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Feuchte/Temperaturlogger
#1
So, mal was ganz anderes, das nur ganz entfernt mit Strom zu tun hat:
Ich will an verschiedenen Stellen in und um die Wohnung Temperatur und Luftfeuchtigkeit messen, sowie an einer Wand auch die Oberflächentemperatur. Hintergrund ist, dass die Wand an der Stelle kalt ist und ich daher eine Kältebrücke vermute. Kältebrücke ist falsch ausgedrückt - hinter der Wand ist das nicht isolierte Stiegenhaus. Ich möchte daher die Luftfeuchtigkeit im betreffenden Raum an 2 Stellen loggen sowie die Wandtemperatur um zu sehen, 
a) ob ich (unbewusst) unter den Taupunkt komme
b) wie kalt die Wand wirklich ist. Ist sie zu kalt, hat man selbst mit richtigem Lüften keine Chance.

So, dafür benötige ich mal Sensoren, idealerweise mit Funk und (trotdzem) guter Akkulaufzeit. Ich poste einfach mal ein oder zwei Projekte/Produkte, die prinzipiell nicht schlecht sind:
BLEthrowie: https://www.tindie.com/products/Singleto...lethrowie/
TI Simple Link Sensortag: http://www.ti.com/tool/cc2650stk

Nett, aber ich möchte gerne einige der Sensoren bauen (mind. 10 Stück), daher sind die fertigen Projekte teilweise etwas teuer und ich hätte gerne was eigenes gemacht. 
Ursprünglicher Gedanke war: Logging lokal auf dem Sensor, Übertragung mehrerer Messwerte gleichzeitig (Energie sparen) und ja keine Messwerte verlieren, evtl. sogar noch ein Mesh-Netzwerk als Redundanz bzw. um keine zusätzliche Infrastruktur zu benötigen. Überwachung und Schutz der Spannungsversorgung gegen Tiefentladung, usw. (also das volle Programm). Ich bin da in der Denkweise etwas vorbelastet.

Problem: da muss ich alles selbst entwickeln (inkl. Server) und eigentlich muss es nicht sein. 

Daher wäre mein aktueller Ansatz für Luftfeuchtigkeit und Raumtemperatursensor:
ESP8266 (ESP-12E, 10 Stück um 21$)
TI HDC1080 (sehr gute Genauigkeit, 2,33€ bei 10 Stück bei Mouser)
18650 Zellhalter 
LiFePO4 18650 Rundzellen als Spannungsversorgung ohne weitere Schutzmaßnahme (evtl. Low-Drop Schutzdiode gegen Verpolung). Problem hierbei ist noch die Beschaffung und der Preis - da muss ich mal bei ein paar Lieferanten anfragen, ob sie mir da privat ein paar Zellen günstig verkaufen können. 

Eigener EasyIOT Server als Datenspeicher.

Primär geht es mir mal darum, die Daten zu loggen und am PC/Tablet anzeigen zu können. Live Anzeige der Luftfeuchtigkeit in der Wohnung wäre aber ein nice to have. 

Nun mal eine Frage an die Runde hier: habe ich irgendwo einen Showstopper in meinen Überlegungen oder mich komplett verrannt? Konzept für die Messung der Wandtemperatur ist ebenfalls noch offen. Ich hatte an Typ K Temperatursensoren an einem ESP gedacht, also eine eigene Platine. Aber vielleicht geht das auch noch leichter.
 
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#2
Kannst dir auch mal den SHT21 ansehen.
 
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#3
Ja, wäre auch eine Möglichkeit. Kostet aber fast das doppelte (bei Abnahme von 1 Stück, bei 10 Stück siehts nicht ganz so ungünstig aus) und ist auch nicht genauer (dafür schon länger am Markt).
http://eu.mouser.com/ProductDetail/Sensi...f9AA%3d%3d
http://eu.mouser.com/ProductDetail/Texas...WwsUYd8%3d

Der SHT25 wäre noch minimal genauer - kostet aber nochmal Faktor 2 mehr als der SHT21 (2,33€ vs. 3,86€ 9,95€).


Mein Ziel wäre low Budget, also <10€ pro Sensor. Idealerweise sogar mit der 18650er Zelle. Bin ich mir aber unschlüssig, ob mir der Plan aufgehen wird.
 
