Funk-Wetterstation.
Status: Projekt abgeschlossen
Wetterstationen gibt es wie Sand am Meer. Der Selbstbau lohnt sich da fast nicht. Außer man benötigte andere Daten, die so manche Wetterstation liefert und möchte diese Daten auch weiter verarbeiten. Nicht über USB oder so, sondern per LAN. Eine 7-Tage-Voraussage benötige ich nicht. Auch die Daten eines Hygrometer oder Barometer interessieren mich nicht so sehr.
Mich interessiert das was gerade an Wetterdaten vorliegt: Windgeschwindigkeit, Außentemperatur, Sonneneinstrahlung, Regensensor (Tropfensensor) und die Erfassung der Regenmenge. Und alle diese Daten sollen über eine Schnittstelle (LAN) verfügbar sein. Ich habe keine Wetterstation gefunden, die so etwas liefert.
Also war der Selbstbau angesagt. Ich habe mir eine defekte und somit billige Wetterstation besorgt, alles ausgeschlachtet und dann die eigene Elektronik eingebaut. Zusätzlich wurde noch ein Regensensor (Tropfensensor) und eine kleine Solarzelle für die Helligkeitsmessung angebaut.
Die Wetterstation hat zwar auch eine Vorrichtung um die Regenmenge zu messen. Diese liefert aber erst einen Wert, wenn die Messkammer gefüllt ist (nach 0,1 Ltr/qm). Dann ist die Markiese aber bereits nass. Deshalb habe ich zusätzlich einen Tropfensensor angebaut, der schon die ersten Tröpfchen meldet. Dieses ist für die Markiese gedacht, die dann sofort eingefahren werden kann. Die Solarzelle erfasst die Umgebungshelligkeit. So kann ich die Außenbeleuchtung abhängig von der Helligkeit ein- bzw. ausschalten.
Da sich am Standort der Wetterstation eine Außensteckedose befindet, kann ich mir den Batteriebetrieb sparen. Leider liegt dort kein Netzwerkkabel, deshalb wird die Station über Funk betrieben. Verzichtet man auf das LED-Display, ist natürlich auch ein Batteriebetrieb möglich, eine weitere Solarzelle könnte dann auch noch die Batterien bzw. einen kleinen Accu nachladen.
Die Station liefert nicht nur die Messdaten, sie ist auch programmierbar. Geräteadresse, Sendeleistung, Art und Zyclus der Datenübertragung lassen sich einstellen. Da ich mir noch nicht sicher bin, ob die Station die Daten selbstständig in bestimmten Abständen liefern soll oder ich diese vom PC aus abfrage, ist dieses per Funk einstellbar und wird dauerhaft im EEProm des PIC gespeichert. So erspare ich mir den Austausch des Steuerrechner, weil eben diese Parameter per Funk an die Station übertragen werden kann.
Das die Messdaten per Funk übertragen werden, können natürlich alle "zuhörenden" Geräte die Daten empfangen. Dieses kann sowohl die Anzeigeeinheit im Wohnzimmer sein oder der Funk/Lan-Konverter, der die Daten ins Netzwerk überträgt und so die Aufzeichnung der Messdaten auf einem PC ermöglicht.
Die Wetterstation im Einsatz.
hinten links ist die Kammer für die Messung der Regenmenge, rechts die Messeinrichtung für Windgeschwindigkeit und Außentemperatur,
unten der Tropfensensor. Das gesamte Teil ist aus Kunststoff, da werde ich wohl früher oder später mal was stabiles bauen müssen.
Die Messkammer für die Regenmenge hat einen getrennten Temperaturfühler und ist beheizt. Im Winter soll die Regenwaage nicht zufrieren.
Auf der Rückseite ist der Sensor (kleine Solarzelle) für die Messung der Umgebungshelligkeit angebaut.
Die Wasserwippe zur Messung der Regenmenge aus Kunststoff sieht nicht sehr vertrauenserweckend aus. Ich habe sie erst einmal so gelassen, allerdings den Reedkontakt
gegen einen Hallsensor ausgewechselt. Hier werde ich mal etwas aus Edelstahl bauen, etwas für die nächsten Jahre.
