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MQTT-Zirkulationssteuerung

Technische Beschreibung MQTT-Zirkulationssteuerung
Technische Beschreibung MQTT-Zirkulationssteuerung

Der Source Code zu diesem Projekt kann in unserem Web Shop erworben werden.

Key Features:

  • Schnelle Reaktionsgeschwindigkeit durch DS18B20 Temperatursensoren
  • Kompakte Bauform ┬ęSonoff TH 16 Schaltmodul
  • Landing Portal f├╝r die WIFI und MQTT Konfiguration
  • ┬ęAmazon Alexa Anbindung (Zirkulation Start/Stop) bzw. ├╝ber entsprechende Routinen
  • Einsparung von Heiz- und elektrischer Energie
  • Kurze Amortisationszeit
  • Maximaler Komfort bei der Warmwasserbereitstellung
  • Minimale Pumpenlaufzeiten, geringer Verschlei├č
  • Optionaler R├╝cklaufsensor f├╝r eine noch bessere Effizienz
  • Leichte Integration in eine vorhandene Automatisierung durch MQTT-Client Funktion
  • Weboberfl├Ąche zur optimalen Parametrierung auch ohne MQTT
  • Wachsender Funktionsumfang durch Firmware OTA-Updates direkt vom Hersteller

Allgemeines:
Die Zirkulationspumpe in ihrer Trinkwasseranlage sorgt daf├╝r, dass auch an weit entfernten Entnahmestellen jederzeit warmes Wasser zur Verf├╝gung steht, ohne das vorher minutenlang Wasser ungenutzt im Abfluss verschwindet.
Dies geschieht durch eine st├Ąndige Zirkulation von hei├čem Wassers zwischen dem Warmwasserspeicher und der letzten Entnahmestelle ihrer Trinkwasseranlage, was letztendlich zu hohe W├Ąrmeverlusten des Warmwasserspeichers f├╝hrt. Abgesehen von diesen W├Ąrmeverlusten, wird zus├Ątzlich auch st├Ąndig elektrischer Energie f├╝r den Betrieb der Zirkulationspumpe ben├Âtigt, was ├╝ber die gesamte Lebensdauer der Anlage mit hohen Kosten zu Buche schl├Ągt.

Um diese Verluste m├Âglichst gering zu halten, ist die ├╝blichste und g├╝nstigste L├Âsung, eine einfache Zeitschaltuhr mit Tagesprogramm. Die Zeitschaltuhr wird in den Stromkreis zwischen Steckdose und Zirkulationspupe geschaltet, um au├čerhalb der ├╝blichen Entnahmezeitr├Ąume die Zirkulationspumpe vom Stromnetz zu trennen.

Der Nachteil bei dieser L├Âsung liegt jedoch darin, dass bei einem anderen Nutzungsverhalten die Pumpe aus ist und kein warmes Wasser zur Verf├╝gung stellt oder die Pumpe l├Ąuft zu Zeiten, obwohl gar kein warmes Wasser ben├Âtigt wird. In beiden F├Ąllen geht viel Energie verloren und eine komfortable Bereitstellung von warmem Wasser ist nicht gegeben.

Die L├Âsung:
Im hier vorgestellten Projekt soll nun gezeigt werden, wie diese Problematik mit einem handels├╝blichen ┬ęSonoff TH10/16 (10/16A) WLAN-Schaltmodul und einem daran angeschlossenen DS18B20 Temperaturf├╝hler einfach und schnell gel├Âst werden kann.

Das TH10/16-Modul ist eins der wenigen Module der Firma ┬ęSonoff, das ├╝ber ein kleines Schaltnetzteil verf├╝gen und nicht wie viele der anderen Module ├╝ber einen Kapazitives Netzteil. Der gro├če Vorteil hierbei ist hier die Galvanischetrennung zwischen dem 230V Stromnetz und der daran angeschlossenen Elektronik. So ist es m├Âglich ├╝ber eine kleine vierpolige 2,5 mm Klinkenbuchse Sensoren direkt mit den IO-Pins des ESP8266 Mikrokontroller zu verbinden, ohne dass Netzspannung an den Sensoren anliegt.

