ESP32 Sensornetzwerk für die Growbox

Ein Thermo-Hygrometer zeigt dir einen Wert an einer Stelle. Ein Sensornetzwerk zeigt dir, was in der ganzen Box passiert: oben unter der Lampe, auf Kronenhöhe, am Boden und im Topf – rund um die Uhr, mit Verlauf und Alarm. Mit dem Mikrocontroller ESP32 lässt sich so ein System für wenig Aufwand selbst bauen. Der Beitrag richtet sich an alle, die ihre Growbox als DIY-Projekt weiterentwickeln und keine Scheu vor Lötkolben und ein paar Zeilen Konfiguration haben. Wie du die Box selbst baust, zeigt die DIY-Anleitung für die Growbox.

Warum ESP32 und nicht Arduino? #

Beide Plattformen sind in der Maker-Szene verbreitet, eignen sich aber unterschiedlich gut für ein vernetztes Sensorsystem.

Für ein Sensornetzwerk ist der ESP32 die naheliegende Wahl: Er sendet seine Messwerte direkt ins Heimnetz, ohne zusätzliches Modul. Ein Arduino ist sinnvoll, wenn du nur lokal etwas schalten willst oder 5-V-Sensoren ohne Pegelwandler betreiben möchtest. Ein Hinweis zu den analogen Eingängen: Beim ESP32 sind die Pins des zweiten Analog-Digital-Wandlers blockiert, solange WLAN aktiv ist. Plane analoge Sensoren daher auf den Pins des ersten Wandlers ein.

Die Architektur im Überblick #

Ein typisches Setup besteht aus drei Ebenen:

• Sensorknoten: ein oder mehrere ESP32-Boards, jeweils mit Sensoren für einen Bereich, etwa Box-Klima oben und unten sowie Bodenfeuchte in jedem Topf.
• Broker und Datenhaltung: ein Rechner im Heimnetz, oft ein Raspberry Pi, auf dem ein MQTT-Broker und eine Datenbank laufen.
• Visualisierung und Automatisierung: ein Dashboard, Alarme aufs Smartphone und gegebenenfalls Regeln, die Lüfter oder Befeuchter schalten.

Wer bereits eine Smart-Home-Zentrale betreibt, kann die Knoten direkt dort einbinden. Wie das mit einer verbreiteten Open-Source-Lösung funktioniert, beschreibt Home Assistant für den Grow einrichten.

Sensoren für das Klima: DHT22 oder BME280? #

Temperatur und relative Luftfeuchte sind die wichtigsten Messgrößen, weil sich daraus auch der VPD berechnen lässt.

Für die Growbox ist ein I²C-Sensor wie der BME280 oder ein SHT-Sensor meist die bessere Wahl. Achte darauf, dass du ein BME280-Modul bekommst und kein BMP280, der keine Luftfeuchte misst. Beide sehen sich auf Breakout-Boards zum Verwechseln ähnlich.

Wichtiger als die Sensorwahl ist die Platzierung:

• Auf Kronenhöhe messen, nicht direkt unter der Lampe oder am Boxboden.
• Vor direkter Strahlung schützen: Ein Sensor im LED-Licht misst eine zu hohe Temperatur. Ein kleines, belüftetes Schutzgehäuse oder ein Stück weißes Rohr helfen.
• Abstand zum ESP32: Der Mikrocontroller erwärmt sich im Betrieb. Sitzt der Sensor direkt auf dem Board, verfälscht das die Werte. Einige Zentimeter Kabel reichen.
• Gegenprüfen: Vergleiche neue Sensoren einige Stunden lang mit einem vertrauenswürdigen Hygrometer. Abweichungen von 2–5 % rF sind bei günstigen Modulen üblich und lassen sich per Offset korrigieren.

