Wenn APC „BYE“ sagt und MQTT „Hello“ – Wie ich meine USV smarter machte als nötig

Geöffnete USV mit visualisierter Verbindung von RS232 über einen Netzwerkadapter zu MQTT, inklusive stilisierter Codefragmente

Einleitung

Alte Technik muss nicht verstauben – vor allem nicht, wenn sie noch zuverlässig Strom puffert. In meinem Fall: eine APC Smart-UPS SC420 aus einem ausrangierten Wechselautomat – und die perfekte Gelegenheit, eine APC USV an MQTT anzubinden. Denn nur weil ein Gerät alt ist, heißt das nicht, dass es nicht noch etwas zu sagen hat. Und genau das macht es jetzt – über MQTT. – und die perfekte Gelegenheit, eine APC USV an MQTT anzubinden. Ziel: APC USV an MQTT anbinden, um Daten wie Batteriespannung, Ladezustand und Status in ioBroker nutzbar zu machen.

In diesem Artikel zeige ich dir Schritt für Schritt, wie ich die USV über RS232 und einen Netzwerk-Adapter von Waveshare mit einem Python-Skript auslese und an MQTT übergebe – inklusive Copy&Paste-Code, Nerd-Kommentaren und Stolperfallen.


APC USV an MQTT anbinden: Hardware-Setup

Benötigt:

RS232-Kabel selbst bauen

APC nutzt bei vielen seiner USVs eigene Signalbelegungen und akzeptiert keine Standard-RS232-Kabel. Das bedeutet: Wer einfach ein „normales“ serielles Kabel anschließt, bekommt entweder keine Verbindung – oder die USV schaltet sich sogar ab. Deshalb ist ein selbstgebautes Kabel notwendig.

Adapterkabel zum verbinden einer APC USV an einen RS232 Controller

Die richtige Zuordnung (9-polig):

  • USV TX (Pin 2) an PC RX (Pin 3)
  • USV RX (Pin 3) an PC TX (Pin 2)
  • GND (Pin 5) an GND (Pin 5)

Einrichtung des Netzwerkadapters zur MQTT-Anbindung

Nach dem Anschluss über PoE und dem Start hilft das Tool Vircom, um die IP-Adresse und DHCP einzurichten. Danach kannst du das Gerät bequem über das Webinterface konfigurieren:

  • Betriebsmodus: TCP Server
  • Port: z. B. 5000
  • Ziel-IP brauchst du nicht setzen

LXC-Container vorbereiten

Falls du ebenfalls mit Proxmox arbeitest und dein Setup zukunftssicher gestalten willst, schau dir unbedingt auch meinen Artikel über Proxmox auf IPv6 umstellen – wie, warum und die Probleme an.

Wenn du noch tiefer in das serielle APC-Protokoll einsteigen willst – inklusive aller möglichen Kommandos wie Q1, g oder R – findest du auf networkupstools.org eine exzellente Übersicht.

apt update
apt install python3 python3-pip python3.11-venv -y
python3 -m venv /opt/usv-env
source /opt/usv-env/bin/activate
pip install paho-mqtt


Python-Skript zum Auslesen der APC USV und MQTT-Anbindung

Pfad: /opt/usv_mqtt.py

import socket
import time
import paho.mqtt.client as mqtt

USV_IP = "192.168.0.21"
USV_PORT = 5000
MQTT_SERVER = "192.168.0.102"
MQTT_PORT = 1886
MQTT_USER = "ioBroker"
MQTT_PASSWORD = "digital"
INTERVAL = 60

def clean_value(raw, as_type=float):
    try:
        cleaned = raw.split(":")[0].strip()
        return as_type(cleaned)
    except:
        return None

def send_command(sock, cmd, pause=0.5):
    try:
        sock.sendall(cmd.encode())
        time.sleep(pause)
        data = sock.recv(1024).decode(errors="ignore").strip()
        return data
    except Exception as e:
        print(f"Fehler bei Befehl {cmd}: {e}")
        return "N/A"

def decode_status_flags(hex_str):
    try:
        status = int(hex_str, 16)
        flags = []
        if status & (1 << 3): flags.append("On Line")
        if status & (1 << 4): flags.append("On Battery")
        if status & (1 << 5): flags.append("Overload")
        if status & (1 << 6): flags.append("Battery Low")
        if status & (1 << 7): flags.append("Replace Battery")
        return ", ".join(flags) if flags else "Unknown"
    except:
        return "Invalid"

client = mqtt.Client()
client.username_pw_set(MQTT_USER, MQTT_PASSWORD)
client.connect(MQTT_SERVER, MQTT_PORT, 60)
client.loop_start()