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 m├╝ssen.
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.

Produktlink für eine einfache und effektive  Sensorbefestigung

Der Wasserhahn fungiert hierbei quasi als Fernbedienung.
Wird f├╝r einen kurzen Moment Warmwasser entnommen, z.B. beim Z├Ąhneputzen. Registriert der Temperaturf├╝hler an der Entnahmeleitung diesen Temperaturanstieg, die Zirkulationspumpe augenblicklich angefordert und l├Ąuft f├╝r die Zeitdauer der eingestellten Laufzeit.
Schon kurze Zeit sp├Ąter, steht warmes Wasser am Wasserhahn zur Verf├╝gung.
Um eine schnelle Reaktionszeit zu gew├Ąhrleisten, sollte der Sensor der Entnahmeleitung m├Âglichst nahe am Warmwasserspeicher angebracht werden, damit das System m├Âglichst schnell auf eine Entnahme und den damit verbundenen Temperaturanstieg reagieren kann.
An den ┬ęSonnoff kann optional ein weiterer DS18B20 Sensor angeschlossen werden, der die R├╝cklauftemperatur erfasst. Ist ein zweiter Sensor angeschlossen, wird dieser automatisch von der Firmware erkannt und es erscheinen weitere Eingabefelder in den Einstellungen.
Hier kann dann unter anderem die R├╝cklauftemperatur eingetragen, bei der die Zirkulationspumpe wieder vorzeitig abgeschaltet werden kann.

Wird kurze Zeit nach einer Zirkulationspumenanforderung eine weitere Entnahme erkannt, greift die Wartezeit. Sie verhindert ein mehrmaliges Einschalten nach einer k├╝rzlichen Entnahmen. Da sich bereits hei├čes Wasser in den Leitungen befindet, dass sich nur langsam wieder abk├╝hlt.
Die Pumpenlaufzeit sowie die Wartezeit nach einer Zirkulation k├Ânnen ├╝ber entsprechende Parametrierung in den Einstellungen optimal an die Gegebenheiten angepasst werden.

Findet ├╝ber einen langen Zeitraum keine Entnahme statt, kann es durch das stehende Wasser in den Rohrleitungen zu einer Verkeimungen kommen (Urlaubszeitr├Ąume, Wochenendh├Ąuser usw.).
Um einer Verkeimung vorzubeugen und ein H├Âchstma├č an Hygiene zu gew├Ąhrleisten, startet nach einer definierbaren Zeitpanne automatisch eine Hygienezirkulation. Diese wird in regelm├Ą├čigen Zeitabst├Ąnden wiederholt, wenn zwischenzeitlich keine Entnahmen stattgefunden haben.

In eine sp├Ąter geplanten Firmware Versionen ist eine vorausschauende Zirkulationsanforderung geplant. Soll diese Funktion genutzt werden, wird der oben beschriebene, zweite DS18B20 Sensor in der R├╝cklaufleitung ben├Âtigt!

Wenn ein regelm├Ą├čiges Verbrauchsverhalten erkannt wird, sollen diese Zeitr├Ąume erlernt und die Zirkulation bereits im Voraus startet, um unn├Âtigen Wartezeiten zu minimieren. Hingegen soll w├Ąhrend l├Ąngerer Abwesenheit die Vorausschauenden Zirkulationsl├Ąufe automatisch unterbunden werden. Mit der ersten Entnahme nach dieser Pause, startet dann die Vorausschauende Zirkulation wieder automatisch. Sollten sich Verbrauchsverhalten ge├Ąndert haben, sollen die veralteten Informationen automatisch gel├Âscht und dann nach und nach durch die neu erlernten Informationen ersetzt werden.

