahl)

Eingang (in):

  • PRINT
  • SCROLL_DOWN, SCROLL_UP, SCROLL_LEFT, SCROLL_RIGHT
  • OPENING, OPENING_CURSOR
  • (weitere je nach Library-Version verfügbar)

Ausgang (out):

  • NO_EFFECT
  • SCROLL_DOWN, SCROLL_UP, SCROLL_LEFT, SCROLL_RIGHT
  • CLOSING, CLOSING_CURSOR
  • (weitere je nach Library-Version verfügbar)

Unterschiede zu anderen Projekten

Viele DIY‑LED‑Matrix‑Projekte:

  • nutzen nur hartcodierte Nachrichten
  • erfordern Neustarts für Änderungen
  • verzichten auf ein Webinterface

Das Nerd-Display:

  • vollständige MQTT‑API (set, state, meta)
  • Konfiguration per WebUI
  • individuelle Effekte & Dwell je Nachricht
  • Mehrfach‑Nachrichten mit Rotation
  • Hardware‑SPI für maximale Performance
  • MQTT mit Benutzername/Passwort

Integration ins Smart Home

Universell einsetzbar:

  • ioBroker: MQTT-Adapter → einfache Datenpunkte
  • Home Assistant: MQTT-Light oder Sensor
  • Node-RED: Texte aus Automationen einspeisen

Links & Ressourcen


Fazit

Das Nerd-Display bringt deine MQTT LED Matrix-Anzeigen auf das nächste Level: einfache Konfiguration, volle MQTT-Steuerung, schnelle Hardware-SPI-Ansteuerung und jede Menge Animationen. Durch die offene Architektur kannst du es leicht in bestehende Smart-Home-Setups einbinden und jederzeit erweitern.

WaterMeV2 – Smarter Feuchtigkeitssensor mit ESP8266 & OLED-Display

Einleitung

Der WaterMeV2 – Feuchtigkeitssensor mit ESP8266 und OLED-Display kann die Bodenfeuchtigkeit in Echtzeit überwachen und die Daten direkt per MQTT an dein Smart Home System senden. Dieses Upgrade unseres vorherigen WaterMe Sensors bietet Verbesserungen in der Hardware und Software, eine optimierte Reset-Funktion sowie ein ansprechendes Gehäuse, das du kostenlos auf meinem Cults3D-Account herunterladen kannst (hier klicken).

WaterMeV2 Gehäuse

Vorteile von WaterMev2

  • Echtzeitüberwachung der Bodenfeuchtigkeit
  • Anbindung an MQTT für Smart Home Integration
  • WiFi-Manager für einfache WLAN-Konfiguration
  • OLED-Display für lokale Anzeige
  • 5-Sekunden-Reset-Taster für eine einfache Neukonfiguration
  • Kostenloses 3D-gedrucktes Gehäuse zum Schutz der Hardware

Benötigte Komponenten

Für dieses Projekt benötigst du folgende Komponenten (mit Affiliate-Links):

Aufbau der Hardware

Der Aufbau ist einfach und erfordert nur wenige Kabelverbindungen:

  1. ESP8266 mit dem OLED-Display verbinden:
    • SDA → D2 (GPIO4)
    • SCL → D1 (GPIO5)
    • VCC → 3.3V
    • GND → GND
  2. Feuchtigkeitssensor anschließen:
    • Signal → A0 (Analog-Pin)
    • VCC → 3.3V
    • GND → GND
  3. Taster für den Reset:
    • Ein Pin an GPIO0 (D3)
    • Der andere Pin an GND

Software – Der Code von WaterMev2

Der folgende Code enthält alle wichtigen Funktionen für den Sensor:

1. Bibliotheken und Variablen

#include <ESP8266WiFi.h>
#include <PubSubClient.h>
#include <WiFiManager.h>
#include <ESP8266WebServer.h>
#include <NTPClient.h>
#include <WiFiUdp.h>
#include <SSD1306Wire.h>
#include <LittleFS.h>
#include <ArduinoJson.h>

#define SENSOR_PIN A0
#define RESET_PIN 0
#define RESET_TIME 5000

Hier laden wir alle wichtigen Bibliotheken und definieren die Pins für den Sensor und den Reset-Taster.

