Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Feinstaubsensor für Wetterstation (auch "außen") - Batteriebetrieb? Wie günstig?


von Keks F. (keksliebhaber)


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Hallo,

ich möchte gerne mal euch Mitnutzer direkt fragen, weil ich erst heute 
mal wieder gelernt habe, dass andere Leute bessere Lösungen und 
Komponenten (auf Ali) finden, als ich.

Ich würde gerne eine Platine für eine modulare Wetterstation/-Sensoren 
entwerfen. Batteriebetrieben, sollen bei Bedarf verschiedene Sensoren 
angeschlossen werden. Je nach Ausstattung dann in Richtung mit 2 AAA 
Batterien (für stromhungrigere Ausstattungen), oder mit Knopfzellen für 
einfache Temperaturmessungen nach dem Prinzip "Hinstellen und nie über 
Batteriewechsel denken müssen".

Gerne würde ich vereinzelt einen Feinstaubsensor anschließen.
Als einzigen aus Neugier gekauften habe ich hier einen Sensirion 
SEN50-SDN-T, der mit 25€ natürlich sehr happig ist. Der ist sehr gut und 
liefert digital und wohl sehr akkurate und gestaffelte Werte. Ist 
natürlich für den stationären Betrieb ausgelegt (5V -+ 0.5V) und daher 
und preislich nicht geeignet.

Mir reicht für die Stationen eine analoge Ausgabe ohne Staffelung, 
einfach, damit ich zwischen zwei selben Sensoren einen Vergleich ziehen 
kann. Ggf. kann ich ja mit dem Sensirion vergleichen.

Jetzt gibt es auf Ali sehr günstig Sensoren von "Sharp" (bzw. wohl eher 
Klone). Der wäre jetzt ohne Lüfter und mit unter 5€ deutlich günstiger. 
Allerdings auch nur geeignet mit fester Spannung.

Habt ihr Feinstaubsensoren für den Batteriebetrieb, die ihr empfehlen 
könntet? Gerne günstig und über Ali. Wie gesagt, es geht nur um den 
Wertevergleich zwischen zwei gleichen Sensoren.
Im Außenbereich würde die Messstation

Habt ihr auch vielleicht andere Ideen und Tipps? Günstige 
Temperatursensoren etc.? Mir ist bewusst, dass es einen Sammler im Wiki 
gibt, aber gerade über Ali würde ich dann direkte Empfehlungen 
vorziehen, weil man ja nie weiß, was man da bekommt. Ich bin mit 
Bestellungen über Aliexpress noch sehr unerfahren und habe das eher für 
3D-Drucker Zubehör und andere Dinge verwenden. Bei ICs etc. habe ich 
Angst da überhaupt einen Chip zu bekommen, der im Ansatz der 
Beschreibung entspricht. Wir kennen ja alle die am Fluss Wasch und 
Umlabel Dokus.

Funk wird wohl über NRF24-Module erfolgen, hier nochmal Danke für den 
Tipp!


Ich wünsche allen einen schönen Abend
Keksliebhaber

von Jan F. (fenki)


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Wird meiner Meinung nach schwierig - aber lass mich gerne eines Besseren 
belehren...

Spontan: vergiss AAA-Zellen für Feinstaub!
Beim ir werkelt ein SDS011 aufm Balkon - weil der der einzige war, der 
kostengünstig ist UND statt einem Slot einen Nippel zur Ansaugung hat. 
So passt ein Regen-geschützter Einlass drauf.
Am meisten sauft der Ventilator...