while True:
    try:
        with socket.create_connection((USV_IP, USV_PORT), timeout=5) as sock:
            handshake = send_command(sock, "Y", pause=0.8)
            if "SM" not in handshake:
                print(f"[WARNUNG] Kein Handshake: '{handshake}'")
                raise Exception("USV nicht bereit")

            print("[INFO] Abfrage beginnt")

            raw_status = send_command(sock, "Q1")
            values = {
                "battery_charge": clean_value(send_command(sock, "g")),
                "battery_voltage": clean_value(send_command(sock, "b")),
                "line_voltage": clean_value(send_command(sock, "L")),
                "runtime_left_min": clean_value(send_command(sock, "j"), int),
                "status_raw": raw_status,
                "status_human": decode_status_flags(raw_status),
            }

            for key, value in values.items():
                topic = f"usv/{key}"
                client.publish(topic, value if value is not None else "N/A")
                print(f"{topic}: {value}")

    except Exception as e:
        print(f"[Verbindungsfehler] {e}")

    time.sleep(INTERVAL)


Autostart per systemd

nano /etc/systemd/system/usv-mqtt.service

[Unit]
Description=APC USV → MQTT Bridge (zebra-node)
After=network.target

[Service]
ExecStart=/opt/usv-env/bin/python /opt/usv_mqtt.py
WorkingDirectory=/opt
Restart=on-failure
RestartSec=5
User=root

[Install]
WantedBy=multi-user.target

Dann:

systemctl daemon-reload
systemctl enable usv-mqtt
systemctl start usv-mqtt


Daten in ioBroker nutzen

Die Daten landen z. B. als:

  • usv/battery_charge
  • usv/runtime_left_min
  • usv/status_human

Du kannst nun Visualisierungen bauen, smarte Trigger einrichten oder dich bequem benachrichtigen lassen – beispielsweise per Telegram, Mail oder Sprachassistent.


Fazit: APC USV an MQTT angebunden – und zwar richtig

Die Überraschung: Das alte Gerät konnte mehr, als ich erwartet hatte. Statt „BYE“ sagt es jetzt jeden Tag brav „Hello MQTT“ – und zwar mit überraschend stabilen Werten. Das gibt nicht nur ein gutes Gefühl, sondern bringt auch Transparenz ins Strom-Backup, falls es mal ernst wird. – und warnt mich frühzeitig bei Stromausfällen oder Akkuproblemen.

So wird aus einem staubigen RS232-Port ein smarter Sensor, und der Traum, eine APC USV an MQTT anzubinden, wird Realität – ganz ohne Smart-Slot-Karte oder Spezialsoftware. Außerdem macht es einfach Spaß, Technik zu übertreiben, oder? – und aus einem Blogartikel vielleicht die Inspiration für deinen eigenen Umbau?

Fragen, Ideen oder deinen eigenen Umbau? Ab damit in die Kommentare!

Shelly Gen 3 VS Gen 4 – Lohnt sich das Upgrade?

Einleitung

Shelly hat mit der vierten Generation seiner beliebten Smart-Home-Relais ein großes Upgrade veröffentlicht. Die wichtigsten Neuerungen: Matter-Zertifizierung, Apple HomeKit-Unterstützung und Multi-Protokoll-Konnektivität (WLAN, Bluetooth & Zigbee). Doch wer gewinnt beim Duel Shelly Gen 3 VS Gen 4?

Doch was genau unterscheidet Shelly Gen 3 von Shelly Gen 4? Lohnt sich ein Upgrade, oder kannst du weiterhin auf die bewährten Gen 3-Modelle setzen? In diesem Beitrag findest du alle Unterschiede im Detail!

Shelly Relais

Die wichtigsten Neuerungen von Shelly Gen 4

Multi-Protokoll-Konnektivität: WLAN, Bluetooth & Zigbee

Während Shelly Gen 3 nur WLAN & Bluetooth bot, ist Gen 4 zusätzlich mit Zigbee 3.0 ausgestattet. Dadurch kannst du Shelly Gen 4 nicht nur ins WLAN einbinden, sondern auch in ein Zigbee-Mesh – perfekt für größere Smart-Home-Setups!

💡 Zigbee-Repeater-Funktion: Shelly Gen 4 erweitert dein Zigbee-Netzwerk automatisch, indem er als Mesh-Knoten agiert.


Matter-Zertifizierung – Zukunftssicher für dein Smart Home

Shelly Gen 4 ist offiziell Matter-zertifiziert. Das bedeutet, dass du dein Smart-Home-System herstellerübergreifend steuern kannst – egal ob über Google Home, Amazon Alexa oder Apple HomeKit.