2. Reset-Funktion mit 5-Sekunden-Haltezeit

void checkResetButton() {
    if (digitalRead(RESET_PIN) == LOW) {
        if (!buttonPressed) {
            buttonPressStart = millis();
            buttonPressed = true;
        }
        if (millis() - buttonPressStart >= RESET_TIME) {
            Serial.println("Reset-Taster 5 Sekunden gehalten! Setze WiFiManager-Einstellungen zurück...");
            WiFiManager wifiManager;
            wifiManager.resetSettings();
            delay(1000);
            WiFi.disconnect(true);
            delay(1000);
            ESP.restart();
        }
    } else {
        buttonPressed = false;
    }
}

Diese Funktion sorgt dafür, dass der WiFiManager nur zurückgesetzt wird, wenn der Taster mindestens 5 Sekunden gedrückt wird. Dadurch wird ein versehentliches Zurücksetzen verhindert.

3. Verbindung zum WLAN mit WiFiManager

void setup_wifi() {
    WiFiManager wifiManager;
    wifiManager.setTimeout(180);
    if (!wifiManager.autoConnect("WaterMev2")) {
        ESP.restart();
    }
}

Der WiFiManager ermöglicht eine einfache Einrichtung des WLANs über einen Access Point.

4. Sensor-Daten auslesen und per MQTT senden

void updateSensorData() {
    int sensorValue = analogRead(SENSOR_PIN);
    float moisture = map(sensorValue, 1024, 0, 0, 100);
    client.publish("WaterMev2/feuchtigkeit", String(moisture).c_str());
}

Hier wird die Feuchtigkeit gemessen und an den MQTT-Server gesendet.

5. Loop-Funktion mit Reset-Check

void loop() {
    server.handleClient();
    checkResetButton();
    updateSensorData();
    delay(30000);
}

Die loop()-Funktion überprüft den Taster und aktualisiert die Sensordaten alle 30 Sekunden.

6. Vollständiger Code

#include <ESP8266WiFi.h>
#include <PubSubClient.h>
#include <WiFiManager.h>  // WiFiManager Library für AP-Konfiguration
#include <ESP8266WebServer.h>
#include <time.h>        // Für configTime()
#include <SSD1306Wire.h>        // legacy: #include "SSD1306.h"
#include <LittleFS.h>
#include <ArduinoJson.h>
 
#define SENSOR_PIN A0  // Sensor an A0 angeschlossen
#define RESET_PIN 0  // GPIO0 (D3 beim ESP8266)
#define RESET_TIME 5000  // Zeit in Millisekunden (5 Sekunden)

unsigned long buttonPressStart = 0;
bool buttonPressed = false;

unsigned long previousMillis = 0;  // Speichert den Zeitpunkt des letzten MQTT-Sendevorgangs
const long interval = 30000;       // Zeitintervall für das Senden der MQTT-Daten
 
bool resetActive = false; // verhindert, dass andere Funktionen das Display während Reset stören

char mqtt_server[40] = "";
char mqtt_port[6] = "";
char mqtt_user[40] = "";
char mqtt_pass[40] = "";
char mqtt_topic_prefix[40] = "WaterMe"; // Benutzerdefiniertes Präfix
char ntp_server[40] = "pool.ntp.org";  // Standard NTP Server
 
WiFiClient espClient;
PubSubClient client(espClient);
ESP8266WebServer server(80);
SSD1306Wire display(0x3c, SDA, SCL);
 
void saveConfig() {
    Serial.println("Speichere Konfiguration in LittleFS...");
    File configFile = LittleFS.open("/config.json", "w");
    if (!configFile) {
        Serial.println("Fehler beim Speichern der Konfiguration!");
        return;
    }

    DynamicJsonDocument doc(128);
    doc["mqtt_server"] = mqtt_server;
    doc["mqtt_port"] = mqtt_port;
    doc["mqtt_user"] = mqtt_user;
    doc["mqtt_pass"] = mqtt_pass;
    doc["mqtt_topic_prefix"] = mqtt_topic_prefix;
    doc["ntp_server"] = ntp_server;

    serializeJson(doc, configFile);
    configFile.close();
    Serial.println("Konfiguration gespeichert.");
}

void loadConfig() {
    Serial.println("Lade Konfiguration aus LittleFS...");

    File configFile = LittleFS.open("/config.json", "r");
    if (!configFile) {
        Serial.println("Keine gespeicherte Konfiguration gefunden.");
        return;
    }