Hardware:
Die Hardware der Zirkulationssteuerung besteht aus einem ┬ęSonoff TH10/16 mit einem oder optional zwei DS18B20 1-Wire Temperatursensoren. Die beiden Zahlen 10/16 bezieht sich auf die Schaltleistung des Moduls.
Wir raten zum ┬ęSonoff TH16, er ist kaum teurer als der TH10, bietet jedoch wesentlich mehr Komfort beim Anschluss der Versorgungsspannung und der Pumpe durch seine Klemmanschl├╝sse. Au├čerdem bietet er eine ausreichende Reserve bei der Schaltleistung, was die Lebensdauer des Relaisschaltkontaktes ebenfalls wesentlich verl├Ąngert.

Die Sensoren werden ├╝ber eine vier polige 2,5 mm Klinkenbuchse angeschlossen. ├ťber diese Buchse werden zwei GPIO’S und die Versorgungsspannung herausgef├╝hrt.

Steckerbelegung ┬ęSonoff TH10/16

Der Stecker ist ein vierpoliger 2,5mm Klinkenstecker, ├╝ber den die 1-Wire Temperatursensoren vom Typ DS18B20 mit dem Modul verbunden werden (DQ – GPIO 14, +3,3V und GND). Beim Anschluss von zwei Temperatursensoren, werden diese parallel an die entsprechenden Anschlusspins angeschlossen.
Die Temperatursensoren am Warmwasservorlauf bzw. am Zirkulationsr├╝cklaufrohr, erkennen kleinste Temperatur├Ąnderungen und steuern so das Laufverhalten der Zirkulationspumpe.
Da der ┬ęSonoff nur eine 2,5mm 4-Pin Eingangsbuchse besitzt, gibt es f├╝r den Anschluss von zwei Sensor zwei einfach L├Âsungen. Man schneidet die angespritzten Stecker (soweit vorhanden) ab und verbindet die jeweils gleichen Adern miteinander. Nun kann man entweder einen l├Âtbaren Stecker verwenden, an den die Adern entsprechend der oben beschrieben Anschlussbelegung angel├Âtet werden. Eine Zweite, l├Âtfreie L├Âsung bietet die Verwendung eines sogenannten Terminal Adapters Klinke 2,5mm 4-Polig mit Schraubklemmen.

Aderfarbcode der DS18B20 Sensoren
DS18B20 Sensoren k├Ânnen zwei Adrig oder auch drei Adrig angeschlossen werden.
Bei einem zweiadrigen Anschluss betreibt man den Sensor im sogenannten parasit├Ąren Modus, die ben├Âtigte Versorgungsspannung wird ├╝ber die Sensorleitung eingespeist und ├╝ber 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     |
—–
┬á —

Jeder DS18B20 Temperatursensor besitzt seine eigenen, einzigartigen 64-bit Seriennummer, was den Betrieb mehrere Sensoren an nur einer Datenleitung zu zul├Ąsst.

Hardwareanpassung des ┬ęSonoff

M├Âchten Sie die Hardware Modifikation und das flashen einer eigenen Firmware selbst vornehmen, wird im folgenden die Vorgehensweise hierf├╝r kurz beschrieben.
Diese Beschreibung soll lediglich eine Hilfestellung geben und erhebt keinen Anspruch auf Vollst├Ąndigkeit!
Alle selbst durchgef├╝hrten Arbeiten erfolgen auf Ihr eigenes Risiko!

An dieser Stelle wird ausdr├╝cklich darauf hingewiesen, dass f├╝r alle beschrieben Arbeitsschritte, wie der Austausch des Flashspeichers, die Programmierung einer neuen Firmware, dass ┬ęSonoff Modul komplett von der 230V Netzspannung getrennt sein muss.
Ansonsten besteht Lebensgefahr durch einen elektrischen Schlag!

Der Flashspeicher, der mit dem das ┬ęSonoff TH Modul ausgeliefert wird, ist ein Winbond 25Q08FV, der mit einer Gr├Â├če von 8MBit (1MByte) f├╝r diese Anwendung und die „Over the Air“ OTA-Update Funktion etwas zu knapp bemessen ist. Da bei einem OTA Update die H├Ąlfte des Flash Speichers als Ladespeicher ben├Âtigt wird. Deshalb wird er durch einen Winbond 25Q32FV mit 32MBit (4MByte) im SOP-8 Geh├Ąuse ausgetauscht, den Sie in unserem Webshop erhalten.

