Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Wetterstation


von Ingo L. (corrtexx)


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Hallo,

ich möchte gern für zu Hause eine Wetterstation bauen, fertig kaufen ist 
zwar billiger, aber wo bleibt da der Spaß?

Ich möchte folgende Messwerte erfassen:

Außentemperatur: -30°C bis +60 Ĉ, Genauigkeit min 1°C besser 0,5°C
Luftdruck: 800-1100hPa
Luftfeuchte

Die Kommunikation des Messmoduls mit der Station würde ich per Funk 
machen wollen, zwei RFM70 sind vorhanden.

Hat jemand schon Erfahrungen sammeln können mit den oben 
genannten/gesuchten Sensoren bzw. kann hier eine empfehlung aussprechen?

Die von der Messstation gesendeten Werte sollen dann in der Station auf 
einem Display angezeigt werden.



Danke schonmal

Ingo

von Phantomix X. (phantomix)


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RFM70 ist von der Reichweite her bescheiden. Das ist eher für 
Kurzstrecke gedacht, dafür hats mehr Bitrate...

Edith: Meine Erfahrungen damit: 10 Meter Luftlinie. Bei Sonnenschein und 
gutem Willen.

: Bearbeitet durch User
von Ingo L. (corrtexx)


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Phantomix Ximotnahp schrieb:
> RFM70 ist von der Reichweite her bescheiden. Das ist eher für
> Kurzstrecke gedacht, dafür hats mehr Bitrate...
Das ist schonmal doof. Ich hab mir die Dinger damals einfach mal zum 
Spielen gekauft und sie sind noch origanlverpackt :(.

Naja, dann muss ich mich halt auf nen Radius von ~10m beschränken...

von Phantomix X. (phantomix)


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Ich seh grad, andere kommen bissl weiter
Beitrag "Re: Hat jemand Erfahrung mit dem 2,4GHz-Transceiver RFM70?"

Den RFM70 (bzw. 73, der Nachfolger) hab ich auch grad in ein neues 
Projekt eingebaut, ist aber noch nicht angesteuert (da reicht mir 1m 
aus, darum geht das).

Zu den gesuchten Sensoren kann ich leider wenig sagen.

von Uranhexafluorid (Gast)


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Hey,

zu den Sensoren:
Es reicht nicht, die Dinger irgendwo ins Freie zu hängen und sich dann 
über die komischen Werte zu wundern.

Einfachstes Beispiel ist der Luftdrucksensor - dessen Ausgabe muss 
prinzipiell um deine lokale Höhe korrigiert werden (meteorologisch wird 
immer der Druck bei NN angegeben) in zweiter Näherung kommt auch die 
Temperatur hinzu.

Für die Lufttemperatur musst du den Sensor auf jeden Fall gut 
abschatten. Im Idealfall nimmst du hier ein isoliertes doppelwandiges 
Rohr (z.B. 40er und 60er HT-Rohr - besser aber noch größere KG-Rohre 
(UV-Versprödung ist hierbei egal), mit Dämmwolle zwischen den Rohren), 
und baust auf der einen Seite einen Lüfter davor. Die Lufttemperatur 
misst du dann in der Mitte. Hier reicht sicherlich ein DS1820. 
(Vorsicht, die mögen keine Feuchte!)

Richtig interessant wirds aber erst bei Windgeschwindigkeit und Regen. 
Eventuell kommt man besser hin, wenn man hier fertige Komponenten kauft.

Als Näherung für die Globalstrahlung könnte man in einen Tischtennisball 
unten ein Loch bohren, eine Photodiode einsetzen und die untere Hälfte 
des Balls schwarz lackieren...

Wenn man was einigermaßen brauchbares bauen möchte ist das sicherlich 
ein Projekt für deutlich mehr als ein Wochenende.

von Ingo L. (corrtexx)


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Uranhexafluorid schrieb:
> Wenn man was einigermaßen brauchbares bauen möchte ist das sicherlich
> ein Projekt für deutlich mehr als ein Wochenende.
Hmmm... Davon gehe ich aus

Uranhexafluorid schrieb:
> Richtig interessant wirds aber erst bei Windgeschwindigkeit und Regen.
> Eventuell kommt man besser hin, wenn man hier fertige Komponenten kauft.
>
> Als Näherung für die Globalstrahlung könnte man in einen Tischtennisball
> unten ein Loch bohren, eine Photodiode einsetzen und die untere Hälfte
> des Balls schwarz lackieren...
Auf diese drei Größen könnte ich auch verzichten...
Am wichtigsten ist für mich eigentlich die Temperatur, ich dachte da an 
einen TSic501, hab ich noch rumfliegen...

