Jemand Lust eine Raspberry Wetterstation mit zu bauen?

[Labmaster]

Prof.Mobilux
der von dir in der Liste angegebene BMP280 hat "nur" Temperatur und Luftdruck.
Wenn du wie von dir angegeben auch noch die Feuchtigkeit im Sensor haben möchtest, dann wäre das der BME280 von Bosch.
Ich kann von diesem Sensor aber aktuell nur abraten, ich habe diesen für eine speziellere Messtation im Einsatz und benötige im Schnitt einen Sensor pro Jahr.
Es scheint so als ob dort irgend etwas im Feuchtigkeitssensor korrodieren würde, dabei schiebt sich dann die Sensorausgabe immer weiter nach oben (Offset gegen 100)

Bei einigen der Sensoren ist auch ein sauberer und sehr definierter Powerup notwendig, weshalb ich in der Vergangenheit die Stromversorgung zu den Sensoren über einen FET bzw. den Enable eines Spannungsreglers abschaltbar gemacht habe.
Für mnache Sensoren ist der Spannungsanstieg im Einschaltmoment nicht schnell genug, vor allem wenn da dann noch ganze Rechnersystem mit Ihren Eingangskapzitäten auf der Versorgungsleitung hängen.
Das muss man jeweils im Datenblatt der Sensorhersteller Chips nachschauen, also speziell die Anstiegsgeschwindigkeit sowie die Zeit der Initialisierung nach dem Powerup.

Also am besten die Versorgung der Sensoren hart über Software schaltbar machen und hinter diesem Schalter großer Kapazitäten vermeiden.

[Prof.Mobilux]

Prof.Mobilux
der von dir in der Liste angegebene BMP280 hat "nur" Temperatur und Luftdruck.
Wenn du wie von dir angegeben auch noch die Feuchtigkeit im Sensor haben möchtest, dann wäre das der BME280 von Bosch.

Hehe, das habe ich auch schon festgestellt Hab bei Amazon nicht genau geschaut.... Habe mittlerweile die korrekten Sensoren hier liegen.

Ich kann von diesem Sensor aber aktuell nur abraten, ich habe diesen für eine speziellere Messtation im Einsatz und benötige im Schnitt einen Sensor pro Jahr.
Es scheint so als ob dort irgend etwas im Feuchtigkeitssensor korrodieren würde, dabei schiebt sich dann die Sensorausgabe immer weiter nach oben (Offset gegen 100)

Interessant. Hatte recht lange im Internet recherchiert und eigentlich wird der Sensor überall "in den höchsten Tönen" gelobt. Muss man mal beobachten, zum Glück ist er ja recht preiswert. Alternative wären dann noch SHT4x oder ein DHT22, wobei denen dann der Luftdruck fehlen würde.

Also am besten die Versorgung der Sensoren hart über Software schaltbar machen und hinter diesem Schalter großer Kapazitäten vermeiden.

Dabei redest Du aber von einem ESP/Arduino, oder? Ich konnte das jetzt auf dem Zero2 nicht feststellen, einfach auf dem Breadboard angeschlossen und fertig.

[Labmaster]

...
Dabei redest Du aber von einem ESP/Arduino, oder? Ich konnte das jetzt auf dem Zero2 nicht feststellen, einfach auf dem Breadboard angeschlossen und fertig.

Nein das hat mit den Prozessorsystem nichts zu tun sondern mit den Sensoren, die sind teilweise halt sehr empfindlich was den Powerup angeht.
Teilweise laden da Sensoren intern Parametertables beim Startup, berechnen aus erstem Messwerten default, oder z.B. messen für Rel. Feuchte erst mal die Temperatur usw. Wenn zu solchen Zeitpunkten dann Spannungseinbrüche auftreten oder z.B. zu früh den Bus initialisiert wird, dann machen manche Sensoren halt Mist.
Das kann dann 50 mal Einschalten oder das erste halbe Jahr oder oder oder ... gut gehen und irgendwann ändert sich was (z.b. durch Alterung, Anderung von Kapazitäten im Spannungspfade .....) und es geht dann nicht mehr.
Wenn man die Sensoren dann definiert erst per Powerup startet wenn alles sich eingeschwungen hat und stabil ist, dann umgeht man solche Problem gänzlich.
Hab auch schon gesehen, dass sich z.b. fertige Librarys nicht an Powerup Timing Vorgaben halten. Irgendwann wundert man sich dann warum es ewig funktioniert hat und auf einmal Probleme kommen.
Ist halt mein Erfahrung mit solchen Sensoren aus den letzten 15 Jahren.
Wo man auch sehr aufpassen sollte sind Sensoren mit Analogausgängen wenn die Ausgänge equidistant zur Versorgungsspannung arbeiten, hier ist dann auch noch zusätzlich analoger Aufwand bezüglich Spannungsversorgung zu betreiben.

