Jemand Lust eine Raspberry Wetterstation mit zu bauen?

[Prof.Mobilux]

Habe mich heute noch mal ein wenig mit dem Thema ESP32 beschäftigt. Die Firmwsre ESPEasy unterstützt alle von mir in der Wetterstation verbauten Sensoren. Damit sollte es auch ein Leichtes sein, anstelle des bisher verwendeten Raspberry ZeroW die Wetterstation mit einem ESP32 zu bauen. Man benötigt dann allerdings irgendwo einen weiteren LoxBerry mit dem Weatherstation Plugin und dem FOSHKplugin, die die Datenkonvertierung durchführen. Aber an der Station selbst wäre nur der ESP32 im Einsatz.

https://espeasy.readthedocs.io/en/latest/Plugin/_Plugin.html#list-of-official-plugins

Sobald die Software und damit die Wetterstation fertiggestellt ist, werde ich mich dem Thema ESP32 auch noch widmen und als Alternative anbieten.

[Lenardo]

Was wäre der Vorteil von einem ESP gegenüber dem raspberry ?

[Prof.Mobilux]

Lenardo Ich sehe mehrere Vorteile, aber auch Nachteile, falls man noch keinen LoxBerry hat:

ESP32:

Vorteile

• Fehleranfälligkeit: Kein Betriebssystem, keine Updates notwendig, Komplettreset über spannungslos schalten möglich, keine SD-Karte. Aus meiner Sicht wichtigster Punkt.
• Preis: 5 EUR vs. 22 EUR
• Energieverbrauch

Nachteile

• Ein LoxBerry ist dennoch notwendig, falls im eigenen Netzwerk noch keiner existiert (Datenaufbereitung, Übermittlung zum Miniserver)

Auch die Datenaufbereitung könnte man natürlich auf dem ESP realisieren, dann wird der Aufwand (softwareseitig) aber immens hoch.

Je nach Zugänglichkeit der Wetterstation ist das Thema Fehkeranfälligkeit schon relevant. Habe gerade gestern die SDKarte nochmal aus dem Raspberry gefummelt, das war kein Spaß. Auf dem Dach möchte ich das nicht unbedingt machen....

[t_heinrich]

Gibt es immer noch Leute ohne Loxberry, dass müsste befohlen werden. :-P

[Lenardo]

einen Loxberry sollte jeder haben der an dem Projekt interessiert ist, da sehe ich keinen Nachteil, gibt eigentlich nur Vorteile für den ESP

[Prof.Mobilux]

Ich hatte mich bisher immer etwas gesträubt, da ich davon ausgegangen war, dass man den ESP komplett von Hand (also so wie damals die Arduinos) programmieren muss. Da war der Raspberry mit dem MultiIO Plugin einfach schon fertig. Aber mit ESPeasy ist das Framework auch schon fertig, auch da ist nichts mehr zu programmieren. Und damit rückt der ESP wieder nach vorne. Nur den Prototyping Hat für den ESP müsste man noch einmal entwerfen, aber das ist keine Raketenwissenschaft.

[Claude]

Schönes Projekt. Da meine Loxone Wetterstation nach 3 Jahren den Geist aufgeben hat, bin ich von diesem Projekt sehr begeistert. Wenn man diese Wetterstation fertig zu kaufen bekäme, wäre das toll, da ich mir nicht ganz zutraue eine solche nachzubauen.

[Lenardo]

Vielleicht geht der Professor in die Serienproduktion, so eine iSky mit einem i... vorne kann man verlangen was man will ;-)

[Prof.Mobilux]

Das Kapitel zum Solarstrahlungssensor ist nun auch im Wiki fertiggestellt:

https://wiki.loxberry.de/howtos_knowledge_base/loxberry_wetterstation/12_solarradiation

[Prof.Mobilux]

Kurzer Zwischenstand:

Software

Die Software in Form eines LoxBerry Plugins läuft jetzt seit ein paar Tagen im Dauerbetrieb. Allerdings fehlt noch das WebUI. Wie schon erwähnt bereitet die Software die Rohdaten der Sensoren vom MultiIO Plugin auf und reicht sie dann im Ecowitt-Format weiter. Das Ziel kann jede Software sein, die das Format versteht. Im Loxonebereich bietet sich hier das FOSHKplugin an, weil es von hier aus per MQTT an den Miniserver geht und auch weiterverteilt wird an weitere Wetterdienste und Wettersoftware. Bei mir laufen aktuell Forwards zu:

• WSWin
• Weather Underground
• Ecowitt
• PWSWeather
• Awekas-
• Windy.com
• Ambient Weather
• Weathercloud
• Wetternetzwerk Pro
• realtime.txt via ftp
• Cumulus
• Wetternetzwerk Sachsen (angemeldet)

Erste kleinere Probleme

Es zeigen sich aber auch die ersten kleineren Probleme. In den Gehäusen entsteht auf Grund der jetzt fallenden Temperaturen Kondenswasser. Ich hatte damals extra auf einen permeablen Filter zum Luftaustausch verzichtet, weil die exorbitant teuer sind bzw. man gleich eine riesige Menge Filtermaterial abnehmen muss, für das man keinerlei Verwendung hat. Meine Außenkameras haben einfach einen kleinen Beutel Silicagel verbaut. Das habe ich jetzt auch erst einmal probiert und mir für 5 EUR 50 Beutel bei Amazon bestellt. Ich werde berichten wie erfolgreich das ist.



Und dann rosten 90% der Schrauben an den Gehäusen bereits nach den paar Tagen Betrieb. Es betrifft so gut wie alle Schrauben, die durch Regen/Tau "im Wasser" stehen. Ich vermute, dass hier die Vernickelung so minimal ist, dass man sie beim Schrauben mit dem Schraubendreher direkt zerstört und die Schrauben somit anfangen zu korrodieren.

Die Schrauben kann man alle vergessen und werden durch Edelstahl ersetzt.

[Lenardo]

das ist der Grund warum ich davon ausgegangen bin das wir ein eigenes Gehäuse mit Dichtungen brauchen, die Kuppel ist diese Woche angekommen, das passt mit der Dichtung, aber mein Prototyp ist noch in PLA gedruckt, ich mach noch ein paar kleine Änderungen und drucke es in PETG. Schrauben natürlich nur Niro bzw. Plastik.

Anschließend stelle ich das mit einem kleinen Zigbee Hygro dann raus und tracke die Luftfeuchtigkeit im Gehäuse.
Die Sensor Print ist da, den einen Sensor hab ich mehr zur Mitte verlötet, sonst stört der Deckel.
Blitzsensor hab ich nicht denselben wie vorne beschrieben und wofür eigentlich die Lötleiste vorbereitet ist, ich hab die Kabel durchgeführt und von unten angelötet, die Durchführung mach ich bei einer V2 auch dann kann man beide Varianten verwenden.
das Gehäuse ist dann auch flacher, nur 40 mm höhe

update: in ASA CF gedruckt, sehr hart und durch die 30% Carbon auch ein schönes finish, allerdings mit 270 grad Düse und 90 grad Platte nicht so einfach zu drucken, riecht auch beim Drucken, danach nicht mehr.

[hismastersvoice]

Tolles Gehäuse...

Nur noch eine Hinweis zum verwendeten PETG.
PETG ist nicht 100% UV beständig, es wird euch nach ein paar Jahren zerbröseln, da die Struktur über die UV Strahlung auf Dauer geschwächt wird.

Das einzige was nach meinen Erfahrungen dauerhaft beständig ist, ist ASA.
Zwar schwerer zu drucken, aber hält eben auch. Ich nutze das immer für den Außenbereich und haben seit einigen Jahren nie wieder ein Problem gehabt.

Eine alternative wäre ein UV beständiger Schutzlack für PETG.

[Lenardo]

Danke für den Hinweis, ich werde mir ASA bestellen. Was die Bauteile betrifft werde ich auch nur Teile nach der Vorgabe verwenden aber ich war wohl zu schnell beim Teile bestellen und wollte mal alles zusammenbauen und wenn möglich testen.

[Lenardo]

Update: in ASA CF gedruckt, sollte jetzt witterungsbeständig sein

[Labmaster]

Bei ASA CF muss man aufpassen, ich hatte da schon Material was ordentlich Wasser gezogen hat und dann auch nicht wirklich dicht war.
Am besten normales ASA ohne CF Anteil verwenden oder das auf jeden Fall mal ein paar Tage im Drucktest (ca. 5 bis 10cm im Eimer unter Wasser gedrückt)

Für außen ist auch ASA in schwarz zu empfehlen, damit heizt es sich zwar bei Sonne etwas mehr auf, aber die Färbung schützt trotzdem nochmal etas mehr vor UV.