> Einfachstes Beispiel ist der Luftdrucksensor - dessen Ausgabe muss
> prinzipiell um deine lokale Höhe korrigiert werden (meteorologisch wird
> immer der Druck bei NN angegeben) in zweiter Näherung kommt auch die
> Temperatur hinzu.
Das bekommt man ja hin, die lokale Höhe ist ja dank Navi bekannt :)

von Uranhexafluorid (Gast)


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TSic501 geht laut Datenblatt nur bis -10°C (oder hab ich mich 
verguckt?), du wolltest bis -30°C.

von Ingo L. (corrtexx)


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Uranhexafluorid schrieb:
> guckt?), du wolltest bis -30°C.
Oh ja, dieses Detail habe ich unterschlagen. Mist!

von Karsten B. (karstenbrandt)


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Hallo Ingo,

ich habe meine "Wetterstation" fast fertig(Darstellung auf Display fehlt 
noch, ist aber gerade in Arbeit).

Meine Konfiguration:
* Selbstgebautes  Basisboard mit ATXmeag32A4U (oder Xmega128A4U). Das 
Board kann sowohl Master als auch Slave sein.
* Sterförmiges Netzterk, d.h. 1 Master, Mehrere Slaves ( derzeit 5 
Stück)
* Unterstütze Sensoren/Konfiguration:
  - Bosch BMP085 bzw Nachfolger BMP180    (I2C)
  - Feuchte/Temperatur: DHT22 (=Am2302)   (1-Wire)
  - Feuchtesensor: Sensirion SHT11        (I2C ähnlich)
  - Drucksensor HP03S                     (I2C)
  - Temperatursensor DS18B20              (Dallas 1-Wire)
  - RTC: MCP79410                         (I2C)
  - RF-Transmitter: nRF905                (SPI)
  - Datenspeicher : EEPROM 512MBit        (I2C)
  - Datenspeicher : Flash (4Mbit) SST25VF032B (SPI)
  - DCF-Empfänger zur Synchronisation der RTC

* Akkubetrieb / Netzbetrieb (USB) möglich. Der Akku wird über USB 
geladen
* Slave und Master sind als Datenlogger ausgeführt. Den fehlenden Buffer 
im Flash ersetzt das EEPROM. Wenn das EEPROM einen definierten Füllstand 
erreicht hat, dann werden die Daten ins Flash übertragen.
* Die Slaves können auch ohne Wirelessverbindung zum Master einiges an 
Daten aufnehmen (im 4Mit Flash).
* Die Erkennung der angeschlossenen Sensoren bzw. defekten Sensoren 
erfolgt automatisch (Soweit es die Unterscheidungskriterien zulassen). 
Defekte Die Sensoren sinf über Stecker angebunden und können auch im 
laufenden Betrieb ausgewechselt werden.
* Auf eine stromfressende SD-Karte wurde bewusst verzichtet. Da der 
Master mit einem Netzteil versorgt wird, ist dort noch eine SD-Karte 
geplant.
* Die Anzeige der aufgenommenen Daten erfolgt am MAster auf einem 
(derzeit) 2,4" TFT. Die Routinen für das Display benötigen etwa 14KB 
Speicher (ohne Optimierung). Daher wir der Master mit einem xmega128 
bestückt.
* Die meisten der von mir verwendeten Komponenten sind Arduino-Zubehör, 
die in der Bucht erhältlich sind. Das hält die Kosten niedrig.
* Bewust wurden möglichst Sensoren ausgewählt, die ein Standardinterface 
haben (I2C/SPI) und möglichst keine weiteren Steuerleitungen benötigen.
* Die Slave (bzw die RTC auf den Slaves) werden vom Master 
synchronisiert. So erhält jeder Datensatz einen korrekten Zeitstempel.
* Vorher war als RF-TransCeiver ein RFM12 verwendet, der 
Softwaretechnisch unhandlich war. Nachfolger war nun ein nRF905, der 
einen kompletten Frame-Stack eingebaut hat (Device ID, 16 Byte 
Framebuffer, CRC), also alles für eine sichere Datenübertragung. Zudem 
bietet er noch den Vorteil, dass eine Addressierung selbständig durch 
die Hardware erkannt wird.


