Ein IoT-Gateway ist ein Bauteil, dass zur Anbindung von Maschinen oder Gräten an das Internet der Dinge (IoT) geeignet ist und nicht-smarte Geräte überwachen und steuern kann.
Ein IoT-Gateway dient als Schnittstelle zwischen einem nicht-smarten Geräten und dem IoT-Netzwerk. Es ermöglicht die Erfassung und Übertragung von Daten dieser Geräte an die IoT-Plattform, ohne dass die Geräte selbst smart sein müssen.
Sie bieten meist eins oder mehrere der folgende Merkmale:
1. Konnektivität:
Das Bauteil kann verschiedene Konnektivitätsoptionen bieten um eine Verbindung zu den nicht-smarten Geräten herzustellen. Dazu gehören drahtlose Technologien wie Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee, Z-Wave oder sogar kabelgebundene Schnittstellen wie Ethernet.
2. Datenprotokolle und -formatierung:
Das Bauteil sollte in der Lage sein, Daten von den nicht-smarten Geräten zu erfassen und in das geeignete Format für die Übertragung an die IoT-Plattform zu konvertieren. Dies kann bedeuten, dass Protokolle wie MQTT, CoAP oder REST verwendet werden, um die Daten zu übertragen.
3. Datenaufbereitung und Verarbeitung:
Das Bauteil kann grundlegende Aufgaben der Datenaufbereitung und Verarbeitung übernehmen, um die Daten vor der Übertragung zu filtern, aggregieren oder zu transformieren. Dies ermöglicht eine effiziente Nutzung des Netzwerks und reduziert die Datenübertragungsmenge.
4. Sicherheit:
Ein IoT-Gateway sollte Sicherheitsmechanismen implementieren, um die Kommunikation und die übertragenen Daten zu schützen. Dies kann die Verwendung von Verschlüsselung, Authentifizierung und Autorisierung umfassen, um sicherzustellen, dass nur autorisierte Geräte auf das Gateway zugreifen können und dass die Daten während der Übertragung geschützt sind.
5. Skalierbarkeit und Flexibilität:
Das Bauteil sollte skalierbar sein, um eine größere Anzahl von nicht-smarten Geräten zu unterstützen. Es sollte auch flexibel genug sein, um mit verschiedenen Arten von Geräten und Kommunikationsprotokollen zu arbeiten.
6. Cloud-Konnektivität:
Das Gateway sollte in der Lage sein, eine Verbindung zur IoT-Cloud-Plattform herzustellen, um die erfassten Daten an die Plattform zu senden. Dadurch können die Daten analysiert, visualisiert und weiterverarbeitet werden.
7. Lokale Verarbeitung:
Einige IoT-Gateways können auch über eingebettete Rechenleistung verfügen, um eine lokale Verarbeitung und Analyse der Daten zu ermöglichen. Dadurch können bestimmte Aufgaben direkt am Gateway ausgeführt werden, ohne dass alle Daten an die Cloud gesendet werden müssen.
Diese Merkmale können je nach den spezifischen Anforderungen und Anwendungsfällen variieren.
Wir bieten ein flexiebles IoT-Gateway dessen Firmware je nach Kundenanforderung angepasst werden kann.
Ee besitzt bis zu drei 24V Eingänge und einen Highside Schaltausgang. Weiterhin verfügt es über einen FRAM-Speicher (ferroelektrischer RAM). Diesr ermöglicht es dem Gerät, wichtige Informationen wie Zählerwerte oder Stückzahlen zu erfassen und zu speichern und selbst nach einem Stromausfall diese gespeicherten Daten zu behalten.
Darüber hinaus ist das Gerät in der Lage, die gespeicherten Daten oder Informationen per Messenger-Dienst zu versenden. Dies ermöglicht es, die erfassten Daten an andere Geräte oder an Benutzer zu übertragen, die über den Messenger-Dienst verbunden sind. Dadurch können wichtige Informationen schnell und effizient an einen bestimten Personenkreis übermittelt werden.
Um eine genaue Zeitreferenz für die Datenerfassung und die Kommunikation sicherzustellen, ist das Gerät mit einem NTP-Client (Network Time Protocol) ausgestattet. NTP ist ein Protokoll, das die Synchronisierung der Uhren in einem Computernetzwerk ermöglicht. Durch den NTP-Client kann das Gerät die genaue Zeitinformation von einem NTP-Server abrufen und diese zur Zeitsynchronisation verwenden. Dies gewährleistet die Konsistenz und Genauigkeit der Zeitstempel für die erfassten Daten.
Das IoT-Gateway verfügt zudem über eine WLAN-Anbindung, die ihm ermöglicht, drahtlos mit einem Netzwerk zu kommunizieren. Die WLAN-Verbindung erlaubt eine flexible Installation des Gateways, da es nicht an eine physische Verbindung wie Ethernet gebunden ist. Es kann drahtlos mit dem Internet und anderen Geräten innerhalb des WLAN-Netzwerks kommunizieren, was die Konnektivität und Integration erleichtert.
Die Kombination aus FRAM-Speicher, Messenger-Dienst, NTP-Client und WLAN-Anbindung erweitert die Funktionalität des IoT-Gateways. Es ermöglicht das zuverlässige Speichern von Daten, die Kommunikation über Messenger-Dienste, die präzise Zeitsynchronisation und die drahtlose Verbindung zu Netzwerken. Diese Eigenschaften tragen zur Leistungsfähigkeit des Gateways bei und eröffnen weitere Möglichkeiten für die Anwendung in verschiedenen IoT-Szenarien.
Hier finden Sie eine Auswahl der verfügbaren Produkte zu diesem Thema:
Das Message Bot Modul stellt verschiedene Messenger Dienste zur Verfügung, WhatsApp, Telegram, Signal und Simplepush.
Um mehrere MessageBot Module gleichzeitig und zentral zu Verwalten besteht auch die Möglichkeit, die Module an eine eigenständige PC-Server Applikation anzubinden.
Key Features
Nachrichten Versand an verschiedene Messenger Dienste:
WhatsApp, Telegram, Signal und Simplepush sowie Windows Server Applikation
PC-Server Management Applikation
Schnelle Reaktionsgeschwindigkeit
Funktionen und Texte über Web-Interface frei parametrierbar
Drei digital Eingänge, Zählereingang Betriebsstatus und Fehlereingang mit konfigurierbare Wirkrichtung (high / low aktiv)
Ein High-Side MOSFET Ausgang, konfigurierbare Wirkrichtung (direkt / invers)
Mikrokontroller ESP-07S, 4 MB Flash
Datenspeicher: F-RAM Technologie für remanente Datenspeicherung
Kompakte Bauform Rail Hutschienengehäuse Typ 1-C
WLAN nach IEEE 802.11 b/g/n
WIFI-Manager
NTP Synchronisation über WIFI
Integrierter Web-Server mit Kennwort Abfrage
OTA (Over the Air) Updatefunktion für Firmware Aktualisierungen
Allgemeines
Das MessageBot Rail Modul HV4 wurde als Counter Modul für einen Spannungsbereich von 12 – 24V entwickelt. Es findet seinen Einsatz somit auch im industriellen Umfeld um Ereignisse oder Stückzahlen zu Zählen und anzuzeigen. Zusätzlich kann der Betriebs- und Fehlerstatus überwacht und im Fehlerfall z.B. die Peripherie abschalten. Eine Fernabschaltung ist ebenfalls über das integrierte Webinterface des Moduls möglich.
Es verfügt über drei 7-24V Eingänge sowie einem High-Side MOSFET-Transistor Ausgang.
Für den Anschluss des Moduls sind sechs Schraubklemmen vorhanden, die Anschlussleitungen mit einem Aderquerschnitt von 0,05 – 2,5mm² aufnehmen können.
Durch seine kompakte Bauform von nur einer TE (18 mm) hat das Modul einen sehr geringen Platzbedarf und ist somit auch gut für den Einsatz in Maschinen oder Verteilung geeignet.
Das Modul besitzt eine interne 750mA PPTC-Selbstrückstellende Sicherung, die das Modul vor einer zu hoher Stromaufnahme schützt.
An der Oberseite des Moduls befindet sich eine SMA-Antennenbuchse. Hier kann je nach Einbausituation die WIFI-Antenne direkt oder mit einem SMA-Verlängerungskabel an eine geeignete Stelle angebracht werden, um immer eine optimale WIFI-Empfangsqualität zu gewährleisten.
Um Daten von einem Mikrokontroller an einen Messenger Dienst zu versenden, wird die WEB-API des jeweiligen Dienstes genutzt.
Das MessageBot Modul unterstütz derzeit folgenden Messanger Dienste: WhatsApp , Telegram, Signal und Simplepush.
Alternativ besteht die Möglichkeit, die Nachrichtenverwaltung mit einer eigenständigen PC-Server Applikation zu managen. Sie zeigt in einer übersichtlicher Darstellung die Meldungen aller angebundenen MessageBot Module und kann bei Bedarf diese empfangenen Nachrichten auch per E-Mail oder Simplepush an definierte Empfängergruppen weiterleiten. Mit der unlizenzierten Demoversion können maximal drei Module verwaltet werden!
Das MessageBot Modul bildet somit eine Brücke, Signale bzw. Informationen Ihrer Peripherie an einen Messenger Dienst zu versenden oder diese komfortablen über den PC zu verwalten.
Die Kommunikation mit dem WIFI-Netzwerk übernimmt einen ESP-07S mit 4MB Flashspeicher. Die Datenübertragung geschieht üblicherweise Ereignis getriggert, je nach Anwendung und Firmware Version des Moduls können dann verschieden Aktionen erfolgen.
Sollten Sie Interesse an einer Individuellen Lösung haben, die genau auf Ihren Aufgabenstellung angepasst ist, erstellen wir Ihnen gerne ein Angebot.
Sobald eine definiertes Ereignis den Nachrichtenversand auslöst, werden die dafür definierten Textnachricht an den hinterlegten Empfänger versendet und die Message erscheint nach kurzer Zeit in der ausgewählten Messanger APP auf Ihrem Smartphone.
Für die Speicherung von erfassten Daten, steht ein F-RAM zur Verfügung. Hierbei handelt es sich um einen Speicher mit hoher Schreibgeschwindigkeit und einer unbegrenzten Anzahl an Schreib- Lese Zyklen.