    DynamicJsonDocument doc(128);
    DeserializationError error = deserializeJson(doc, configFile);
    if (error) {
        Serial.println("Fehler beim Lesen der Konfigurationsdatei!");
        return;
    }

    strlcpy(mqtt_server, doc["mqtt_server"] | "", sizeof(mqtt_server));
    strlcpy(mqtt_port, doc["mqtt_port"] | "", sizeof(mqtt_port));
    strlcpy(mqtt_user, doc["mqtt_user"] | "", sizeof(mqtt_user));
    strlcpy(mqtt_pass, doc["mqtt_pass"] | "", sizeof(mqtt_pass));
    strlcpy(mqtt_topic_prefix, doc["mqtt_topic_prefix"] | "", sizeof(mqtt_topic_prefix));
    strlcpy(ntp_server, doc["ntp_server"] | "", sizeof(ntp_server));

    Serial.println("Konfiguration geladen.");
}
 
void setup_wifi() {
    Serial.println("Starte WiFiManager...");

    uint8_t mac[6];
    WiFi.macAddress(mac);

    char hostname[32];
    snprintf(hostname, sizeof(hostname), "WaterMe_%02X%02X%02X", mac[3], mac[4], mac[5]);

    WiFiManager wifiManager;
    wifiManager.setTimeout(180); // 3 Minuten warten statt unendlich

    //wifiManager.resetSettings();

    WiFiManagerParameter custom_mqtt_server("server", "MQTT Server", mqtt_server, 40);
    WiFiManagerParameter custom_mqtt_port("port", "MQTT Port", mqtt_port, 6);
    WiFiManagerParameter custom_mqtt_topic("topic", "MQTT Topic Prefix", mqtt_topic_prefix, 40);
    WiFiManagerParameter custom_ntp_server("ntp_server", "NTP Server", ntp_server, 40);
 
    wifiManager.addParameter(&custom_mqtt_server);
    wifiManager.addParameter(&custom_mqtt_port);
    wifiManager.addParameter(&custom_mqtt_topic);
    wifiManager.addParameter(&custom_ntp_server);

    if (!wifiManager.autoConnect(hostname)) {
        Serial.println("Fehlgeschlagen! Neustart in 5 Sekunden...");
        delay(5000);
        ESP.restart();
    }

    WiFi.hostname(hostname);

    strncpy(mqtt_server, custom_mqtt_server.getValue(), sizeof(mqtt_server) - 1);
    strncpy(mqtt_port, custom_mqtt_port.getValue(), sizeof(mqtt_port) - 1);
    strncpy(mqtt_topic_prefix, custom_mqtt_topic.getValue(), sizeof(mqtt_topic_prefix) - 1);
    strncpy(ntp_server, custom_ntp_server.getValue(), sizeof(ntp_server) - 1);
    saveConfig();
    Serial.println("WLAN verbunden!");
    Serial.print("IP-Adresse: ");
    Serial.println(WiFi.localIP());
}
 
void handleRoot() {
    Serial.println("Web-Oberfläche aufgerufen");
    String htmlContent = "<!DOCTYPE html><html><head><meta charset='UTF-8'><title>WaterMe Einstellungen</title>"
                         "<style>"
                         "body { font-family: Arial, sans-serif; margin: 40px; background-color: #333; color: #fff; }"
                         "h1 { color: #fff; }"
                         "form { background-color: #222; padding: 20px; border-radius: 8px; box-shadow: 0 0 10px 0 rgba(0,0,0,0.5); }"
                         "label { display: block; margin-top: 20px; margin-bottom: 5px; color: #ccc; }"
                         "input[type='text'], input[type='submit'] { width: 100%; padding: 8px; margin-top: 5px; border: 1px solid #555; border-radius: 4px; }"
                         "input[type='text'] { background-color: #555; color: #ddd; }"
                         "input[type='submit'] { background-color: #008CBA; color: white; cursor: pointer; }"
                         "input[type='submit']:hover { background-color: #005f7a; }"
                         "</style>"
                         "</head><body>"
                         "<h1>WaterMe Einstellungen</h1>"
                         "<form action='/save' method='POST'>"
                         "<label for='server'>MQTT Server:</label> <input type='text' id='server' name='server' value='" + String(mqtt_server) + "'><br>"
                         "<label for='port'>MQTT Port:</label> <input type='text' id='port' name='port' value='" + String(mqtt_port) + "'><br>"
                         "<label for='user'>MQTT Benutzer:</label> <input type='text' id='user' name='user' value='" + String(mqtt_user) + "'><br>"
                         "<label for='pass'>MQTT Passwort:</label> <input type='password' id='pass' name='pass' value='" + String(mqtt_pass) + "'><br>"
                         "<label for='topic'>MQTT Topic Prefix:</label> <input type='text' id='topic' name='topic' value='" + String(mqtt_topic_prefix) + "'><br>"
                         "<label for='ntp_server'>NTP Server:</label> <input type='text' id='ntp_server' name='ntp_server' value='" + String(ntp_server) + "'><br>"
                         "<input type='submit' value='Speichern'>"
                         "</form></body></html>";
    server.send(200, "text/html", htmlContent);
}
 