💡 Matter sorgt für bessere Kompatibilität: Du kannst Shelly Gen 4 direkt in Matter-fähige Systeme einbinden, ohne Cloud-Zwang!


Offizielle Apple HomeKit-Unterstützung

Ein großer Schritt nach vorne: Shelly Gen 4 funktioniert jetzt mit Apple HomeKit. Du kannst deine Shelly-Geräte mit der Apple Home-App oder per Siri steuern – ohne Umwege über Drittanbieter-Integrationen.

📌 Shelly Gen 3 funktioniert nicht mit Apple HomeKit, während Gen 4 diese Unterstützung von Haus aus mitbringt.


Verbesserte Energieeffizienz & optimierte Antennen

  • Geringerer Stromverbrauch: Shelly Gen 4 benötigt weniger als 1 W (statt bis zu 1.2 W bei Gen 3).
  • Bessere WLAN- & Bluetooth-Reichweite: Die Antennen wurden für stabilere Verbindungen optimiert.

Technische Detailunterschiede – Shelly Gen 3 vs. Shelly Gen 4

Shelly 1 Gen 3 vs. Shelly 1 Gen 4

Der Shelly 1 Gen 4 bietet Matter, Zigbee und eine bessere Antenne.

FeatureShelly 1 Gen 3Shelly 1 Gen 4
ChipESP-Shelly-C38FESP-Shelly-C68F
Multi-ProtokollWLAN, BluetoothWLAN, Bluetooth, Zigbee
Matter-Zertifiziert❌ Nein✅ Ja
Apple HomeKit❌ Nein✅ Ja
Power Consumption<1.2 W<1 W
KlemmenfarbeSchwarzGrau
Abmessungen (H x B x T)37 x 42 x 16 mm37 x 42 x 16 mm

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Shelly 1PM Gen 3 vs. Shelly 1PM Gen 4

📌 Shelly 1PM Gen 4 bietet Matter, Zigbee und eine effizientere Verbrauchsmessung.

FeatureShelly 1PM Gen 3Shelly 1PM Gen 4
ChipESP-Shelly-C38FESP-Shelly-C68F
Multi-ProtokollWLAN, BluetoothWLAN, Bluetooth, Zigbee
Matter-Zertifiziert❌ Nein✅ Ja
Apple HomeKit❌ Nein✅ Ja
Power Consumption<1.2 W<1 W
KlemmenfarbeSchwarzGrau
Abmessungen (H x B x T)37 x 42 x 16 mm37 x 42 x 16 mm

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Shelly 1 Mini Gen 3 vs. Shelly 1 Mini Gen 4

📌 Shelly 1 Mini Gen 4 ist Matter-fähig und bietet eine verbesserte Funkreichweite.

FeatureShelly 1 Mini Gen 3Shelly 1 Mini Gen 4
ChipESP-Shelly-C38FESP-Shelly-C68F
Multi-ProtokollWLAN, BluetoothWLAN, Bluetooth, Zigbee
Matter-Zertifiziert❌ Nein✅ Ja
Apple HomeKit❌ Nein✅ Ja
Power Consumption<1.2 W<1 W
KlemmenfarbeSchwarzGrau
Abmessungen (H x B x T)32 x 35 x 11 mm32 x 35 x 11 mm

👉 Jetzt kaufen: Shelly 1 Mini Gen 3 auf Amazon* (bezahlter Link)


Fazit: Shelly Gen 3 oder 4 – Was ist die bessere Wahl?

Hast du bereits Shelly Gen 3?
→ Kein zwingendes Upgrade nötig, es sei denn, du brauchst Zigbee oder Matter.

Willst du Apple HomeKit nutzen?
Dann ist Shelly Gen 4 alternativlos, da Shelly Gen 3 kein HomeKit unterstützt.

Bist du neu im Smart Home?
Greife direkt zu Shelly Gen 4, weil du damit für Matter & Zigbee gerüstet bist.

Brauchst du eine stabile Verbindung mit Zigbee?
→ Shelly Gen 4 agiert als Zigbee-Repeater, während Gen 3 nur WLAN & Bluetooth kann.

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Matter benötigt zwingend IPv6. Wie du IPv6 unter Proxmox einrichtest, erfährst du hier.


Was denkst du? Lohnt sich für dich ein Upgrade auf Shelly Gen 4? Schreib es in die Kommentare!

WaterMeV2 – Feuchtigkeitssensor mit ESP8266 und 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!


Hast du Fragen oder Verbesserungsvorschläge? Schreib sie in die Kommentare!

WaterMe – DIY Bewässerungssystem mit ESP8266 und Gehäuse aus dem 3D-Drucker

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());
}