Um Daten von einem Mikrokontroller an diverse Messenger Dienste zu senden, wird bei diesem Modul die API-Schnittstelle benutzt, die von verschiedenen Messanger Diensten zur Verfügung gestellt wird. Über diese API-Schnittstellen ist es möglich, Nachrichten zu vielen verschiednen Diensten wie z.B. WhatsApp, Signal, Telegram, IFTTT, E-Mail, IO-Broker usw. zu senden.
Zum Beispiel ist die private Nutzung des CallMeBot (https://www.callmebot.com/) Dienstes ist für eine gewisse Anzahl von Nachrichten kostenlos, danach wird ein kleiner monatlicher Betrag von derzeit 0,40 € / Monat erhoben.
Alternativ kann aber auch der Dienst von Simplepusch, Telegram, Signal oder Simplypush im Modul ausgewählt und verwendet werden.
Nach kurzer Zeit erscheint dieser Meldetext dann in der Messanger APP auf dem Smartphone oder der Serverapplikation.
MessageBot Windows Server Applikation
Die MessgeBot Server Applikation wurde für Windows als zentrale Sammelstelle von Nachrichten verschiedener MessageBot Module entwickelt.
Sie wird auf einem zentralen PC oder Windows Server installiert und wartet auf Nachrichten der MessageBot Module.
Wird die erste Nachricht von einen Modul empfangen, wird die Baumansicht automatisch um einen Zweig erweitert und das neue Modul als Datensatz eingefügt.
Dieser Moduldatensatz bietet viele Informationen über das Modul wie z.B. die aktuelle Hard- und Software Version, die Betriebsspannung, die Modul ID, die aktuelle IP-Adresse und den Bot Namen. Dieser Datensatz kann dann um weitere spezifische Informationen ergänzt werde.
So kann nach dem erhalt einer neuen Nachricht z.B. eine E-Mail an eine hinterlegte Empfängerliste versendet werden. Zusätzlich besteht die Möglichkeit den Online Status des MessageBot Moduls zu überwachen und bei einer Störung ebenfalls eine E-Mali Benachrichtigung versendet werden.
Die eingehenden Nachrichten der verschiedenen Module werden chronologisch sortiert in einer Listenansicht angezeigt und können dort bearbeitet werden. Je nach Filter Auswahl und selektiertem Modul, werden verschiede Listenansichten erzeugt.
Offene, bearbeitete oder ausgeblendete, Nachrichten werden mit verschieden Symbolen gekennzeichnet. Zusätzlich gibt es Statussymbole für eine Unterbrochene Verbindung zum Modul und den Zustand der Spannungsversorgung.
In der Baumansicht wird durch ein entsprechendes Symbol darauf hingewiesen ob für dieses Modul offene Meldungen vorhanden sind.
Das Programm kann so konfiguriert werden, dass nach jedem neuen Nachrichteneingang automatisch ein Backup Datei der aktuellen Daten gespeichert wird. Diese Backups könne vom Anwender über einen Kalenderfunktion selektiert und bei Bedarf wieder geöffnet oder aus dem Programmordner gelöscht werden.
Für die Server Applikation steht eine Setup Datei zur Verfügung, mit der das Programm komfortabel auf dem Rechner installiert und deinstalliert werden kann. Diese Version ist eine Demo Version, die maximal drei Messanger Module verwalten kann.
Für eine Erweiterung der Modul Anzahl können Sie in unserem Shop verschieden Lizenzen erworben werden.
Wünschen Sie eine Anpassungen der Software an Ihre Bedürfnisse geben wir gerne ein unverbindliches Angebot ab.
Das Message Bot Modul stellt verschiedene Messenger Dienste zur Verfügung, WhatsApp, Telegram, Signal und Simplepush.
Um mehrere MessageBot Module gleichzeitig und zentral zu Verwalten besteht auch die Möglichkeit, die Module an eine eigenständige PC-Server Applikation anzubinden.
Key Features
Nachrichten Versand an verschiedene Messenger Dienste:
WhatsApp, Telegram, Signal und Simplepush sowie Windows Server Applikation
PC-Server Management Applikation
Schnelle Reaktionsgeschwindigkeit
Funktionen und Texte über Web-Interface frei parametrierbar
Versorgung über eine Redundante Spannungsversorgung (USV) möglich
Zwei digital Eingänge, Zählereingang und Fehlereingang mit konfigurierbare Wirkrichtung (high / low aktiv)
Ein High-Side MOSFET Ausgang, konfigurierbare Wirkrichtung (direkt / invers)
Mikrokontroller ESP-07S, 4 MB Flash
Datenspeicher: F-RAM Technologie für remanente Datenspeicherung
Kompakte Bauform Rail Hutschienengehäuse Typ 1-C
WLAN nach IEEE 802.11 b/g/n
WIFI-Manager
NTP Synchronisation über WIFI
Integrierter Web-Server mit Kennwort Abfrage
OTA (Over the Air) Updatefunktion für Firmware Aktualisierungen
Allgemeines
Das MessageBot Rail Modul HV3 wurde als Counter Modul für einen Spannungsbereich von 12 – 24V entwickelt. Es findet seinen Einsatz somit auch im industriellen Umfeld um Ereignisse oder Stückzahlen zu Zählen und anzuzeigen. Zusätzlich kann der Fehlerstatus überwacht und im Fehlerfall z.B. die Peripherie abschalten. Eine Fernabschaltung ist ebenfalls über das integrierte Webinterface des Moduls möglich.
Es verfügt über zwei 7-24V Eingänge sowie einem High-Side MOSFET-Transistor Ausgang.
Für den Anschluss des Moduls sind sechs Schraubklemmen vorhanden, die Anschlussleitungen mit einem Aderquerschnitt von 0,05 – 2,5mm² aufnehmen können.
Durch seine kompakte Bauform von nur einer TE (18 mm) hat das Modul einen sehr geringen Platzbedarf und ist somit auch gut für den Einsatz in Maschinen oder Verteilung geeignet.
Das Modul besitzt eine interne 500mA PPTC-Selbstrückstellende Sicherung, die das Modul vor einer zu hoher Stromaufnahme schützt.
An der Oberseite des Moduls befindet sich eine SMA-Antennenbuchse. Hier kann je nach Einbausituation die WIFI-Antenne direkt oder mit einem SMA-Verlängerungskabel an eine geeignete Stelle angebracht werden, um immer eine optimale WIFI-Empfangsqualität zu gewährleisten.
Um Daten von einem Mikrokontroller an einen Messenger Dienst zu versenden, wird die WEB-API des jeweiligen Dienstes genutzt.
Das MessageBot Modul unterstütz derzeit folgenden Messanger Dienste: WhatsApp , Telegram, Signal und Simplepush.
Alternativ besteht die Möglichkeit, die Nachrichtenverwaltung mit einer eigenständigen PC-Server Applikation zu managen. Sie zeigt in einer übersichtlicher Darstellung die Meldungen aller angebundenen MessageBot Module und kann bei Bedarf diese empfangenen Nachrichten auch per E-Mail oder Simplepush an definierte Empfängergruppen weiterleiten. Mit der unlizenzierten Demoversion können maximal drei Module verwaltet werden!
Das MessageBot Modul bildet somit eine Brücke, Signale bzw. Informationen Ihrer Peripherie an einen Messenger Dienst zu versenden oder diese komfortablen über den PC zu verwalten.
Die Kommunikation mit dem WIFI-Netzwerk übernimmt einen ESP-07S mit 4MB Flashspeicher. Die Datenübertragung geschieht üblicherweise Ereignis getriggert, je nach Anwendung und Firmware Version des Moduls können dann verschieden Aktionen erfolgen.
Sollten Sie Interesse an einer Individuellen Lösung haben, die genau auf Ihren Aufgabenstellung angepasst ist, erstellen wir Ihnen gerne ein Angebot.
Sobald eine definiertes Ereignis den Nachrichtenversand auslöst, werden die dafür definierten Textnachricht an den hinterlegten Empfänger versendet und die Message erscheint nach kurzer Zeit in der ausgewählten Messanger APP auf Ihrem Smartphone.
Für die Speicherung von erfassten Daten, steht ein F-RAM zur Verfügung. Hierbei handelt es sich um einen Speicher mit hoher Schreibgeschwindigkeit und einer unbegrenzten Anzahl an Schreib- Lese Zyklen.
Um Daten von einem Mikrokontroller an diverse Messenger Dienste zu senden, wird bei diesem Modul die API-Schnittstelle benutzt, die von verschiedenen Messanger Diensten zur Verfügung gestellt wird. Über diese API-Schnittstellen ist es möglich, Nachrichten zu vielen verschiednen Diensten wie z.B. WhatsApp, Signal, Telegram, IFTTT, E-Mail, IO-Broker usw. zu senden.
zum Beispiel ist die private Nutzung des CallMeBot (https://www.callmebot.com/) Dienstes ist für eine gewisse Anzahl von Nachrichten kostenlos, danach wird ein kleiner monatlicher Betrag von derzeit 0,40 € / Monat erhoben.
Alternativ kann aber auch der Dienst von Simplepusch, Telegram, Signal oder Simplypush im Modul ausgewählt und verwendet werden.
Nach kurzer Zeit erscheint dieser Meldetext dann in der Messanger APP auf dem Smartphone oder der Serverapplikation.
MessageBot Windows Server Applikation
Die MessgeBot Server Applikation wurde für Windows als zentrale Sammelstelle von Nachrichten verschiedener MessageBot Module entwickelt.
Sie wird auf einem zentralen PC oder Windows Server installiert und wartet auf Nachrichten der MessageBot Module.
Wird die erste Nachricht von einen Modul empfangen, wird die Baumansicht automatisch um einen Zweig erweitert und das neue Modul als Datensatz eingefügt.
Dieser Moduldatensatz bietet viele Informationen über das Modul wie z.B. die aktuelle Hard- und Software Version, die Betriebsspannung, die Modul ID, die aktuelle IP-Adresse und den Bot Namen. Dieser Datensatz kann dann um weitere spezifische Informationen ergänzt werde.
So kann nach dem erhalt einer neuen Nachricht z.B. eine E-Mail an eine hinterlegte Empfängerliste versendet werden. Zusätzlich besteht die Möglichkeit den Online Status des MessageBot Moduls zu überwachen und bei einer Störung ebenfalls eine E-Mali Benachrichtigung versendet werden.
Die eingehenden Nachrichten der verschiedenen Module werden chronologisch sortiert in einer Listenansicht angezeigt und können dort bearbeitet werden. Je nach Filter Auswahl und selektiertem Modul, werden verschiede Listenansichten erzeugt.