[Prof.Mobilux]

Gestern hatte ich bei uns (mit klarem Himmel und "vollem" Sonnenschein) die Chance alle 3 Sensoren über den Tag zu testen. Wobei ich teilweise an den Einstellungen noch etwas herumgespielt habe. Hier die Ergebnisse:

Helligkeit: Ecowitt WH24 und WH65B Wetterstation (als Referenz / Vergleich):

Die WH65 Station hängt 10m entfernt von meinem Messaufbau, allerdings mit komplett freier Sicht auf ca. 3m Höhe. Es handelt sich um die I-Bauform (2-wing). Mein Messaufbau war in Bodennähe und teilweise verschattet.

Wo die WH24 ("das Boot") hängt weiß ich leider nicht, sie muss "irgendwo" in der Nähe hängen. Aber es ist erstaunlich, dass beide Stationen bis auf wenige Ausnahmen nahezu 100% identische Werte liefern. Ecowitt scheint hier die Sensoren tatsächlich ganz ordentlich zu kalibrieren.

WH24:


WH65B:


Man sieht, dass die Stationen wie erwartet den vollen Sonnenschein bis ca. 115.000 Lux problemlos erfassen können. Die Spezifikation sagt dazu laut https://meshka.eu/Ecowitt/dokuwiki/d...d=start#arrays

Light* 0 Klux to 200 Klux ±25% with Resolution 0.1Klux

Im Dämmerungsbereich kann man deutlich sehen, dass die Auflösung nicht über die angegebenen 100 Lx hinauskommt. Unter 50 Lx zeigen beide Stationen 0 Lx an. Für die Erfassung von Dämmerung sind die Stationen (bekanntermaßen) nicht geeignet. Die WH65B als "neuere" Generation schneidet da noch etwas besser ab als die alte WH24.

WH24:

WH65B:

[Prof.Mobilux]

Helligkeit: Sensor BH1750:

Der BH1750 kann in verschiedene Mess-Modi versetzt werden und so die Auflösung sowie die maximal mögliche Helligkeit beeinflusst werden. Theoretisch kann er so laut Datenblatt https://www.mouser.com/datasheet/2/3...i-e-186247.pdf erfassen:

It is possible to detect min. 0.11 lx, max. 100000 lx by using this function.

Praktisch ist der Adafruit-Treiber aber auf die H-Resolution fix eingestellt (aktuell im Multi-IO Plugin, das lässt sich aber noch ändern), daher hat dieser Treiber ohne Modifikation eine Auflösung von 1 Lux und eine maximal mögliche Helligkeit von ca. 55.000 Lux.

Für die Erfassung des Tagesverlaufs ist er aus meiner Sicht damit nicht geeignet, er bleibt bei Helligkeiten > 55.000 Lux einfach auf dem Wert stehen:



Die Dämmerung kann er damit aber sehr ordentlich erfassen:



Er löst die Werte < 20 Lux nahezu perfekt in 1 Lux Schritten auf bis zu einem minimalen Wert von 0.8 Lux, anschließend springt er auf 0.

[Noschvie]

Wie sieht deine Testumgebung aus? ESP32 oder ein RPi

[Prof.Mobilux]

Zero2

[Prof.Mobilux]

Helligkeit: Sensor TLS2561:

Der TLS2561 kann in zwei Modi betrieben werden: Gain 1x und Gain 16x. Datenblatt: https://cdn-shop.adafruit.com/datasheets/TSL2561.pdf Da ich im ersten Test erst einmal die Tageshelligkeit ermitteln wollte, habe ich ihn mit 1v Gain betrieben (damit kann er größere Werte erfassen, ist aber ungenauer).