Mein Setup:
18650 LiIon Akkus (2500mAh) 1s4p mit einem Solarmodul (ca. 15*15cm von 
Ali, 6V). Ein ATTiny wacht auf und schmeisst den StepUp für 5Volt an. 30 
Sekunden später kommt der ESP32 für 5 Sekunden (Firmware: ESPHome), 
liest einen BMP680 aus, den SDS011 und sendet per MQTT an die InfluxDB. 
Der ESP legt den ATTiny und sich selbst wieder schlafen. Die Intervalle 
sind 3 Minuten.
So komme ich über den Sommer - im Winter häng ich eine extra Solarzelle 
mit ran und lade alle paar Wochen mit PowerBank nach...
Das ist meine erste batteriebetriebene Station und eine Verbesserung 
sollte mal geplant werden. Aber so als Anhaltspunkt.

Das meiste bei der Feinstaubmessung braucht der Ventilator. Jeder 
PM-Sensor von denen, welche ich gefunden habe, braucht 30 bit 60 
Sekunden Vorlauf bis die Messungen gut sind...
Für die Laser/LED-Sensoren brauchst Du einen konstanten Luftstrom, sonst 
ist alles nur Zufall (nicht, dass die paar€-Dinger genau sind - aber 
zumindest vergleich- und reproduzierbar).

Wichtiger Zusatzpunkt: Betriebsbedingungen: Es wird kalt im Winter und 
heiss im Sommer. Ein Regentag oder Nebel kann auch mal 100% Luftfeuchte 
bringen...

Für Temperatur, Feuchte und Druck: Bosch BMP680 bringt gute Ergebnisse 
(3 Sensoren direkt nebeneinander: Druck ist identisch, Luftfeuchte +/- 
2%rH, Temperatur +/- 0.2°C)
Für Aussenbereich: mach EINE Lage Teflonband (das dünne aus dem 
Sanitärbereich) über den Sensor -damit sterben sie nicht alle paar 
MOnate und die Werte sind noch immer im gleichen Rahmen.

von Keks F. (keksliebhaber)


Angehängte Dateien:

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Joa, die Vorlaufzeit habe ich ganz vergessen. Damit erledigt sich für 
mich schon sofort die Idee, den über Batterien zu betreiben. Akkus + 
Solar ist mir zu aufwändig. Ich denke, wenn ich das benutzen will, werde 
ich das dann per Netzteil betreiben.
Die Bosch Sensortec Produkte kenne ich, ich glaube aber bei deiner 
Angabe ist ein Buchstaben- oder Zahlendreher drin.
Digikey ist da auch komisch, sehe Screenshot.
Die sind extremst gut und stromsparend, aber geldbeutelhungrig. :)
Lustig wäre es für mich für jeden Raum einen zu haben. Ob ich da 4€ pro 
Sensor oder 2€ ausgebe, macht sich bemerkbar. Zum Teil bin ich geizig, 
aber irgendwo ist das "sparen" Teil der Herausforderung für mich. 
Schwierig zu beschreiben, war früher auch Sperrmüllsucher, ist halt 
irgendwie das Gefühl auf der Jagd zu sein. :D
Tauwetter war auch ein Gedanke bei mir. Was mich überrascht ist, dass 
die Bosch Sensoren da so schlecht abschneiden, wie du sagst. Müsste mal 
das Datenblatt nachschauen, ob sie nur für den Innenbetrieb sind.
Wenn du die zuklebst, wie funktioniert dann die Luftdruck- und 
Feuchtemessung?

von Andreas B. (bitverdreher)


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von ●DesIntegrator ●. (Firma: FULL PALATINSK) (desinfector) Benutzerseite


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Mal naiv gefragt:

Was macht man wenn man Feinstaub detektiert?
Das Atmen einstellen?

von Peter N. (alv)


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Jan F. schrieb:
> Für Aussenbereich: mach EINE Lage Teflonband (das dünne aus dem
> Sanitärbereich)

Meinst du dieses gummiartige zum Abdichten von Gewinden (insbesondere 
bei Pneumatik)?



Apropos Feinstaubsensor:

Kann man die Rauchkammern aus Rauchmeldern als Staubsensoren, 
Nebelsensoren o.ä. verwenden?

von Oliver S. (phetty)


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Keks F. schrieb:
> ustig wäre es für mich für jeden Raum einen zu haben. Ob ich da 4€ pro
> Sensor oder 2€ ausgebe, macht sich bemerkbar. Zum Teil bin ich geizig,

Dachte es sollte draußen hin?