void handleSave() {
    Serial.println("Speichere neue Einstellungen...");
    if (server.hasArg("server")) strncpy(mqtt_server, server.arg("server").c_str(), sizeof(mqtt_server) - 1);
    if (server.hasArg("port")) strncpy(mqtt_port, server.arg("port").c_str(), sizeof(mqtt_port) - 1);
    if (server.hasArg("user")) strlcpy(mqtt_user, server.arg("user").c_str(), sizeof(mqtt_user));
    if (server.hasArg("pass")) strlcpy(mqtt_pass, server.arg("pass").c_str(), sizeof(mqtt_pass));
    if (server.hasArg("topic")) strncpy(mqtt_topic_prefix, server.arg("topic").c_str(), sizeof(mqtt_topic_prefix) - 1);
    if (server.hasArg("ntp_server")) strncpy(ntp_server, server.arg("ntp_server").c_str(), sizeof(ntp_server) - 1);
    saveConfig();
    server.send(200, "text/html", "<html><body><h1>Gespeichert! Neustart...</h1></body></html>");
    delay(3000);
    ESP.restart();
}
 
void checkResetButton() {
    static int lastSecondsLeft = -1;

    if (digitalRead(RESET_PIN) == LOW) {
        if (!buttonPressed) {
            buttonPressStart = millis();
            buttonPressed = true;
            resetActive = true;
            lastSecondsLeft = -1;
        }

        unsigned long heldTime = millis() - buttonPressStart;
        int secondsLeft = (RESET_TIME - heldTime) / 1000;

        if (secondsLeft != lastSecondsLeft && heldTime < RESET_TIME) {
            lastSecondsLeft = secondsLeft;

            display.clear();
            display.setFont(ArialMT_Plain_16);
            display.setTextAlignment(TEXT_ALIGN_CENTER_BOTH);
            display.drawString(display.getWidth() / 2, 20, "Reset in");
            display.setFont(ArialMT_Plain_24);
            display.drawString(display.getWidth() / 2, 44, String(secondsLeft));
            display.display();
        }

        if (heldTime >= RESET_TIME) {
            display.clear();
            display.setFont(ArialMT_Plain_16);
            display.setTextAlignment(TEXT_ALIGN_CENTER_BOTH);
            display.drawString(display.getWidth() / 2, 28, "RESET!");
            display.display();
            delay(1000);

            Serial.println("Reset-Taster 5 Sekunden gehalten! Setze WiFiManager-Einstellungen zurück...");
            WiFiManager wifiManager;
            wifiManager.resetSettings();
            delay(500);
            WiFi.disconnect(true);
            delay(500);
            ESP.restart();
        }

    } else {
        if (buttonPressed) {
            buttonPressed = false;
            resetActive = false;

            // <<< Hier neu ergänzen:
            previousMillis = millis() - interval;  
            // <<< Dadurch wird beim nächsten loop() direkt aktualisiert!
        }
    }
}

void setup() {
    pinMode(RESET_PIN, INPUT_PULLUP);
    Serial.begin(115200);
    Serial.println("WaterMe startet...");

    if (!LittleFS.begin()) {
        Serial.println("LittleFS-Fehler");
    } else {
        loadConfig();
    }

    // *** Display direkt am Anfang initialisieren und "AP" anzeigen ***
    display.init();
    display.flipScreenVertically();
    display.clear();
    display.setFont(ArialMT_Plain_24);
    display.setTextAlignment(TEXT_ALIGN_CENTER_BOTH);
    display.drawString(display.getWidth() / 2, 28, "AP");
    display.display();
    delay(500);  // Kurze Verzögerung (optional), damit man es sicher sieht

    setup_wifi();
 
    if (strlen(mqtt_server) > 0 && strlen(mqtt_port) > 0) {
        client.setServer(mqtt_server, atoi(mqtt_port));
        Serial.println("MQTT-Konfiguration geladen.");
    } else {
        Serial.println("MQTT-Daten fehlen! Webinterface zur Konfiguration nutzen.");
    }
 
    server.on("/", handleRoot);
    server.on("/save", HTTP_POST, handleSave);
    server.begin();
    Serial.println("Webserver gestartet!");
    Serial.print("Rufe auf: http://");
    Serial.println(WiFi.localIP());