Als Empfehlung:
Druck             : BMP180
Luftfeuchte       : SHT11   (kann zusammen mit BMP180 am I2C hängen)
Temperatur/Uhrzeit: RTC Tiny (RTC+DS18B20 auf einer Platine)

Für den SHT11 gibt es auch eine Membrane zu kaufen, so dass der Sensor 
auch gegenüber äußeren Einflüssen gut geschützt ist. Der DHT22 ist 
deutlich günstiger, aber auch empfindlicher gegen Staub und Feuchte.


Insgesamt läuft alles wie vorgesehen. Erweiterungen sind jederzeit 
möglich. Das ganze Passt in einen Standard-Kabelverteilerkasten 
(Feuchtraum) von 80x80mm seitenlänge.

Wenn Interesse besteht, kann ich hier Schaltplan und Software zur 
Verfügung stellen.

Gruß

Karsten

von Uwe B. (boerge) Benutzerseite


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von Karsten B. (karstenbrandt)


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Hallo Uwe,

schöne Arbeit :)

Was das Messen der Windstärke anbelangt:

Wie wär ein Hitzdrahtmessgerät (wie z.B. in Luftmassenmessern im Auto 
verwendet)?

Hast Du Algorithmen, die eine grobe Wettervorhersage aus den Daten 
ermöglichen?

Gruß

Karsten

von Martin (Gast)


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Hallo,

habe mir auch mal einen Datenlogger und/oder Funksensor für Temperatur, 
Feuchte und Druck aufgebaut und habe dabei folgende Sensor-ICs 
verwendet:
SHT21 (Temp + Feuchte)
MPL3115A2 (Temp + Druck)

Die passen auf jeden Fall zu deinen Anforderungen, aber der SHT21 ist 
leider nicht ganz billig...

Die Datenverarbeitung mache ich mit einem ATMEGA644, der die Werte per 
nRF24L01 versendet bzw. auf MicroSD speichert. Messwerte sind jeweils 
mit Datum und Uhrzeit versehen über die Realtime Clock RV-4162.

Energieversorgung über einen LiPo-Akku, der über USB geladen werden 
kann.
In einer neuen Version will ich noch einen Energy Harvester mit 
Solarzelle einbauen und vielleicht auf einen LiFePO4 wechseln, der ist 
unempfindlicher was die Temperaturbereiche angeht...

Gruß, Martin.

von Uwe B. (boerge) Benutzerseite


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MoinMoin,

Karsten Brandt schrieb:
> Was das Messen der Windstärke anbelangt:
>
> Wie wär ein Hitzdrahtmessgerät (wie z.B. in Luftmassenmessern im Auto
> verwendet)?
>
ja, soetwas ähnliches stelle ich mir auch vor. Problem ist allerdings 
nicht die Technik, als vielmehr ein geeigneter Aufstellungsort für die 
Windmessgerät, der halbwegs "windschattenfrei" ist.

Karsten Brandt schrieb:
> Hast Du Algorithmen, die eine grobe Wettervorhersage aus den Daten
> ermöglichen?
>
nein, mit dem Thema habe ich mich noch nicht so richtig beschäftigt. An 
geeigneten Ansätzen wäre ich natürlich interessiert.

Meine Überlegungen gehen derzeit mehr in Richtung Wettersatellitenbilder 
(via SDR --> Software Defined Radio) selbst zu empfangen...

Grüße Uwe

von Harald W. (wilhelms)


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Karsten Brandt schrieb:

> Hast Du Algorithmen, die eine grobe Wettervorhersage aus den Daten
> ermöglichen?

Das geht m.E. nur mit den Daten vieler Wetterstationen, die
zusammengeführt werden müssen. Aber es gibt ja zwei Sender-
netze in D, die Wettervorhersagedaten ausstrahlen. Allerdings
kann man die normalerweise nur mit entsprechenden Fertig-
Wetterstationen empfangen.
Gruss
Harald

von Sebastian W. (wangnick)


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Martin schrieb:
> Die passen auf jeden Fall zu deinen Anforderungen, aber der SHT21 ist
> leider nicht ganz billig...

Wieso? Den SHT21 gibt es bei HBE für 4,34€ incl. MwST. Da sind die DHT22 
aus China auch nicht sooo viel günstiger ...

LG, Sebastian

von Martin (Gast)


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@Sebastian:
Danke für die Info, habe schon länger nicht mehr nach dem Preis 
geschaut.
Als ich ihn gekauft hatte kostete er noch um die 20 Euro.
Ist ja schön wenn er jetzt billiger ist, dann kann ich mir noch ein paar 
Sensoren zusammen bauen ;-)

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