Ich habe das über die Ikea-Vindriktning-Sensoren mit einem kleinen Wemos 
drin gemacht. Sogar auf der Terrasse habe ich einen in einem HT-Rohr und 
der sendet tapfer den ganzen Winter über schon Luftdaten.
https://techtest.org/anleitung-wlan-feinstaub-und-temperatur-sensor-ikea-vindriktning-hack/

Nur Batterie kann man knicken. Netzteil sollte es schon sein.

von Andreas B. (bitverdreher)


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Keks F. schrieb:
> "Hinstellen und nie über
> Batteriewechsel denken müssen".

Keks F. schrieb:
> Ob ich da 4€ pro
> Sensor oder 2€ ausgebe, macht sich bemerkbar. Zum Teil bin ich geizig,

Da wirst Du wohl statt Batterien Sensoren wechseln müssen. Das gilt 
gerade für Feuchtesensoren draussen. Oder halt mit Random Werten leben.

von Jan F. (fenki)


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Keks F. schrieb:

> Die Bosch Sensortec Produkte kenne ich, ich glaube aber bei deiner
> Angabe ist ein Buchstaben- oder Zahlendreher drin.
> Digikey ist da auch komisch, sehe Screenshot.

Sorry, das war wohl schon etwas spät:
Ich habe den BME280 drin (Temperatur, Feuchte, Druck)
Der BME680 macht zusätzlich Gase (VOC), hat aber auch eine Vorlaufzeit 
dafür.

Druck brauchst Du eigentlich nur einmal - da hast Du einen Unterschied 
wegen der Montage-Höhe des Sensors (0.xmbar), ansonsten laufen die 
parallel.
Dafür habe ich HDC1080 im Einsatz -ausreichend genau für den 
Innenbereich.

> Wenn du die zuklebst, wie funktioniert dann die Luftdruck- und
> Feuchtemessung?

Peter N. schrieb:
> Jan F. schrieb:
>> Für Aussenbereich: mach EINE Lage Teflonband (das dünne aus dem
>> Sanitärbereich)
>
> Meinst du dieses gummiartige zum Abdichten von Gewinden (insbesondere
> bei Pneumatik)?

Das ist nicht gummiartig. Hauchdünn und nicht zu elastisch. Sowas hier:
https://www.haufwerk.com/de/teflonband-12-m-rolle-12-mm-breit.html

Aber ja: das benutzen wir für Gewindeabdichtungen in der Pneumatik.

Teflon ist porös und lässt zwar Luftfeuchtigkeit durch, nicht jedoch 
grössere Tropfen. Für den Heimgebrauch konnte ich keine Abweichungen 
zwischen Sensoren mit und ohne einer Lage davon feststellen.
Im professionellen Umfeld nimmt man halt Filter mit definierter 
Porengrösse, damit alles nachvollziehbar bleibt.

Oliver S. schrieb:
> Dachte es sollte draußen hin?

Ich auch... Im Innenbereich habe ich PMS5003 für den Feinstaub. Die 
scheinen mir etwas präziser (habe nur zwei; nahe beieinander sind die 
Werte aber vergleichbar und scheinen plausibel; der SDS011 gibt etwas 
höher an).

Zum Aussenbereich: bei Nebel geben eigentlich alle Feinstaubsensoren 
Müll aus, da die Nebeltröpfchen auch mitgezählt werden. Da bräuchtest Du 
einen Trockner am Inlet - aber mit Batterie haste denn keine Chance 
mehr.