    // Sofortiges erstes Update erzwingen
    previousMillis = millis() - interval;
    handleMQTTAndDisplayUpdate(millis());

    // Sommerzeitregel für Mitteleuropa: letzte So im März + Okt
    configTime("CET-1CEST,M3.5.0/2,M10.5.0/3", ntp_server);

    Serial.print("Warte auf Zeit...");
    time_t now = time(nullptr);
    while (now < 100000) {
        delay(100);
        Serial.print(".");
        now = time(nullptr);
    }
    Serial.println(" Zeit empfangen.");
}
 
void reconnect() {
    static unsigned long lastReconnectAttempt = 0;
    uint8_t mac[6];
    WiFi.macAddress(mac);
    char clientId[32];
    snprintf(clientId, sizeof(clientId), "WaterMe_%02X%02X%02X", mac[3], mac[4], mac[5]);

    if (!client.connected() && millis() - lastReconnectAttempt > 5000) {
        lastReconnectAttempt = millis();
        Serial.print("Verbindungsversuch mit MQTT-Broker als ");
        Serial.println(clientId);

        if (client.connect(clientId, mqtt_user, mqtt_pass)) {
            Serial.println("MQTT-Verbindung hergestellt!");
        } else {
            Serial.print("MQTT-Verbindung fehlgeschlagen, Fehlercode: ");
            Serial.print(client.state());
            Serial.println(" - Neuer Versuch in 5 Sekunden...");
        }
    }
}

void loop() {
    checkResetButton();

    if (resetActive) {
        return;
    }

    server.handleClient();

    if (!client.connected()) {
        reconnect();
    }
    client.loop();

    handleMQTTAndDisplayUpdate(millis());
}

void handleMQTTAndDisplayUpdate(unsigned long currentMillis) {
    if (resetActive) return;

    if (currentMillis - previousMillis >= interval) {
        previousMillis = currentMillis;
        if (!client.connected()) {
            reconnect();
        }
        updateSensorData();
    }
}

void updateSensorData() {
    if (resetActive) return;
    int sensorValue = analogRead(SENSOR_PIN);
    float moisture = map(sensorValue, 1024, 0, 0, 100);

    time_t now = time(nullptr);
    struct tm *timeinfo = localtime(&now);
    char buffer[20];
    strftime(buffer, sizeof(buffer), "%H:%M:%S", timeinfo);
    String timestamp = String(buffer);

    updateDisplay(moisture, timestamp);
    sendMQTTData(moisture, timestamp);
}

void updateDisplay(float moisture, String timestamp) {
    Serial.println("Aktualisiere Display...");
    Serial.print("Feuchtigkeit: "); Serial.println(moisture);
    Serial.print("Timestamp: "); Serial.println(timestamp);

    String text = String(moisture, 0) + "%";
    display.clear();
    display.setFont(ArialMT_Plain_24);
    display.setTextAlignment(TEXT_ALIGN_CENTER_BOTH);
    display.drawString(display.getWidth() / 2, 28, text);
    display.drawLine(0, 42, 128, 42);
    display.setFont(ArialMT_Plain_16);
    display.drawString(display.getWidth() / 2, 54, timestamp);
    display.display();
}

void sendMQTTData(float moisture, const String& timestamp) {
    char topic[50], message[50];

    snprintf(topic, sizeof(topic), "%s/feuchtigkeit", mqtt_topic_prefix);
    snprintf(message, sizeof(message), "%.2f", moisture);
    client.publish(topic, message);

    snprintf(topic, sizeof(topic), "%s/timestamp", mqtt_topic_prefix);
    client.publish(topic, timestamp.c_str());
}

Gehäuse zum 3D-Drucken

Damit die Elektronik geschützt ist, kannst du dir ein passendes Gehäuse für WaterMev2 kostenlos auf meinem Cults3D-Account herunterladen: Hier geht’s zum Gehäuse.

WaterMeV2 Gehäuse mit ESP8266 und OLED Display

Fazit

Mit dem WaterMeV2 – Feuchtigkeitssensor mit ESP8266 und OLED-Display kannst du ganz einfach Werte überwachen und in dein Smart Home System integrieren. Dank der MQTT-Integration kannst du die Daten bequem weiterverarbeiten und mit dem OLED-Display behältst du stets den Überblick. Baue dein eigenes WaterMeV2 jetzt nach und lade dir das passende Gehäuse herunter!