Kapazitive Bodenfeuchtesensoren #

Für die Topffeuchte kommen fast nur zwei Bauarten infrage: resistive Sensoren mit zwei blanken Metallgabeln und kapazitive Sensoren, bei denen die Elektrode unter einer Beschichtung liegt. Resistive Sensoren korrodieren in gedüngtem Substrat innerhalb weniger Wochen und geben dabei Metallionen ab. Für den Grow sind sie ungeeignet.

Kapazitive Sensoren liefern einen analogen Rohwert, der nur relativ ist. So kalibrierst du sie:

Die Messwerte sind Tendenzen, keine absoluten Wassergehalte. Sie zeigen dir zuverlässig, wie schnell ein Topf abtrocknet und ob eine Pflanze mehr trinkt als die andere. Wer darauf aufbauend eine automatische Bewässerung plant, findet den nächsten Schritt in Automatische Bewässerung mit Arduino/ESP32 bauen.

MQTT: Wie die Daten übertragen werden #

MQTT ist ein schlankes Nachrichtenprotokoll nach dem Prinzip Veröffentlichen und Abonnieren. Jeder Sensorknoten veröffentlicht seine Werte unter einem Thema, etwa grow/box1/oben/temperatur. Dashboard, Datenbank und Automatisierungen abonnieren diese Themen beim Broker.

Bewährte Praxis für ein übersichtliches Netzwerk:

• Sprechende Themenstruktur: Ort, Box, Position, Messgröße. So lassen sich später Knoten ergänzen, ohne alles umzubauen.
• Messintervall 30–60 Sekunden: Für Klimawerte reicht das. Bodenfeuchte ändert sich langsam, alle fünf bis zehn Minuten genügt.
• Retained Messages und Last Will: Der Broker merkt sich den letzten Wert, und ein Knoten meldet sich als offline, wenn er ausfällt. So bemerkst du tote Sensoren sofort.
• Lokal statt Cloud: Ein Broker im eigenen Netz funktioniert auch ohne Internet und gibt keine Daten nach außen.

Wer nicht selbst programmieren möchte, konfiguriert die Knoten mit ESPHome oder Tasmota. Beide Firmwares unterstützen die gängigen Sensoren und MQTT per Konfigurationsdatei.

Stromversorgung und Gehäuse im Grow-Umfeld #

Eine Growbox ist warm, feucht und voller Kabel. Das stellt Anforderungen an die Elektronik.

• Netzteil: Ein hochwertiges USB-Netzteil mit 5 V liefert genug Strom für ESP32 und mehrere I²C-Sensoren. Billige Netzteile verursachen Resets und Messrauschen.
• Außerhalb der Box montieren: Der ESP32 gehört möglichst in ein Gehäuse außen an der Box. In die Box führen nur die Sensorkabel.
• Gehäuse mit Belüftung: Ein geschlossenes Kunststoffgehäuse mit kleinen Öffnungen nach unten verhindert, dass Kondenswasser hineinläuft, lässt aber Wärme entweichen.
• Kabelwege: Sensorleitungen nicht parallel zu Netzkabeln oder LED-Treibern führen. Für I²C sind Leitungslängen bis etwa einen Meter unkritisch, darüber helfen Pull-up-Widerstände oder spezielle Buslösungen.
• Keine Netzspannung selbst verdrahten: Wenn du Geräte schalten willst, greif zu fertigen, geprüften Schaltsteckdosen statt Relaismodulen mit offenen 230-V-Kontakten.

Was du mit den Daten anfangen kannst #

Ein Sensornetzwerk lohnt sich, wenn es Entscheidungen erleichtert. Typische Anwendungen sind ein Alarm bei Temperaturen über 30 °C oder einem Lüfterausfall, der Vergleich von Tag- und Nachtklima, die VPD-Berechnung für jede Phase und ein Protokoll, wie schnell jeder Topf abtrocknet. Aus dem Verlauf mehrerer Tage lernst du mehr über deine Box als aus jedem Einzelwert.

Häufige Fragen #