Projekt Wetterstation: Messfühler v1 (Hardware)

Ronny Lindner Comments

Für mei­ne Wet­t­er­sta­ti­on woll­te ich ein kom­pak­tes Mo­dul bau­en, das Luft­feuch­tig­keit, Tem­pe­ra­tur und Au­ßen­tem­pe­ra­tur misst und die Wer­te al­le paar Mi­nu­ten zur Ba­sis schick­t.

Was bisher geschah...

Zu­erst hat­te ich mir da­für einen Ar­dui­no Uno und einen 9V-Ak­ku ge­hol­t, da der Ar­dui­no einen Span­nungs­wand­ler ein­ge­baut hat. Lei­der ha­be ich erst spä­ter mit­be­kom­men, wie die Span­nung von 9V auf die vom Ar­dui­no ge­for­der­ten 5V ge­bracht wird: die über­flüs­si­gen 4V wer­den in Hit­ze ver­wan­del­t. Da­durch bleibt von den an sich schon schwa­chen 200-300­mAH des Ak­kus nicht mehr viel üb­rig.

Ich muss­te al­so um­den­ken. Die nächs­te Idee war ein Bat­te­rie­hal­ter für nor­ma­le AA-Ak­kus und ein spar­sa­mer Span­nungs­wand­ler. Blö­der­wei­se ver­braucht der Span­nungs­wand­ler auf dem Ar­dui­no, oder ei­ne Kom­po­nen­te in der Nä­he trotz­dem viel Strom. Mit 3 AA-Ak­kus kam ich laut Mul­ti­me­ter und Ta­schen­rech­ner auf et­wa 2 Wo­chen Lauf­zeit. Das war mir viel zu we­nig. Im Netz gab es den Tipp, ich sol­le ei­ne Lei­tung auf dem Ar­dui­no-­Board mit ei­nem Tep­pich­mes­ser durch­tren­nen, um den Span­nungs­wand­ler ab­zu­klem­men - mein Test-Ar­dui­no ist seit­dem ver­stumm­t. :-(

Al­so den Re­ser­ve­-Ar­dui­no aus­pa­cken und wie­der um­pla­nen... Dann kam mir nach der Re­cher­che meh­re­rer Sei­ten ei­ne Ide­e: Wenn ich einen klei­nen Takt­ge­ber fin­de, der al­le 10 Mi­nu­ten den Strom für Ar­dui­no und Sen­so­ren an­schal­tet und nach ge­ta­ner Ar­beit wie­der ab­schal­tet, müss­te ich ei­ni­ges an Strom spa­ren. Tat­säch­lich hat­te ich einen klei­nen Span­nungs­wand­ler ge­se­hen, des­sen Aus­gang über einen An­schluss ab­ge­schal­ten wer­den kann. Als Takt­ge­ber ha­be ich mir einen AT­TI­NY85 aus­ge­sucht, den klei­nen Bru­der des auf dem Ar­dui­no ver­bau­ten AT­ME­GA328p. Die­sen Chip ha­be ich mit der Ar­dui­no-­Soft­wa­re be­spiel­t, in­dem ich einen "großen" Ar­dui­no Uno als Ver­mitt­ler zwi­schen Com­pu­ter und Chip ge­schal­tet ha­be. Ei­ne gu­te Er­klä­rung mit Schalt­plan gibt es auf die­ser Sei­te flag-gb.

Aktueller Stand

Aufbau

Ein Sen­der ist in­zwi­schen fer­tig und sen­det mir seit drei Mo­na­ten be­stän­dig Wer­te. Da­bei ist der Auf­stel­lungs­ort di­rekt ne­ben der Du­sche nicht ge­ra­de ide­al für Elek­tro­ni­k. Bis­her ha­ben sich die Ak­kus und das Mo­dul selbst aber nicht bei mir be­schwer­t. :lol:

Das Mo­dul be­steht aus fol­gen­den Kom­po­nen­ten:

  • Ar­dui­no Pro Na­no
  • AT­Ti­ny85V 10­PU (AT­Ti­ny85 20­PU geht auch)
  • 120­mA Span­nungs­wand­ler 2,0V bis 5,5V auf 5,0V (eng­lisch flag-gb, deutsch flag-de)
  • 433M­Hz Sen­der (E­bay Welt­weit "433m­hz rf")
  • Tem­pe­ra­tur-/Luft­feuch­tig­keits­sen­sor DHT22 (E­bay Welt­weit "d­ht22")
  • 10kΩ Wi­der­stand
  • Au­ßen­tem­pe­ra­tur­sen­sor DS18B20 was­ser­dicht und am 50cm Ka­bel (E­bay Welt­weit "ds18b20 wa­ter­proof")
  • 4,7kΩ Wi­der­stand
  • 3xAA Bat­te­rie­hal­te­rung