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WaterMe – DIY Bewässerungssystem mit ESP8266 & 3D-Druck-Gehäuse

Für alle, die gleichzeitig Technikfreaks und Hobbygärtner sind, habe ich hier etwas Spannendes: das WaterMe DIY Bewässerungssystem. Ein DIY-Bewässerungssystem, das auf dem cleveren ESP8266 Mikrocontroller basiert, um deine Pflanzen optimal und smart zu versorgen.

Die Bauteile des WaterMe DIY Bewässerungssystem

1. Der Bodenfeuchtesensor: Kernstück des Systems ist der kapazitive Bodenfeuchtesensor (bezahlter Link), der dank seiner Technologie dauerhaft und zuverlässig die Feuchtigkeit im Boden misst.

2. Der D1 Mini ESP8266 Entwicklungsboard: Der D1 Mini (bezahlter Link) ist ein kleines Kraftpaket mit WLAN-Fähigkeit, ideal für alle IoT-Projekte.

3. Das 3D-gedruckte Gehäuse: Mein selbst entworfenes Gehäuse ist auf Cults3D kostenlos erhältlich und nutzt Gewindeeinsätze (bezahlter Link). Hier findet Ihr passende Mikro-Schrauben (bezahlter Link).

WaterMe – DIY Bewässerungssystem mit 3D gedrucktem Gehäuse

Erweiterte Funktionen und technische Details

Das „WaterMe“ System nutzt einen AP für die WLAN-Verbindung, MQTT und NTP, um die Funktionalität über das reine Messen der Bodenfeuchtigkeit hinaus zu erweitern.

MQTT (Message Queuing Telemetry Transport): Dieses leichte und effiziente Protokoll ermöglicht es dem System, Messdaten über das Internet zu versenden. Im Code werden MQTT-Einstellungen konfiguriert, um Sensorwerte an einen Server zu senden, der diese dann für Monitoring oder automatische Bewässerungsaktionen verwenden kann.

NTP (Network Time Protocol): Die Integration von NTP hilft dabei, die exakte Zeit für das Logging der Sensorwerte zu erhalten. Dies ist besonders nützlich, um zu bestimmen, wann die Pflanzen zuletzt gegossen wurden und wann sie wieder Wasser benötigen.

Anschluss des ESP

Der Anschluss des ESP ist sehr einfach. Es muss lediglich die rote Plus-Leitung an 5V, die schwarze Minus-Leitung an GND und die gelbe Signalleitung an A0 des ESP angeschlossen werden.

WaterMe – DIY Bewässerungssystem mit ESP8266

Arduino Code Erklärung

Der untenstehende Arduino-Sketch ist das Herzstück von des WaterMe DIY Bewässerungssystem. Er verbindet den D1 Mini mit deinem WLAN, misst die Bodenfeuchtigkeit und sendet diese Daten über MQTT. Den kompletten Code findest du nachfolgend:

#include <ESP8266WiFi.h>
#include <PubSubClient.h>
#include <WiFiManager.h>  // WiFiManager Library für AP-Konfiguration
#include <ESP8266WebServer.h>
#include <NTPClient.h>  // Bibliothek für NTP-Client
#include <WiFiUdp.h>          // Only needed for Arduino 1.6.5 and earlier
#include <LittleFS.h>
#include <ArduinoJson.h>
 
#define SENSOR_PIN A0  // Sensor an A0 angeschlossen

unsigned long previousMillis = 0;  // Speichert den Zeitpunkt des letzten MQTT-Sendevorgangs
const long interval = 30000;       // Zeitintervall für das Senden der MQTT-Daten
 
char mqtt_server[40] = "";
char mqtt_port[6] = "";
char mqtt_topic_prefix[40] = "WaterMe"; // Benutzerdefiniertes Präfix
char ntp_server[40] = "pool.ntp.org";  // Standard NTP Server
 
WiFiClient espClient;
PubSubClient client(espClient);
ESP8266WebServer server(80);
WiFiUDP udp;
NTPClient timeClient(udp, ntp_server, 3600, 60000);  // Zeitzone +1 für Deutschland
 
void saveConfig() {
    Serial.println("Speichere Konfiguration in LittleFS...");
    File configFile = LittleFS.open("/config.json", "w");
    if (!configFile) {
        Serial.println("Fehler beim Speichern der Konfiguration!");
        return;
    }

    DynamicJsonDocument doc(128);
    doc["mqtt_server"] = mqtt_server;
    doc["mqtt_port"] = mqtt_port;
    doc["mqtt_topic_prefix"] = mqtt_topic_prefix;
    doc["ntp_server"] = ntp_server;

    serializeJson(doc, configFile);
    configFile.close();
    Serial.println("Konfiguration gespeichert.");
}

void loadConfig() {
    Serial.println("Lade Konfiguration aus LittleFS...");