Offene, bearbeitete oder ausgeblendete, Nachrichten werden mit verschieden Symbolen gekennzeichnet. Zusätzlich gibt es Statussymbole für eine Unterbrochene Verbindung zum Modul und den Zustand der Spannungsversorgung.
In der Baumansicht wird durch ein entsprechendes Symbol darauf hingewiesen ob für dieses Modul offene Meldungen vorhanden sind.
Das Programm kann so konfiguriert werden, dass nach jedem neuen Nachrichteneingang automatisch ein Backup Datei der aktuellen Daten gespeichert wird. Diese Backups könne vom Anwender über einen Kalenderfunktion selektiert und bei Bedarf wieder geöffnet oder aus dem Programmordner gelöscht werden.
Für die Server Applikation steht eine Setup Datei zur Verfügung, mit der das Programm komfortabel auf dem Rechner installiert und deinstalliert werden kann. Diese Version ist eine Demo Version, die maximal drei Messanger Module verwalten kann.
Für eine Erweiterung der Modul Anzahl können Sie in unserem Shop verschieden Lizenzen erworben werden.
Wünschen Sie eine Anpassungen der Software an Ihre Bedürfnisse geben wir gerne ein unverbindliches Angebot ab.
Das Message Bot Modul stellt verschiedene Messenger Dienste zur Verfügung, WhatsApp, Telegram, Signal und Simplepush.
Um mehrere MessageBot Module gleichzeitig und zentral zu Verwalten besteht auch die Möglichkeit, die Module an eine eigenständige PC-Server Applikation anzubinden.
Key Features
Verschiedene Messenger Dienste, WhatsApp, Telegram, Signal und Simplepush sowie Windows Server Applikation
Schnelle Reaktionsgeschwindigkeit
Funktionen und Texte frei parametrierbar
Wirkrichtung des Eingangskontakts umschaltbar (NO / NC)
Eingangskontakt für einen potentialfreien Meldekontakt
Mikrokontroller ESP-01S mit 1 MB Flash
Sehr kompakte Bauform
WIFI-Manager Landing Portal
Integrierter Web-Server mit Kennwort Abfrage
OTA (Over the Air) Updatefunktion für Firmware Aktualisierungen
Allgemeines
Das MessageBot Projekt bildet die Brücke um über einen potentialfreien Eingangskontakt frei definierbare Meldung an einen Messenger Dienst zu senden.
Dies könnte beispielsweise der Störmeldeausgang einer Maschine, ein Tür- oder Fensterkontakt, eine Katzenklappe aber auch jeder andere beliebige Meldekontakte sein.
Um Daten von einem Mikrokontroller an diverse Messenger Dienste zu senden, wird bei diesem Modul die API-Schnittstelle benutzt, die von verschiedenen Messanger Diensten zur Verfügung gestellt wird. Über diese API-Schnittstellen ist es möglich, Nachrichten zu vielen verschiednen Diensten wie z.B. WhatsApp, Signal, Telegram, IFTTT, E-Mail, IO-Broker usw. zu senden.
zum Beispiel ist die private Nutzung des CallMeBot (https://www.callmebot.com/) Dienstes ist für eine gewisse Anzahl von Nachrichten kostenlos, danach wird ein kleiner monatlicher Betrag von derzeit 0,40 € / Monat erhoben.
Alternativ kann aber auch der Dienst von Simplepusch, Telegram, Signal oder Simplypush im Modul ausgewählt und verwendet werden.
Zusätzlich steht eine kleine Server Applikation zu Verfügung, die z.B. auf einem zentralen PC oder Server betreiben werden kann. Damit können Nachrichten und Statusmeldungen von mehreren Message Bot Modulen Empfangen, ausgewertete und per E-Mail oder Simplypush an mehrere Abonenten weiterverteilt werden können.
Das MessageBot Modul verfügt über ein ESP-01S Modul der die Firmware enthält und eine WIFI eine Verbindung zum Internet hergestellt. Wird der Send- Message Eingang oder der potentialfreie Eingangskontakt betätigt, löst die steigende bzw. fallenden Flanke des Eingangssignals das senden der jeweils dafür vorher definierten Textnachricht an den hinterlegten Messenger Kontakt aus.
Nach kurzer Zeit erscheint dieser Meldetext dann in der Messanger APP auf dem Smartphone oder der Serverapplikation.
Platine und Anschluss
Nach Abschluss der Konzeptphase wurde die obige kompakte MessageBot Platine entwickelt. Diese besitzt für die Programmierung und Spannungsversorgung eine USB-C Anschluss Buchse.
Für das ESP01-S (1MB Modul) wurde die Buchsen Leiste J2 vorgesehen. Die Klemmleiste J1 wurde als Schraubklemme ausgeführt, an die dann ein beliebiger potentialfreier Eingangskontakt angeschlossen werden kann. Dieser Eingang besitzt einen ESD-Überspannungsschutz.
Weiterhin sind zwei Taster vorhanden. Der Taster SW2 ist parallel zum Eingangskontakt geschaltet und kann somit ebenfalls verwendet werden um eine Nachricht zu versenden.
Der Taster SW1 dient zum Zurücksetzen der Parametereinstellungen und um den Bootloader des ESP zu aktivieren
Die Platine kann in zwei Ausbaustufen bestückt bzw. geliefert werden. Einmal in einer minimalen Bestückung, die lediglich für das Versenden von den Messages verwendet wird.
In der zweiten Ausbaustufe kann die Platine für die Programmierung und die Entwicklung verwendet zu werden. Die zweite Ausbaustufe ist für den reinen Messanger Betrieb nicht erforderlich, da nach der ersten Programmierung des ESP-01S Moduls (z.B. mit einem externen Programmieradapter) Updates der Firmware jederzeit über OTA erfolgen können.
Weboberfläche
Die Weboberfläche kann über die lokale IP-Adresse in Ihrem Netzwerk, mit einem Webbrowser aufgerufen werden. Sie dient der Änderung der MessageBot Konfigurationseinstellungen und der Auswahl des Messenger Dienstes (WhatsApp, Signal, Telegram oder Simplepush) über den die Nachrichten später versendet werden sollen.
Hier können auch die WIFI-Einstellungen zurückgesetzt oder nach neuen Firmware Update gesucht werden.
Änderungen an der MessageBot Konfiguration werden direkt nach dem Übernehmen mit dem Submit Button aktiv. So dass weder der WIFI-Manger erneut aufgerufen noch das Modul neu gestartet werden muss.
Aus Sicherheitsgründen wurde für das aufrufen der Weboberfläche eine Eingabedialog mit Benutzername und ein Kennwort Abfrage eingefügt!
Die Standard Anmeldedaten für die Eingabeaufforderung lauten:
Benutzername: admin Kennwort: Password
Hinweis: Sollte keine Sicherheitsabfrage für die Weboberfläche gewünscht sein, kann das Kennwortfeld einfach leer gelassen werden. Es erscheint dann zukünftig kein Anmeldedialog mehr beim Aufrufen der Weboberfläche.
„Select Messanger Type“ dient der Auswahl des Messenger Dienstes, an den die Nachrichten versendet werden soll. Je nach Auswahl erscheinen unterschiedliche Dialogfelder für die Eingabe der Daten für den ausgewählten Dienstanbieter auf der Webseite. Um eine Eingabe zu speichern, muss abschließend der „Submit“ Button gedrückt werden.
Der „Devicenname“ dient der Identifikation des Message Bot Moduls an Hand eines frei definierbaren Klartextnamens. Dieser Name wird im Tab des Webbrowsers und als erste Textzeile ihrer Nachricht, sowie als WLAN Access Point Name angezeigt.
Im Server Modus wird dieser Name ebenfalls als Gräte Name zur Identifikation in der Gerätekonfiguration angezeigt.
Die Eingabe des Devicename erfolgt mit 5-30 Zeichen, ungültige Eingaben werden ignoriert. Um den neuen Wert zu speichern, muss abschließend der „Submit“ Button gedrückt werden.
Der „Message Text 0″ ist der Textliche Inhalt einer gehenden Meldung die an den Dienst versendet werden soll.
Um keine Meldung zu senden, wenn der Eingang zurückgesetzt wird, kann hier der Platzhalter Bindestrich „-„ eingetragen werden. Die Eingabe des Message Textes erfolgt mit 1-50 Zeichen, ungültige Eingaben werden ignoriert. Um den neuen Wert zu speichern, muss abschließend der „Submit“ Button gedrückt werden.
Der „Message Text 1″ ist der Textliche Inhalt einer kommenden Meldung die an den Dienst versendet werden soll.
Um keine Meldung zu senden, wenn der Eingang zurückgesetzt wird, kann hier der Platzhalter Bindestrich „-„ eingetragen werden. Die Eingabe des Message Textes erfolgt mit 1-50 Zeichen, ungültige Eingaben werden ignoriert. Um den neuen Wert zu speichern, muss abschließend der „Submit“ Button gedrückt werden.
Das Feld „Phone Number“ erscheint bei der Auswahl von WhatsApp und Signal und enthält Ihre Telefonnummer mit Ländervorwahl z.B. +491234567890. Die Eingabe der Phone Number erfolgt mit 8-15 Zeichen, ungültige Eingaben werden
ignoriert. Um den neuen Wert zu speichern, muss abschließend der „Submit“ Button gedrückt werden.
Das Feld „API Key [WhatsAPP | Signal | Simplepush]“ erscheint bei der Auswahl von WhatsApp, Signal und Simplepush und enthält die Ziffernfolge, die Sie vom Dienstanbieter nach der Registrierung erhalten haben.
Die Eingabe des API Key erfolgt mit 1-6 Ziffern, ungültige Eingaben werden ignoriert. Um den neuen Wert zu speichern, muss abschließend der „Submit“ Button gedrückt werden.
Das Feld „Input Contact“ zeigt die Ruhestellung des potentialfreien Eingangskontakts an. Die Wirkrichtung kann mit der Taste „Change State“ zwischen „Normaly open“ und „Normaly closed“ umgeschaltet werden. Steht die Auswahl z.B. auf „Normaly open“ und wird der Eingangskontakt dann geschossen, wird der Message Text 1 versendet.
Die Anzeige „ESP-Device ID“ gibt die jeweilige Device ID des ESP Mikrokontrollers zurück, die aus einem Teil der MAC-Adresse besteht und so eindeutig dem entsprechenden Modul zugeordnet werden kann.
Im Server Mode Betrieb dient diese ID der eindeutigen Identifikation der einzelnen Message Bot Module.
