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Unterschiede

Hier werden die Unterschiede zwischen zwei Versionen angezeigt.

--- howtos_knowledge_base:loxberry_wetterstation:1_steuerung [2024/12/24 08:45] – Michael Schlenstedt
+++ howtos_knowledge_base:loxberry_wetterstation:1_steuerung [2025/02/05 06:02] (aktuell) – Michael Schlenstedt
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 ====== 1. Steuerung und Spannungsversorgung ======
-Für die Steuerung der Wetterstation verwenden wir einen **ESP32** oder aber einen **Raspberry** (hier reicht ein Raspberry Zero2 W vollkommen aus). Welche Variante man wählt hängt stark davon ab, welche Infrastruktur bereits vorhanden ist. Definitiv benötigt man irgendwo im Netzwerk einen laufenden LoxBerry. Wo dieser läuft ist egal, aber er muss von der Wetterstation aus per WLAN erreichbar sein. Hat man bereits einen LoxBerry irgendwo laufen, so ist die ESO32-Variante die stabilste und kostengünstigste. Hat man jedoch noch keinen LoxBerry, so wählt man hier am Besten die Raspberry-Variante - der LoxBerry läuft dann direkt auf der Wetterstation und man spart sich die extra Installation eines weiteren LoxBerry. Allerdings ist der Raspberry fehleranfälliger (Betriebssystem, SD-Karte). In der folgenden Tabelle noch einmal eine kurze Zusammenfassung der Vor- und Nachteile:
+Für die Steuerung der Wetterstation verwenden wir einen **ESP32** oder aber einen **Raspberry** (hier reicht ein Raspberry Zero2 W vollkommen aus). Welche Variante man wählt hängt stark davon ab, welche Infrastruktur bereits vorhanden ist. Definitiv benötigt man irgendwo im Netzwerk einen laufenden LoxBerry. Wo dieser läuft ist egal, aber er muss von der Wetterstation aus per WLAN erreichbar sein. Hat man bereits einen LoxBerry irgendwo laufen, so ist die ESP32-Variante die stabilste und kostengünstigste. Hat man jedoch noch keinen LoxBerry, so wählt man hier am Besten die Raspberry-Variante - der LoxBerry läuft dann direkt auf der Wetterstation und man spart sich die extra Installation eines weiteren LoxBerry. Allerdings ist der Raspberry fehleranfälliger (Betriebssystem, SD-Karte). Möchte man hingegen verschiedene Sensoren an verschiedenen Standorten betreiben, um optimale Messbedingungen zu haben (z. B. Temperatur in 2m Höhe und Windgeschwindigkeit in 10m Höhe), so bietet sich hier die ESP32 auch Bestens an.
+In der folgenden Tabelle noch einmal eine kurze Zusammenfassung der Vor- und Nachteile:
 ^   ^  ESP32  ^  Raspberry  ^
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 ^ Spannungsversorgung |  +  |  -  |
 ^ Externer LoxBerry notwendig |  -  |  +  |
+^ Trennung verschiedener Sensoren |  +  |  -  |
 Habt ihr Euch also für einen der beiden Optionen entschieden, springt ihr zunächst einmal in das jeweilige Unterkapitel der Anleitung ab:
-[[howtos_knowledge_base:loxberry_wetterstation:1_steuerung:esp32|]]
+[[howtos_knowledge_base:loxberry_wetterstation:1_steuerung:esp32]]
-[[howtos_knowledge_base:loxberry_wetterstation:1_steuerung:raspberry|]]
+[[howtos_knowledge_base:loxberry_wetterstation:1_steuerung:raspberry]]
+<WRAP center round important 100%>
+In der gesamten folgenden Anleitung sprechen wir der Einfachheit halber ausschließlich über den Raspberry und die GPIO-Bezeichnungen des Raspberrys. Das Gleiche gilt aber natürlich auch für den ESP32! Die GPIOs des Raspberrys werden über die Platine des ESP32 "übersetzt" auf die entsprechenden GPIOs des ESP32. Nur wo es explizite Änderungen von der Raspberry- zur ESP32-Version gibt, gehen wir noch einmal extra darauf ein.
+</WRAP>
-Anschießend geht es dann hier mit dem Zusammenbau weiter.
+Anschließend geht es dann hier mit dem Zusammenbau weiter.