    File configFile = LittleFS.open("/config.json", "r");
    if (!configFile) {
        Serial.println("Keine gespeicherte Konfiguration gefunden.");
        return;
    }

    DynamicJsonDocument doc(128);
    DeserializationError error = deserializeJson(doc, configFile);
    if (error) {
        Serial.println("Fehler beim Lesen der Konfigurationsdatei!");
        return;
    }

    strlcpy(mqtt_server, doc["mqtt_server"] | "", sizeof(mqtt_server));
    strlcpy(mqtt_port, doc["mqtt_port"] | "", sizeof(mqtt_port));
    strlcpy(mqtt_topic_prefix, doc["mqtt_topic_prefix"] | "", sizeof(mqtt_topic_prefix));
    strlcpy(ntp_server, doc["ntp_server"] | "", sizeof(ntp_server));

    Serial.println("Konfiguration geladen.");
}
 
void setup_wifi() {
    Serial.println("Starte WiFiManager...");

    uint8_t mac[6];
    WiFi.macAddress(mac);

    char hostname[32];
    snprintf(hostname, sizeof(hostname), "WaterMe_%02X%02X%02X", mac[3], mac[4], mac[5]);

    WiFiManager wifiManager;
    wifiManager.setTimeout(180); // 3 Minuten warten statt unendlich

    //wifiManager.resetSettings();

    WiFiManagerParameter custom_mqtt_server("server", "MQTT Server", mqtt_server, 40);
    WiFiManagerParameter custom_mqtt_port("port", "MQTT Port", mqtt_port, 6);
    WiFiManagerParameter custom_mqtt_topic("topic", "MQTT Topic Prefix", mqtt_topic_prefix, 40);
    WiFiManagerParameter custom_ntp_server("ntp_server", "NTP Server", ntp_server, 40);
 
    wifiManager.addParameter(&custom_mqtt_server);
    wifiManager.addParameter(&custom_mqtt_port);
    wifiManager.addParameter(&custom_mqtt_topic);
    wifiManager.addParameter(&custom_ntp_server);

    if (!wifiManager.autoConnect(hostname)) {
        Serial.println("Fehlgeschlagen! Neustart in 5 Sekunden...");
        delay(5000);
        ESP.restart();
    }

    WiFi.hostname(hostname);

    strncpy(mqtt_server, custom_mqtt_server.getValue(), sizeof(mqtt_server) - 1);
    strncpy(mqtt_port, custom_mqtt_port.getValue(), sizeof(mqtt_port) - 1);
    strncpy(mqtt_topic_prefix, custom_mqtt_topic.getValue(), sizeof(mqtt_topic_prefix) - 1);
    strncpy(ntp_server, custom_ntp_server.getValue(), sizeof(ntp_server) - 1);
    saveConfig();
    Serial.println("WLAN verbunden!");
    Serial.print("IP-Adresse: ");
    Serial.println(WiFi.localIP());
}
 
void handleRoot() {
    Serial.println("Web-Oberfläche aufgerufen");
    String htmlContent = "<!DOCTYPE html><html><head><meta charset='UTF-8'><title>WaterMe Einstellungen</title>"
                         "<style>"
                         "body { font-family: Arial, sans-serif; margin: 40px; background-color: #333; color: #fff; }"
                         "h1 { color: #fff; }"
                         "form { background-color: #222; padding: 20px; border-radius: 8px; box-shadow: 0 0 10px 0 rgba(0,0,0,0.5); }"
                         "label { display: block; margin-top: 20px; margin-bottom: 5px; color: #ccc; }"
                         "input[type='text'], input[type='submit'] { width: 100%; padding: 8px; margin-top: 5px; border: 1px solid #555; border-radius: 4px; }"
                         "input[type='text'] { background-color: #555; color: #ddd; }"
                         "input[type='submit'] { background-color: #008CBA; color: white; cursor: pointer; }"
                         "input[type='submit']:hover { background-color: #005f7a; }"
                         "</style>"
                         "</head><body>"
                         "<h1>WaterMe Einstellungen</h1>"
                         "<form action='/save' method='POST'>"
                         "<label for='server'>MQTT Server:</label> <input type='text' id='server' name='server' value='" + String(mqtt_server) + "'><br>"
                         "<label for='port'>MQTT Port:</label> <input type='text' id='port' name='port' value='" + String(mqtt_port) + "'><br>"
                         "<label for='topic'>MQTT Topic Prefix:</label> <input type='text' id='topic' name='topic' value='" + String(mqtt_topic_prefix) + "'><br>"
                         "<label for='ntp_server'>NTP Server:</label> <input type='text' id='ntp_server' name='ntp_server' value='" + String(ntp_server) + "'><br>"
                         "<input type='submit' value='Speichern'>"
                         "</form></body></html>";
    server.send(200, "text/html", htmlContent);
}
 