Auch bei Gain 1x ist er für die Erfassung des Tagesverlaufs aus meiner Sicht nicht geeignet, er geht bei Helligkeiten > 40.000 Lux einfach auf 0:



Da ich ihn nicht optimiert für die Dämmerung betrieben habe, sind die Werte hier deutlich schlechter als beim BH1750. Ich werde die Gain 16x aber noch nachtesten. MIt Gain 1x liegt die Auflösung nur bei +/- 10 Lux, was für die Erfassung der Dämmerung ungeeignet ist:



Update:
Mit einer Integration Time von 402ms und Gain=16 löst der TLS2561 perfekt in der Dämmerung auf.

[Prof.Mobilux]

Helligkeit: Sensor KY018:

Der KY-018 ist ein LDR (Fotowiderstand - https://www.elektronik-kompendium.de...rstand-ldr.htm). Auf dem KY-018 ist ein Spannungsteiler verbaut und man misst die Spannung über den Festwiderstand - d. h. die Spannung wird höher, je weniger Licht auf den Fotowiderstand fällt. Man muss also die erzeugte Kurve "umgekehrt" zu den Sensoren lesen, die direkt Lux ausgeben.

Vorteil am KY-018 ist, dass er über den gesamten Bereich (also starkes Sonnenlicht und Dämmerung) Werte ausgegeben hat. Nachteil ist, dass man keine Lux-Werte sondern eine Spannung erhält. Es ist also eine Kalibrierung notwendig.

Mit den von mir gewählten Einstellungen am Analog-Digitalwandler war die Auflösung bei hohen Lichtwerten über den Tagesverlauf zwar da, aber nicht sehr hoch. Hier müsste man vermutlich dich noch einmal am Fest-Widerstand des Spannungsteilers spielen, um die Genauigkeit zu erhöhen. Auf der anderen Seite spielt eine hohe Auflösung bei Helligkeiten um 10.000 Lux auch keine riesige Rolle...

Ich finde den KY-018 für den Tagesverlauf sehr vielversprechend, auch wenn der den Nachteil hat, dass man ihn Kalibrieren muss. Ich werde das mal weiter verfolgen und versuchen noch weiter zu optimieren:



Und noch einmal im Vergleich zum WH24 (umgekehrte Auftragung beachten! Hoher Wert WH24 entspricht niedriger Wert KY-018):


In der Dämmerung hat der KY-018 perfekt aufgelöst und hat dabei sogar den BH1750 noch übertroffen und noch Werte < 1 Lux differenzieren können! Bei ca. 21:30 sprang der BH1750 von 0,8 Lux auf 0 Lux, während der KY-018 noch weiter runter aufgelöst hat.

Als Dämmerungssensor ist der KY-018 für mich aktuell erste Wahl, wenn man wirklich sehr weit herunter detektieren möchte.

[Prof.Mobilux]

Parallel zu den verschiedenen Helligkeitssensoren habe ich mir Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Luftdruck angeschaut. Wieder als Referenz die Ecowitt Wetterstationen in der Nachbarschaft.

Temperatur: Ecowitt WH24 und WH65B Wetterstation (als Referenz / Vergleich):

Auch hier wieder sehr beeindruckend, wie nahe die Messergebnisse der beiden Stationen beieinander liegen. Es sind aber definitiv verschiedene Stationen die da senden (sieht man am Absolutstand des Regenmengenmessers). Ecowitt scheint da wirklich sehr gut zu kalibrieren und/oder zu reproduzieren:



Humidty: Ecowitt WH24 und WH65B Wetterstation (als Referenz / Vergleich):

Siehe oben.

[Prof.Mobilux]

Temperatur DHT22 und BME280:

Zum Vergleich mit aufgetragen die Temperaturen der beiden Wetterstationen, wobei hier sicherlich ein deutlicher Einfluss des Aufstellungsortes mit hineinspielt (ich in Bodennähe, die Wetterstationen in 3m Höhe - zudem haben wir lokal sehr unterschiedliche Windverhältnisse). Daher macht ein Vergleich der Absolutwerte hier wenig Sinn.



