Wolkensensor - Die astronomische Wetterstation

[Knickohr]

Hallo

Was gibts Neues von der Wolkensensor-Front ?

Nun ja, das Ding hat einen Schaltausgang bekommen. Und man kann die Schwelle der max. "Bewölkung" einstellen. Überschreitet die Wolkentemperatur diesen Wert, so gibt das Ding (momentan nur eine LED) Alarm aus und die Beleuchtung geht an. Da kann man aber über einen Schalttransistor beliebiges Zubehör anhängen.

Außerdem kann man jetzt die Displayhelligkeit über PWM regeln. Beim Start der Wetterstation werden zudem noch die Ortskoordinaten des Standortes abgefragt. Man kann jeden beliebigen Ort auf diesem Planeten in 0,01°-Schritten angeben.

Die Wetterstation wird von mir mit Akkubetrieb konzipiert. Dazu erhält sie einen Li-Po-Akku mit über 2100mAh, was für mindestens einen Tag Dauerbetrieb und max. Displayhelligkeit voll ausreicht. Wird die Helligkeit auf Null gesetzt und nur kurz beim Ablesen eingeschaltet, so hält der Akku über eine Woche durch. Selbstverständlich wird auch hier ein passender Akkulader mit implementiert und der Betrieb ist mit Netzteil möglich. Die Stromversorgung für das Display und den Analogteil werde ich über Ladungspumpen realisieren. Dazu gibt es fertige ICs ohne viel Peripherie.

Der analoge Kontrastregler für das Display wird wegfallen. Die Einstellung des Kontrastes ist nur einmal nötig. Werde ich mit einem kleinem Trimmporti erledigen.

Die Schaltung hat 5 Taster bekommen für Helligkeit und "Wolkenschwelle". Der 5. Taster ist zum Abschalten des Alarms. Wenn man die Wolkenschwelle ganz nach unten zieht, ist der Alarm deaktiviert. Natürlich wird die Alarmschwelle im Diagramm angezeigt (gepunktete waagrechte Linie).

Ich bin immer noch auf der Suche nach einem Display, das man auch ohne Beleuchtung unter Tags gut ablesen kann. Es sollte natürlich genauso einfach ansteuerbar sein. Ideal wäre ein Display mit roter LED-Beleuchtung und mit geringerem Stromverbrauch.

Ich fange dann mal an eine Platine zu designen. Leider muß ich mich erst mal nach einer EAGLE-Lizenz umschauen. Die Light-Version reicht nicht mehr aus. Die Platine wird größer als 10x8cm sein, idealerweise genauso groß wie die des Displays. Dann kann die ganze Sache als Sandwich verbacken werden.

Die Probleme mit den Artefakten sind gelöst. Kamen wirklich über das Fusing rein. Jetzt formatiere ich die Werte einfach und prüfe vorher, ob sie im vorgeschriebenen Rahmen sind.

Ich bräuchte noch ein paar Ports mehr und möchte deshalb auf den Atmega645V umsteigen. Doch leider ist im BASCOM ein Bug, er unterstützt die Softclock bei diesem Prozessor nicht. Hab auch schon eine eMail an MCS geschrieben. Das Problem wird wohl gelöst werden.

Thomas

 

[Knickohr]

Hallo zusammen

Das Projekt wächst und gedeit ! Schaltplan und Platine ist fertig.

Die Platine in etwas höherer Auflösung :
http://www.sternhimmel-ueber-ulm.de/scratch/ProzessorPCB.gif

Thomas

 

[StevieL]

Hallo Thomas,

genial! Genau was ich gesucht habe! Zwar habe ich keine Verwendung für einen Wolkensensor, aber an einem Algorithmus zur Bestimmung von Mondaufgang und Monduntergang arbeite ich schon länger. Bislang habe ich es nur nicht hinbekommen.
Ich will so etwas in meinen Aquariencomputer (zur Steuerung eines Meerwasseraquariums) implementieren. Das Einzige was ich jetzt noch bräuchte wäre der Tag der Mondphase, dann könnte ich die Helligkeit des Mondlichtes noch entsprechend dimmen. Du hast das ja mittlerweile in deiner Software eingebaut. Kannst du mit da eine Tip geben oder eventuell den Code zur Verfügung stellen?

 

[Knickohr]

Hallo,

also die Formeln für die astronomischen Berechnungen habe ich aus dem Buch "Paractical Astronomy with your Calculator". Ist zwar in englisch geschrieben, aber gut verständlich. Da sind noch jede Menge Formeln drin.

Was meinst Du mit Tag der Mondphase ? Das Mondalter ?

