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Mittwoch, 25. Mai 2016

Aquaristikcomputer & Terraristikcomputer - Teil 1

Computer? Brauch ich das?

Nöh. Man braucht aber auch kein Aquarium oder Terrarium. Also wozu das Ganze? Automation und Kontrolle vereinfacht und vieles. Ganz einfach. Die Zeitschaltuhr ist dabei die aller einfachste Stufe. Oder der Regelheizer. Oder der Filter. Alles arbeitet weitestgehend ohne unser zutun.

Was geht denn überhaupt?

Welche Automation ist denn noch hilfreich oder überhaupt möglich? Es fängt bei ziemlich trivialen Möglichkeiten an, wie dem oben erwähnten messen und Steuern einer Heizung und des Lichts an. Für ein Terrarium ist die Feuchtigkeit oft sehr wichtig. Man kann die Wasserzufuhr steuern und so einen kontinuierlichen Wasserwechsel durchführen. Oder vielleicht den Luftdruck erfassen und gezielt einen großen Austausch anstoßen bei Fischen die bei fallendem Luftdruck zum ablaichen angeregt werden. Es lassen sich komplexe Lichtszenarien realisieren wie sie in den Tropen herrschen, inklusive passender Nachtbeleuchtung. Mit Hilfe eines Stromzähler kann der Stromverbrauch erfasst werden (Volkszähler). Leit-, pH-, Redox- und Sauerstoff-Wert? Alles kann erfasst werden. Sogar Bewegungsmuster ... dadurch sind schon wissenschaftliche Arbeiten entstanden.

Geld oder Zeit?

Computer die messen, steuern und regeln gibt es schon eine ganze Weile in der Aquaristik und Terraristik. Eins ist aber allen gemeinsam: Die Preise sind ganz schön knackig. Selbst einfachste Varianten ein bischen mehr als Licht und Temperaur steuern kosten deutlich mehr als 100€. Systeme die ein paar der oben aufgelisteten Möglichkeiten bieten liegen dann auch schnell mal bei 1000€. Selbstverständlich bekommt man erprobte Hard- und Software und natürlich auch Support - das will alles bezahlt werden. Andererseits kann man vieles auch selber machen. Um das ganze einfacher zu halten sind auch immer wieder baukastenartige, vorkonfigurierte Systeme aufgetaucht die mehr oder minder lange gepflegt wurden, jedoch immer ein recht großes Technik Verständnis erforderten. Aber es steht wie immer jedem frei sich zu entscheiden - Geld oder Zeit. Kaufe ich (meist recht teuer) etwas Fertiges oder investiere ich (viel meiner Freizeit) in eine Bastellösung?

Eine neue Generation Bastelcomputer ... und noch eine

Ein wenig Geschichte ... Technik Uninteressierte springen einfach zur nächsten Überschrift. 2005 kam ein völlig neue Plattform unter der Namen Arduino heraus. Diese Mini Computer (korrekter: Mikrocontroller) waren extrem kompakt, verhältnismäßig günstig und boten standardisierte Anschlüsse zur Kommunikation mit der Außenwelt. Der sehr niedrige Preis (es sind Systeme für unter 20€ verfügbar, extrem abgespeckte für unter 5€) führte zu einer schnell wachsenden Community, die binnen kurzer Zeit auf eine sehr beachtenswerte Größe anwuchs. Neue Zusatzboards, sogenannte Shields, gab es ebenfalls schnell in Hülle und Fülle. Ein Makel blieb jedoch - es ist sehr techniklastig. Sowohl gute Kenntnisse der Elektro- als auch Informationstechnik sind in weiten Teilen erforderlich. Eins aber zeigte das große Interesse an diesem System - es war da! Und wo Interesse ist, ist ein Markt nicht fern ...

Parallel zu dieser Entwicklung gab es ebenfalls einen schier unglaublichen Schub im Smartphone Bereich (iPhone 2007, Android 2008). Der riesige Boom der Smartphones brachte zwei Dinge mit sich: Immer mehr Rechenleistung in kompakterer Form zu bezahlbaren Preisen und einen weiteren Innovationsschub im Elektronikbereich. Während es vor fünfzehn Jahren noch sehr viel Geld kostete kleinere Serien von Geräten zu produzieren, ist das heute viel kostengünstiger geworden. Ein paar Engländer (David, bitte verzeih mir das ich hier nicht ein unendliches Loblied auf Deine Leistungen singe) kamen 2011 auf die Idee einen günstigen, kleinen Computer auf eben dieser Technik aus dem Smartphone Bereich zu entwickeln - den Raspberry Pi . Ein extrem kompakter Computer der mehr hat als ein Arduino. Viel, viel mehr. Mehr Komfort, mehr Leistung, mehr Speicher, mehr Programmiersprachen, mehr Anschlüsse und vor allem solche wie man sie von gängigen Computer kennt, wie USB und HDMI.  Aber dieses mehr schlug sich nicht im Preis nieder. Der Preis liegt je nach Modell zwischen 25 bis 35€.

Größe des Raspberry Pi 3


Dieses mehr an Leistung erlaubt Möglichkeiten die mit einem Arduino schwer oder gar nicht möglich sind. Oder man muss Aufgaben zerlegen und an viele Arduinos verteilen. Bei einem Raspberry Pi ist das selten notwendig. Sensoren und Aktoren auslesen und ansteuern? Datenhistorie vorhalten? Grafische Oberfläche zur Verfügung stellen? Komplexe Kommunikation mit der Außenwelt? Entwicklung und Test auf dem System? Alles kein Problem. Aber es geht noch anders.

... und noch eine

2014 - und man merkt die Taktung ist recht schnell - brachte der Herstelle espressif den ESP8266EX, meist kurz als ESP8266 bezeichnet, auf den Markt. Dieses System ist deutlich leistungsfähiger als die meisten Arduinos, aber deutlich langsamer als ein Raspberry Pi. Allerdings hat er außer den wichtigsten Kommunikationsschnittstellen, die auch Arduino und Raspberry Pi beherrschen, WLAN mit an Board. Als fertig bestückte Platine mit aufgedruckter Antenne gibt es dieses kleine Wunderding schon für unter 2€.

ESP8266 Größe
Mit solch einem Modul kann man extrem kostengünstig Sensoren und Aktoren platzieren und aus der Ferne abgreifen oder steuern.

Und ... nun?

Jetzt gilt es einen Weg zu finden die gesammelten Erkenntnisse unter einen Hut zu bringen. Idealerweise kommt ein System heraus das auch für Technik-Laien zu meistern ist.

Noch ein paar Bilder meines Prototyp Webinterfaces: