Minichirp

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Minichirp in Lauerstellung

Ich weiß gar nicht mehr, wie ich darauf gestoßen bin und eigentlich fühlen sich die Pflanzen in der näheren Umgebung nicht ganz unwohl (bis auf den Weihnachtsstern, der mir nach einer Woche verreckt ist). Trotzdem wollte ich einen Chirp haben. Dabei handelt es sich eine von Mic von wemakethings.net designtes Stück Hardware, das man in die Erde der zu überwachenden Pflanze steckt, anlernt und dann angezirpt wird, wenn man vergisst zu gießen. So richtig gut hat mir das Layout aber nicht gefallen - das geht sicher kleiner und vielleicht schicker!

Inhaltsverzeichnis

Komponenten

Das Original verwendet bedrahtete Bauteile (Taster und Schallgeber), die zudem relativ groß sind. Reichelt als angepeilten Quelle für die Bauteile bietet alles Benötigte im SMD-Gehäuse an. Im Fall des Piepsers zwar etwas teurer aber man kann eben nicht alles haben. Beim Batteriehalter habe ich länger gehadert - der Blechstreifen-Typ ist zwar günstig und sehr kompakt aber die zweite Kontaktfläche der Batterie wäre die Leiterkarte. Das raubt zum einen Platz für Leiterbahnen und zum anderen oxidiert die verzinnte Oberfläche irgendwann. Das macht die Schaltung unzuverlässig. Vergolden kann man zwar, aber das muss man bezahlen. Okay, den besseren Batteriehalter zwar auch, aber unterm Strich kommt es wahrscheinlich billiger. Der Konnektor für das ISP- bzw. auch I²C-Interface (wenn man ihn dazuzählen will) soll auch kleiner werden. Eine Reihe an 6 Kontakten mit 1,27 mm Rastermaß muss reichen - das ist nicht nur kompakter, sondern man kann auch die üblichen Flachbandkabel direkt anlöten. Die Anschlussbelegung folgt der des 6-pinnigen ISP-Steckers. Schlussendlich bin ich bei folgender Materialliste gelandet:

Menge Name Wert Bestellname Reichelt
1 LED1 LED EL 0603 GR1
1 R2 100 SMD-0603 100
2 C1, C2 100n X7R-G0603 100N
4 R1, R3, R4, R6 10k SMD-0603 10k
2 C3, C4 1u X7R-G0805 1,0/16
1 R5 470k SMD-0603 470K
1 IC1 ATTINY44A ATTINY 44A-SSU
1 D1 BAT54 BAT 54 SMD
1 Q1 BSS138 BSS 138 SMD
1 S1 KMR2 KMR 231 G LFS
1 X2 KZH20SMD-2 KZH 20SMD-2
1 SG2 SMD-08A03 SMD-08A03

Layout

Eine feste Größe der Leiterkarte habe ich nicht vorgegeben, nur ein paar Einschränkungen und Ziele: Fläche so gut ausnutzen wie möglich (und dadurch so klein wie möglich werden) und die längere Kante sollte höchstens 10 cm sein - damit es zum einen in EAGLE Light geroutet werden kann und die Produktion in Fernost günstig bleibt. Die Platzierung ist geradeaus: der Batteriehalter ist am größten und nimmt die Unterseite in Beschlag, oben kommt der ganze Rest. Alles was den Benutzer betrifft, kommt ans Ende: Buzzer, LED, Taster und Schnittstelle, damit das Zeug möglichst weit von der feuchten Erde weg ist. Der Mikrocontroller samt einer Reihe Bauteile ist ca. 10 mm breit, das Ziel für die Breite der Leiterkarte somit auf "ein bisschen mehr" gesteckt. Dem geschuldet wandert die LED auf die Unterseite und der Batteriehalter samt Batterie schaut recht großzügig heraus. Nicht ganz optimal aber die Leiterkarte bleibt klein. Die Sensorfläche ist deutlich größer als beim Original - ob und welchen Einfluss das auf die Messung hat, muss ich noch herausfinden. Da die Software adaptiv arbeitet, sollte sie damit aber klar kommen. Im Bereich der in die Erde kommt, sind bewusst keine Vias. Auch wenn dadurch die zwei Masseflächen elektrisch gesehen etwas voneinander abdriften: oft schaut bei den Bohrungen das Kupfer heraus. Zwar soll Kupfer Schnittblumen helfen, länger frisch zu bleiben, die Auswirkungen auf andere Pflanzen muss ich damit aber nicht unbedingt herausfinden. Zudem dürften die Durchkontaktierungen mit der Zeit Korrosionen zum Opfer fallen - dann kann man sie sich auch gleich sparen. Offen bleibt jedoch die Frage, wie sich der Lötstopplack mit Erde und Feuchtigkeit verträgt (oder andersrum: wie die Pflanze die Chemie abkann). Auch auf der Seite von wemakethings steht dazu leider nichts. Ein weiteres Detail ist die runde Spitze auf Sensorseite - diese soll das Einstecken in den Topf erleichtern. Analogie (schlechter Wortwitz inbegriffen): Nein, kein Fieberthermometer, sondern diese Einsteckkärtchen, die man oft in Pflanzkübeln findet. Nach ein paar Stunden Grübeln steht das Layout. Zufrieden ist man natürlich nie, aber es hätte auch schlechter sein können:

Aufbau

Der Aufbau ist weitestgehend harmlos. Lediglich an einer Stelle ist es ziemlich eng: das nicht genutzte Eck vom Signalgeber kommt den Pads vom Taster gefährlich nahe und obwohl ich mich beim Footprint des kleinen Lautsprechers an das Datenblatt gehalten habe, scheinen die Pins nicht ganz auf die Pads zu passen. Beim Bestücken sollte man jedoch darauf achten, den Taster vor dem Piepser aufzulöten und den Batteriehalter als allerletztes einzulöten. Zum einen, weil sonst die Lötspitze zu stinken anfängt, zum anderen, weil Piepser und Batteriehalter die klobigsten Komponenten sind und sie dadurch das Löten der anderen Bauteile deutlich erschweren.

AVR
Typ ATtiny44
Takt 1 MHz
Fuses
High 0xDE
Low 0xE2
Engbedded com logo.png Details


Zum Flashen muss ein Flachbandkabel an den Konnektor, mit nicht eingelegter Batterie können Fuses und Flash geschrieben werden, zumindest wenn man die passende Hexfile hat. Auf Github liegt sie zumindest nicht, also den Compiler selbst anwerfen.

Bedienung

Kurz nachdem die Firmware auf dem Controller gelandet ist, fängt das Teil auch an zu Zirpen. Was ich nicht wusste: wenn nichts im EEPROM steht, wird über die LED auch gleich die Referenzhelligkeit gemessen und abgelegt. Später wird erst ab diesem Wert gezirpt. Grundlegend keine schlechte Idee, nur war zu diesem Zeitpunkt die Schreibtischleuchte perfekt auf die LED ausgerichtet. Im etwas dunkleren Wohnzimmer wurde dann geblinkt statt gezirpt. Also die gerade abgeknipste Leitung wieder anlöten, und den EEPROM löschen. So viel vom ersten Fallstrick bei der Bedienung. Ansonsten ist das Teil einfach zu bedienen: Nach dem ersten Einschalten oder dem Drücken des (Re-)Set-Tasters wird die "Trocken-Feuchtigkeit" gemessen, also jene wenn man die Pflanze gießen sollte. Die Messung wird nach ca. 5 Sekunden mit einem längeren Zirpen quittiert. Anschließend kann man die Pflanze (aber nicht den Chirp) mit Wasser versorgen. Die Elektronik wacht immer wieder auf und misst die Kapazität der Sensorfläche. Wird eine zu niedrige Feuchtigkeit ermittelt, legt bei Helligkeit die zirpende Grille los (nein, nicht die). Bei Dunkelheit wird man durch die LED benachrichtigt. Erkennt der Mikrocontroller, dass die Feuchtigkeit gestiegen ist, wird das Gießen wiederum mit einem länglichen Zirpen bestätigt. Nachdem die erste Woche bei meinen widerstandsfähigeren Topfpflanzen (die für den ersten Test herhalten mussten) vorbei war, wurde ich etwas ungeduldig. Kein Zirpen. Einen Tag später legte sie aber los. Nicht zu laut aber dennoch gut hörbar. Bis jetzt sehr zuverlässig.

Lizenz

Das Originalprojekt ist unter der CERN OHL 1.1 lizenziert. Der Einfachheit halber ziehe ich gleich.

Download

Wer will?

Es gibt noch ein paar der Leiterkarten. Wer eine will, kann sie gerne kostenlos aber gegen Versandkosten haben. Und nein: ich verkaufe keine fertig bestückten Chirps. Vielleicht übernimmt ja Mic mein Layout und bietet es auf Tindie an!?

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