Die „ESP-Core VDD“ zeigt die Versorgungsspannung des Mikrokontrollers an, diese sollt sich für einen stabilen Betrieb im Bereich zwischen min. 3.0V – max. 3.5V bewegen.
Handelt es sich um ein Batteriebetriebenes Messanger Bot Modul, wird hier die aktuelle Batterie Spannung angezeigt!
Die Anzeige „WIFI-Quality“ zeigt die aktuelle Empfangsqualität des WIFI-Signals in Prozent an.
Der Taster „Send Testmessage“ sendet mit den vorhandenen Einstellungen eine Nachricht an die gespeicherten Teilnehmerdaten. Hierbei wird der Textinhalt der kommenden- und gehenden Meldung versendet. Um keine entsprechende Nachricht zu versenden, kann der Platzhalter „–„ in das entsprechende Textfeld eingetragen wurde.
Die „Event Tabelle“ enthält die letzten 15 Ereignisse mit Zeitstempel und Sendestatus. Diese Daten können bei Bedarf mit dem Button „CSV-Export“ als CSV-Datei auf den lokalen Rechner gespeichert und dann z.B. mit Excel geöffnet und weiterverarbeitet werden.
Mit dem Taster „Update“ sucht das Message Bot Moduls nach einer neueren Firmware Version im Internet. Die aktuelle Versionsnummer wird in der Weboberfläche angezeigt. Bitte informieren Sie sich vor einem Update über die Änderungen auf der Webseite des Herstellers.
Bitte überprüfen Sie nach jedem Firmware Update die Message Bot Moduleinstellungen, da sich dadurch ggf. Änderungen oder ein erweiterter Funktionsumfang ergeben haben könnten.
Mit dem Taster „Reset to Factory settings Parameters“ werden die die Werkseinstellungen wieder hergestellt. Danach müssen die Verbindungsdaten im WIFI-Manager (Konfigurationsportal) des Message Bot Moduls neu eingetragen werden.
MessageBot Windows Server Applikation
Die MessgeBot Server Applikation wurde für Windows als zentrale Sammelstelle von Nachrichten verschiedener MessageBot Module entwickelt.
Sie wird auf einem zentralen PC oder Windows Server installiert und wartet auf Nachrichten der MessageBot Module.
Wird die erste Nachricht von einen Modul empfangen, wird die Baumansicht automatisch um einen Zweig erweitert und das neue Modul als Datensatz eingefügt.
Dieser Moduldatensatz bietet viele Informationen über das Modul wie z.B. die aktuelle Hard- und Software Version, die Betriebsspannung, die Modul ID, die aktuelle IP-Adresse und den Bot Namen. Dieser Datensatz kann dann um weitere spezifische Informationen ergänzt werde.
So kann nach dem erhalt einer neuen Nachricht z.B. eine E-Mail an eine hinterlegte Empfängerliste versendet werden. Zusätzlich besteht die Möglichkeit den Online Status des MessageBot Moduls zu überwachen und bei einer Störung ebenfalls eine E-Mali Benachrichtigung versendet werden.
Die eingehenden Nachrichten der verschiedenen Module werden chronologisch sortiert in einer Listenansicht angezeigt und können dort bearbeitet werden. Je nach Filter Auswahl und selektiertem Modul, werden verschiede Listenansichten erzeugt.
Offene, bearbeitete oder ausgeblendete, Nachrichten werden mit verschieden Symbolen gekennzeichnet. Zusätzlich gibt es Statussymbole für eine Unterbrochene Verbindung zum Modul und den Zustand der Spannungsversorgung.
In der Baumansicht wird durch ein entsprechendes Symbol darauf hingewiesen ob für dieses Modul offene Meldungen vorhanden sind.
Das Programm kann so konfiguriert werden, dass nach jedem neuen Nachrichteneingang automatisch ein Backup Datei der aktuellen Daten gespeichert wird. Diese Backups könne vom Anwender über einen Kalenderfunktion selektiert und bei Bedarf wieder geöffnet oder aus dem Programmordner gelöscht werden.
Für die Server Applikation steht eine Setup Datei zur Verfügung, mit der das Programm komfortabel auf dem Rechner installiert und deinstalliert werden kann. Diese Version ist eine Demo Version, die maximal fünf Messanger Module verwalten kann. Sollten Sie mehr Module benötigen, kann dies durch den erwerb einer entsprechenden Software Lizenz bei uns erworben werden.
Windows Defender Firewall Einstellung
Da die Kommunikation der MessageBot Module über das lokalen WIFI-Netzwerk stattfindet, muss für die MessageBot Server Applikation nach dem ersten starten die Windows Firewall Richtlinie auf dem Zielrechner angepasst werden.
Der folgenden Dialog erscheint nach dem ersten Start der Applikation. Hier muss auch der Haken für „Private Netzwerke von MessageBot Server in diesem Netzwerk“ freigegeben werden!
Hinweis: Mit dieser Freeware Test Version können maximal drei Module Verwaltet werden.
Für eine Erweiterung der Modul Anzahl können Sie in unserem Shop verschieden Lizenzen erworben werden.
Wünschen Sie eine Anpassungen der Software an Ihre Bedürfnisse geben wir gerne ein unverbindliches Angebot ab.
Versionsverlauf:
Intended:
Version 1.01
Impulszähler Funktion.
Released:
31.08.2022 Version 1.00
Serveranbindung realisiert.
19.07.2022 Version 1.00
Sonderzeichen ermöglicht “ÄäÖöÜüß”, NTP-Server und Event Tabelle mit bis zu 15 Einträgen integriert. Anzeige der WIFI-Empfangsstärke in % im Webinterface.
ESP-ID und Core VDD eingefügt.
Erweiteung der Messenger Dienste
Funktionsparametrierung der am Modul mittels Taster,
per MQTT, Webbrowser und BLYNK App
Potentialfreier Relais Ausgangskontakt zur Ansteuerung des Torantriebs, Eingang für einen zusätzlichen vor Ort Taster
Innovativer Mikrokontroller ESP-07S mit 4 MB Flash
Kompakte Bauform und leichte Montage
WIFI-Manager, Landingportal für die WIFI- und MQTT Konfiguration
Integrierter Web-Server
MQTT-Client Funktion
OTA-Firmware Update
Allgemeines
Ob Sie Ihren vorhandenen Garagentorantrieb smart machen möchten oder nur einen Ersatz für eine verlorene oder defekte original Funkfernbedienung suchen. Haben sie hier eine Lösung gefunden, die beides kann.
Das Modul wird einfach zwischen den vorhandenen Taster (Schlüsselschalter) und den Taster Eingang am bestehenden Garagentorantrieb geschaltet. Hierfür stellt das Modul ebenfalls einen Taster Eingang und einen potentialfreien Relaisausgang zur Toransteuerung zur Verfügung.
Das MQTT-Smarte Garagentor Modul benötigt dann nur noch eine Spannungsversorgung, die über einen mini USB-B Anschluss am Gerät angeschlossen wird. Für die Spannungsversorgung wird ein externes Stecker Netzteil =5V/500 mA Gleichspannung benötigt.
Das Modul stellt neben einem 433 MHz Empfängermodul auch noch weitere Funktionen zur Verfügung. Um es mit dem lokalen WLAN-Netzwerk zu verbinden, wird temporär ein lokaler Access Point geöffnet über den mittels Webbrowser die Konfiguration für die lokale WLAN-Anbindung, die Anbindung an die BLYNK App und einen MQTT-Broker konfiguriert werden kann.
Auf dem Modul befindet sich noch ein Taster und zwei Status Led‘s.
Über den Taster kann eine Vielzahl an Funktionen des Moduls programmiert oder ausgeführt werden. Zwei Status Led’s signalisieren die Betriebs- und Statuszustände des Moduls.
Wurde das Modul nach Vorgaben montiert und in Betrieb genommen, kann mit der eingebauten Ultraschall Höhenstandsmessung neben der Torstellungen auch erkannt werden, ob sich ein Fahrzeug in der Garage befindet. Besitzen ihre Fahrzeuge zudem unterschiedliche Fahrzeughöhen, können anhand dieser unterschiedlichen Bauhöhen sogar noch die einzelnen Fahrzeuge unterschieden werden.
Darüber hinaus verfügt das Modul über eine Temperatur- und Luftfeuchtigkeitsmessung um die Klimatischen Bedingungen im inneren der Garage zu erfassen und auszuwerten.
Wurde eine Verbindung zu ihren lokalen WLAN hergestellt, können alle Konfigurations- und Betriebsparameter sowohl über das integrierte Webinterface mit einem Browser, die BLYNK App oder per MQTT konfiguriert, angezeigt und bedient werden.
Die Weboberfläche kann über die lokale IP-Adresse in Ihrem Netzwerk, mit einem Webbrowser aufgerufen werden.
Aus Sicherheitsgründen wurde eine Anmeldung an der Weboberfläche des Regensensors eingeführt!
Die Standard Anmeldedaten für die Eingabeaufforderung lauten:
Benutzername: admin Kennwort: Password
Hinweis: Wird keine Sicherheitsabfrage für die Weboberfläche gewünscht, lassen Sie das Kennwortfeld einfach leer!
BLYNK Applet QR-Codes:
Version 1
Versionsverlauf:
Intended:
Version 1.01
Keine Anfragen
Released:
19.05.2022 Version 1.00
Fertigstellung der Version 1.00
Maximaler Komfort bei der Warmwasserbereitstellung
Minimale Pumpenlaufzeiten, geringer Verschleiß
Optionaler Rücklaufsensor für eine noch bessere Effizienz
Leichte Integration in eine vorhandene Automatisierung durch MQTT-Client Funktion
Weboberfläche zur optimalen Parametrierung auch ohne MQTT
Wachsender Funktionsumfang durch Firmware OTA-Updates direkt vom Hersteller
Allgemeines: Die Zirkulationspumpe in ihrer Trinkwasseranlage sorgt dafür, dass auch an weit entfernten Entnahmestellen jederzeit warmes Wasser zur Verfügung steht, ohne das vorher minutenlang Wasser ungenutzt im Abfluss verschwindet. Dies geschieht durch eine ständige Zirkulation von heißem Wassers zwischen dem Warmwasserspeicher und der letzten Entnahmestelle ihrer Trinkwasseranlage, was letztendlich zu hohe Wärmeverlusten des Warmwasserspeichers führt. Abgesehen von diesen Wärmeverlusten, wird zusätzlich auch ständig elektrischer Energie für den Betrieb der Zirkulationspumpe benötigt, was über die gesamte Lebensdauer der Anlage mit hohen Kosten zu Buche schlägt.