Thomas

 

[StevieL]

Hallo Thomas,

ja genau, das meine ich. Du hast das ja - wie auf den neueren Bildern ersichtlich ist - sogar grafisch umgesetzt. Kann man das aus deiner Formel für die Bestimmung von Mondaufgang und -untergang schon irgendwo auslesen oder hast du da noch einen separaten Programmteil eingebaut? Ich habe mir aus dem Programm, welches du hier veröffentlicht hast, den für mich interessanten Teil rauskopiert und angeglichen. Ich hoffe du hast da nichts dagegen.

Hintergrund für das Ganze ist, dass ich eine möglichst gute Mondsimulation erreichen möchte, die die Vermehrung bestimmter Tiere ermöglicht. Die richten ihren Vermehrungszyklus nämlich teilweise exakt nach den Mondphasen.

Gruß, Stefan

 

[Knickohr]

siehe Anhang letzter Beitrag

Thomas

 

[StevieL]

Hallo Thomas,

genial! Danke! Meine Beleuchtungssteuerung kann ich somit fertig stellen.

Gruß, Stefan

 

[ts230]

Hallo,
Ich möchte mir auch soeine Wetterstation bauen.
ich habe vor,eine RTC Anzubauen damit das auch bei länger fehlendem DCF-Signel geht.Ich werde eine schleife Einbauen, die nach 10 min. auffordert,die RTC zu stellen.
Dann versuche ich sie um eine Datenloggerfunktion erweitern,die ich mit einem Delphi-Programm verwalten kann.Ansonsten:
Echt super

Frage:
Was meint ihr,wie das als Geschenk ist???

 

[Knickohr]

Hallo,

wieso RTC anbauen ? Ist doch schon eine drin. Nun ja, sehr genau ist sie nicht und wenn der Strom weg ist, geht die Zeit verloren. Das ist aber egal, mit dem jetzigen Akku hält das Ding mehrere Tage durch, falls die Displaybeleuchtung ausgeschaltet ist.

Die Uhr wird eigentlich jede Stunde neu gestellt, falls ein gültiges DFC-Telegramm empfangen wurde. Ist glaube ich genau genug

Sodale, ich glaube ich muß mal wieder ein bißchen weiter machen mit der Wetterstation. Sie hat ja jetzt einem mehrwöchigen Test hinter sich, auch der Sensor ist seit dieser Zeit an der frischen Luft und funktioniert noch. Mal sehen, ob ich das Ding noch bis Ende des Jahres serienreif bekomme.

Thomas

 

[Knickohr]

Ich bin aber mittlerweile soweit, das das Ganze in ein etwas größeres, flaches Gehäuse paßt und über 2 Tage mit Akku betrieben werden kann. Dann sollte es allerdings an die Ladestation.

Die Sensorenplattform ist soweit optimiert, das sie wetterfest ist. Temperatur- und Wolkensensor sind seit fast einem Monat in der freien Natur und zeigen keine Ausfallerscheinungen. Mußte ganz schön tricksen, damit auch bei Sonneneinstrahlung und hoher Luftfeuchte oder Regen die Sensoren korrekt anzeigen, bzw. nicht absaufen. Ich werde nachher mal ein Foto von der "Sensorenphalanx" anhängen.

Auch mit anderen Displays habe ich ein wenig experimentiert. Bin aber wieder auf das "alte" blaue Display zurück gekommen. Andere Displays konnte man gut bei Tag ablesen, aber bei Beleuchtung (Nachts) war fast kein Kontrast mehr da. Vor allem bei etwas gedämpfter Beleuchtung. Außerdem kann ich das blaue Display jederzeit bestellen und es ist verfügbar. Es ist auch das mit dem geringsten Stromverbrauch.

Jetzt muß ich mir erst mal eine neue Lizenz für EAGLE besorgen, weil das Ganze nicht mehr für die Non-Profit-Lizenz, die 160x100mm Routingfläche hat, ausreicht. Das wird erst mal richtig teuer

Thomas

 

[Knickohr]

Hallo

Sodale, ich denke DAS wird der Prototyp sein. Die Platine werde ich dann mal machen lassen. Ganz schön teurer Spaß diesmal. Hoffentlich paßt das Layout auch und sind keine Denkfehler drin.

Mittlerweile habe ich auf den Atmega1281 umgesattelt wegen den vielen Ports. Habe zwar zuerst den Atmega640 im Sinn gehabt, aber das TQFP100-Gehäuse ist beim Löten schon eine Fuzzelei ! Schön, das der Atmega2561 pinkompatibel ist. Der Speicher wird wohl nicht aus gehen.

Das Ganze bekommt auch einen SD-Kartenleser mit dem ich dann einen Datenlogger für viele tausend Meßwerte implementiere. Vorausgesetzt, ich bekomme das Mini-DOS von MCS-BASCOM zum Laufen. Alles theoretisch, sollte aber funktionieren. Zumindest haben andere das schon hin bekommen.