Keks F. schrieb:
> Schwierig zu beschreiben, war früher auch Sperrmüllsucher, ist halt
> irgendwie das Gefühl auf der Jagd zu sein. :D

Kenne ich ;-) Meine Aussenstation ist immerhin teilrecycled:
Gehäuse einer alten, externen HDD, LiIon Zellen aus einem Werkzeug-Akku, 
Inlet für den Feinstaubsensor aus einer Energydrink-Dose und einer 
halben Bierdose... Hab leider grad kein Photo mit...

von Keks F. (keksliebhaber)


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●DesIntegrator ●. schrieb:
> Was macht man wenn man Feinstaub detektiert?
> Das Atmen einstellen?

Ha. Also einmal aus Neugier könnte ich mir das mal vorstellen zu 
benutzen. An einer Station drinnen, an einer draußen. Das zeigt mir dann 
eigentlich, wann ich lüften kann oder sollte. Gerade wenn man im Winter 
am Kamin sitzt, merkt man als da sitzender nicht, dass beim Nachlegen 
wohl kurz Rauch rauskam.
Die Studienlage bzgl. Feinstaub ist da eigentlich sehr gut, und ich sehe 
das nicht als Zwang, sondern als Neugier und einfach mal mitnehmen.

Oliver S. schrieb:
> Dachte es sollte draußen hin?

Ich hoffe ich habe das am Anfang erwähnt. Es geht grundsätzlich um ein 
modulares Design, was ich drinnen, aber auch mal draußen benutzen 
möchte. Die Platine soll im Prinzip ein nacktes Basisbrett sein, dass 
ich dann bei Bedarf bestücken kann wie ich will.

Andreas B. schrieb:
> Das gilt
> gerade für Feuchtesensoren draussen. Oder halt mit Random Werten leben.

Schau mal, da habe ich absolut keine Erfahrungen mit, und bin froh, hier 
nachgefragt zu haben. Ich nehme an das liegt an der Kondensation? Das 
erklärt auch, wieso viele billige Außensensoren für Stationen nur 
Temperatur messen. Gleichzeitig muss man selbst den teuren Bosch-Sensor 
bekleben, damit er nicht kaputt geht...

Jan F. schrieb:
> Teflon ist porös und lässt zwar Luftfeuchtigkeit durch, nicht jedoch
> grössere Tropfen.

Das wusste ich gar nicht. Danke für den Tipp.

Vorhin hatte noch jemand was über einen neuen Bosch Sensor für Feinstaub 
geschrieben und etwas verlinkt. Das sieht sehr interessant aus. Da bin 
ich mal auf Funktion, aber auch Preis gespannt. Hier ist man sich ja 
recht einig, dass Feinstaubsensoren ohne kontrollierte Zugluft nicht 
brauchbar wären.

von Stephan S. (uxdx)


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Andreas B. schrieb:
> Da wirst Du wohl statt Batterien Sensoren wechseln müssen. Das gilt
> gerade für Feuchtesensoren draussen. Oder halt mit Random Werten leben.

Ich habe seit 2018 einen BME280 draussen und vergleiche den 1-2x im Jahr 
mit einem neuen, da sind kaum Unterschiede. Problematisch sind die DHT22 
bzw AM2302, wenn die mal >90% hatten, dann bleiben die Luftfeuchte-Werte 
dauerhaft oben -> Murks.

: Bearbeitet durch User
von Keks F. (keksliebhaber)


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Stephan S. schrieb:
> BME280

Den hatte ich mal und beim Löten gleich gegrillt. :(
Lötvorgang wunderbar, aber vergessen eine Markierung für die 
Orientierung zu machen, und im Eifer des Gefechtes das Teil nicht nur um 
90° verdreht verlötet, sondern auch mit 5V bestromt... :(

Also da scheinen wohl die Erfahrungswerte auseinander zu gehen. Der eine 
beklebt den Bosch Sensor, damit er nicht kaputt geht, der andere kann 
die so nutzen. Okay, zwei verschiedene Modelle, aber selbes Chassis und 
selber Aufbau, nur mit etwas weniger Funktion.

von Stephan S. (uxdx)