Gegenüber den Wetterstationen haben beide Sensoren eine Abweichung von ca. 1 °C (wobei hier wie gesagt der Aufstellungsort einen großen Einfluss haben wird). "Meine" beiden Sensoren DHT22 und BME280 unterscheiden sich hier um durchschnittlich 0,5 °C. Ich kann keinen Favoriten ausmachen - auch kann ich mangels kalibriertem Messgerät nicht sagen, wer von beiden nun genauer misst. Was auffällt ist, das der BME280 etwas weniger "springt" als der DHT22. Hier scheint die Kompensation o. ä. im Sensor etwas besser zu funktionieren. Das gefällt mir am BME280 besser als am DHT22. Aber generell würde ich beide Sensoren für geeignet halten.

[Prof.Mobilux]

Luftfeuchtigkeit DHT22 und BME280:

Zum Vergleich mit aufgetragen die Luftfeuchtigkeit der beiden Wetterstationen, wobei hier sicherlich ein deutlicher Einfluss des Aufstellungsortes mit hineinspielt (ich in Bodennähe, die Wetterstationen in 3m Höhe - zudem haben wir lokal sehr unterschiedliche Windverhältnisse). Daher macht ein Vergleich der Absolutwerte hier wenig Sinn.



Gegenüber den Wetterstationen haben beide Sensoren eine Abweichung von ca. 5-10 % (wobei hier wie gesagt der Aufstellungsort einen großen Einfluss haben wird). "Meine" beiden Sensoren DHT22 und BME280 unterscheiden sich hier um durchschnittlich 5%. Interessant ist, dass beide Sensoren über die Betriebszeit stärker auseinander zu laufen scheinen. Kann ich mir aktuell noch nicht erklären. Ich kann keinen wirklichen Favoriten ausmachen - auch kann ich mangels kalibriertem Messgerät nicht sagen, wer von beiden nun genauer misst. Was auffällt ist, das der BME280 etwas näher an den Wetterstationen zu liegen scheint, aber wie gesagt schwer zu sagen, da der Aufstellungsort hier einen Einfluss hat.

[Prof.Mobilux]

Luftdruck BME280:

Mangels Vergleich kann ich dazu recht wenig sagen. Die Auflösung ist im 100stel Bereich auf jeden Fall sehr gut. Da ich keine Möglichkeit eines Vergleiches habe, hier nur der Tagesverlauf von gestern:

[hismastersvoice]

Finde es gut wie analytisch du da machst.

Ein Sensor wie der KY-018 der erst kalibriert werden muss, finde ich unpraktikabel.

Ich habe nochmal ein wenig gesucht und einen interessanten Sensor gefunden der alles abdecken könnte.
SEN0390 | DFRobot Umgebungslichtsensor | RS (rs-online.com)
Ambient Light Sensor (0-200klx) for Arduino - DFRobot
Was mir an dem Sensor besonders gut gefällt, ist das er schon unter einem Dom sitzt, und eine sehr gute Auflösung bis 200klux hat.

Was denkst du?
Ich bestelle ihn und lasse ihn an dich liefern wenn du ihn für sinnvoll empfindest.

[Prof.Mobilux]

hismastersvoice Der Sensor klingt sehr interessant. Laut Datenblatt müsste er sogar in der Dämmerung ganz gut funktionieren. Und wenn man sich um den Dome nicht noch selbst kümmern muss, ist das umso besser. Nur eine Python-Lib habe ich nicht gefunden, und die bräuchte es, um den Sensor in MQTT-IO einzubinden. Darauf basiert das Multi-IO Plugin. Kann man aber sicherlich auch selbst schreiben (hab ich unter Python nur noch nie gemacht).

Ich hab auf jeden Fall mal zwei Stück zum Testen bestellt.

