Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Sensormodul mit Funk


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von PatrickG (Gast)


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Guten Abend,

Für ein Projekt möchten wir (ich und ein Kollege) ca. 100 Sensormodule 
bauen, welche die Temperatur messen und an eine Zentralstelle senden.

Die Temperatur soll mit dem STS21 Sensor aufgenommen werden, welcher in 
einem
DFN-6 Gehäuse geliefert wird. VDD 2.1-3.6V, 330uA IDD

Hierzu möchten wir einen Mikrocontroller mit einem Funkmodul, bzw ein 
fertiges Funkmodul einsetzen. Das ganze sollte möglichst Platzsparend 
sein, ambesten so, das es mit einer 3V-Knopfzelle betrieben werden kann, 
und das gehäuse nicht signifikant grösser ist und idealerweise mit 
Klebband an eine Wand etc. montiert werden kann. Die Gehäuse würden 
gerne mit einem 3D Druck (entwerder Filament oder Resin, wir haben 
beides Verfügbar) herstellen.

Die Anforderung ist dass unser RF Modul ca alle 60s die Temperatur 
aufnimmt , und dann an einen zentralen Empfänger sendet der die Daten 
aufarbeitet um Sie in eine SQL-Datenbank zu speichern. Jedes Modul muss 
eine eindeutige ID haben, damit man auch weiss woher die Messung kam. 
Dies kann mannuell möglich sein (z.b. CSV File) oder automatisch. Eine 
kurze Internetsuche brachte leider mit sich das es wohl keine 
Mikrocontroller o.ä. gibt die SQL direkt ermöglichen.

Leider ist Elektronik nicht unser Hauptgebiet und wir haben nur die 
Grundkentnisse, desshalb möchten wir hier kurz bezüglich der Auswertung 
nachfragen.

- Welche Funktechnologie empfehlt ihr?
- Wie würded ihr die Schnittstelle FUNK-SENSOR lösen? Gibt es fertige 
Funmodule welche den Sensor auslesen können?

Wir würden uns über paar Inputs freuen. Da es sich nur um ein Projekt 
handelt sind sicher auch Lösungen mit "Hobby-Modulen / China" möglich, 
ebenso ist es auch kein Problem wenn an den 100 Modulen Handarbeit 
geleistet werden muss, z.b. einstellen der Geräte ID etc.

Vielen Dank
Gruss Patrick

von Wtf (Gast)


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von Johannes S. (jojos)


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Der ESP ist ein stromfresser, da ist die Kombi RFM69+µC um Längen 
sparsamer. Ich habe sowas mit dem LPC812 gebaut und davon funken schon 
einige fröhlich vor sich hin. Vor ein paar Tagen habe ich eine kleinere 
Version der Platine mit einem LPC824 bei Elecrow bestellt.
Die Zentrale ist ein Raspberry mit einem RFM69 ohne weitere Elektronik, 
die empfangen Pakete werden in eine MQTT geschrieben und kann damit an 
alle mögliche Standard SW geschickt werden.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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: Bearbeitet durch User
von Ben S. (theben)


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Da fehlen noch ein paar Eckdaten:
-Wie weit sind die Sensoren voneinander bzw. von der Zentrale entfernt?
-Handeld es um Außen- oder Innenbereich?
-Wie lange sollen die Sensoren halten? (Batterielebenszei

von Holger W. (holgerw)


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ich hab meine Sensoren mit RFM12 und PIC, 3St. 1,5V AAA Batterien halten 
ca. 1 Jahr.
Welche Reichweite brauchst du denn, gibt es Hindernisse zw. Sender und 
Empfänger?
Holger

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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> 3St. 1,5V AAA Batterien halten ca. 1 Jahr.

Bei einem Mess- und Sende-Intervall von 60 Sekunden?

von Timmo H. (masterfx)


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Ein Kollege von mir hat sich eine ähnliche Lösung für sein Haus gebaut 
(Fenstersensor, Tempsensor etc). Das ganze auch über CR2032 betrieben 
und mit Xmega32E5 + nRF24L01. Das ganze sendet alle 10 Sekunden die 
Daten (mit Autoretransmit). Die CR2032 läuft jetzt schon weit über 6 
Monate und hat noch 2.9V (wobei sogar bei jedem Senden noch eine LED für 
ein paar µs kurz aufflackert). Die Zentrale hat einen nRF24L01 LNA + PA. 
Er hat praktisch keine Aussetzer (also keine Retransmits). Natürlich 
alles mit Power Down. Im Mittel 20µA. Also theoretisch 10000 Std (also 
mehr als ein Jahr) mit einer CR2032

Wieso nimmst du nicht den BMP280, ist nicht wirklich teuerer, kann mehr 
und verbraucht weniger.

: Bearbeitet durch User
von Holger W. (holgerw)


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Stefanus F. schrieb:
>> 3St. 1,5V AAA Batterien halten ca. 1 Jahr.
>
> Bei einem Mess- und Sende-Intervall von 60 Sekunden?