void handleSave() {
    Serial.println("Speichere neue Einstellungen...");
    if (server.hasArg("server")) strncpy(mqtt_server, server.arg("server").c_str(), sizeof(mqtt_server) - 1);
    if (server.hasArg("port")) strncpy(mqtt_port, server.arg("port").c_str(), sizeof(mqtt_port) - 1);
    if (server.hasArg("topic")) strncpy(mqtt_topic_prefix, server.arg("topic").c_str(), sizeof(mqtt_topic_prefix) - 1);
    if (server.hasArg("ntp_server")) strncpy(ntp_server, server.arg("ntp_server").c_str(), sizeof(ntp_server) - 1);
    saveConfig();
    server.send(200, "text/html", "<html><body><h1>Gespeichert! Neustart...</h1></body></html>");
    delay(3000);
    ESP.restart();
}
 
void setup() {
    Serial.begin(115200);
    Serial.println("WaterMe startet...");

    if (!LittleFS.begin()) {
        Serial.println("LittleFS-Fehler");
    } else {
        loadConfig();
    }

    setup_wifi();
    timeClient.begin();
 
    if (strlen(mqtt_server) > 0 && strlen(mqtt_port) > 0) {
        client.setServer(mqtt_server, atoi(mqtt_port));
        Serial.println("MQTT-Konfiguration geladen.");
    } else {
        Serial.println("MQTT-Daten fehlen! Webinterface zur Konfiguration nutzen.");
    }
 
    server.on("/", handleRoot);
    server.on("/save", HTTP_POST, handleSave);
    server.begin();
    Serial.println("Webserver gestartet!");
    Serial.print("Rufe auf: http://");
    Serial.println(WiFi.localIP());

    // Sofortiges erstes Update erzwingen
    previousMillis = millis() - interval;  // Simuliert ein vergangenes Intervall
    handleMQTTUpdate(millis());
}
 
void reconnect() {
    static unsigned long lastReconnectAttempt = 0;
    uint8_t mac[6];
    WiFi.macAddress(mac);
    char clientId[32];
    snprintf(clientId, sizeof(clientId), "WaterMe_%02X%02X%02X", mac[3], mac[4], mac[5]);

    if (!client.connected() && millis() - lastReconnectAttempt > 5000) {
        lastReconnectAttempt = millis();
        Serial.print("Verbindungsversuch mit MQTT-Broker als ");
        Serial.println(clientId);

        if (client.connect(clientId)) {
            Serial.println("MQTT-Verbindung hergestellt!");

            // Falls du Topics abonnieren willst, füge sie hier hinzu:
            // client.subscribe("WaterMe/steuerung");  
            // client.subscribe("WaterMe/config");

        } else {
            Serial.print("MQTT-Verbindung fehlgeschlagen, Fehlercode: ");
            Serial.print(client.state());  // Gibt den Fehlercode aus
            Serial.println(" - Neuer Versuch in 5 Sekunden...");
        }
    }
}

void loop() {
    server.handleClient();
    timeClient.update();

    if (!client.connected()) {
        reconnect();
    }
    client.loop();

    handleMQTTUpdate(millis());
}

void handleMQTTUpdate(unsigned long currentMillis) {
    if (currentMillis - previousMillis >= interval) {
        previousMillis = currentMillis;
        if (!client.connected()) {
            reconnect();
        }
        updateSensorData();
    }
}

void updateSensorData() {
    int sensorValue = analogRead(SENSOR_PIN);  // Nur einmal aufrufen
    float moisture = map(sensorValue, 1024, 0, 0, 100);
    String timestamp = timeClient.getFormattedTime();

    sendMQTTData(moisture, timestamp);
}

void sendMQTTData(float moisture, const String& timestamp) {
    char topic[50], message[50];

    snprintf(topic, sizeof(topic), "%s/feuchtigkeit", mqtt_topic_prefix);
    snprintf(message, sizeof(message), "%.2f", moisture);
    client.publish(topic, message);

    snprintf(topic, sizeof(topic), "%s/timestamp", mqtt_topic_prefix);
    client.publish(topic, timestamp.c_str());
}