Um erstmalig eine eigene Firmware auf dem ┬ęSonoff zu installieren, sind auf der Platine bereits alle ben├Âtigen Pins herausgef├╝hrt.
F├╝r den Flashvorgang wir eine USB-Seriell Modul mit einer VSS von┬á 3,3V ben├Âtigt. Vor dem Anschluss des Moduls ist auf die richtige Einstellung der Versorgungsspannung zu achten. Bei vielen dieser Module kann die Versorgungsspannung VSS zwischen 3.3V und 5V umgeschaltet werden. Eine zu hohe Versorgungsspannung f├╝hrt zur sofortigen Zerst├Ârung des ┬ęSonoff Moduls.

Einrichten der WIFI Verbindung:
Um die Zirkulationssteuerung┬á in das lokale Netzwerk zu integrieren, wird Anfangs ein eigener AP ge├Âffnet. Verbindet man sich mit diesem AP und ├Âffnet anschlie├čend im Webbrowser die IP-Adresse 192.168.4.1 gelangt man in das Konfigurationsportal der Zirkulationssteuerung.
Hier k├Ânnen dann alle notwendigen Einstellungen f├╝r das lokale Netzwerk (SSID, Kennwort) und die die Verbindung zum MQTT-Broker (Server IP, Benutzername, Kennwort und Port) vorgenommen werden.
Konnte anschlie├čend mit den eingegebenen Informationen eine Verbindung zum lokalen Netzwerk hergestellt werden, sind alle Daten und Konfigurationen der Steuerung, neben dem MQTT-Broker auch ├╝ber das integriertes Web-Interface erreichbar.

Einrichten einer Amazon Alexa Verbindung:
Die Zirkulationssteuerung kann ├╝ber ein Sprach Kommando mit Alexa Ger├Ąten ein bzw. ausgeschaltet werden. Wurde die Zirkulationssteuerung mit dem ein Kommando aktiviert, l├Ąuft genau wie bei der Entnahmeerkennung die eingestellte Pumpenlaufzeit ab, bevor die Zirkulationspumpe automatisch wieder deaktiviert wird.
Um die Zirkulationssteuerung ├╝ber Alexa ansteuern zu k├Ânnen, vergeben Sie zuerst den Alexa Invocation (Aufrufnamen) im Webbrowser oder per MQTT. Nach der Eingabe wird die Zirkulationssteuerung neu gestartet und ist bereit f├╝r die Kommunikation mit Alexa Ger├Ąten.
Stellen Sie vor der Suche von neuen Ger├Ąten in ihrer Alexa App sicher, dass ihre Alexa mit dem 2,4 MHz Netzwerk ihres Routers verbunden ist, da vom ESP8266 nur dieses Tr├Ągerfrequenz unterst├╝tzt wird.
W├Ąhlen sie in der Alexa App im Reiter Ger├Ąte, Ger├Ąt hinzuf├╝gen aus. Anschlie├čend suchen sie nach Sonstige Ger├Ąte und starten sie die Suche. Nach dem die Zirkulationssteuerung erkannt wurde, kann diese mit den Kommando „Ger├Ątename ein / aus“ angesteuert werden.

Ansicht im IO-Broker:

Die Ansicht zeigt alle verf├╝gbaren 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 R├╝cklauftemperatur 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 R├╝cklauf 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-Qualit├Ąt in % Read

Ansicht im Webbrowser:

Analog zur Ansicht im Broker stehen alle Parameter auch im Webbrowser Interface zur Verf├╝gung.

Aus Sicherheitsgr├╝nden wurde eine Anmeldung an der Weboberfl├Ąche des Regensensors eingef├╝hrt!
Die Standard Anmeldedaten f├╝r die Eingabeaufforderung lauten:

Benutzername: admin
Kennwort: Password

Hinweis:
Wird keine Sicherheitsabfrage f├╝r die Weboberfl├Ąche gew├╝nscht, lassen Sie das Kennwortfeld einfach leer!

