Hardware Guide des Pool Monitors

Übersicht

Der Pool Monitor ist ein fertig aufgebautes Anzeigegerät auf Basis der LILYGO TTGO T5 E-Paper-ESP32-Board-Familie. Anders als der Pool Controller werden keine zusätzlichen Sensoren oder Relais benötigt — nur das Board selbst.

Zielgruppe: Jeder, der mit grundlegender Elektronik vertraut ist (USB-Kabel einstecken). Keine Lötkenntnisse erforderlich.

Gesamtkosten: ~35–55€.

Sicherheit ⚠️

• Der Pool Monitor arbeitet ausschließlich mit Kleinspannung (5V USB).
• Allerdings liest er Daten vom Pool Controller, der 230V Netzspannung schaltet. Der Monitor empfängt nur MQTT-Daten — er kommt nicht direkt mit Netzspannung in Berührung.
• Bewahren Sie das Board und das USB-Kabel an einem trockenen Ort auf. Bei Außeneinsatz in einem wetterfesten Gehäuse (IP54 oder besser) montieren.

Benötigte Teile (BOM)

Wo kaufen?

Alle Teile sind bei Amazon, AliExpress, eBay oder bei Elektronik-Distributoren wie Reichelt, Pollin, Conrad (DE/AT/CH) erhältlich.

• TTGO T5: Suche nach “TTGO T5 V2.3.1 e-paper ESP32” oder “LILYGO T5 e-ink display”. Achte auf die Revision V2.3.1 für das neueste E-Ink-Panel.
• USB-C Kabel: Jedes datenfähige Kabel funktioniert. Vermeide reine Ladekabel zum Flashen.
• Netzteil: Standard-USB-Handyladegerät (5V/≥1A). Ein qualitatives Netzteil verhindert Spannungseinbrüche während des WiFi-Betriebs.

Kompatible Board-Varianten

Die TTGO T5 Serie gibt es in mehreren Revisionen. Die Firmware unterstützt:

Um eine andere Variante auszuwählen, src/board_def.h editieren und den entsprechenden Define setzen:

#define LILYGO_T5_V231 1   // Standard — für andere Varianten auskommentieren
// #define TTGO_T5_2_1  1  // Beispiel: für 2.9"-Variante aktivieren

Dann die Firmware neu bauen (siehe Software Guide).

Pinbelegung

Die Pin-Konfiguration ist in src/board_def.h definiert und variiert je nach Board-Variante. Für das Standard-Board V2.3.1 (V231):

Die SPI-Pins werden mit dem Flash-Speicher geteilt — das ist normal und funktioniert, weil das E-Ink-Display nur bei idle CPU zugegriffen wird.

Hinweise zur Pinbelegung

• SPI MISO wird nicht genutzt, da das E-Ink-Display nur Daten empfängt (kein Rücklesen nötig).
• GPIO23 hat eine Doppelfunktion (SPI MOSI + MODEM_POWER_ON). Im Deep Sleep wird es auf LOW geschaltet, um externe Modem-Stromversorgung abzuschalten.
• Die Strapping-Pins (GPIO0, GPIO2, GPIO12, GPIO15) werden für die E-Ink-Ansteuerung vermieden, um Boot-Probleme zu verhindern.

Verdrahtung

Es ist keine manuelle Verdrahtung erforderlich. Das TTGO T5 Board integriert alle Komponenten:

• ESP32 Mikrocontroller (Dual-Core Xtensa LX6)
• 2.13" E-Ink Display (SPI-verbunden, GxDEPG0213BN Panel)
• USB-Seriell-Wandler (CP210x oder CH340)
• 3.3V Spannungsregler
• Li-Po Ladeschaltung (optionaler Akku-Anschluss)

Das Board wird einfach per USB-C angeschlossen:

• Am Computer zum Flashen der Firmware
• An einem USB-Netzteil für den Dauerbetrieb

Taster (bei unterstützten Varianten)

Einige TTGO T5 Varianten haben Hardware-Taster. Die Firmware nutzt sie derzeit nicht — die gesamte Konfiguration erfolgt über das Captive Portal (siehe Users Guide).

Stromversorgung

Stromverbrauch

Durch den 180-Sekunden-Deep-Sleep-Zyklus verbringt das Board >90% der Zeit im Tiefschlaf, was es auch für Batteriebetrieb geeignet macht (das TTGO T5 hat einen eingebauten Akku-Anschluss und Ladeschaltung).

Solarbetrieb ☀️

Der Pool Monitor eignet sich aufgrund seines extrem niedrigen Energieverbrauchs (Durchschnitt ~5,5 mA bei 5 V) hervorragend für den autonomen Solarbetrieb. Mit einer kleinen Solarzelle und einem Li‑Po‑Akku kann das Gerät dauerhaft ohne USB‑Netzteil betrieben werden.

Voraussetzung: Das TTGO T5 Board hat einen eingebauten Li‑Po‑Lader (TP4056) und einen JST‑1,25‑mm‑Batteriestecker. Für den Solarbetrieb wird nur ein Solarpanel und ein Akku benötigt – das Board übernimmt die Ladeelektronik.