 ===== Einkaufsliste =====
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 | 3x Kabeldurchführung M12x1,5  | 1,50 EUR  | [[https://www.amazon.de/dp/B0CR4FZCN9|Amazon]] oder Baumarkt  |
 | Rohrschelle 25-28 mm / 3/4" + M8x10mm Linsenkopf  | 2 EUR  | [[https://www.amazon.de/dp/B081LH1H4F|Amazon]] oder Baumarkt  |
-| Buchsenleiste 1-polig, RM 2,54mm (Set)  | 8 EUR  | [[https://www.amazon.de/Stiftleiste-Buchsenleiste-Buchse-Female-Header-5x-schwarz/dp/B0C13JNXRK|Amazon]]  |
+| Buchsenleiste 1-polig, RM 2,54mm (Set)  | 7 EUR  | [[https://www.amazon.de/dp/B07DBY753C|Amazon]]  |
 | PCB Schraubklemmen RM 2.54mm, verschiedene Größen  | 1 EUR  | [[https://www.amazon.de/dp/B0CQ243JHC|Amazon]]  |
-| **GESAMT**  | **31 EUR**  |   |
+| **GESAMT**  | **30 EUR**  |   |
 Hinweis: Die restlichen Komponenten, die noch zum Anschluss der Sensoren notwendig sind, finden sich in den Einkaufslisten der einzelnen Sensoren in deren Unterkapiteln.
-===== Prototyping HAT für Raspberry Pi =====
+===== Prototyping HAT für Raspberry und ESP32 =====
 Sämtliche Sensoren müssen auf verschiedene Art und Weise mit den GPIOs des Raspberry verbunden werden. Teilweise sind auch noch zusätzliche Komponenten, z. B. PullUp-/PullDown-Widerstände oder Spannungsteiler, notwendig. Einige Sensoren werden direkt auf dem Raspberry verbaut (z. B. ein Digital-Analog-Wandler). Um das sauber auf dem Raspberry montieren zu können, nutzen wir einen Prototyping Hat.
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 {{howtos_knowledge_base:loxberry_wetterstation:pasted:20240815-071109.png?300}}
+== Raspberry ==
 Um den Raspberry und die Platinen aufzunehmen, haben wir ein 3D-Druckteil entworfen. Dieses könnt ihr direkt hier herunterladen: {{:howtos_knowledge_base:loxberry_wetterstation:grundplatte_100x68x50mm_v4.zip|grundplatte_100x68x50mm_v4.zip}}
 {{howtos_knowledge_base:loxberry_wetterstation:pasted:20240815-071721.png?300}} {{howtos_knowledge_base:loxberry_wetterstation:pasted:20240815-073633.png?300}}
+== ESP32 ==
+Um den ESP32 und die Platinen aufzunehmen, haben wir ein 3D-Druckteil entworfen. Dieses könnt ihr direkt hier herunterladen: {{:howtos_knowledge_base:loxberry_wetterstation:grundplatte_100x68x50mm_esp32_v3.zip}}
+{{howtos_knowledge_base:loxberry_wetterstation:pasted:20241224-090957.png?300}}  {{howtos_knowledge_base:loxberry_wetterstation:pasted:20241224-091059.png?300}}
 ===== Zusammenbau Gehäuse =====
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 Das Gehäuse benötigt insgesamt 4 Bohrungen: 3x Kabeldurchführung (12 mm) sowie eine Bohrung mittig am Boden (10mm) zur Befestigung der Rohrschelle. Leider passen nicht alle Kabeldurchführungen auf die Unterseite (was zur Wasserabweisung perfekt wäre), daher montieren wir eine Kabeldurchführung für das Kabel des Netzteils auf die Unterseite, 2 Kabeldurchführungen kommen auf die Oberseite. Von hier aus gehen zwei Kabel zu den Sensoren (siehe [[howtos_knowledge_base:loxberry_wetterstation:2_halterungssystem]]). Achtet darauf, dass die Gegenmuttern der Kabeldurchführungen sehr viel Platz im Inneren des Gehäuses einnehmen - platziert also die Bohrungen entsprechend.