Versionsverlauf:

Intended:

  • Hard.Firmware Version 1.03
    Neu Funktionen f├╝r das vorausschauende Entnahmeverhalten.

Released:

  • 02.08.2022┬á 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┬á Version 1.01
    Fehlerbeseitigung bei der ├ťbertragung der MQTT Daten. Updates bei der Genauigkeit der Messwerte verbessert.
    Bibliotheksupdate durchgef├╝hrt, neues Anmeldeportal.
  • 29.11.2021 Version 1.00
    Integration f├╝r Ansteuerung mit ┬ęAmazon Alexa

IOT – Wetterstation

Allgemeines

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 ├╝ber die Ethernet Schnittstelle verzichtet werden und die Daten k├Ânnten stattdessen per WLAN Verbindung ├╝ber den Mikrokontroller ESP32 versendet werden.

Sie erfasst die folgenden Wetterdaten und sendet diese zyklisch per UDP-Broadcast ├╝ber den Port 8888 in das lokale Netzwerk. Auch hier w├Ąre der Versand per MQTT an einen Broker denkbar.

Wetterdaten:
  • Aktuelle Windgeschwindigkeit
  • Aktuelle Windrichtung (0 ÔÇô 360 ┬░)
  • Windrichtungswert als Windrichtungsindex
  • Aktuelle Au├čen- und Modultemperatur
  • Aktuelle Daten vom Kapazitiven Regensensor
  • Aktuellen LUX Wert, RAW Index und den Wei├č Wert.
  • Regen Bit der Regenerkennung
  • D├Ąmmerungsbit der D├Ąmmerungserkennung
  • 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 ├╝ber Ethernet, unten rechts im Bild.

IoT-Wetterstation Platine
IoT-Wetterstation Lux- und Kapazitiver Regensensor

Die Platine der verf├╝gt ├╝ber folgende Anschl├╝sse:

  • Einen Programmieranschluss f├╝r Firmware Updates
  • Einen RJ45 Netzwerkanschluss
  • Schraubanschl├╝sse f├╝r die Sensoren

Die ersten beiden Klemmanschl├╝sse dienen dem Anschluss der Versorgungsspannung, diese kann in einem Bereich von 7 ÔÇô 27 V= liegen.

Der n├Ąchste Anschluss wurde f├╝r einen potentialfreien Eingangskontakt vorgesehen, an den z.B. ein Regenmengenmesser mit Read Kontakt angeschlossen werden k├Ânnte (optional).

Der n├Ąchste Klemmenblock stellen zwei stabilisierte Ausgangsspannung 3.3V und 5.0 V zur Verf├╝gung. Hiermit k├Ânnen Beispielsweise externe Sensoren mit Spannung versorgt werden. Die n├Ąchsten beiden Klemmen GND und 1-Wire dienen zum Anschluss von externen 1-Wire Sensoren. In diesem Projekt wird hierr├╝ber Au├čentemperatur mit einem 1-Wire Sensors vom Typ DS18B20 gemessen.

Die Letzten Klemmen sind Anschlussklemmen f├╝r zwei analogen Eingangskan├Ąle. Diese k├Ânne je nach Bedarf wahlweise 0 ÔÇô 10 V oder 0 ÔÇô 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 f├╝r die Windrichtung angeschlossen werden.

Eine Kalibration der Messbereiche f├╝r die beiden Analogeneing├Ąnge U-in / I-in, erfolgt f├╝r jeden Kanal getrennt, mit je zwei Spindelpotentiometer.

Hierbei wird zuerst der Spannungseingang abgeglichen und das entsprechende Spindelpotentiometer zun├Ąchst 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.

Anschlie├čend wird der Spannungseingang getrennt und derselbe Vorgang mit dem Stromeingang durchgef├╝hrt. So k├Ânnen beide Eingangskan├Ąle auf ihren Endbereich kalibriert werden.