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Keks F. schrieb:
> sondern auch mit 5V bestromt

Da muss man sogar bei den Breakout-Boards aufpassen, manche haben einen 
3.3V-Regler onboard, manche nicht: https://www.ebay.de/itm/385484747142

von Keks F. (keksliebhaber)


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Joa, das stimmt. Anmerkung aber, dass das verlinkte Fakes zum 
Originalpreis sind.

von Rainer W. (rawi)


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Keks F. schrieb:
> Jan F. schrieb:
>> Teflon ist porös und lässt zwar Luftfeuchtigkeit durch, nicht jedoch
>> grössere Tropfen.
>
> Das wusste ich gar nicht. Danke für den Tipp.

Unter dem Markennamen Gore-Tex dürfte dir das sicher schon über den Weg 
gelaufen sein.

von Andreas B. (bitverdreher)


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Keks F. schrieb:
> Andreas B. schrieb:
>> Das gilt
>> gerade für Feuchtesensoren draussen. Oder halt mit Random Werten leben.
>
> Schau mal, da habe ich absolut keine Erfahrungen mit, und bin froh, hier
> nachgefragt zu haben. Ich nehme an das liegt an der Kondensation? Das
> erklärt auch, wieso viele billige Außensensoren für Stationen nur
> Temperatur messen. Gleichzeitig muss man selbst den teuren Bosch-Sensor
> bekleben, damit er nicht kaputt geht...

Sensirion nehmen und glücklich sein. ;-)
Da gibt es extra Teflonkappen dazu. Bei mir laufen die Dinger problemlos 
seit min. 3 Jahren draussen ohne diese Kappen.

Stephan S. schrieb:
> Ich habe seit 2018 einen BME280 draussen

Die kosten aber auch mehr als die vom TO angestrebten 2 oder 4€.

von Jan F. (fenki)


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Keks F. schrieb:
> Vorhin hatte noch jemand was über einen neuen Bosch Sensor für Feinstaub
> geschrieben und etwas verlinkt. Das sieht sehr interessant aus. Da bin
> ich mal auf Funktion, aber auch Preis gespannt. Hier ist man sich ja
> recht einig, dass Feinstaubsensoren ohne kontrollierte Zugluft nicht
> brauchbar wären.

Auf den bin ich auch gespannt! Sobald der verfügbar ist und einen 
vernünftigen Preis hat schnapp ich zu!

Die aktuellen Sensoren arbeiten alle inetwa gleich:
Ein Laser leuchtet in den Luftkanal. Feinstaub-Partikel reflektieren das 
Licht auf eine meist zu 90° zum Laser platzierte Photodiode.
Die Licht-Menge kann mit einem geeigneten Algorithmus auf die ungefähre 
Partikelgrösse gerechnet werden.
Zusammen mit einem bekannten Luftstrom kann man auf Partikel/Volumen 
bzw. Gewicht/Volumen hochrechnen.

Bosch wird vermutlich anhand der Länge des Licht-Pulses auf die 
Partikelgeschwindigkeit schliessen. Das würde dann solange funktionieren 
wie a) genügend Partikel rumschwirren und b) ein gewisser Luftstrom 
vorhanden ist.
Zitat aus dem Datenblatt:
"An algorithm derives PM mass concentration out of the
measured parameters (particle counts, relative particle
velocities, etc.)"

Zu wenig Zugluft oder zu saubere Luft wird vermutlich zu einem Fehler 
führen, da nicht genügend Daten zur Auswertung vorliegen.

Aber wie gesagt: ich bin gespannt!

von Keks F. (keksliebhaber)


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Rainer W. schrieb:
> Unter dem Markennamen Gore-Tex dürfte dir das sicher schon über den Weg
> gelaufen sein.

Nee, aber gegooglet.
Musste denken an...
https://m.youtube.com/watch?v=zAm396AvP3E


Bin gestern auch noch auf Sensirion gestoßen.

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