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Dipl.-Phys. Dirk Hauschild







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Wetterstation


"DaIsy" (Dirks allgemeines Informationssystem), die Zentraleinheit
"Air-Cube 2+3" , der Außensensor

Mein aktuelles (seit Juni 2013) Bastelprojekt ist eine Wetterstation. Natürlich nicht irgendeine Wetterstation, sondern eine "SWS - SuperWetterStation".

Das ganze soll möglichst beliebig erweiterbar sein, alles messen können, was einem einfällt und gut aussehen.
Warum kaufe ich mir nicht einfach eine Wetterstation? Nun sie soll genau das messen was ich möchte, sie soll das gemessene genau so anzeigen wie ich möchte und sie soll genau so aussehen wie ich möchte. Basis meiner Wetterstation ist ein RaspberryPi 3 B mit 10 Zoll Touchscreen.
Unterstützt wird er von diversen Arduinos, die Hilfsaufgaben zu übernehmen haben.

Aktualisiert am: 09. Oct 2017

Liste von geplanten Funktionen und aktueller Stand

FunktionSensor / mit wasaktueller Stand
Temperatur innenBME280in Betrieb, am RPi
Luftfeuchtigkeit innenBME280in Betrieb, am RPi
LuftdruckBME280in Betrieb, am RPi
Temperatur aussen (Schatten, Höhe 2m)SHT75in Betrieb, am GardenNode
Temperatur aussen (Sonne)DS18S20in Betrieb, am GardenNode
Luftfeuchtigkeit aussenSHT75in Betrieb, am GardenNode
UVML8511
Reyax UVI-01
Test
Helligkeit aussenTSL2561
BPW96
Test
Gewitter / BlitzeAS3935in Betrieb, am Arduino Uno
GewitterortungEigenbau auf Basis TA7642Testbetrieb
Schneehöhe......
WindrichtungSparkfun Weather Sensor
(toll wäre ein Ultraschall-Anemometer
...noch zu bauen...)
vorhanden, im Test
WindgeschwindigkeitSparkfun Weather Sensorvorhanden, im Test
RegenmengeSparkfun Weather Sensorvorhanden, im Test
Bodentemperatur (1m, 10 cm, 0cm, -10cm, -20cm...)DS18S20in Betrieb, am GardenNode
Lärmpegel......
BewölkungMLX90614 vorhanden, im Test
FeinstaubbelastungGP2Y1010AU0Fvorhanden
CO, NO2, H2, CH4, NH3, C3H8, C4H10Grove Multichannel-Gas-Sensorvorhanden, am RPi
Ozon-Konzentration......
BestrahlungsstärkePyranometer oder Solarzelle
(noch zu bauen...)
Tests mit Solarzelle
LuftqualitätTGS2600vorhanden
RadioaktivitätSBM-20
von 4N-Galaxy
...
MagnetfeldHMC5883Lin Betrieb, am RPi
Funk-DatenübertragungRFM12B
(RFNode von JeeLabs, 868MHz)
in Betrieb, am MasterNode und GardenNode
Datenspeicherung...fertig
Daten verfügbar im Heim-LAN...fertig
Daten verfügbar im WWW...fertig
SmartHome: FensterüberwachungEigenbau mit Reed-Kontaktfertig, am RPi
SmartHome: RaumüberwachungRuuVi Tagsfertig, am RPi
SmartHome: HeizkörperthermostateQ-3vorhanden, im Test

daraus berechnete Größen

Größeaktueller Stand
Taupunkt innenSoftware fertig
Taupunkt aussendito
gefühlte Temperaturdito
Wolkenuntergrenzedito
Schneegrenzedito
Wärmesumme
Kältesumme
Grünlandtemperatur
dito
Frosttage
Eistage
kalte Tage
Sommertage
heiße Tage
Tropennächte
Heiztage
dito
Vegetationsbeginndito
Durchschnitte für Monate, Jahr, Jahreszeiten und
Vergleich mit langjährigen Mitteln
dito
Wettervorhersagedito, Abfrage von forecast.io



Der Name "Air-Cube" kommt von der Aussenstation. Das war mal ein Frischhaltebehältnis (unter anderem genutzt für Babynahrung) in Würfelform,
das ich nach Rücksprache mit meiner besseren Hälfte "umbauen" durfte, yeah.





Timeline

9.10.2017
Google Calendar wurde eingebunden und zeigt nun die Familientermine an.
(In dem Zusammenhang umbenennung in DaIsy von Dirks allgemeines Informationssystem) Für die Raumüberwachung werden RuuviTags eingestetzt, die per Bluetooth kommunizieren. Das ganze ist damit beliebig erweiterbar
Der Außensensor wird wieder mal umgebaut, irgendwie funktioniert das ganze nicht so tadellos wie gewollt.

