Funktionsweise

Die Arduno WeatherStation soll möglichst flexibel bei der Hausautomation eingesetzt werden. Die Infrastruktur eines modernen Haushalts mit Internetzugang und WLAN bildet die notwendige Voraussetzung:

Funktionsbild WeatherStation

Zum Einsatz kommen Funk-Wettersensoren von Firma ELV, welche ihre Daten über die Funkfrequenz 868 MHz aussenden. Die Arduino WeatherStation empfängt diese Daten passiv, bereitet sie auf und sendet sie anschließend an einen Webserver (mit PHP5 und MySQL5). Der Webserver kann hausintern und/oder im Internet stehen.

Als Webserver kommt ein preiswerter Raspberry Pi mit OpenHAB zum Einsatz, der nur etwa 3 Watt Energie verbraucht. Vorteil ist, dass die Daten auch dann gespeichert werden, wenn die externe Internetverbindung des Haushalts gestört ist (Providerausfall).

Wer möchte, kann den Sketch anpassen, um die Daten an Cosm.com oder einen Wetterdienst (z.B. www.wunderground.com) zu senden.

Die Arduino WeatherStation verwendet WLAN mit einem Nano-Router von TP-Link für etwa 20 €. Den kann man auch weglassen und die WeatherStation per LAN-Kabel mit dem Router verbinden.

 

Leistungsmerkmale

  • Ausführung in wetterfestem IP65-Plastikgehäuse für die Montage im Freien (in der Nähe des Wettermasts)
  • Stromversorgung über ein externes 12V-Schaltnetzteil
  • Heizung für die WeatherStation per 12W-Heizfolie (Minustemperaturen im Winter)
  • Heizung für den Regenmesser per 12W-Leistungswiderstände mit Temperatursensor KTY87 für den Regenmesser
  • Arduino Ethernet Board (ohne POE)
  • Eigenbau WeatherStation Shield für die restlichen Schaltungen (Layout vorhanden)
  • WLAN-Router TP-Link TL-WR702N 150Mbps Wireless N Nano Router 802.11b/g/n für drahtlosen Internetzugang
  • Drucksensor BMP085 (I²C-Protokoll) für die Luftdruckerfassung
  • ELV FS20WUE-Modul für den Emfang der drahtlosen Wetterdaten der ELV-Funksensoren (1x KS300 und bis zu 8x S300TH für die Raumdaten)
  • Kalibrierter Fotowiderstand zur Lichtstärkemessung in Lux
  • Interne Spannungsversorgung 5V für eingebauten TP-Link-WLAN-Router und den KS300 per Schaltregler
  • Übertragung der Wetter- und Raumdaten im Haus-LAN an einen OpenHAB-Webserver (Raspberry Pi)
  • Abruf der Wetterdaten übers Internet mit PC, Smartphone, Tablet (iOS, Android) möglich
  • Anzeige wichtiger Betriebszustände über LEDs

 Damit die WeatherStation eingesetzt werden kann, müssen folgende Voraussetzungen erfüllt sein:

  • WLAN-Zugang mit WPA-Sicherheit
  • OpenHAB-Webserver im Hausnetz oder Internet

 

Messwerterfassung und -ausgabe

Folgende Parameter werden vom Modul erfasst:

  • Temperatur außen (KS300)
  • Temperatur innen (S300TH), max. 8 Sensoren
  • Relative Feuchte außen (KS300)
  • Relative Feuchte innen (S300TH), max. 8 Sensoren
  • Windgeschwindigkeit in km/h (KS300)
  • Luftdruck in hPa (interner BMP085)
  • Regenmenge in Liter/m² (KS300)
  • Soforterkennung Regen (KS300)
  • Lichtstärke in Lux (interner LDR)
  • Temperatur im Regenmesser (KTY87)

Die Werte der ELV-Sensoren KS300 und S300TH werden passiv erfasst und in Variablen bis zum Datenabruf gespeichert. Die ELV-Sensoren funktionieren asynchron und senden ihre Daten etwa alle drei Minuten. Die Werte der internen Sensoren (BMP085, KTY87 und LDR) werden einmal pro Sekunde erfasst und zwischengespeichert. Jede Minute (einstellbar) meldet die WeatherStation ihre gesammelten Werte an den OpenHAB-Webserver. Dort werden die Messwerte umgerechnet und dargestellt.

 

Verwendete Arduino-Hardware

Mit einem Standard-Arduino Ethernet-Board sind Prozessor und LAN-Interface auf kompaktem Raum verfügbar. Die restlichen Komponenten können auf einer Lochrasterplatine aufgebaut werden (ziemlich fummelig) oder einer doppelseitigen Leiterplatte im Arduino-Shield-Format.

 

Arduino Entwicklungsumgebung

Die gesamte Softwareentwicklung wurde auf einem Arduino Ethernet Board durchgeführt. Der fertige Sketch wird abschließend über die Arduino IDE (Version 1.05) in den Arduino Ethernet übertragen (über FTDI-Basic-Breakout-Adapter). Nach der Inbetriebnahme und dem Test ist das Modul betriebsbereit.

In den folgenden Dokumenten wird alles ausführlich beschrieben!