Für die Dämmerung habe ich aktuell mit dem TSL2561 im Gain=16-Mode perfekte Ergebnisse (habe ich hier noch nicht gepostet, stammen von gestern Abend). Meine bisherige Idee war, den TSL für die Dämmerung herzunehmen und im Gain=1 Modus damit auch den KY-018 gleich u kalibrieren. Der KY-018 könnte dann die Lux-Werte > 40000 erfassen und der TSL2561 die Werte < 40000 Lux. Mit einer Ausgleichsgeraden im Formelbaustein müsste das ganz gut funktionieren. Aber ja: Die Kalibrierung ist eine Hürde, die ich auch gerne umgehen würde. Wobei man auch noch schauen könnte, inwieweit die KY-018 Toleranzen aufweisen. Ich habe hier 5 Stück liegen. Eventuell braucht es da gar keine eigene Kaiibrierung, sondern man kann die von mir erstellte Kalibrierkurve nehmen.

Mal sehen, auf jeden Fall erstelle ich heute über den Tag mal die Kalibrierung mit verschiedenen Einstellungen des ADS1115. Wenn der SENS0390 sich einbinden lässt, um so besser. Dann brauchen wir den KY-018 nicht.

[Prof.Mobilux]

Sehr interessanter Thread, der sich damit beschäftigt, wie Outdoor fähig die günstigen Sensoren sind. Der User iesre ist David Brooks, der Präsident vom Institute for Earth Science Research and Education https://instesre.org

https://forums.adafruit.com/viewtopi...52997&start=15

hismastersvoice Im thread wird auch der SEN0390 erwähnt, leider ohne Ergebnis. Auch wird über den DHT2s und BME280 diskutiert.

Sein Buch Exploring Your Environment with Arduino Microcontrollers David R. Brooks werde ich mir mal besorgen. Ich glaube von meinem 100 Euro Ziel kann ich mich so langsam verabschieden 😂

Zitat aus einer seiner Veröffentlichungen, was Labmaster ja hier auch schon zum bME280 geschrieben hat:

As noted previously, neither the DHT22 nor BME280 sensors are actually rated for continuous outdoor use by their manufacturers. These inexpensive sensors are widely advertised as being suitable for Arduino-based weather stations, but this is not an accurate or fair message to consumers. There is a reason they are inexpensive! In outdoor applications, they will eventually fail over a time scale measured in months, or perhaps even weeks, rather than years. The relative humidity sensor is the most vulnerable, as repeated exposure to very high humidity conditions causes the sensor to deteriorate. In my system, the DHT22 RH sensor has been reasonably consistent over several months, if not necessarily very accurate. On the other hand, after several weeks, the RH sensor on one BME280 sensor started returning a value of 100% all the time, and before that, values that were much too high to be reasonable. I do not believe that erratic DHT22 or BME280 sensors can be "fixed" just by drying them out, so you may have to accept the necessity to replace these sensors on a regular basis.
These system problems and failures are inconvenient, for sure, but for me they do not diminish the overall value of this system. They do clearly make the point that inexpensive sensors, especially for relative humidity, are problematic in the long term when used in any weather station application.

[hismastersvoice]

Wichtig für die Sensoren ist wohl wie man sie montiert.
Es ist einigermaßen klar das wenn eine BME280 nicht Kopfüber montiert wird, sich unweigerlich in dem Sensor Feuchtigkeit sammeln wird.
Auch der DHT22 muss so montiert werden das sich Flüssigkeiten nicht sammeln können.

Wir reden hier nur von kleinen Menge an Feuchte, die reichen aber um den Sensor zu zerstören oder um dauerhaft falsche Werte anzuzeigen.

Die Entwickler von bei Ecowitt montieren auch alle Sensoren so da keine Feuchte stehen bleiben kann.



Ich habe seit 8 Jahren einen HIH5030 einen DS1820B in einem Gehäuse mit einem Luftdruck-Schaldämpfer.
Der Schaldämpfer hat zwei Funktionen. Wasser raus lassen wenn sich Kondens bildet, und Luftfeuchte zum messen rein lassen.
Daneben habe ich ein Jahr zum vergleich einen Ecowitt WH31 laufen lassen. Die Werte waren vor der Kommastelle immer gleich.
Ich habe den Sensor gerade nochmal daneben gehängt um zu sehen ob sich nach 7 Jahren was geändert hat.
Aber was ich so an Werten bekomme ist plausibel.


Die Lib für den SEN0390 für Arduino ist recht klein und gut dokumentiert. Ob ich das aber Python übersetzten kann???
Da müsste man sich wirklich mal tiefer damit beschäftigen.