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#4
Durchaus möglich, dass du mit dem 8266 mit dem Energiebudget nicht hinkommst. (Zigbee oder BTLE wäre eine Option?)
 
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#5
Ja und nein. Bei BTLE wäre ich ja quasi bei den fertigen TI SimpleLink Sensortag, oder halt den CC2650 mit was eigenem. Muss ich mich halt um den Server oder das zentrale Logging wiede extra kümmern.

Ich muss mal überschlagsmäßig rechnen, wie viel Energie ich verbrauchen werde. Mit fixer IP, Gateway und Subnetzmaske sollte der ESP nur 150ms zum Verbinden brauchen. Per DHCP sinds dann schon 1-2s, also zu lange.

Hängt halt stark vom Logging-Interval ab. Ich hätte mal an 30s oder 60s gedacht. Luftfeuchtigkeit und Temperatur sind ja eher träge, abgesehen wenn man lüftet.
 
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#6
So, ich hab mal überschlagsweise die Laufzeit berechnet.

Rahmenbedingungen: 
  • Nur ESP8266 + HDC1080 betrachet
  • Selbstentladung des Akkus ignoriert
  • Kapazität vom LiFePO4 mit 1100mAh angenommen
  • Messung im Intervall von 60s


Sofern ich nichts übersehen habe, kann ich den Stromverbrauch vom HDC1080 gekonnt ignorieren. Startup + Messung von Temperatur und Luftfeuchtigkeit sollte in 30ms erledigt sein bei maximal 300µA (Startup). Im Sleep sollten es ca. 100nA sein --> HDC1080 vernachlässigbar.

Viel Spannender wird es beim ESP8266. Ich habe mal das Worst-Case-Szenario aus dem Datenblatt übernommen und berechnet. Also 170mA im Running Modus und 4s Verbindungsdauer. Restliche Zeit im Deep Sleep mit 10µA. 

Ergebnis: 4 Tage Laufzeit --> Absolut ungeeignet

Quelle für die 4s: http://blog.hekkers.net/2015/04/06/esp82...ed-sensor/

Aber, in den Kommentaren steht auch folgendes (sonst wäre ich nie auf den ESP gekommen):
Zitat:I was able to reduce the AP association time to 150ms by initializing WiFi.config with static values of ip, gateway and subnet.

So, 150ms glaube ich nicht ganz, hab die Laufzeit trotzdem mal für folgende Einschaltdauer des ESPs simuliert:
  • 150ms: 106 Tage / 15 Wochen
  • 250ms: 64 Tage / 9 Wochen
  • 500ms: 32 Tage / 4,6 Wochen
  • 4s: 4 Tage
Für eine Worst-Case Betrachtung wirds mittlerweile etwas interessanter. Realistisch hoffe ich die 250ms erreichen zu können. 3x Spielzeug würde dafür schon da liegen:
https://www.aliexpress.com/item/D1-mini-...0.0.iaogxF
Damit könnte ich mal testen, ob die Angaben wirklich realistisch sind. Ebenso den Strombedarf mal nachmessen während der Zeit. Wobei ich mir noch überlegen muss, wie ich das am besten machen werde. 

Ich schätze, die 170mA für den ESP sind hoch gegriffen und ich lande <100mA im Schnitt. Das wüdre die Laufzeit noch einmal deutlich erhöhen. Immer noch nicht Zigbee oder Bluetooth Niveau, aber "brauchbar". 
Oder habe ich eine Möglichkeit übersehen, wie ich mit Zigbee/Bluetooth ähnlich günstig die Sensoren umsetzen könnte (evtl. dann auch mit einer 3V CR2032)?
 
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#7
https://blog.thesen.eu/wlan-lufttemperat...r-esp8266/

Auch wenn es deiner Idee, die Messwerte ausschließlich auf einen Server zu pushen, nicht entspricht finde ich das Projekt auch gut. 
Lässt sich aber nicht mit dem Akku vereinbaren..

Wie wäre es denn, wenn du über den Tag nur Messwerte nimmst und nur zu bestimmten Zeiten tatsächlich online gehst, Messwerte der letzten Stunden per Email verschickst und ihn dann wieder schlafen lässt. Oder auf einen Server übermitteln. Die Kapazitäten, ein bisschen was im Speicher zu lassen, scheinen ja da zu sein.