Nö, so aller 3-5 Minuten. Schneller ändert sich bei mir die Temperatur 
nicht.
Holger

PS: 3 Sensoren haben zusätzlich ein kleines Solarpanel zur Unterstützung 
und 3 enneloop Akkus, seit ca. 2 Jahren je nach Jahreszeit 3.8-4.1 V 
ohne extra nachladen

: Bearbeitet durch User
von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Das klingt super, kein Vergleich zum ESP8266, der verbraucht viel mehr 
Strom.

von Timmo H. (masterfx)


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Stefanus F. schrieb:
> Das klingt super, kein Vergleich zum ESP8266, der verbraucht viel mehr
> Strom.
Den ESP bekommt man auch gut runter (~20µA im DeepSleep), allerdings nur 
wenn man einen vernünftigen Spannungsregler verwendet mit geringer 
Quiescent Current (z.B. MCP1703) und nicht die fertigen Module wie 
NodeMCU etc. Aber ist natürlich dennoch kein vergleich zu einem µC + 
Funk-Modul, da der ESP erst noch mit dem WLAN + MQTT server verbinden 
muss, was durchaus 2-10 Sekunden dauern kann während er dann schon 
100-300 mA frisst. Für meine Wetterstation ist das schon okay. Alle 5 
Minuten wacht der ESP auf und sendet daten via MQTT an den den NodeRed 
welcher dann die werte in eine SQL-Datenbank schreibt. Da reicht so ein 
18650 schon einige Monate. Für größere Distanzen gäbe es sonst auch noch 
LoRa

: Bearbeitet durch User
von Lutz (Gast)


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Wozu hast du noch einen Quarz genommen?

von Lutz (Gast)


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Grmpf! Meine aJohannes sein Projekt.

von Bastler (Gast)


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Timmo H. schrieb:
> Aber ist natürlich dennoch kein vergleich zu einem µC +
> Funk-Modul, da der ESP erst noch mit dem WLAN + MQTT server verbinden
> muss, was durchaus 2-10 Sekunden dauern kann während er dann schon
> 100-300 mA frisst.

Auch dafür gibt es eine Lösung. CNLohr hat dazu ein schönes Video 
(englisch) gemacht. ESP auf Knopfzelle für ein Jahr bei 10s 
Log-Intervall ist doch schon mal was?

https://www.youtube.com/watch?v=I3lJWcRSlUA

von Johannes S. (jojos)


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Lutz schrieb:
> Wozu hast du noch einen Quarz genommen?

gute Frage, für Sensoranwendungen ist der überflüssig und kann 
weggelassen werden, der LPC hat einen guten internen RC Oszi.
Tatsächlich hatte ich erst eine V1 der Platine bestellt aber dann noch 
den Quarz dazugebaut weil noch genug Platz auf der Platine war. Ich habe 
die Platine auch zur Kapazitätsmessung benutzt und dafür wäre die 
Stabilität z.B. besser.

von Mike J. (linuxmint_user)


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PatrickG schrieb:
> - Welche Funktechnologie empfehlt ihr?
Das kommt ganz darauf an wie weit die Funkmodule vom zentralen Empfänger 
entfernt sind.

> - Wie würded ihr die Schnittstelle FUNK-SENSOR lösen? Gibt es fertige
> Funmodule welche den Sensor auslesen können?

Man nimmt einfach das selbe Modul welches man auch zum senden nutzt, nur 
dass man es quasi auf "Empfang" konfiguriert.

Dein Empfänger muss dann zum Beispiel an einem RaspBerryPi hängen, er 
schiebt die Daten über UART oder USB in das RaspBerryPi und dieser 
öffnet dann die SQL-Datenbank, schreibt die neuesten Daten in die 
Tabelle und schließt sie wieder.

Du brauchst also ein µC-Programm für den Empfänger, eines für den Sender 
und eines im RaspBerryPi.

Das Problem besteht nur beim auslesen der 100 Sensoren, wenn sie schön 
stromsparend arbeiten sollen, dann wäre es gut wenn sie einfach nur 
(jeder) zu einer bestimmten Zeit ihre Daten aussenden und dann wieder 
schlafen gehen.

Man muss natürlich auch mit Problemen rechnen, also dass Daten nicht 
ankommen. Da es sich nur um einen Temperaturwert pro Minute handelt kann 
man die Werte, welche nicht angekommen sind, einfach in dem Paket noch 
mal schicken. Dazu braucht es aber einen zusätzlichen Zeitstempel um das 
intelligent managen zu können.

Manch einer macht es so dass seine Module zu einen zufälligen Zeitpunkt 
senden und Probleme mit "Retransmit" gelöst werden, bin aber kein Freund 
davon.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Man könnte es ja so machen, dass jeder Sensor jede Minute die Messwerte 
der letzten 5 Minuten sendet. Und damit es nicht zu wiederholten 
Kollisionen kommt, wird der Zeitpunkt des Sendens mit einem 
Zufallsgenerator variiert.

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