Vielleicht kann der eine oder andere mal drüber schauen, ob ich irgendwelche groben Fehler im Layout und den beschalteten Pins habe. Ich habe halt frei Schnauze mal angeschlossen. Kann gut sein, das der eine oder andere Port für diese Funktion nicht geeignet ist. Ist halt jetzt Risiko mit der Platine.

Ach ja übrigens. Die Non-Profit-Version von Eagle reicht vollkommen aus. Ein kurzer Anruf bei der Hotline von CadSoft und der gute Mann hat mir gesagt, ich muß nur einfach alle Bauteile, die in einer Bibliothek sind, innerhalb von den 160x100mm platzieren. Alles andere kann außerhalb sein.

Thomas

 

[thomasr]

Sieht gut aus.

Grüße,
Thomas

PS: Brief von Amazon angekommen?

 

[Knickohr]

Jepp, kam an. Danke

Habs zuerst nicht zuordnen können.

Thomas

 

[Pitlem]

Hallo Thomas,

kannst du die Anschlussbelegung vom Display posten?

Hab Dank.

Grüße Pit

 

[Knickohr]

Bittaaa scheee

 

[Pitlem]

Jop, schneller geht nit.

THX nochmal.

Wenn mein Augenlicht mich noch nicht ganz verlassen hat, zähle ich an deinem Display 38 Kontakte und in dem Datasheet 34 . Sind die Kontakte der Reihenfolge nach gleich? Hab nämlich ein identisches gebuchtet.


Gruß Pit

 

[Knickohr]

Jepp, ist nicht haargenau das Display. es interessieren nur die linken 22 Pins, und die sind wie beschrieben. Die Außenmaße der Platine stimmen auch, aber nicht die genaue Position des Displays.

Thomas

 

[Knickohr]

Guckt mal !

Platine kam heute an. Schnell zusammengebaut und dem Atmega programmiert. Funktioniert sogar auf Anhieb Naja, ein paar Keinigkeiten gabs schon. Z. B. habe ich mich mit der ISP-Schnittstelle vertan und die falschen Pins an den Stiftsockel geführt. Aber Glück gehabt, auf dem 2. Stiftsockel waren die "fehlenden" Pins abgreifbar. Wußte gar nicht, das beim Atmega1281 die ISP-Pins anders belegt sind, als bei den kleineren Atmels.

Und den 16-bit PWM bekomme ich auch irgendwie nicht zum Laufen. Rennt mir immer nur mit 8-bit. Ist zwar nicht so schlimm, da ich damit nur die Displayhelligkeit steuere, aber trotzdem Schade.

Jetzt muß ich mich an das passende Gehäuse machen und das Ding ausgiebig testen. Der Cardreader zum Datenloggen muß auch noch programmiert werden.

Thomas

 

[Markus]

WoW!!

WoW, Thomas!!!!

Un wenn bekomme ich mein Exemplar?

Grüße,
Ma

 

[Knickohr]

Hallo Markus,

sobald alles funktioniert. Hab gestern noch den DCF77-Empfänger geschrottet (falsch angelötet *grrr*). Und auch der Cardreader rennt. Das wird vermutlich noch eine Programmierschlacht werden. Du hast nicht zufällig schon mal mit BASCOM auf SD-Karten geschrieben ?

Nochmal ein paar Bilder von der "Sensorenplattform" :

Der Blick von unten in die Sensorenplattform. Sehr schön kann man den Temperarur- und Feuchtesensor in seinem Röhrchen erkennen. Den DCF77-Empfänger habe ich auch an die freie Luft gesetzt. Der Empfang ist um einiges besser als in der Bude.

Der Blick von oben auf die Sensorenplattform. Man kann den Heizwiderstand erkennen, der verhindert das der Wolkensensor zutaut. Stört Euch nicht an der großen Platine, die ab und zu mit im Bild ist. Hat mit der Wetterstation nichts zu tun, ist eine selbstgebaute Handy-Richtantenne.

Hier mal die Luftströmung eingezeichnet, die den SHT71 umströmt (Kamineffekt), ohne das der Sensor naß wird. Verhindert Taubildung am Sensor und selbst wenn die Sonne draufbrennt, zeigt der Sensor die "richtige" Luftemperatur an. Natürlich alles Schnee- und Regen-geschützt.

Der Wolkensensor. Er sitzt mit der Oberseite, dem Fenster, an der freien Luft. Da der eigentliche Sensor luft- und wasserdicht vergossen ist, kann man ihn auch der Umwelt aussetzen.

Thomas