-Anschließend kann der Raspberry mit vier M2.5x10mm Schrauben auf dem 3D-Druck-Adapter befestigt werden. Der StepDown-Wandler zur Energieversorgung wird in die beiden Haltestege eingeclipst. Dann wird die Rohrschelle auf der Rückseite mit einer M8x10mm Linsenkopfschraube befestigt. Darauf habe ich die Rohrschelle mit einer zusätzlichen Mutter und einer Unterlegscheibe geschraubt. Eine Abdichtung gegen Feuchtigkeit ist hier __auf jeden Fall notwendig__! Ich habe dazu Bitumendichtstoff verwendet (gibt es in einer Kartusche wie Silikon). Anschließend wird der 3D-Druckdapater eingesetzt und dieser mit zwei M3x10mm Schrauben am Gehäuse befestigt. Nun die Kabeldurchführungen einschrauben - auch hier ist eine Abdichtung notwendig! Ich habe die Kabeldurchführungen mit Epoxy-2K-Kleber eingeklebt und die oberen beiden Durchführungen zusätzlich mit Bitumendichtstoff direkt am Kabel zusätzlich abgedichtet.
+Anschließend kann der Raspberry mit vier M2.5x10mm Schrauben auf dem 3D-Druck-Adapter befestigt werden. Der StepDown-Wandler zur Energieversorgung wird in die beiden Haltestege eingeclipst. Beim ESP32 kommt die gesamte Platine in die entsprechenden Clipse auf der Halterung. Dann wird die Rohrschelle auf der Rückseite mit einer M8x10mm Linsenkopfschraube befestigt. Darauf habe ich die Rohrschelle mit einer zusätzlichen Mutter und einer Unterlegscheibe geschraubt. Eine Abdichtung gegen Feuchtigkeit ist hier __auf jeden Fall notwendig__! Ich habe dazu Bitumendichtstoff verwendet (gibt es in einer Kartusche wie Silikon). Anschließend wird der 3D-Druckdapater eingesetzt und dieser mit zwei M3x10mm Schrauben am Gehäuse befestigt. Nun die Kabeldurchführungen einschrauben - auch hier ist eine Abdichtung notwendig! Ich habe die Kabeldurchführungen mit Epoxy-2K-Kleber eingeklebt und die oberen beiden Durchführungen zusätzlich mit Bitumendichtstoff direkt am Kabel zusätzlich abgedichtet.
 {{howtos_knowledge_base:loxberry_wetterstation:pasted:20240815-091055.png?300}} {{howtos_knowledge_base:loxberry_wetterstation:pasted:20241214-174449.png?400}}
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 {{howtos_knowledge_base:loxberry_wetterstation:pasted:20240826-155713.png?600}}
-Auf die Buchsenleisten können später die beiden Sensormodule ADS1115 (für Dämmerungssensor, Windgeschwindigkeit und -richtung sowie UV-Sensor) und der INA219 (für den Solarstrahlungssensor) gesetzt werden. Von der Spannungsversorgung werden +5V sowie +12V an die gekennzeichneten Buchsen geführt.
+<WRAP center round tip 100%>
+== Nur für den ESP32: Kein Sensormodul ADS1115 notwendig ==
+In der ESP32-Variante benötigen wir das Sensormodul ADS1115 nicht, da wir die Analogeingänge des ESP32 nutzen. Daher könnt ihr an dieser Stelle auf die linke 10er Sockelleiste verzichten und anstelle der Sockelleiste eine 3er PCB-Klemme verwenden. Diese wird dann mit der 3er Klemme auf der ESP32-Platine verbunden und so die Analogeingänge an den ESP32 weitergeleitet.
+{{howtos_knowledge_base:loxberry_wetterstation:pasted:20241224-085408.png?400}}
+Die 3er PCB Klemmleiste auf der ESP32-Platine wird nun mittels Kabeln 1:1 (also von links nach rechts) mit dieser 3er PCB Klemmleiste verbunden!
+{{howtos_knowledge_base:loxberry_wetterstation:pasted:20250102-210320.png?400}}
+</WRAP>
+Auf die Buchsenleisten können später die beiden Sensormodule ADS1115 (für Dämmerungssensor, Windgeschwindigkeit und -richtung sowie UV-Sensor - nur für den Raspberry, nicht für den ESP32) und der INA219 (für den Solarstrahlungssensor) gesetzt werden. Von der Spannungsversorgung werden +5V sowie +12V an die gekennzeichneten Buchsen geführt.
 {{howtos_knowledge_base:loxberry_wetterstation:pasted:20240826-160158.png?600}}
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 {{howtos_knowledge_base:loxberry_wetterstation:pasted:20240826-160812.png?600}}
+<WRAP center round tip 100%>
+== Nur für den ESP32: Kein Sensormodul ADS1115 notwendig ==
+In der ESP32-Variante könnt ihr die beiden Kabel (+3.3V,GND) zur linken 10er Buchsenleiste weglassen. Diese werden nicht benötigt, da das Sensormodul ADS1115 nicht verbaut wird.