Leistungsbudget

Der tägliche Energiebedarf von ~130 mAh (bei 5 V) ist selbst mit einer kleinen Solarzelle an den meisten Standorten deckbar.

Benötigte Teile (zusätzlich)

Bezugsquellen für Solarkomponenten

• Solarpanel: Suche nach „5V 2W Solarpanel“ oder „6V 200mA Solarmodul“, z. B. bei Reichelt, Pollin, Amazon oder AliExpress. Ideal sind monokristalline Panels mit ETFE-Beschichtung für Außeneinsatz.
• Li‑Po‑Akku: Suche nach „3.7V 1000mAh Li‑Po JST 1.25“ oder „LP401230 1000mAh“. Achte auf den 1,25‑mm‑JST‑Stecker (2‑polig). Gängige Formate: 401230 (1000 mAh, ca. 30×12×4 mm) oder 503048 (1500 mAh).
• USB‑C Breakout: Für direkte 5 V‑Einspeisung über den USB‑C‑Port.

Schaltungsvarianten

Variante A: Solarpanel → USB‑C (empfohlen, einfach)

Die einfachste und sicherste Methode – nutzt den eingebauten TP4056 Lader des TTGO T5.

  Solarpanel          TTGO T5 V231
  (5-6V)                  ┌────────┐
     │                    │ USB-C  │
     ├─[USB-C Breakout]───┤  Port  │
     │                    │        │
  Li‑Po Akku              │  JST   │
  (3.7V, 1000mAh) ────────┤  BAT   │
                           └────────┘

1. Solarpanel (5–6 V) an ein USB‑C Breakout‑Board oder direkt an einen USB‑C Stecker löten (VBUS auf Pin A4/A9/B4/B9, GND auf A1/B1).
2. USB‑C Breakout in den USB‑C Port des TTGO T5 stecken.
3. Li‑Po‑Akku an den JST‑1,25‑mm‑Stecker (BAT) des TTGO T5 anschließen.

Hinweis: Das Panel muss 5 V (nominal) bis max. 6 V liefern. Der TP4056 benötigt mindestens ~4,5 V zum Starten des Ladevorgangs.

Variante B: Externer Solarlader (flexibler)

Verwendet ein separates Solarlader-Modul (z. B. CN3065 oder TP4056 mit Solar-Eingang) für bessere Energieausbeute bei schwachem Licht.

  Solarpanel          Solarlader           TTGO T5 V231
  (5-6V)              Modul                ┌────────┐
     │                  │                  │ USB-C  │
     ├──────────────────┤ IN+         OUT+─┤  Port  │
     │                  │                  │        │
                         │ BAT+  ────────   │  JST   │
  Li‑Po Akku ───────────┤ BAT-      ──────┤  BAT   │
                         │                  └────────┘

1. Solarpanel an den IN+ / IN− Anschluss des Ladereglers.
2. Li‑Po‑Akku an BAT+ / BAT− des Ladereglers.
3. Lader‑Ausgang an den JST‑BAT‑Stecker des TTGO T5 oder über einen 5 V‑Step‑Up‑Wandler an den USB‑C Port.

Vorteil: Module wie der CN3065 haben einen MPPT‑ähnlichen Eingangsregler, der auch bei Bewölkung noch Energie liefert.

Minimalkonfiguration (Sommerbetrieb) ☀️

Wenn der Monitor nur in der warmen Jahreszeit (Mai–September) und bei überwiegend gutem Wetter laufen soll, reichen minimale Komponenten:

Der tägliche Bedarf von ~130 mAh wird im Sommer bereits von einem 0,3‑W‑Panel (60 mA × 6 h × 0,7 Wirkungsgrad ≈ 250 mAh/Tag) übertroffen. Die Nacht überbrückt der Akku – selbst nach einem bewölkten Tag ist noch genug Reserve für den Folgetag.

Praxis-Tipp: Ein Panel unter 0,5 W ist oft kaum günstiger als ein 0,5‑W‑Panel. Empfehlung daher: 0,5 W + 500‑mAh‑Akku als günstigste Kombination (Kosten ~15–25 € zusätzlich zum Board).

Dimensionierung

Akku-Größe

Faustregel: In Deutschland sind im Winter durchschnittlich 2–3 Sonnenstunden pro Tag üblich (Nov–Feb). Ein 1000‑mAh‑Akku überbrückt 5–7 Tage ohne Sonne. Ein 2000‑mAh‑Akku reicht für 10–14 Tage.

Solarpanel-Größe

Empfehlung:

• Nur Sommer: 0,5 W + 500‑mAh‑Akku – klein, leicht, günstig
• Ganzjahresbetrieb (DE/AT/CH): 1–2 W + 1000–2000‑mAh‑Akku

Panel‑Abmessungen (Richtwerte)

Verdrahtung – Schritt für Schritt

Vorbereitung

1. TTGO T5 vom Strom trennen (USB‑C und Akku entfernen).
2. Alle Komponenten auf einer nicht-leitenden Unterlage auslegen.
3. Bei Verwendung von Litzen: Adern verzinnen, Schrumpfschlauch vorbereiten.