Kanal 1:

  1. I – Abgleich 3.0V = 20 mA, CH1 Pin1 am LM358M
  2. U – Abgleich 3.0V = 10 V, CH1 Pin1 am LM358M

Kanal 2:

  1. I – Abgleich 3.0V = 20 mA, CH2 Pin 7 am LM358M
  2. U – Abgleich 3.0V = 10 V, CH2 Pin 7 am LM358M

Alle Eing├Ąnge der Wetterstation sind gegen ESD gesch├╝tzt, Die beiden Analogeing├Ąnge haben zus├Ątzlich noch einen Verpolungsschutz und eine Einganswert Limitierung um bei einem zu hohen Spannungs- bzw. Stromwerts am Eingang den Mikrokontroller nicht zu zerst├Âren.

Der Regensensor basiert auf einer Kapazit├Ątsmessung.

Siehe hierzu:
Kapazitiver Regensensor mit einem ESP8266 / Arduino

Die ermittelte Kapazit├Ąt wird ├╝ber einen NE555 in ein digitales Frequenzsignal gewandelt und an den Mikrokontroller weitergeleitet, der dann die Berechnung und Auswertung ├╝bernimmt.

Es sind zwei Temperaturmessung vorhanden, die ├╝ber 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 Geh├Ąuseinnentemperatur, der zweite Sensor ist ein Wasserdichter Edelstahlsensor der in drei Leiter Technik ├╝ber die Klemmen des 1-Wire Eingangs angeschlossen ist und die Au├čentemperatur misst.

Zur Erfassung des LUX, RAW und Wei├čwerts wurde eine VEML7700 des Hersteller Vishay verbaut. Dieser ist ├╝ber eine I2C Schnittstelle an den Mikrokontroller angebunden und kann mit einer entsprechenden Parametrierung Lux Werte bis zu 150 Klx genau messen.

Das Herzst├╝ck der Schaltung ist ein ESP32 Mikrokontroller mit 4 MB Flashspeicher der Firma Espressif. Dieser Kontroller verf├╝gt ├╝ber ein WLAN und Bluetooth Radio, das jedoch in diesem Projekt nicht zum Einsatz kommt, da der Datenaustausch ├╝ber 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 f├╝r die Wetterstation k├Ânnte z.B. auch direkt ├╝ber das Netzwerkkabel, per Power Over Ethernet kurz PoE erfolgen. Hierf├╝r k├Ânnte ein PoE-Splitter, der eine stabilisierte Gleichspannung von 12V aus dem Signalkabel ausschleust, in das Geh├Ąuse der Wetterstation eingebracht werden. Auf diese Weise k├Ânnte dann auch die Spannungsversorgung f├╝r den Wind- und Windrichtungssensor erfolgen.

Firmware Update

Um ein neues Firmware Update in den ESP32 Mikrokontroller zu laden, verf├╝gt die Platine ├╝ber einen zweireihigen, acht poligen Steckverbinder, an den der passende USB-Programmieradapter angesteckt werden kann, um eine neue Firmware in den Mikrokontroller der Wetterstation zu ├╝bertragen.

Bei einer Verbindung per WLAN, k├Ânnte ein Update aber auch per OTA (Over the air) erfolgen. Diese Option seht leider bei einer Anbindung per Ethernet nicht zur Verf├╝gung.

Der USB-Programmieradapter muss dabei so aufgesteckt werden, dass er von der Grundplatine weg zeigt. Ein Vertauschen oder falsches aufstecken f├╝hrt zur sofortigen Zerst├Ârung der Wetterstation!

Das Herunterladen einer neuen Firmware darf deshalb nur von einer entsprechend eingewiesenen Person oder einem Fachmann durchgef├╝hrt werden!

F├╝r 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 Eingangskan├Ąlen noch Sensoren angeklemmt sind. Deshalb wird auch hier empfohlen dies vor dem Flashvorgang zu entfernen!