5.3.2017
Ein RPi 3 B tut nun seinen Dienst

10.9.2016
Für den Außensensor ist ein Neubau erforderlich weil der alte für die ganzen zusätzlichen Sensoren nicht mehr ausreicht.
Außerdem soll der Akku über eine Solarzelle aufgeladen werden.
Dazu werden zwei Arduino Pro minis verwendet, die über I2C miteinander kommunizieren. An einem ist ein RFnode angeschlossen.
Im ersten Versuch wurde ein Arduino Mega benutzt wegen der zur Fülle vorhandenen Ports aber trotz Solarzelle war der Akku nach 3 Tagen leer...
Zur Hausautomation: Der Reed-Kontakt funktioniert tadellos. Der nächste Schritt ist die Anbindung eines Bluetooth Heizkörperthermostats von eQ-3.

15.4.2016
Der BMP085 hat seinen Geist aufgegeben. Luftdruck und Temperatur Innen wird jetzt von einem MPL3115A2 gemessen
Plan zur Erweiterung der Wetterstation als Zentrale für Hausautomation.
Start und Test der Erweiterung ist erst mal Überwachung von einem Fenster mittels Reed-Kontakt.

20.7.2015
Ein größers Hardwareupdate war notwendig nachdem der LCD seinen Dienst verweigerte. Der Server besteht nun aus einem Raspberry Pi 2 B und einem 10Zoll Touchscreen.
Als Gewitterdetektor ist erstmal wieder der AS3935 in Betrieb. Der steckt in einer PVC-Box in dem auch der HMC5883L und ein Temperatursensor steckt.
Die Box steht im Freien und hat auch zuverläßig die letzten Gewitter gemeldet.
Das größere Display hat auch Anpassungen an der Software notwenig gemacht, so dass jetzt alles, bis auf die Warnmeldungen, auf einmal sichtbar ist.

19.2.2015
So, die Wetterauswertung ist online klick hier. Die Auswertung wird alle paar Tage gemacht und automatisch ins Netz gestellt.
Die Wetterstation selber ist im LAN verfügbar, inklusive Vorhersage klick hier für ein Beispiel.

20.12.2014
Gewitter-Detektor erstmal beiseite gelegt, im Winter gewittert es eher selten.
Auswertesoftware geschrieben, die die ganzen Datenfiles analysiert und aufbereitet. Der Einfachheit halber das ganze in VB unter Windows programmiert.
Das ausgewertete soll irgendwann mal im Netz verfügbar sein.
Es laufen Planungen und Testmessungen zu einem "SaL-Sensormodul" ("Sun and Light").
Der soll folgendes messen: Helligkeit (insgesamt, Infrarot (unter anderem für Bewölkung), gelb, grü, blau, rot), UV, Bestrahlungsstärke
Das alles in einem schicken transparentem Gehäuse, wo auch gleich noch der Sensor für die Temperatur in direkter Sonne ran soll.

Mit der Verfügbarkeit des RED-Brick von Tinkerforge werden die Tinkerforge-Teile wohl auch wieder reaktiviert, vielleicht für den "SaL".

4.12.2014
Habe einen "PlaceNode" gebaut. Ist ein UNO, der seine Messdaten per Internet an meinen Wetterserver sendet. Kann praktisch weltweit eingesetzt werden.
Datenabfrage übers Internet geht auch. Die Webseiten werden direkt von der Software generiert.
Dafür wurde ein kleiner Webserver integriert, der auch gleich die Daten vom "PlaceNode" verarbeitet. Die URL wird aber nicht verraten...


25.10.2014
Akkus im GardenNode halten etwa 2-3 Wochen. Ist wohl verbesserungswürdig.
Die Software wächst auch immer weiter. Abfrage von Vorhersage und die Abfrage von Wetterwarnungen beim DWD sind fertig.


8.6.2014
Nachdem nun der funkende Aussensensor (GardenNode) tut was er soll sind damit auch am MasterServer Umbauten nötig.
Am GardenNode verrichtet ab sofort ein SHT75 (Feuchtigkeit und Schattentemperatur) seinen Dienst.
Ebenfalls schon am GardenNode sind zwei DS18S20, einer für die Sonnentemperatur, der andere für die Temperatur im GardenNode-Gehäuse.
Der DHT11, der die Innenluftfeuchtigkeit gemessen hat ist weg, die Aufgabe übernimmt der AM2302.
Damit hat der Uno nun die Aufgabe den AS3935 zu überwachen und den AM2302 für Innen auszulesen.


4.4.2014
Endlich, nach Wochen der Qual hab ich die Datenübertragung per Funk hinbekommen, JUHU.
Nächster Schritt: ClientNodes zusammenlöten.
Als Gewitterwarner wird jetzt ein AS3935 BreakOut von Tindie eingesetzt.