Um diese Verluste möglichst gering zu halten, ist die üblichste und günstigste Lösung, eine einfache Zeitschaltuhr mit Tagesprogramm. Die Zeitschaltuhr wird in den Stromkreis zwischen Steckdose und Zirkulationspupe geschaltet, um außerhalb der üblichen Entnahmezeiträume die Zirkulationspumpe vom Stromnetz zu trennen.
Der Nachteil bei dieser Lösung liegt jedoch darin, dass bei einem anderen Nutzungsverhalten die Pumpe aus ist und kein warmes Wasser zur Verfügung stellt oder die Pumpe läuft zu Zeiten, obwohl gar kein warmes Wasser benötigt wird. In beiden Fällen geht viel Energie verloren und eine komfortable Bereitstellung von warmem Wasser ist nicht gegeben.
Das TH10/16 Modul inklusive eines DS18B20 Temperatursensors kostet kaum mehr als eine elektronische Zeitschaltuhr, bringt aber ein Maximum an Energieeinsparung und das ohne einen Eingriff in die bestehende Hausinstallation vornehmen zu müssen.
Das Modul kann direkt bei Amazon mit kurzen Lieferzeiten bestellt werden.
Das Funktionsprinzip: Die grundlegende Funktionsweise basiert auf der Erfassung eines Temperaturanstiegs an der Entnahmeleitung des Warmwasserspeichers.
Wird kurze Zeit nach einer Zirkulationspumenanforderung eine weitere Entnahme erkannt, greift die Wartezeit. Sie verhindert ein mehrmaliges Einschalten nach einer kürzlichen Entnahmen. Da sich bereits heißes Wasser in den Leitungen befindet, dass sich nur langsam wieder abkühlt.
Die Pumpenlaufzeit sowie die Wartezeit nach einer Zirkulation können über entsprechende Parametrierung in den Einstellungen optimal an die Gegebenheiten angepasst werden.
Findet über einen langen Zeitraum keine Entnahme statt, kann es durch das stehende Wasser in den Rohrleitungen zu einer Verkeimungen kommen (Urlaubszeiträume, Wochenendhäuser usw.).
Um einer Verkeimung vorzubeugen und ein Höchstmaß an Hygiene zu gewährleisten, startet nach einer definierbaren Zeitpanne automatisch eine Hygienezirkulation. Diese wird in regelmäßigen Zeitabständen wiederholt, wenn zwischenzeitlich keine Entnahmen stattgefunden haben.
In eine später geplanten Firmware Versionen ist eine vorausschauende Zirkulationsanforderung geplant. Soll diese Funktion genutzt werden, wird der oben beschriebene, zweite DS18B20 Sensor in der Rücklaufleitung benötigt!
Wenn ein regelmäßiges Verbrauchsverhalten erkannt wird, sollen diese Zeiträume erlernt und die Zirkulation bereits im Voraus startet, um unnötigen Wartezeiten zu minimieren. Hingegen soll während längerer Abwesenheit die Vorausschauenden Zirkulationsläufe automatisch unterbunden werden. Mit der ersten Entnahme nach dieser Pause, startet dann die Vorausschauende Zirkulation wieder automatisch. Sollten sich Verbrauchsverhalten geändert haben, sollen die veralteten Informationen automatisch gelöscht und dann nach und nach durch die neu erlernten Informationen ersetzt werden.
Die Sensoren werden über eine vier polige 2,5 mm Klinkenbuchse angeschlossen. Über diese Buchse werden zwei GPIO’S und die Versorgungsspannung herausgeführt.
Aderfarbcode der DS18B20 Sensoren DS18B20 Sensoren können zwei Adrig oder auch drei Adrig angeschlossen werden.
Bei einem zweiadrigen Anschluss betreibt man den Sensor im sogenannten parasitären Modus, die benötigte Versorgungsspannung wird über die Sensorleitung eingespeist und über einen kleinen Kondensator im inneren des Sensors gespeichert.
Signal
Beschreibung
Klemme des Adapters
GND
(sw/gn)
GND
V
Data
(gelb/weis)
DQ – GPIO 14
L
VDD
(rot)
+3,3V Versorgungs-spannung
| —– —
Jeder DS18B20 Temperatursensor besitzt seine eigenen, einzigartigen 64-bit Seriennummer, was den Betrieb mehrere Sensoren an nur einer Datenleitung zu zulässt.
Möchten Sie die Hardware Modifikation und das flashen einer eigenen Firmware selbst vornehmen, wird im folgenden die Vorgehensweise hierfür kurz beschrieben.
Diese Beschreibung soll lediglich eine Hilfestellung geben und erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit!
Alle selbst durchgeführten Arbeiten erfolgen auf Ihr eigenes Risiko!
Möchten Sie den Austausch des Flashspeichers und-/ oder die Programmierung der Firmware nicht selbst durchführen, übernehmen wir das gerne für Sie.
Sie können dies als Dienstleistung direkt in unserem Webshop beauftragen.
Einrichten der WIFI Verbindung: Um die Zirkulationssteuerung in das lokale Netzwerk zu integrieren, wird Anfangs ein eigener AP geöffnet. Verbindet man sich mit diesem AP und öffnet anschließend im Webbrowser die IP-Adresse 192.168.4.1 gelangt man in das Konfigurationsportal der Zirkulationssteuerung.
Hier können dann alle notwendigen Einstellungen für das lokale Netzwerk (SSID, Kennwort) und die die Verbindung zum MQTT-Broker (Server IP, Benutzername, Kennwort und Port) vorgenommen werden.
Konnte anschließend mit den eingegebenen Informationen eine Verbindung zum lokalen Netzwerk hergestellt werden, sind alle Daten und Konfigurationen der Steuerung, neben dem MQTT-Broker auch über das integriertes Web-Interface erreichbar.
Einrichten einer Amazon Alexa Verbindung: Die Zirkulationssteuerung kann über ein Sprach Kommando mit Alexa Geräten ein bzw. ausgeschaltet werden. Wurde die Zirkulationssteuerung mit dem ein Kommando aktiviert, läuft genau wie bei der Entnahmeerkennung die eingestellte Pumpenlaufzeit ab, bevor die Zirkulationspumpe automatisch wieder deaktiviert wird.
Um die Zirkulationssteuerung über Alexa ansteuern zu können, vergeben Sie zuerst den Alexa Invocation (Aufrufnamen) im Webbrowser oder per MQTT. Nach der Eingabe wird die Zirkulationssteuerung neu gestartet und ist bereit für die Kommunikation mit Alexa Geräten.
Stellen Sie vor der Suche von neuen Geräten in ihrer Alexa App sicher, dass ihre Alexa mit dem 2,4 MHz Netzwerk ihres Routers verbunden ist, da vom ESP8266 nur dieses Trägerfrequenz unterstützt wird.
Wählen sie in der Alexa App im Reiter Geräte, Gerät hinzufügen aus. Anschließend suchen sie nach Sonstige Geräte und starten sie die Suche. Nach dem die Zirkulationssteuerung erkannt wurde, kann diese mit den Kommando “Gerätename ein / aus” angesteuert werden.
Ansicht im IO-Broker:
Die Ansicht zeigt alle verfügbaren Parameter der Zirkulationssteuerung.
Beschreibung der Notes
Note Name
Beschreibung
Lesen / Schreiben
INFO/Hostname
Bezeichnung des Moduls
Read
INFO/Port
Webserver Por
Read
INFO/IPAdress
Aktuelle IP-Adresse
Read
INFO/Modul
WLAN-Modul
Read
INFO/RestartReason
Beschreibung des letzten Neustart Ereignisses
Read
INFO/Version
Aktuelle Firmware Version
Read
SETTINGS/AlexaInvocationName
Alexa Aufrufname (max. 30 Zeichen)
Read / Write
SETTINGS/BackflowTemp
Rücklauftemperatur Abschaltwert (°C)
Read / Write
SETTINGS/CHECKUPDATE
Neustes Firmware Update laden (set true)
Read / Write
SETTINGS/GradientIntTime
Garatientenzeit ab ersten erkannten Temperaturanstieg
(sek.)
Read / Write
SETTINGS/LegionellaWaitTime
Hygienezirkulationszeit
(Std.)
Read / Write
SETTINGS/PumpRunTime
Pumpenlaufzeit (min.)
Read / Write
SETTINGS/RelaisDirection
Wirkrichtung des Realis
Read / Write
SETTINGS/StartPump
Pumpe manuell starten (set true)
Read / Write
SETTINGS/StopPump
Pumpe manuell stop
(set true)
Read / Write
SETTINGS/TempGradient
Temperaturgradient innerhalb der (°C) GradientIntTime
Read / Write
BackflowTemperatur
Rücklauf Temperatur DS18B20 (°C)
Read
PreflowTemperature
Vorlauf Temperatur DS18B20 (°C)
Read
PumpRequest
Zirkulationspume aktiv
(on/off)
Read
RelPinState
Status Relais Pin
(high/low)
Read
RemainingLegionellaTime
Abgelaufene Hygiene Zirkulations Wartezeit
(Std.)
Read
RemainingPumpRunTime
Abgelaufene Zirkulationszeit
(Min.)
Read
RemainingPumpWaitTime
Abgelaufene Wartezeit
(Min.)
Read
Uptime
Zeit seit dem letzten Neustart
Read
Vcc
Prozessor Core Spannung
Read
WIFI-Quality
WIFI-Qualität in %
Read
Ansicht im Webbrowser:
Analog zur Ansicht im Broker stehen alle Parameter auch im Webbrowser Interface zur Verfügung.
Aus Sicherheitsgründen wurde eine Anmeldung an der Weboberfläche des Regensensors eingeführt!
Die Standard Anmeldedaten für die Eingabeaufforderung lauten:
Benutzername: admin Kennwort: Password
Hinweis: Wird keine Sicherheitsabfrage für die Weboberfläche gewünscht, lassen Sie das Kennwortfeld einfach leer!
Versionsverlauf:
Intended:
Hard.Firmware Version 1.03
Neu Funktionen für das vorausschauende Entnahmeverhalten.
Released:
02.08.2022 Version 1.02
WIFI-Quality Anzeige in MQTT und Webinterface eingebaut
Webpage Kennwortabfrage eingebaut, bei leerem Kennwort erfolgt keine Abfrage.
Uptime Fehlerbeseitigung.
22.04.2022 Version 1.01
Fehlerbeseitigung bei der Übertragung der MQTT Daten. Updates bei der Genauigkeit der Messwerte verbessert.