Ich ha­be ei­ne Lei­ter­plat­te ge­nutz­t, die kei­ne Ver­bin­dun­gen hat, son­dern nur ein­sei­tig Kup­fer­rin­ge. Nach fol­gen­dem Sche­ma ha­be ich die Ein­zel­tei­le zu­sam­men­ge­lö­tet:

Schaltplan Verkabelung

Stromverbrauch

Als Be­rech­nungs­grund­la­ge für die Lauf­zeit ha­be ich fol­gen­de Wer­te ge­nom­men:

  • Ak­ku­pack: 3xAA mit 2000­mAh
  • ak­tiv für 3 Se­kun­den bei 15­mA
  • in­ak­tiv für 10 Mi­nu­ten bei 60µA

Da ich die Wer­te di­rekt an den Ak­kus, al­so noch vor dem Span­nungs­wand­ler, ge­mes­sen ha­be, sind die Um­wand­lungs­ver­lus­te schon mit in der Be­rech­nung ent­hal­ten. Goo­gle be­rech­net bei der For­mel 2000­mAh / ((15­mA * 3s + 0.06­mA * 600s) / 603s) ei­ne Lauf­zeit von 1,7 Jah­ren - das klingt doch mal nach ei­ner an­ge­mes­se­nen Zeit! Ich ha­be ex­tra Ene­loop-Ak­kus ge­nom­men, al­les an­de­re wä­re nach der Zeit auch oh­ne Be­nut­zung schon leer. ;-)

Bilder

Da­für, dass es die ers­te rich­ti­ge Löt­ar­beit ist, funk­tio­niert es gut. Bis­her gab es kei­ne Aus­set­zer durch kal­te Löt­stel­len. An den Ste­cker rechts un­ten in der Drauf­sicht kommt das Ka­bel mit dem Au­ßen-Tem­pe­ra­tur­sen­sor, an den ei­ne 3x1er-­Buch­sen­leis­te an­ge­lö­tet ist. Der 4,7kΩ Wi­der­stand un­ter dem Ste­cker ist dort sehr ver­steckt - nicht über­se­hen beim Nach­bau. ;)

Prototyp ovn oben Prototyp von unten Prototyp mit Beschriftung

Software

Auf dem AT­TI­NY und dem Ar­dui­no ist na­tür­lich ei­ne Soft­wa­re, die al­les steu­er­t. Da das gan­ze aber recht um­fang­reich ist, wer­de ich dar­über in ei­nem ei­ge­nen Bei­trag be­rich­ten. Wenn du den Co­de un­be­dingt vor­her ha­ben willst, dann kon­tak­tie­re mich bit­te und ich schaue mal, dass ich die Sa­chen ir­gend­wo hoch­la­de.

Ausblick

Ak­tu­ell pla­ne ich ei­ne ver­bes­ser­te Ver­si­on. Ich möch­te die Funk­tio­na­li­tät des Ar­dui­no kom­plett in den AT­TI­NY85 ver­la­gern. Die­ser be­kommt dann dau­er­haft Strom und die Zu­satz­ge­rä­te be­kom­men ih­ren Strom vom Da­ten­pin des Ti­ny. Wenn al­les klapp­t, brau­che ich auch nicht mehr die­sen recht teu­ren Span­nungs­wand­ler, son­dern kann ein güns­ti­ges Mas­sen­pro­dukt aus Fernost nut­zen. Die­se funk­tio­nie­ren dann schon ab ei­nem ein­zi­gen Ak­ku.

Lei­der ha­be ich ak­tu­ell noch Pro­ble­me mit dem DHT22, wel­ches nicht mit dem AT­TI­NY85 (8M­H­z) re­den will - egal wel­che DHT-­Lib ich nut­ze. Das frus­triert et­was - wenn du al­so einen Tipp hast oder hel­fen möch­test, bit­te gib mir Be­schei­d, zum Bei­spiel über das Kon­takt­for­mu­lar. Up­da­te: Ich ha­be die DHT22-­Pro­ble­me in den Griff be­kom­men, in­dem ich die Ar­dui­no-­Soft­wa­re kom­plett weg ge­las­sen ha­be und in rei­nem C pro­gram­mie­re.

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