Variante A (empfohlen) – Schritt-für-Schritt

1. USB‑C Breakout vorbereiten: Die Pads VBUS und GND mit einem feinen Lötkolben verzinnen.
2. Solarpanel vorbereiten: Die Litzen des Panels mit Schrumpfschlauch isolieren; Plus (rot) an VBUS, Minus (schwarz) an GND des Breakouts.
3. Optional: Schottky‑Diode 1N5819 in Reihe zur Plus‑Leitung setzen (Kathode zum Breakout, Anode zum Panel), um Rückstrom bei Dunkelheit zu verhindern.
4. Breakout einstecken: USB‑C Breakout vorsichtig in den USB‑C Port des TTGO T5 stecken.
5. Li‑Po‑Akku anschließen: Den Akku‑Stecker in die JST‑1,25‑mm‑Buchse (BAT) auf dem TTGO T5 stecken. Achtung: Verpolung – roter Draht = Plus.
6. Sichtprüfung: Keine losen Drähte, keine Kurzschlüsse.

Test

1. Nur Solarpanel anschließen (ohne Akku) – die rote LED auf dem TTGO T5 sollte leuchten, wenn das Panel ausreichend Licht bekommt. Das Board sollte booten.
2. Panel abstecken, Akku allein anschließen – das Board sollte aus dem Akku booten.
3. Beide anschließen – Normalbetrieb. Der TP4056 lädt den Akku bei Lichteinfall und schaltet bei Dunkelheit automatisch auf Akku um.
4. Firmware testen: WiFi‑Verbindung, MQTT, Display‑Update.

Gehäuse und Aufstellung

• Wetterfestes Gehäuse (IP65+) verwenden, z. B. ABS‑Kunststoffgehäuse von Bopla, Spelsberg oder Hammond.
• Das Solarpanel kann entweder:
  • außen auf dem Gehäuse montiert werden (Kabel durch Dichteinführung),
  • oder bei transparentem Deckel innen hinter einer klaren Scheibe liegen (Ertrag dann ca. 10–20 % geringer).
• Aufstellort: Südausrichtung, Neigung 30–45°, kein Schattenwurf (Bäume/Gebäude). In DE/AT/CH reicht bereits eine Mittagssonne von 2–3 h für den Minimalbetrieb.
• Lüftungsschlitze sind wegen der geringen Verlustleistung nicht nötig.
• Temperaturen: Der Li‑Po‑Akku sollte nicht über 60 °C erwärmt werden. Bei direkter Sonneneinstrahlung auf das schwarze Gehäuse Hitzestau vermeiden (ggf. helles Gehäuse oder Schattenplatz).

Hinweise und Sicherheit ⚠️

• Li‑Po‑Sicherheit: Nur Akkus mit Überlade‑/Tiefentladeschutz (PCB) verwenden. Bei Beschädigung (Beule, Aufblähung) sofort austauschen.
• Niemals das Solarpanel an die JST‑BAT‑Buchse anschließen – dort gehört nur ein Akku hin. Die Eingangsspannung des TP4056 ist auf max. 6 V begrenzt; höhere Spannung zerstört den Charger.
• USB‑C Datenleitung: Bei Variante A wird der USB‑C Port belegt. Zum Flashen der Firmware muss das Breakout abgezogen werden – es sei denn, man nutzt UART über die Stiftleisten (RX/TX) am Board.
• Kabelzugentlastung: Im Gehäuse Kabelbinder oder Kleberpunkte gegen Zugbelastung auf den Steckern vorsehen.

Erste Inbetriebnahme

1. Sichtprüfung

Vor dem Anschließen:

• USB-C-Anschluss auf Fremdkörper prüfen
• Board nicht auf leitfähiger Oberfläche platzieren
• Auf sichtbare Schäden (Aufblähungen, Korrosion) prüfen

2. Einschalten

1. TTGO T5 per USB-C an Stromquelle (Computer oder Netzteil) anschließen.
2. Das E-Ink Display aktualisiert sich nach wenigen Sekunden:
   • Ohne Firmware: Testmuster oder leerer Bildschirm.
   • Mit Pool Monitor Firmware: Der Startbildschirm — siehe Users Guide für die Ersteinrichtung.

3. Ersteinrichtung

Das Gerät startet im AP-Modus, wenn kein WiFi konfiguriert ist:

1. Verbinde dich mit dem WLAN pool-monitor (offenes Netz, kein Passwort).
2. Ein Captive Portal öffnet sich automatisch — oder öffne http://192.168.4.1.
3. Gib deine WLAN-Zugangsdaten und MQTT-Broker-Einstellungen ein.
4. Klicke Save — das Gerät startet neu und verbindet sich mit deinem Netzwerk.

Details im Users Guide.

Fehlerbehebung

Referenzen

• LILYGO TTGO T5 Produktseite
• GxEPD Bibliothek
• ESP32 Datenblatt
• Pool Controller Hardware Guide
• Board-Definitionen (Quelle)