Bibliotheksupdate durchgeführt, neues Anmeldeportal.
Um die Sende- Empfangsreichweite zu erhöhen, verfügt das WEMOS D1 mini pro Modul über einen externen Antennenanschluß vom Typ MHF-4.
Hier kann eine exteren WIFI-Antenne angeschlossen werden.
Um zwichen der internen Keramikantenne und dem MHF-4 Connector Anschluss umzuschalten, muss der 0 Ohm Widerstand auf dem Modul umgelötet werden (siehe Foto).
Anfang 2021, wurde von uns eine IoT-Wetterstation für eine Projekt in Südtirol entwickelt. Ein Teil der Aufgabenstellung bestand darin, einen kapazitiv arbeitenden Regensensor zu integrieren.
Nach Abschluss der Entwicklung, blieben aus dem Prototyping noch einige der Sensor Platinen übrig, daras entstand dann dieses Projekt.
Um dem interessierten Kunden das Funktionsprinzip näher zu bringen und eine Anleitung für den grundlegenden Aufbau eines kapazitiven Regensensors anzubieten, wurde der folgenden Artikel auf unserem Blog dazu veröffentlicht: Kapazitiver Regensensor.
Da die Anfragen für einen solchen Sensor sehr groß waren, haben wir uns entschlossen ein kleine Auswerte Platine zu entwickeln, die mit einem ESP8266 (WEMOS D1 mini) ausgestattet ist und die Sensordaten per Webserver und MQTT zur Verfügung stellt.
Zusätzlich befindet sich auf der Auswerte Platine ein potentialfreier Relais Schaltkontakt, der es erlaubt bei einer Regenerkennung auch direkt einen externen Schaltvorgang auszulösen. Um z.B. eine Markise ein zu fahren.
Aufbau Hardware
Das Regensensor Modul besteh aus drei Einzel Komponenten
Kapazitive Sensorplatine
Die Funktionsweise der Sensorplatine wird bereits im Beitrag Kapazitiver Regensensor ausführlich beschrieben, weshalb wir hier nicht mehr näher darauf eingehen werden.
Auswerteeinheit
Die Platine der Auswerteeinheit bildet das Gegenstück zur Sensorplatine. Die beiden Platinen besitzen dieselben Abmessungen, was bei der Befestigung z.B. in einem geeigneten Gehäuse wie einer Verteilerdose von großem Vorteil ist. Die Bohrlöcher für die Befestigung der Auswerteeinheit werden somit komplett von der aufgeklebten Sensorplatine überdeckt und bietet so einen perfekten Korrosionsschutz.
Auf der Platine befindet sich ein DS18B20 Temperatursensor, der durch seine Position die Gehäuseinnentemperatur und gleichzeitig die Temperatur kurz unterhalb der Sensorplatine erfasst. Auf diese Weise kann in den Wintermonaten verhindert werden, dass sich Forst auf dem Sensor bilden kann. Bei einem Regenereignis wird die Sensorheizung ebenfalls automatisch aktiviert, um ein schnelleres Abtrocknen der Sensoroberfläche und somit eine schnellere Reaktionszeit des Sensors nach einem Regenereignisses sicher zu stellen. Die Maximale Sensor Temperatur wird über den Temperatursensor geregelt, das spart Energie und erhöht die Lebensdauer des Regensensors.
Befindet sich kein Feuchtigkeit, Eis oder Kondensat auf der Sensoroberfläche, das durch die Erwärmung verdampfen kann, kommt es auch nicht zu einer Abkühlung durch Verdunstung und der Sensor würde sich immer mehr aufheizen.
Diese Regelung arbeitet mittels PWM (Pulsweitenmodulation), mit einer Frequenz von ca. 100Hz. Wurde Regen detektiert, findet im Temperaturbereich von 35 – 50°C eine stetige Regelung statt.
Unterschreitet die Temperatur 4 °C, wird die Sensor Heizung ebenfalls aktiviert um Frostbildung auf der Sensoroberfläche zu verhindern. Hierbei wird ebenfalls die Leistung der Sensorheizung in Abhängig der gemessenen Temperatur geregelt. Der Regelbereich liegt hier bei zwischen 4°C und -6°C, was dann einer Heizleistung von 100 % entspricht.
Um eine Betauung der Sensoroberfläche zu verhindern, .z.B. bei Morgentau oder Nebelbildung, wird die die kompensierte Sensorkapazität als Messgröße herangezogen. Überschreitet diese einen Wert von 5 pF, wird die Sensorheizung mit einer Leistung von 20 % betrieben, um diesen Effekt zu eliminieren. Die Maximale Sensorheizleistung kann über MQTT oder das Webfrondend in einem Bereich von 1 – 100% eingestellt und somit begrenz werden. Die Spannungsversorgung der Sensorheizung wird über eine 500mA selbstrückstellende Sicherung geschützt. Der WMOS D1 mini besitzt eine eigene selbstrückstellende Sicherung. Die Spannungsversorgung erfolgt nicht über die Micro USB-Buchse, sondern über die zwei auf der Platine herausgeführten Lötpunkte *5V und GND. Nähere Informationen hierzu erhalten Sie in der Dokumentation, die sie oben im Beitrag kostenlos herunterladen können.
ACHTUNG: Auf der Platine ist kein Verpolungsschutz vorhanden! Ein falscher Anschluss der Spannungsversorgung führt zu einer Zerstörung der elektronischen Bauteile. Das Netzteil benötigt eine stabilisierte Ausgangsspannung von 5V= und mindestens 1A Ausgangs Strom, um die Auswerteeinheit und die Sensor Heizung sicher zu betreiben.
Auf der Platine der Auswerteeinheit befindet sich auch noch der hochgenaue Langzeit Timer 7555, der hier als 3V Variante bestückt ist und die Kapazitätsfrequenzumsetzung durchführt. Als letztes Bauteil ist nun noch das Read Relais zu nennen, dass einen potentialfreien Ausgangskontakt zur Verfügung stellt und bei einem Regenereignis ein externes Schaltsignal zur Verfügung stellt.
Der ungenutzte Raum der Platine wurde mit einem 2,54mm Lochraster versehen, das noch genügend Raum für eigenen Erweiterungen und Ideen bietet.
WEMOS D1 mini pro
Das Schaltungsdesigne des WEMOS D1 mini Board der Auswerteeinheit musste ebenfalls modifiziert werden (Nähere Informationen hierzu finden Sie in der Technischen Beschreibung).
Es besitz 4 MB Flash, was ausreichend Platz für zukünftige Erweiterungen oder eigenen Ideeen bereithält. Das Modul wird mit der aktuellen Firmware ausgeliefert, kann aber jeder Zeit über ein Internetverbindung OTA auf die neueste Firmware Versionen upgedatet werden.
Alle Anschlüsse des WEMOS sind nochmals separat auf dem Lochraster (Stiftleiste 2,54mm) herausgeführt.
Aufbau der Firmware
Um das Regensensormodul in das lokale Netzwerk zu integrieren, wird Anfangs ein eigener AP geöffnet. Verbindet man sich mit diesem AP und öffnet man anschließend im Webbrowser die IP-Adresse 192.168.4.1 gelangt man in das Konfigurationsportal des Regensensor Moduls.
Hier können dann alle notwendigen Einstellungen für das lokale Netzwerk (SSID, Kennwort) und die die Verbindung zum MQTT-Broker (Server IP, Benutzername, Kennwort und Port) vorgenommen werden.
Konnte anschließend mit den eingegebenen Informationen eine Verbindung zum lokalen Netzwerk hergestellt werden, sind alle Daten und Konfigurationen des Sensors wie Einschaltschwellen, die Schalthysterese usw. neben dem MQTT-Broker auch über das integriertes Web-Interface erreichbar.
Die Kapazität des Sensors steht als Rohwert vom Sensor zur Verfügung. Für die Auswertung der Schaltschwelle, wird der kompensierte (kalibrierte) Sensorwert herangezogen.
Um nicht mit dem absoluten Kapazitätswert des Sensors arbeiten zu müssen, kann der Sensorwert bei Trockenheit selbst definiert werden. Hierfür wird eine Kalibrierung durchgeführt. So dass der Kompensierte Sensorwert dann bei Trockenwetter null hat.
Wandert der Wert um 10 pF in den negativen Bereich führt das Sensormodul einen automatischen Nullabgleich durch.
Übertragung der Werte per MQTT
Wird der Regensensor neu gestartet, werden alle Topics der Settings subscribed und anschließend alle Topics einmalig published.
Danach wird die publishing Routine in der Firmware fix alle 10 Sekunden aufgerufen und dabei nur die Werte published, die eine Änderung seit dem letzten publishing Zyklus erfahren haben.
Dies geschieht um den Traffic möglichst gering zu halten.
Hier eine Übersicht der benötigten Werteänderung für eine erneute MQTT Übertragung:
curtemperature >= 1.0 °C
curfrequency >= 50.0 Hz
curcapacity >= 3.0 pF
compcapacity >= 3.0 pF
calcapacity >=1.0 pF
precipitation >= 0.01 l/m2
windspeed >= 0.5 m/s
heatsinkpower >= 0.01
rain true/false;
Uptime / Core Vcc >= 0.01 V
Die CurCapacity und damit auch Comp.Cap. schwankt natürlich auch ohne Regen immer ein wenig, abhängig von der Luftfeuchtigkeit, Nebel oder ähnlichem. Deshalb wurde für die Auswertung der Regenerkennung ein Schwellwert definiert.
Berechnung der Niederschlagsmenge
Eine neue, aber noch experimentelle Funktion ist eine Berechnung der Niederschlagsmenge anhand der Sensorkapazität und der Dauer des Regenereignisses. Hierfür wird der Wert der kalibrierten Sensorkapazität alle 30 Sekunden erfasst und in ein Array gespeichert. nach 15 Minuten, wird aus diesen Werten der Mittelwert gebildet. Die Summe der vier Viertelstundenwerten ergibt dann den Stundenwert, der nach der folgenden Funktion in eine Niederschlagsmenge (l/m2) umgerechnet wird und als 24 Stundenwerte ebenfalls in ein Array mit den Tageswerten geschrieben wird.
Diese Funktion berechnet sich nach der Formel: float y = 3e-06 * sq(x) – 0.0004 * x + 0.0004;
Windgeschwindigkeitsmessung mit einem Anemometer
Ab Version 1.05 besteht die Möglichkeit ein Anemometer für die Ermittlung der Windgeschwindigkeit an die Auswerteeinheit anzuschließen. Der neue Sensor wird nach dem ersten Impuls automatisch von der Firmware erkannt, anschließend werden weitere Konfigurations- und Anzeigewerte per MQTT und im Web Frontend zur Verfügung gestellt.