Edit:
http://dygraphs.com -  Wenn du es Visualisieren möchtest- mit dem javaScript habe ich auch ganz gute Erfahrungen.
 
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#8
Zigbee für die Nodes, Gateway (ZigBee <-> Wifi oder Lan). Alle Nodes per Zigbee auf ein Gateway pushen, allerdings in größeren Intervallen (15-60Minuten).

Gute Systeme (die mir bekannt sind) liegen bei 10uA mittlerer Stromaufnahme.

ZigBee Node mit uC:
https://de.aliexpress.com/item/CC2530-Wi...15048.html
https://de.aliexpress.com/item/CC2530-2-...48541.html
 
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#9
Danke für die Links zu den Modulen - das sieht preislich schon attraktiver aus.

Kommt Zigbee problemlos durch Wände? Das Haus ist aus den 50ern - WLAN ist da zum Glück kein wirkliches Problem in der Wohnung. Bei BTLE bin ich da skeptisch - die Entfernung kann schon >10m + mehrere Wände betragen.

Ok, lokal loggen und immer wieder auf den Server pushen (z.B. stündlich) könnte ich mit dem ESP auch machen. Hatte ich auch überlegt, weil es extrem viel Strom spart. 

Ich sehe aber folgende Nachteile: 
  • Ich muss auf den Sensoren einen Timestamp mitspeichern. Oder halt auf dem Gateway. Letzteres würde den Aufwand halt auf das Gateway verlagern.
  • Ich habe keine "live" Anzeige der Luftfeuchtigkeit. Ist zwar für die Umsetzung aktuell nicht geplant, das im Wohnzimmer live anzuzeigen, aber angedacht ist es. 
Mit dem Pushen auf den Server fällt das alles weg. Allerdings mit der Gefahr, dass
  • Messwerte verloren gehen können. z.B. falls der Server oder das WLAN ausfällt.
  • Die zeitliche Korrelation nicht 100%ig passen wird

Oder habe ich jetzt einen groben Denkfehler und was übersehen?

So wie ich es jetzt angedacht habe, ist es halt sehr einfach gehalten bei den Sensoren. Entweder sie werden vorab konfiguriert, oder starten im AP Modus damit man sie ins entsprechende WLAN einbuchen kann. Danach gibts noch eine Übersichtsseite mit Einstellungen:
  • Logging-Intervall
  • IP-Config
  • Offset für Temperatur
  • Offset für Luftfeuchte
Evtl. implementiere ich eine Zweipunktkalibrierung. Aber eigentlich hoffe ich mit den Offsets auszukommen. Die Sensoren sollen ja nur untereinander "gleiche" Ergebnisse liefern. Kontrolle mit der gesättigten Kochsalzlösung (und evtl. einem genauen Temperatursensor (den ich leider noch nicht habe). 

Der Vorteil ist, dass ich direkt auf die Sensoren zugreifen kann. Beim Zigbee müsste das Gateway den Zugriff weiterleiten. Oder ich mache die Kalibrierung im Gateway. Das ist aber nicht ganz "sauber". 


Ich hoffe, das klingt jetzt alles nicht so, als wäre ich für die Ideen nicht offen. Im Gegenteil. Vor allem der Link ist cool: https://blog.thesen.eu/wlan-lufttemperat...r-esp8266/ - Herzlichen Dank!
Zeit ist mehr oder weniger Mangelware, das ganze muss irgendwie ohne großen Aufwand nebenbei laufen. Je weniger Aufwand ich habe, desto besser. Sofern natürlich trotzdem eine brauchbare Lösung rauskommt. Alle 6 Monate einen Akku zu laden wäre verschmerzbar, da die Luftfeuchtigkeit eh nur im Winter interessant ist.
 