7.2.2014
Arduino UNO und BBB per I2C verbunden. Der UNO schickt seine Messdaten damit an den BBB. Klappt tadellos.
GUI zur Anzeige ist fertig, sieht aus wie ein sündteures Markengerät, Daumen hoch.
Als nächstes wird ein Gehäuse gebastelt, das aktuelle ist ein Konglomerat aus diversen Resten und sieht scheiße aus, Daumen runter.
Brauche auch noch eine intelligente Stromversorgung, braucht zur Zeit drei Netzteile. Das ist mir zu viel.
Werde den Tinkerforge Teil weglassen und auch Innen mit DHT11 messen.
Ich muss mal Bilder machen...

4.1.2014
So, der BBB läuft mit installiertem Debian (Angström hat mir nicht gefallen) und auch der Touchscreen tut wie gewünscht seinen Dienst. Der Arduino UNO misst schon fleißig die Aussenwerte. Als nächstes gilts die Software für den BBB anzupassen.

23.12.2013
Zur Zeit wird neu verkabelt, die Aussenstation wird neu konzipiert, die meisten Sensoren sind da.
Messtechnisch werden zeitkritische Sachen/Sensoren (AM2302, GW1, TSL2561,...) von einem Arduino UNO gemessen, der wiederrum seine Daten
an den BeagleBone weitergibt.
Ein Client ist auch als Prototyp fertig. Der besteht aus einem Arduino MEGA mit LCD Shield. Daran angeschlossen ist ein DHT11 für die
Innentemperatur und Feuchte. Seine Daten werden dann per Funk an den Server geschickt und vom Server kommen die Aussenwerte zum Client.
Der Funkteil ist allerdings noch im Aufbau.

3.10.2013
Nachdem mir nun zum wiederholten Mal die SD Card zerschossen wurde und der RPi bootet wann er will habe ich die Faxen dicke und das Ding fliegt in die Ecke.
Ich habe mich nach Alternativen umgeschaut und bin beim BeagleBoard Black hängengeblieben.
BBB bestellt, inklusive 7'' Touchscreen (;-)). Mal sehen was draus wird.

10.9.2013
Als wärs mit dem Kurzschluss nicht schon genug gewesen ist jetzt auch noch beim SD slot die Halterung abgebrochen. Toll, danke lieber Murphy.
Meine Wurstfinger waren allerdings auch nicht ganz unschuldig daran. Jedenfalls hats bei der Gelegenheit auch noch die SD Card zerschossen, supi,
Backup war ja auch erst von vor ein paar Tagen.
Also hab ich mich jetzt erst mal damit beschäftigt meinen zweiten Pi (eigentlich für eine Aussenstation verplant) flott zu machen und
eine neue SD Card mit Raspbian beglückt und den ganzen Schmus wieder neu installiert.


31.8.2013
Das LCD Display von Tinkerforge wurde ausgemustert, war nicht mehr notwendig und wurde nicht mehr benutzt.
Nachdem das Netzteil des TFT Monitors einen Kurzschluss hatte wird die Stromversorgung überdacht. Alles an ein Netzteil mit separaten Einschaltern.
Das Gehäuse wird überarbeitet, es sind mehr Bedienschalter notwendig (unter anderem wegen neuer Stromversorgung), vielleicht werden auch die Taster des Monitors mit eingebaut
damit das ganze besser aussieht und alles an einem Platz ist.
Staubsensor Sharp GP2Y1010AU0F bestellt.
Funkmodul RFM12-433 bestellt, erst mal für Testzwecke.
Die Software berechnet jetzt die Durchschnittswerte für Tag, Monat und Jahr. Ausserdem werden berechnet die Grünlandtemperatur, die Kältesumme und die Schneefallgrenze.
Neue Bilder gibts wenn alles wieder zusammengebaut ist.


4.8.2013
Die Software ist soweit erstmal fertig (zumindest kann man sie jemandem zeigen), und das in Python mit Qt.


27.7.2013
Die Heizung am TGS2600 wird wohl nicht weiter im Dauerbetrieb arbeiten, sondern nur zu den Messungen (ein paar Minuten vorher) angeschaltet.
Das ganze wird mit einer simplen Transistorschaltung realisiert.

23.7.2013
MS5611-01BA01 abgeklemmt, der BMP085 liefert zusätzlich noch die Temperatur und zwei Drücke brauchts nicht.

20.7.2013
Erste Python Beta Version fertig. Funktioniert erstaunlich gut.

14.7.2013
Nach der Ernüchterung mit Mono und der Portierung von .Net Programmen auf den Raspberry wird die ganze Software nun in Python geschrieben.
Heißt für mich: Python lernen


Bilder






Copyright: 2017 Dirk Hauschild