Das Anemometer muss über einen potentialfreien Ausgangskontakt verfügen (Sensor mit Reed Ausgangskontakt). Die Erweiterung des Auswertemoduls um diese Funktion gestaltet sich recht einfach, es werden lediglich die folgenden Bauteile benötigt.
Ein Widerstand 10 KOhm 1/4 W, print
Ein Keramikkondensator 100 nF, print
Ggf. eine Schraubklemme 2-polig, Raster 5,08 mm für den Sensoranschluss.
Das folgende Bild zeigt die einfache Schaltung, die für den Anschluss eines Anemometers an der Auswerteeinheit nachgerüstet werden muss. Die beiden Verbindungsleitungen des Anemometers werden einmal mit den 3.3V und dem GPIO 14 (D5) des WEMOS D1 mini verbunden. Am GPIO14 (D5) wird dann nur noch der Widerstand (10K) und der Keramikkondensator (100nF) gegen Masse angeschlossen.
Es werden viele verschieden Anemometer mit Reed Schaltkontakten im Handel angeboten. Diese unterscheiden sich nicht nur durch verschieden Bauformen (Diameter) sondern auch durch die Anzahl der Impulse pro Umdrehung.
Deshalb stehen nach dem Anschluss eines Anemometers zwei weitere Eingabeparameter im MQTT-Broker und dem Web Frontend zur Verfügung, die eine individuelle Konfiguration des eingesetzten Anemometers zulassen. Der erste Parameter gibt die Anzahl der Impulse pro Umdrehung an. Wieviel Impulse pro Umdrehung der Sensor liefert, kann leicht mit einem einfachen Multimeter oder einem Durchgangsprüfer ermittelt werden, indem man das Windrad einmal um seine eigene Achse dreht und das Schließen des Kontaktes abzählt.
Der zweite Parameter gibt die Windgeschwindigkeit in km/h, wenn sich das Windrad innerhalb einer Sekunde einmal um die eigene Achse dreht. Lesen Sie hierfür in den Angaben des Herstellers nach.
Verwendet werden kann z.B. ein Anemometer der Firma TOOGOO mit der Typenbezeichnung “WH-SP-WS01Anemometer”.
Für dieses Anemometer sind die Konfigurationseinstellungen bereits in der Firmware eingetragen.
Pulse/Umdrehung = 1 Puls
Geschwindigkeit in km/h bei 1U/s = 2,4 km/h
Ansicht im IO-Broker:
Die Ansicht zeigt alle verfügbaren Parameter des Sensormoduls.
Beschreibung der Notes
Note Name
Beschreibung
Lesen / Schreiben
INFO/Hostname
Bezeichnung des Moduls
Read
INFO/IPAdress
Aktuelle IP-Adresse
Read
INFO/Modul
WLAN-Modul
Read
INFO/Port
Webserver Port
Read
INFO/RestartReason
Beschreibung des letzten Neustart Ereignisses
Read
INFO/Device ID
Geräte ID
Read
INFO/Version
Aktuelle Firmware Version
Read
SETTINGS/Calibrate
Sensorkalibrierung (set true)
Read / Write
SETTINGS/CheckUpdate
Neustes Firmware Update laden (set true)
Read / Write
SETTINGS/HeatsinkMaxPower (ab Version x.04)
Maximale Sensor Heizleistung (%)
Read / Write
SETTINGS/HystCapacity
Schalthysterese Kapazitätswert (pF)
Read / Write
SETTINGS/LightRain
Schaltschwelle für die Textanzeige Light Rain (pF)
Read / Write
SETTINGS/ModerateRain
Schaltschwelle für die Textanzeige Moderate Rain (pF)
Read / Write
SETTINGS/ModerateRain
Schaltschwelle für die Textanzeige Normal Rain (pF)
In diesem Abschnitt soll Beispielhaft die Integration einer Markisen Ansteuerung mit einem Blockly Skript für den IO-Broker gezeigt werden.
Die Variable „Rain-Trigger“ ist eine User definierte boolesche Variable im Broker und dient hier als Trigger für das Umschalten zwischen den Zuständen der Regenerkennung und der Regenende Erkennung.
In diesem Skript wird bei einer Regenerkennung ein kurzer „Close“ Befehl an einen Shelly 2.5 Rollladenschalter gesendet, eine Bedienung durch den Nutzer bleibt somit jederzeit weiterhin möglich.
Ansicht im Webbrowser:
Analog zur Ansicht im Broker stehen alle Parameter auch im Webbrowser Interface zur Verfügung.
Ab Firmware Version x.08 wurde aus Sicherheitsgründen eine Anmeldung am Webinterface eingeführt!
Die Standard Anmeldedaten für die Eingabeaufforderung lauten:
Benutzername: admin Kennwort: Password
Hinweis: Wird keine Sicherheitsabfrage für die Weboberfläche gewünscht, lassen Sie das Kennwortfeld einfach leer!
Montage Vorschlag:
Das Regensensor Modul sollte nach Westen ausgerichtet in einem Winkel von ca. 30° mountiert werden, damit der auftreffende Regen die Sensoroberfläche nur benetzt und abfließen kann.
Die Ausrichtung nach Westen schützt die Sensoroberfläche vor direkter Sonneneinstahlung, was die Lebensdauer der Lackschicht enorm verlängert!
Das Modul lässt sich leicht in eine Hensel Verteilerdose (ohne Klemmen) mit den Abmessungen 104 mm x 104 mm, vom Typ DK 0200 G / IP66 einbauen.
Hinweis:
Die oben genannte Abzweigdose besitzt keine Einführungen oder Würgenippel. Die Einführungsöffnungen sind mit einer Gummimembrane ausgestattet, die leicht durchstochen werden kann und das Kabel anschließend wieder Wasserdicht umschließt.
Im ersten Schritt werden die Befestigungslöcher für vier Distanzhülsen M3x8mm auf der Deckel Oberseite angezeichnet und mit einem 3,2mm Bohrer gebohrt.
Dann werden die Löcher mit einem Senker soweit angesenkt, dass die M3x4mm Senkkopfschrauben plan in den Senkungen verschwinden.
Anschließend wird mit einem Fräser oder einem Forstner Bohrer ein ca. 25 mm großes Loch für den Sensorstecker und den DS18B20 Sensor ausgemessen und gebohrt.
Nun werden die Distanzhülsen M3x6mm auf der Innenseite des Deckels befestigt und die Auswerteeinheit so montiert, dass die Buchsen Leiste und der Sensor im Sensorbohrloch platziert sind.
Danach kann der Sensor mit Silikon auf den Deckel aufgeklebt werden.
Achten sie beim Aufbringen des Sensors darauf, dass die Stiftleiste richtig in der zehn Poligen Buchsen Leiste steckt, so dass nach dem aufbringen der Sensorplatine auch alle vier Senkkopfschrauben verdeckt werden.
Versionsverlauf:
Intended:
Hard.Firmware Version 2.00
Integration einer LUX-Messung mit einem VEML7700 (I2C).
Released:
09.03.2023 Alle HW Versionen
Firmware Version 1.11
– Überwachung der Regensensor Funktion “SensorStatus” verbessert. MQTT-Struktur neu angelegt, der führende “/” wurde entfernt!. Wichtiger Hinweis:
Bitte beachten, dass da durch ein neuer Eintrag im Broker erzeut wird!!!
20.10.2022 Alle HW Versionen
Firmware Version 1.10
– Überwachung der Regensensor Funktion “SensorStatus” hinzugefügt.
23.08.2022 Alle HW Versionen
Firmware Version 1.09
– Fehler bei der Uptime behoben und Uptime Library eingebunden.
– Webserver Port in MQTT/Info eingefügt.
– Genauigkeit bei Chart und der Durchschnittlichen Regenmenge verbessert.
– Anzeige der Core VDD im Web Frontend.
29.07.2022 Alle HW Versionen
Firmware Version 1.08
Anzeige MQTT/Info/Port des Webservers.
Wird das Webserver Kennwort leer gelassen, erscheint kein Anmeldedialog im Webbrowser.
Fehlerbeseitigung Überlauf bei der Uptime Anzeige.
15.07.2022 Alle HW Versionen
Firmware Version 1.08
Erweiterung der Parametrierung für die Textausgabe des Regenstatus.
Erweiterung WIFI-Manager, um den Regensensor mit einem Port forwarding im Router auch aus dem Internet erreichen zu können, kann nun der Webserver Port frei konfiguriert werden.
Zusätzlich wird nun ein Anmeldename und ein Kennwort beim Aufrufen der Webseite abgefragt, um die Sicherheit zu erhöhen.
25.04.2022 Alle HW Versionen
Firmware Version 1.07
Aktualisierung der Arduino Librarys, neues Anmeldeportal.
04.02.2022 Alle HW Versionen
Firmware Version 1.06
Optimierung bei der Übertragung der MQTT Daten. Updates bei der Genauigkeit der Messwerte verbessert.
28.08.2021 Alle HW Versionen
Firmware Version 1.05
Integration eines Anemometers zur Ermittlung der Windgeschwindigkeit.
Precipitation Wert (Experimentelle Niederschlagsmenge) Errechnung über Viertelstunden Mittelwerte der Comp. Kapazität in l/m2, in MQTT und im Web Browser eingerichtet. Niederschlags Chart Demo Version 24h.
LWT / Alive – Last Will Testament Onlinestatus des Sensormoduls in MQTT integriert. Reduzierung des MQTT Datenverkehrs.
29.07.2021 Alle HW Versionen
Firmware Version 1.04
– Sensor Temperatursteuerung, Regelung der Leistung per PWM
und Option zur Begrenzung der maximalen Heizleistung.
– Temperaturregelung der Sensorheizung für Frostschutz und
Maximaltemperatur.
– Betauungsschutzfunktion ab einer Kompensierten
Sensorkapazität von 5 PF, Heizleistung Sensorheizung auf 20%
16.07.2021: Alle HW Versionen
Firmware Version 1.03
– Überarbeitung im Dialog Update, Reset und Restart im
Web Frontend vorgenommen.
– Regen Status als Klartextausgabe.
03.07.2021: Alle HW Versionen
Firmware Version 1.02
– Anzeige im MQTT – Broker erweitert.