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#10
btw
ich würde als Sensor
https://de.aliexpress.com/item/1pcs-DHT2...06ff0b0038

und als Sender
http://www.pollin.de/shop/dt/MTU5OTgxOTk...modul.html

gibzs auch die Empfänger dazu...

fürn Akku reicht wohl sowas...bei stromsparenderm Programm monatelang...
https://de.aliexpress.com/item/4pcs-3-7-...ee69d5ccc2


kostet dann rund 5 eu ...+ kleiner Prozessor + Akku < 10.-

Temp. + Feuchte sind nicht gerade "schnell" , genügt zb alle 3 min eine Messung , alle 20 x , also 1x pro Stunde Funkübertragung der Messwerte ... 1 sec ON des Senders....
    Don't worry about getting older.  You're still gonna do dump stuff...only slower
 
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#11
4Ah 19650... so etwas gibt es (noch) nicht und schon gar nicht zu dem Preis. lachend

@buyman,

Timestamp- check - wenn ohne RTC auf dem Node dann bei jedem Push vom Gateway neu syncen.
Messwerte gehen nicht verloren, solange du lokal genug speichern kannst, eventuell Messwerte auf kleinere Range ummappen um Bits zu sparen.

Zigbee geht auch durch Wände.

Was spricht gegen Sensoren per 4-20mA und Draht?
 
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#12
(12.10.2016, 09:22 PM)buyman schrieb: Ich sehe aber folgende Nachteile: 
  • Ich muss auf den Sensoren einen Timestamp mitspeichern. Oder halt auf dem Gateway. Letzteres würde den Aufwand halt auf das Gateway verlagern.
  • Ich habe keine "live" Anzeige der Luftfeuchtigkeit. Ist zwar für die Umsetzung aktuell nicht geplant, das im Wohnzimmer live anzuzeigen, aber angedacht ist es. 

Der Typ aus dem Link hat' auch eine Klasse gebaut, welche die Uhrzeit aus dem Netz holt. Damit könntest du bei jedem Push auch die Zeit auf dem ESP korrigieren und zu jedem Messwert den Timestamp ablegen. Legt man die Push Intervalle so aus, das wenn das WLAN ausfällt, auch genügend Speicher für zwei-drei weitere Versuche ist, bist du da auch raus. Weiß' aber nicht, wie sich das dann mit der Zeit verhält.
 
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#13
Zumindest must du sicherstellen, dass du den Backlog in deinem Pushzeitfenster auch abgebaut bekommst.
 
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#14
(12.10.2016, 09:34 PM)alfsch schrieb: fürn Akku reicht wohl sowas...bei stromsparenderm Programm monatelang...
https://de.aliexpress.com/item/4pcs-3-7-...ee69d5ccc2

Sorry, aber ich halte es da wie Christian:

(12.10.2016, 10:24 PM)christianw. schrieb: 4Ah 19650... so etwas gibt es (noch) nicht und schon gar nicht zu dem Preis. lachend

Dem ist absolut nichts hinzuzufügen. China-Akkus kommen mir nicht ins Haus. Davon abgesehen, dass die 4000mAh eher 2000mAh sein werden. Falls überhaupt. Könnten auch nur 1000mAh Stunden sein. 3Ah Zellen hatte ich schon auf dem Tisch, sind aber auch noch zu riskant für eine Serienanwendung. Mal schauen, obs ein anderer Hersteller besser kann. Der schafft die 3Ah nicht ganz so gut (50-100mAh weniger), aber ist hoffentlich sicherer. 

(12.10.2016, 10:24 PM)christianw. schrieb: Timestamp- check - wenn ohne RTC auf dem Node dann bei jedem Push vom Gateway neu syncen.
Messwerte gehen nicht verloren, solange du lokal genug speichern kannst, eventuell Messwerte auf kleinere Range ummappen um Bits zu sparen.

Zigbee geht auch durch Wände.

Was spricht gegen Sensoren per 4-20mA und Draht?

Nunja, ich könnte ja auch mit einem Zeitserver bei jedem Push synchronisieren. Ein Timer muss im Sleep ja weiterlaufen, sonst wacht der ESP nicht auf. Muss ich mir mal ansehen, ob ich das für die Timestamps verwenden könnte. Die Drift zwischen zwei Pushes wird nicht relevant sein.