+</WRAP>
 Als letzten Schritt im Grundaufbau verbinden wir den I2C Bus (SDA und SCL) mit den jeweiligen Buchsen. Dieser Bus wird von sehr vielen Sensoren benötigt, daher braucht ihr ihn auf jeden Fall. Mit diesem Schritt ist das Grundgerüst schon einmal fertiggestellt! Im folgenden geht es dann spezifisch für die Sensoren weiter, die ihr in eurer Wetterstation auch verbauen wollt.
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 {{howtos_knowledge_base:loxberry_wetterstation:pasted:20240826-161208.png?600}}
+<WRAP center round tip 100%>
+== Nur für den ESP32: Kein Sensormodul ADS1115 notwendig ==
+In der ESP32-Variante könnt ihr die beiden Kabel (SDA,SCL) zur linken 10er Buchsenleiste weglassen. Diese werden nicht benötigt, da das Sensormodul ADS1115 nicht verbaut wird.
+</WRAP>
 === Dämmerungssensor KY-018 ===
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 Nur für den [[howtos_knowledge_base:loxberry_wetterstation:11_twilight_sensor|Dämmerungssensor KY-018]] notwendig!
-Der Sensor wird an **Ausgang A0** des Analog-Digital-Wandler ADS1115 direkt angeschlossen.
+Der Sensor wird an **Ausgang A0** des Analog-Digital-Wandler ADS1115 direkt angeschlossen bzw. in der ESP32-Variante mit den Analogeingängen des ESP über die Klemmleisten weiterverbunden.
 Ihr benötigt:
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 Nur für den [[howtos_knowledge_base:loxberry_wetterstation:10_uv_sensor|UV-Sensor GUVA-S12SD]] notwendig!
-Der Sensor wird an **Ausgang A1** des Analog-Digital-Wandler ADS1115 direkt angeschlossen.
+Der Sensor wird an **Ausgang A1** des Analog-Digital-Wandler ADS1115 direkt angeschlossen bzw. in der ESP32-Variante mit den Analogeingängen des ESP über die Klemmleisten weiterverbunden.
 Ihr benötigt:
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 Nur für den [[howtos_knowledge_base:loxberry_wetterstation:5_wind_velocity|Windrichtungssensor Aluminium-Version]] notwendig!
-Der Sensor wird an **Ausgang A2** des Analog-Digital-Wandler ADS1115 [[https://www.elektronik-kompendium.de/sites/raspberry-pi/2110091.htm|über einen Spannungsteiler]] angeschlossen. Der Spannungsteiler besteht aus einem 5,6kOhm und 10 kOhm Widerstand. **Achtet auf die richtige Reihenfolge der Widerstände!** Die Widerstände kommen wie die Kabel auf die Rückseite.
+Der Sensor wird an **Ausgang A2** des Analog-Digital-Wandler ADS1115 (bzw. in der ESP32-Variante mit den Analogeingängen des ESP über die Klemmleisten weiterverbunden) [[https://www.elektronik-kompendium.de/sites/raspberry-pi/2110091.htm|über einen Spannungsteiler]] angeschlossen. Der Spannungsteiler besteht aus einem 5,6kOhm und 10 kOhm Widerstand. **Achtet auf die richtige Reihenfolge der Widerstände!** Die Widerstände kommen wie die Kabel auf die Rückseite.
 Ihr benötigt:
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 Nur für den [[howtos_knowledge_base:loxberry_wetterstation:6_wind_direction_alternative|Windrichtungssensor Kunststoff-Version]] notwendig!
-Der Sensor wird an **Ausgang A2** des Analog-Digital-Wandler ADS1115 [[https://www.elektronik-kompendium.de/sites/raspberry-pi/2110091.htm|über einen Spannungsteiler]] angeschlossen. Der Spannungsteiler besteht aus einem variablen Widerstand (dem Windsensor an sich) und einem 4,7 kOhm Widerstand. Der Widerstand kommt wie die Kabel auf die Rückseite.