04.06.2021: Alle HW Versionen
Firmware Version 1.01
– In dieser Version wurde eine Fehlerbeseitigung im
Web Frontend vorgenommen, es betrifft die Umschaltung
der Wirkrichtung des potentialfreien Relais Ausgangs.
Die SPS Module mit der Bezeichnung „CONTROLLINO“ sind frei programmierbare Arduino™ Standard und Arduino™ Software kompatible SPS Steuerung für den privaten und industriellen Gebrauch nach Norm EN 61010-2-201.
Der CONTROLLINO dient als elektronische Steuereinheit und ist auf ein Maximum an Kompatibilität ausgelegt.
Das Gerät verfügt nicht nur über alle gängigen Anschlüsse, sondern kann auch komplett von Grund auf programmiert werden.
Das CONTROLLINO kann auf Basis der Arduino™ IDE in der Programmiersprache C programmiert werden. Hierbei handelt es sich um eine Open Source Entwicklungsumgebung.
Zudem gibt es sehr viele Bibliotheken die das Programmieren vereinfachen.
Viele der angebotenen CONTROLLINO Module besitzen zu den bereits vorhandenen Klemmanschlüssen zusätzliche Pinheader Anschlüsse, die als 36-pol. Wannensteckerleisten ausgeführt sind und somit alle relevanten Anschlüsse des Microkontrollers als TTL-Kompatible Anschlüsse zur Verfügung stellen.
Die auf diesen Steckerleisten herausgeführten I/O’s besitzen einen ESD-Schutz und befinden sich hinter dem aktivem Spannungsteiler des CONTROLLINO und sind deshalb 5V TTL kompatibel, was eine Grundvoraussetzung für die Anbindung von Erweiterungen ist.
Genau hier setzt das „CONTROLLINOSensorslot Modul 1-Wire“ an.
Um weitere externe Sensoren wie z.B. 1-Wire Temperatursensoeren oder Eingänge an die Controllino SPS’en anschließen zu können, wurde dieses Modul entwickelt. Es erlaubt den Anschluß von bis zu acht exteren 5V kompatiblen Eingängen, die über den X1-Pinheader Anschluss des Controllino herausgeführt sind.
Werden 1-Wire Sensoren angeschlossen, können diese über eine entsprechende DIP-Schalter Einstellung dem A0-Eingang des Controllino zugewiesen werden.
Die Zuschaltung eines exteren Pull-Up Widerstandes und die Auswahl des Widerstandswertes ist eben so über einen DIP-Codierschalter möglich.
Alle übrigen Eingangänge, die nicht für den Anschluss von 1-Wire Sensoren ausgewählt wurden, stehen weiterhin als 5V Digital- Analogeingänge zur Verfügung.
Für die Erfassung und Verteilung aktueller lokaler Wetterdaten wurde im Zuge eines Kundenauftrags diese IoT-Wetterstation mit integrierter Ethernet Schnittstelle auf Basis eines ESP32 entwickelt.
Alternativ kann auch auf die Anbindung über die Ethernet Schnittstelle verzichtet werden und die Daten könnten stattdessen per WLAN Verbindung über den Mikrokontroller ESP32 versendet werden.
Sie erfasst die folgenden Wetterdaten und sendet diese zyklisch per UDP-Broadcast über den Port 8888 in das lokale Netzwerk. Auch hier wäre der Versand per MQTT an einen Broker denkbar.
Wetterdaten:
Aktuelle Windgeschwindigkeit
Aktuelle Windrichtung (0 – 360 °)
Windrichtungswert als Windrichtungsindex
Aktuelle Außen- und Modultemperatur
Aktuelle Daten vom Kapazitiven Regensensor
Aktuellen LUX Wert, RAW Index und den Weiß Wert.
Regen Bit der Regenerkennung
Dämmerungsbit der Dämmerungserkennung
Windmax Bit der Windmax. Erkennung
Hardwareaufbau
Die Platine der Wetterstation hat eine Abmessung von 80 x 120 mm.
Sie besitzt Schraubklemmen zum Verbinden der Eingangssignale und eine RJ45 Buchse zum Anschluss der Netzwerkverbindung über Ethernet, unten rechts im Bild.
IoT-Wetterstation PlatineIoT-Wetterstation Lux- und Kapazitiver Regensensor
Die Platine der verfügt über folgende Anschlüsse:
Einen Programmieranschluss für Firmware Updates
Einen RJ45 Netzwerkanschluss
Schraubanschlüsse für die Sensoren
Die ersten beiden Klemmanschlüsse dienen dem Anschluss der Versorgungsspannung, diese kann in einem Bereich von 7 – 27 V= liegen.
Der nächste Anschluss wurde für einen potentialfreien Eingangskontakt vorgesehen, an den z.B. ein Regenmengenmesser mit Read Kontakt angeschlossen werden könnte (optional).
Der nächste Klemmenblock stellen zwei stabilisierte Ausgangsspannung 3.3V und 5.0 V zur Verfügung. Hiermit können Beispielsweise externe Sensoren mit Spannung versorgt werden. Die nächsten beiden Klemmen GND und 1-Wire dienen zum Anschluss von externen 1-Wire Sensoren. In diesem Projekt wird hierrüber Außentemperatur mit einem 1-Wire Sensors vom Typ DS18B20 gemessen.
Die Letzten Klemmen sind Anschlussklemmen für zwei analogen Eingangskanäle. Diese könne je nach Bedarf wahlweise 0 – 10 V oder 0 – 20 mA Eingangssignale verarbeiten.
Am ersten Analogeingang U-in1 und GND kann z.B. der Sensor zur Messung der Windgeschwindigkeit und am zweiten Analogeingang U-in2 und GND der Sensor für die Windrichtung angeschlossen werden.
Eine Kalibration der Messbereiche für die beiden Analogeneingänge U-in / I-in, erfolgt für jeden Kanal getrennt, mit je zwei Spindelpotentiometer.
Hierbei wird zuerst der Spannungseingang abgeglichen und das entsprechende Spindelpotentiometer zunächst gegen den Uhrzeiger auf seine linke Endposition gestellt.
Nach dem Anlegen einer Spannung von 10.0 V wird das Spindelpotentiometer solange verstellt, bis am entsprechenden Ausgangspin, Kanal 1 = Pin1 und Kanal 2 = Pin 7, des LM358 eine Ausgangsspannung von 3.0 V gemessen wird.
Anschließend wird der Spannungseingang getrennt und derselbe Vorgang mit dem Stromeingang durchgeführt. So können beide Eingangskanäle auf ihren Endbereich kalibriert werden.
Kanal 1:
I – Abgleich 3.0V = 20 mA, CH1 Pin1 am LM358M
U – Abgleich 3.0V = 10 V, CH1 Pin1 am LM358M
Kanal 2:
I – Abgleich 3.0V = 20 mA, CH2 Pin 7 am LM358M
U – Abgleich 3.0V = 10 V, CH2 Pin 7 am LM358M
Alle Eingänge der Wetterstation sind gegen ESD geschützt, Die beiden Analogeingänge haben zusätzlich noch einen Verpolungsschutz und eine Einganswert Limitierung um bei einem zu hohen Spannungs- bzw. Stromwerts am Eingang den Mikrokontroller nicht zu zerstören.
Der Regensensor basiert auf einer Kapazitätsmessung.
Die ermittelte Kapazität wird über einen NE555 in ein digitales Frequenzsignal gewandelt und an den Mikrokontroller weitergeleitet, der dann die Berechnung und Auswertung übernimmt.
Es sind zwei Temperaturmessung vorhanden, die über den 1-Wire Bus erfasst und ausgewertet werden. Als Sensoren werden DS18B20 eingesetzt, der erste befindet sich direkt auf der Platine als TO-3 und dient zur Ermittlung der Gehäuseinnentemperatur, der zweite Sensor ist ein Wasserdichter Edelstahlsensor der in drei Leiter Technik über die Klemmen des 1-Wire Eingangs angeschlossen ist und die Außentemperatur misst.
Zur Erfassung des LUX, RAW und Weißwerts wurde eine VEML7700 des Hersteller Vishay verbaut. Dieser ist über eine I2C Schnittstelle an den Mikrokontroller angebunden und kann mit einer entsprechenden Parametrierung Lux Werte bis zu 150 Klx genau messen.
Das Herzstück der Schaltung ist ein ESP32 Mikrokontroller mit 4 MB Flashspeicher der Firma Espressif. Dieser Kontroller verfügt über ein WLAN und Bluetooth Radio, das jedoch in diesem Projekt nicht zum Einsatz kommt, da der Datenaustausch über Ethernet erfolgt.
Als Schnittstelle zum Ethernet ist ein USR-ES01 Modul mit W5500 Chipsatz vorhanden, die Anbindung an den Mikrokontroller erfolgt per SPI-Bus.
Die Spannungsversorgung für die Wetterstation könnte z.B. auch direkt über das Netzwerkkabel, per Power Over Ethernet kurz PoE erfolgen. Hierfür könnte ein PoE-Splitter, der eine stabilisierte Gleichspannung von 12V aus dem Signalkabel ausschleust, in das Gehäuse der Wetterstation eingebracht werden. Auf diese Weise könnte dann auch die Spannungsversorgung für den Wind- und Windrichtungssensor erfolgen.
Firmware Update
Um ein neues Firmware Update in den ESP32 Mikrokontroller zu laden, verfügt die Platine über einen zweireihigen, acht poligen Steckverbinder, an den der passende USB-Programmieradapter angesteckt werden kann, um eine neue Firmware in den Mikrokontroller der Wetterstation zu übertragen.
Bei einer Verbindung per WLAN, könnte ein Update aber auch per OTA (Over the air) erfolgen. Diese Option seht leider bei einer Anbindung per Ethernet nicht zur Verfügung.
Der USB-Programmieradapter muss dabei so aufgesteckt werden, dass er von der Grundplatine weg zeigt. Ein Vertauschen oder falsches aufstecken führt zur sofortigen Zerstörung der Wetterstation!
Das Herunterladen einer neuen Firmware darf deshalb nur von einer entsprechend eingewiesenen Person oder einem Fachmann durchgeführt werden!
Für den Programmiervorgang muss die Spannungsversorgung zur Wetterstation unterbrochen sein und die Netzwerkverbindung getrennt werden! Des Weiteren kann es beim Flashvorgang zu Problemen kommen, wenn an den analogen Eingangskanälen noch Sensoren angeklemmt sind. Deshalb wird auch hier empfohlen dies vor dem Flashvorgang zu entfernen!