4-20mA und Draht geht leider nicht wegen der Verkabelung. Ich möchte alle Räume überwachen, also: 2x Wohnzimmer, Schlafzimmer, Bad, Arbeitszimmer, Abstellraum und die Küche evtl. mehrmals, z.B. über dem Dunstabzug und im Rest des Raumes. Das ist die Problemstelle. Zusätzlich noch auf beiden Hausseiten Außensensoren im Schatten und einen Sensor im Stiegenhaus, da daher die kalte Wand kommt. Macht in Summe also mind. 10 Sensoren, die ich nicht verkabeln kann bzw. will. Loch zum Stiegenhaus ist etwas doof Wink

(12.10.2016, 10:32 PM)scooot schrieb: Der Typ aus dem Link hat' auch eine Klasse gebaut, welche die Uhrzeit aus dem Netz holt. Damit könntest du bei jedem Push auch die Zeit auf dem ESP korrigieren und zu jedem Messwert den Timestamp ablegen. Legt man die Push Intervalle so aus, das wenn das WLAN ausfällt, auch genügend Speicher für zwei-drei weitere Versuche ist, bist du da auch raus. Weiß' aber nicht, wie sich das dann mit der Zeit verhält.

Ja, das wäre eine Möglichkeit. Habe ich auch in die Antwort an Christian eingearbeitet - Danke Smile

Ich habe mir aber folgende Frage gestellt: ist es wirklich schlimm, wenn mal ein paar Messwerte verloren gingen? 3 Messwerte entsprechen 3 Minuten - kein Beinbruch, wenn nicht gerade gelüftet wird. 
Ich tendiere zum Overengineering, daher hatte ich anfangs mit lokalem Speicher, Timestamps, Absicherung der Übertragung und Notfall-Mesh-Netzwerk gespielt. Aber nur um zu sehen, ob ich evtl. ein Feuchtigkeitsproblem bekomme und das genauer zu analysieren? Irgendwie bin ich grad Richtung "keept it simple, stupid" unterwegs. Oder auch "frickel was zusammen was funktioniert, und ändere es später". Nichts hält dann bekanntlich besser als ein Provisorium Wink

Ein oder mehre Tage zu verlieren wäre hingegen blöd - da sollte ein Mechanismus her wie ich das leicht überprüfe. Oder halt eine Anzeige im Wohnzimmer, dann funktioniert das automatisch. Ich glaub, den Gedanken muss ich weiter verfolgen.
 
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#15
Aber eins ist mir noch aufgefallen: ein Schwenk auf den DHT22 könnte sinnvoll sein. Genauigkeit ist ähnlich dem HDC1080 und dem SHT21. Allerdings hat er andere Vorteile:
  • Schutz durch das Gehäuse
  • Preis gleich wie der HDC1080
  • Fertige Libraries
  • Pins als Anschluss
Vor allem letzteres bedeutet, dass ich eigentlich keine zusätzliche Platine routen muss. Theoretisch kann ich alles in eine kleine Box einbauen, das Sensorkabel rausführen und den Sensor außen befestigen. Evtl. noch irgendwo auf einer kleinen Lochrasterplatine einen kleinen Verpolschutz anlöten (oder fliegend verdrahten und ins Gehäuse kleben):
http://www.ti.com/lit/an/slva139/slva139.pdf
http://www.infineon.com/dgdl/Reverse-Bat...1887722615

Das wäre dann wirklich "least effort". Vielleicht komme ich heute Abend mal zum Messen der Verbindungszeit per W-LAN. Dann sehe ich, ob der Plan überhaupt aufgehen kann.


€: Ok, nicht so gut: https://tzapu.com/minimalist-battery-pow...re-logger/
Deep Sleep und der DHT vertragen sich nicht. Müsste man also mit einem kleinen FET wegschalten. Sonst ist das ganze sprichwörtlich gestorben ...
Auch die 3,3V minimale Versorgungspannung passen nicht zur Entladekurve von LiFePO4 Akkus.

Den HT7333-A in der Schaltung verstehe ich nicht ganz.
Zitat:Supply Voltage .........................VSS−0.3V to VSS+14V
http://www.holtek.com.tw/documents/10179...8418487816
Vss-0,3V würde ja bedeute, dass der Wandler in geringem Maße auch als Step-Up arbeitet? 

Aber, ich könnte statt einer LiFePO4 auch eine normale Li-Ion-Zelle mit 2 oder 2,5Ah und 4,2V Ladeschlussspannung verwenden. Bei einem Ruhestrom von max. 7µA wäre der Regler verkraftbar. Kostet wahrscheinlich 1-2 Tage Laufzeit, würde aber durch die höhere Kapazität locker wettgemacht werden.
 
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#16
i Nein, 0.3V ist ziemlich sicher die Spannung der (ESD) Schutzdiode. Bei höherer Spannung fängt sich an zu leiten und wird irgendwann abbrennen.
 
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