In dem grauen Gehäuse unterhalb der Station befindet sich die gesamte Elektronik, das Display und die Stromversorgung. Da das gesamte System im 868 Mhz-Bereich arbeitet,
kann die Antenne sehr klein ausfallen.
Als Temperaturfühler habe ich (wie fast immer) die Dallas Temperatursensoren DS18S20 eingesetzt, die Messung der Windgeschwindigkeit erfolgt über einen
kleinen Magnet und einem Hallsensor.
Wie bereits beschrieben, arbeitet das gesamte System im 868 Mhz-Bereich. Als Receiver (Sender und Empfänger) habe ich die Module RFM12B bzw. RFM12BP eingesetzt. Näheres hierzu unter ist hier zu finden. Die Module sind günstig und arbeiten sehr zuverlässig. Ich habe mittlerweile diverse Projekte mit diesen Funkmodulen realisiert und bin von der Zuverlässigkeit und Leistung überzeugt. Alles wird über ein kleines Protokoll geregelt, so können alle Geräte auf der gleichen Frequenz arbeiten und werden über Geräteadresse einzeln angesprochen. So lassen sich auch mehrere Wetterstationen gleichzeitig betrieben.
Die Station kann entweder selbsständig im programmierbaren Zyclus (z.B. jede Minute) die Messdaten senden oder sie wartet auf einen Befehl um die Daten nur auf Anfrage zu versenden. Dazu gibt es eine Befehlsstrucktur, die für alle Funk- und LANgeräte gleich aufgebaut ist (Protokoll). Die zentrale Stelle für das Versenden bzw. Empfangen der Befehle und Messdaten ist der LAN/Funk-Konverter. Über ein sogenanntes Typ-Byte wird festgelegt, ob die Daten per LAN (Typbyte=1) oder per Funk (Typbyte=2) übertragen werden und natürlich auch woher sie kommen. Der LAN/Funk-Konverter entscheidet über das Typbyte ob er diese per Funk routen soll oder nicht.
Die Wetterstation ohne Frontplatte.
Das Display ist nicht unbedingt notwendig, aber für einen Prototyp doch sehr hilfreich:
Zeile 1 aktuelle und max. Windgeschwindigkeit, Wert des Helligkeitssensor
Zeile 2 aktuelle Regenmenge und die Regenmenger der letzten Stunde
Zeile 3 aktuelle Temperatur und den Temperaturwert an der Regenwippe
Zeile 4 aktuelle Uhrzeit. (Weiss nicht ob das nötig ist)
Unterhalb des Display ist die Platine mit dem PIC 18F2420 zu erkennen und ganz unten die Stromversorgung. Diese ist maßlos überdimensioniert.
Aber das gesamte Netzteil kostet bei Pollin knapp 7 Euro, dafür kann man ein primär getaktetes Netzteil mit dieser Leistung nicht selber bauen.
Platz habe ich genug und falls ich die Station mal für den Accubetrieb baue oder umbaue, habe ich ausreichend Platz für einen kleinen 12Volt-Accu.
Über abgeschirmte Kabel führe ich die Messdaten zum PIC. Im Original war alles in der Wetterstation unterhalb des Windmesser eingebaut, dass war
mir aber doch zuviel Fummelskram....
Abgedichtet wird die Frontplatte mit doppeltem Teflonband, dieses sollte jegliches Eindringen von Regewasser verhindern.
Einige Versuche bzgl. der Reichweite habe ich bereits durchgeführt. Bei richtig dimensionierten Antennen sind 300 Meter bei freier Sicht kein Problem. Ich habe die Station ca. 60 Meter vom Haus bzw. der Empfangsstelle (Gateway) entfernt aufgestellt und habe sehr gute Empfangsergebnisse.
Es sollte aber auf jeden Fall eine abgestimmte Antenne für den jeweiligen Frequenzbereich eingesetzt werden !
Wer diesese Wetterstation nachbauen sollte besser noch etwas warten, da eine neue Variante gerade fertig wurde, ich diese aber noch ins Netz stellen muss.