+Der Sensor wird an **Ausgang A2** des Analog-Digital-Wandler ADS1115 (bzw. in der ESP32-Variante mit den Analogeingängen des ESP über die Klemmleisten weiterverbunden) [[https://www.elektronik-kompendium.de/sites/raspberry-pi/2110091.htm|über einen Spannungsteiler]] angeschlossen. Der Spannungsteiler besteht aus einem variablen Widerstand (dem Windsensor an sich) und einem 4,7 kOhm Widerstand. Der Widerstand kommt wie die Kabel auf die Rückseite.
 Ihr benötigt:
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 Nur für den [[howtos_knowledge_base:loxberry_wetterstation:5_wind_velocity_alternative|Windgeschwindigkeitssensor Kunststoff-Version]] notwendig!
-Der Sensor wird an **GPIO27** direkt angeschlossen.
+Der Sensor wird an **GPIO27** direkt angeschlossen. Der PullDown-Widerstand ist ein 10 kOhm Widerstand, der zwischen Klemmbuchse und GND verbaut wird. Der Widerstand kommt wie die Kabel auf die Rückseite.
 Ihr benötigt:
   * Kabel gelb
+  * Widerstand 10 kOhm
-{{howtos_knowledge_base:loxberry_wetterstation:pasted:20240826-170706.png?600}}
+{{howtos_knowledge_base:loxberry_wetterstation:pasted:20250205-055626.png?600}}
 === Regenmengen-Sensor (beide Versionen) ===
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 Nur für den [[howtos_knowledge_base:loxberry_wetterstation:7_rain_amount|Regenmengensensor (große Version)]] bzw. [[howtos_knowledge_base:loxberry_wetterstation:7_rain_amount_alternative|Regenmengensensor (Alternative)]] notwendig!
-Der Sensor wird an **GPIO17** direkt angeschlossen.
+Der Sensor wird an **GPIO17** direkt angeschlossen. Der PullDown-Widerstand ist ein 10 kOhm Widerstand, der zwischen Klemmbuchse und GND verbaut wird. Der Widerstand kommt wie die Kabel auf die Rückseite.
 Ihr benötigt:
   * Kabel gelb
+  * Widerstand 10 kOhm
-{{howtos_knowledge_base:loxberry_wetterstation:pasted:20240826-171101.png?600}}
+{{howtos_knowledge_base:loxberry_wetterstation:pasted:20250205-054627.png?600}}
 === Blitz-Sensor ===
@@ Zeile 224: / Zeile 274: @@
 Nur für den [[howtos_knowledge_base:loxberry_wetterstation:8_rain_duration|Regendauersensor (Digital)]] notwendig!
-Der Sensor wird an **GPIO22** direkt angeschlossen.
+Der Sensor wird an **GPIO22** direkt angeschlossen. Der PullUp-Widerstand ist ein 10 kOhm Widerstand, der zwischen Klemmbuchse und +3.3V verbaut wird. Der Widerstand kommt wie die Kabel auf die Rückseite.
 Ihr benötigt:
   * Kabel gelb
+  * Widerstand 10 kOhm
-{{howtos_knowledge_base:loxberry_wetterstation:pasted:20240826-174133.png?600}}
+{{howtos_knowledge_base:loxberry_wetterstation:pasted:20250205-060153.png?600}}
 === Strahlungssensor (Solarzelle) ===
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 Zunächst führt man das Kabel der Spannungsversorgung durch die Rohre des Haltesystems (siehe Kapitel [[howtos_knowledge_base:loxberry_wetterstation:2_halterungssystem]]) von unten in das Gehäuse ein. Ich habe auch hier Telefonkabel J-Y(St)Y 2x4x0,6 verwendet, da sich dieses gut über die Kabeldurchführung abdichten lässt. Den Anschluss an das Netzteil habe ich dann über eine Verteildose im Haus gemacht. Die Spannungsversorgung wird an die Eingangsschraubklemme des StepDown-Wandlers angeschlossen. Das Kabel für die 12V Spannungsversorgung auf dem Prototyping HAT wird ebenfalls an +12V der Schraubklemme angeschlossen. Der 5V-Ausgang des Spannungswandlers wird an die 5V-Schiene des Prototyping HATs angeschlossen.
+<WRAP center round tip 100%>
+Bei der ESP32-Variante muss die 5V Spannungsversorgung nicht mit der Prototyping HAT Platine verbunden werden! Dieses wird bereits über die Platine des ESP32 erledigt.
+</WRAP>
 {{howtos_knowledge_base:loxberry_wetterstation:pasted:20240816-094411.png?600}}

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