Smart Plant Monitoring mit Windows 10 IoT, Raspberry Pi & Arduino Due

Hardware

• 1× Arduino Due (3,3 V, ARM) – als I²C-Gateway & ADC
• 1× Raspberry Pi 2 Model B – läuft Windows 10 IoT Core
• 1× BMP180 (I²C) – Temperatur, Luftdruck, Höhe
• 1× ADS1115 (I²C, 16 Bit ADC) – 4× Bodenfeuchtesensoren
• 4× Bodenfeuchtesensoren (mit Komparator-Modul)
• 2× Servo MG996R – für Bewässerungsarme
• 2× Relais-Modul – z. B. für Pumpe / Beleuchtung
• 1× Steckbrett & Kabel

Software & Dienste

• Microsoft Visual Studio 2015 (UWP-App für Windows 10 IoT)
• Arduino IDE (für Due-Firmware)

Projektidee

Ein automatisches Pflanzen-Überwachungs- und Bewässerungssystem. Der Raspberry Pi hat keinen eingebauten ADC – daher übernimmt der Arduino Due (3,3 V I²C) das Einlesen der analogen Sensoren (Bodenfeuchte via ADS1115) und steuert per PWM die Servos (Bewässerungsarme) sowie die Relais. Die UWP-App auf dem Pi visualisiert Daten, bietet Automatik- und Handmodus.

Die App (UWP, C#)

Zwei Modi: Automatik – prüft periodisch (Timer) die 4 Bodenfeuchtesensoren, kategorisiert Werte in 5 Stufen (1=feucht/grün … 5=trocken/rot). Wenn Pflanze A/B zu trocken, schwenkt Servo 1 und wässert die trockenere; analog für C/D mit Servo 2. Manuell – Slider für Servowinkel & Relais.

Komponenten-Details

Servo-Ansteuerung (PWM auf Pi)

Standard-GPIO-Provider zu langsam → Lightning Provider genutzt. Netzteil-Probleme (Servo-Strom) durch separates 5-V-Netzteil für Servos gelöst (Common Ground, Signal vom Pi).

ADS1115 16-Bit ADC (I²C)

Fast vollständiger Treiber implementiert (Schwellenwert-Register noch in Arbeit). Liest 4 Kanäle für Bodenfeuchte.

BMP180 (I²C)

Temperatur & Luftdruck – Basis für Wetterstation-Features. Treiber an Lightning Provider angepasst.

Relais

Einfache GPIO-Steuerung (High/Active-Low je Modul).

Arduino Due als I²C-Gateway

Due hat 3,3-V-I²C mit Pull-ups – ideal. Firmware liest ADS1115 & BMP180, steuert Servos (PWM) & Relais, antwortet auf Pi-Befehle. Code simpel, robust.

Zusammenfassung & Nutzen

Das Projekt zeigt praxisnah:

• I²C-Kommunikation Pi ↔ Arduino (Gateway-Pattern)
• ADC-Erweiterung für Raspberry Pi via ADS1115
• Hardware-PWM für Servos auf Pi (Lightning Provider)
• UWP-App-Entwicklung für Windows 10 IoT Core

Geplante Erweiterungen

• Azure IoT Hub Anbindung (Cloud-Logging, Alerts)
• Xamarin Mobile App (iOS/Android)
• Bluetooth statt I²C zwischen Pi & Due

Quellcode

• Arduino Due: GitHub Repo
• Raspberry Pi (UWP): GitHub Repo