---------------------

Bezüglich der Lichtkugel, falls die Transparenz stört, könnte man die von innen einfach Sandstrahlen, bei den meisten Kunststoffen reicht da schon ne billige Strahlpistole aus Baumarkt mit feinem scharfkantigem Strahlgut.
Alternativ von innen mit sehr feinem Schleiffließ matt machen.

---------------------

Bin gerade über den Eintrag im Wiki gestolpert

https://wiki.loxberry.de/howtos_knowledge_base/loxberry_wetterstation/6_wind_direction

und musste dort folgende lesen:

"Im Smarthome spielt die Windrichtung eher eine untergeordnete Rolle. ..."

Eigentlich ist die Windrichtung eigentlich schon sehr sinnvoll.
Bei Raffstores müsste man z.B. ansonsten bei starkem Wind immer alle Seiten am Haus in den Sturmschutz bringen und nicht nur die, welche vom Wind auch wirklich betroffen sind.

---------------------

Ansonsten finde ich den Move zu ESP32 SEHR GUT, das lässt die Wahrscheinlichkeit, dass ich da auch mal was erweitern werde sicher steigen, denn aktuell versuche ich mehr und mehr von dem ganzen OS basierten Zeugs (auch Linux) weg zu kommen.
Das ist alleine schon von der Wartung (Sicherheitsupdates, Verbindung zu IP Netzwerken...) einfach auf Dauer (Jahre) gesehen ein Problem.
So einen ESP32 kann man dann auch gut statt mit Netzwerk z.B per KNX Bus anbinden und hat damit eine relativ sicher Systemtrennung welche auf Jahre stabil ist.

Alternativ wäre auch eine Anbindung per Loxone LoxBus oder Tree denkbar.
Ich hatte hier testweise ein kleines STM32F103 Board am laufen welches sich am LoxBus angeschlossen als 10 x Loxone Relais Extensions ausgegeben und damit über I2C Relaistreiber Chips angesprochen hat.
Tree hab ich noch nicht ausprobiert da ich dann eh mehr oder weniger komplett auf KNX umgestiegen bin aber auch das ist sicher kein Hexenwerk.

[Prof.Mobilux]

Zur Windrichtung: Ich bin mir nicht sicher, ob ich der Windrichtung bei Raffshoren wirklich vertrauen würde. Du hast starke Verwirbelungen und Turbulenzen am Haus - Dein Haus ist halt nicht wie ein Lamborghini geschnitten. Zudem entstehen auch Turbulenzen durch die umliegende Bebauung.

[hismastersvoice]

Das ist auch der Grund warum keine Wetterstation für SmartHomes einen Sensor für die Windrichtung hat. Vielleicht ausgenommen HomeMatic die eine Konsole Wetterstation umgewandelt haben für das System.

Wenn es eine stürmt gibt es du viele Verwirrungen und Richtungsänderungen das es keinen Sinn macht.

[Labmaster]

Das kommt dann wohl immer auf den Einzelfall an, ich hab mittlerweile für die einzelnen Fassaden den Windschutz einzeln steuerbar gemacht und beurteile das aktuell noch manuell mit Beobachtung der umgebenden Vegetation und das macht keine Probleme bezüglich Verwirbelungen ...
Klar die gibt es, aber die sind bei uns nie so heftig wie der direkte Durchzug.
Bezüglich Richtung muss man bei der Auswertung auch sicher ein bisschen Hirnschmalz investieren wie man die eine grundsätzlich dominate Windrichtung ausmacht und daraus dann ableitet welche Fassaden davon betroffen sind, aber alleine wenn schon eine Fassade nicht hochfahren muss wäre bei uns schon ein Gewinn.

[Prof.Mobilux]

Der Testbetrieb der Station funktioniert sehr zufriedenstellend. Ich optimiere aktuell noch an der Regenstatistik - das läuft noch nicht rund. Zudem detektiert der Löffel-Regenmengenmesser erst NIederschlagsraten ab 1,2 mm/h. Für kleinere Mengen haben wir ja noch den digitalen Regenmesser (AN/AUS), der wirklich zuverlässig funktioniert (keine Fehlauslösungen bisher durch Tau). Ich werde diesen optional in der Software noch so einbinden, dass als Niederschlagsrate 0,5 mm/h ausgegeben wird, wenn der Löffel-Regenmengenmesser noch nichts anzeigt, der digitale Regenmesser aber schon Niederschlag detektiert (0,5 mm/h quasi als Synonym für < 1mm/h). Das ist natürlich für's Smarthome nicht relevant, weil man den Status des digitalen Regenmessers heranziehen kann, aber wenn man seine Wetterdaten auch aufzeichnen/weitergeben möchte, macht die Berechnung Sinn, weil die meiste SOftware nur die Regenrate kennt (und keinen digitalen Regenstatus).

