Wetterstation

Das Wetter begleitet uns jeden Tag, aber beeinflussen können wir es nicht. Ein Gerät, welches in jeder Wohnung steht (ob analog oder digital) ist eine Wetterstation. Diese kann man sich heutzutage sehr günstig kaufen. Ich wollte hier jedoch eine solche selbst bauen.
Komponenten und Aufbau

Wichtig war hier für mich, dass diese Station autark läuft. Das heißt, diese musste so konzipiert werden, dass ein stromsparender Betrieb möglich ist. Die Versorgung muss mit einem Akku gewährleistet sein, welcher über ein Solarpanel geladen werden kann.

Bei der Auswahl der Komponenten habe ich mich schließlich für folgende entschieden:

  • ESP8266-E12
  • GY-BME280: Temperatur-, Luftfeuchtigkeits- und Luftdrucksensor
  • DS18B20: Temperatursensor im Gehäuse
  • TP-4056: Laderegler (Achtung! Hier gibt es verschiedene Versionen! Ich verwende eine, welche neben dem Laden auch einen Ausgang besitzt und somit den gleichzeitigen Betrieb und das Laden des Akkus erlaubt.)
  • DD0503MA: 3 V - 6 V zu 3,3 V Abwärtswandler
  • Li-Polymer Akku (1.800 mAh mit 3.7 V)
  • Solarpanel (2,5W mit 5 V)
  • TFA Dostmann Schutzhülle für Sender (Artikelnummer: 98.1114.02)
  • Kleingehäuse für Batterie und Ladeelektronik
  • Ausleger für Wetterstation

Das Solarpanel würde über den Laderegler mit dem Akku verbunden. Beim TP-4056 habe ich extra eine Version verwendet, welche neben der Ladefunktion auch einen Ausgang für den parallelen Betrieb von einem Gerät hat (darauf sollte man beim Kauf achten!). Daran wurde der Abwärtswandler angeschlossen, welcher dann den ESP8266 mit Spannung versorgt.

Bei den Sensoren handelt es sich um Standardsensoren, welche über die empfohlene Verdrahtung direkt am ESP angeschlossen werden können. Natürlich kann auch ein MUC-Board verwendet werden, was weniger Lot-Arbeit mit sich bringt. Gegebenenfalls muss dann aber die Stromversorgung auf 5 V überarbeitet werden.

Software

Für die Software habe ich lange überlegt und nach einigen Tests mich gegen eine Eigenentwicklung entschieden. Da ich bereits für diverse interne Sensoren Tasmota verwende, hat sich das auch hier angeboten.

Tasmota ist für den ESP8266 ausgelegt und arbeitet ohne Probleme mit diesem. Die Kommunikation erfolgt bei mir über WLAN und MQTT. Diese Funktionen werden direkt unterstützt und es ist kein aufwendiges Einbinden von externen Funktionen notwendig. Aufbereitet werden die Daten dann in einem openHAB-Server.

Der ESP unterstützt einen sogenannten Deep-Sleep. Dadurch wird sehr wenig Strom benötigt. Für die Wetterstation, welche in einen bestimmten Intervall Daten senden soll, wäre diese Funktion optimal. Leider unterstützt Tasmota diese nicht, weshalb ich hier den Fork von Stefan Bode verwende. Dieser unterstützt diese Funktion und hier habe ich ein Deep-Sleep Intervall von fünf Minuten eingestellt.

Das heißt, der ESP wacht alle fünf Minuten auf, ermittelt die Messdaten von den Sensoren und sendet diese per MQTT via WLAN an den zentralen MQTT-Server. Der openHAB Server liest wiederum diese Daten aus und generiert damit sowohl eine schöne grafische Oberfläche für den Browser und das Smartphone und erzeugt zusätzlich noch Graphen.
Weitergehende Artikel

Für diesen Artikel gibt es eine Fortsetzung, welche für Funkamateure relevant ist. Diese beschäftigt sich mit der Einspielung der Daten in das APRS-Netz. Diese Anleitung ist hier zu finden.

Update April 2021

Nach 2 1/2 Jahren machte die Station Probleme und meldete sich nicht mehr. Zuerst hatte ich den Akku im Verdacht, welchen ich aber schnell durch Spannungsmeßungen ausschließen konnte. Am Ende waren es nur oxidierte Kontakte an den Schraubverschlüssen. Etwas Kontaktspray hat das Problem lösen können.

Die Fotos zeigen den Zustand der Platine, Bauteile und Verdrahtung. Trotz des besseren Versuchsaufbaus sind weiterhin keine Probleme vorhanden.

 

Update September 2022

Nach vier Jahren erfolgte nun eine gründliche Revision der Wetterstation. Hierzu wurde diese abgebaut, gereinigt, Kontakte und Akku geprüft und dann wieder aufgebaut. Selbst nach vier Jahren war bis auf Verschmutzungen und Oxidationen an der Schraubkontakten keine Probleme feststellbar. Auch der Akku ist weiterhin in Ordnung.