Wer die Station schon einmal beonbachten möchte: Hier werden die Messdaten alle 5 Minuten aktualisiert:

https://www.schlenn.net/wetter-pieschen/

[Prof.Mobilux]

In den letzten Tagen hat es hier das erste Mal geregnet, heute auch geschneit. Prompt gingen gestern alle I2C Sensoren nicht mehr. Heute habe ich die Wetterstation reingeholt und inspiziert. Ich habe ein Problem mit den Gehäuse-Abdichtungen...

Erst einmal die gute Nachricht:

Das Wettershield des Temperatur-, Luftfeuchtigkeit und -druck-Sensors scheint gut zu funktionieren. Der Sensor und auch der innere Halter waren komplett trocken. Hier scheint also keine Feuchtigkeit reinzuschlagen. Der "auf dem Kopf" montierte Sensor scheint auch problemlos seinen Dienst zu tun (aber die Laufzeit ist für eine endgültige Bewertung natürlich noch viel zu kurz).

Die schlechten Nachrichten:

Im Gehäuse des Helligkeitssensors stand das Wasser 1 cm hoch. HIer habe ich wohl die Dichtung beim letzten Öffnen beschädigt. Oder aber die Kuppel ist nicht dicht. Oder beides. Auf jeden Fall haben sich die SilicaGel-Packs komplett aufgelöst und vermutlich auch einen Kurzschluss verursacht. Das muss der Grund sein, warum der I2C-Bus nicht mehr ordentlich funktioniert hat. Hier muss ich nachbessern, eine ordentlicher Dichtung wieder einsetzen und vor allem muss ein wetterfester Kleber her.



Das Gehäuse des Solarsensors war dicht - heisst wenn die Dichtung korrekt eingesetzt ist, dann sind die Gehäuse auch dicht. Aber die SOlarzelle hatte ich mit Montagekleber aufklebt. Der ist absolut ungeeignet! Er löst sich in Feuchtigkeit auf! Vermutlich wäre er eh nicht UV-beständig gewesen. Hier muss etwas wetterfestes her!



Das Gehäuse des Raspberry war auch nicht dicht und es standen 1-2 mm Wasser unten im Gehäuse. Hier vermute ich, dass die Kabeldurchführungen oben am Gehäuse (definitiv eine Schwachstelle, weil hier das Wasser auf dem Gehäuse steht) undicht sind. Die werde ich wohl zusätzlich einkleben. Leider kann ich sie aus Platzgründen nicht nach unten setzen.



Die Wetterfestigkeit bei Regen/Schnee habe ich definitiv unterschätzt. Das muss man wirklich härtere Geschütze als ein bisschen Klebstoff auffahren.

[Chrissi]

Die Qualität deiner Gehäuse auch wird auch nicht die beste sein. Wir verwenden in der Industrie die TK Gehäuse von Spelsberg, da hatten wir noch nie Probleme. Auch die UV Beständigkeit wird auf Dauer ein Thema sein.

Für den Rasberry würde ich ein größeres Gehäuse verwenden, so das die Kabel von unten eingeführt werden. Mit den Kabeln von oben wird das auf Dauer nichts. Auch das Thema Kondenswasser sollte man beachten, evtl. muss ein kleines Loch zur Belüftung unten in das Gehäuse.

Wie sieht das eigentlich mit der Betriebstemperatur von dem Rasberry aus, bei den frostigen Temperaturen?

[Prof.Mobilux]

Der Pi (Prozessor) hat so 30 Grad. Das sollte kein Thema sein und auch dafür sorgen, dass es in dem Gehäuse kein Kondenswasser gibt. Im Gehäuse des Helligkeitssensors haben zwei SilicaPacks geholfen.

[Prof.Mobilux]

Keine Ahnung wie gut die Gehäuse sind. Ist halt China Ware. Die Undichtigkeiten kommen aber definitiv nicht vom Gehäuse. Spelberg spielt preislich in einer ganz anderen Liga. Ich habe die Hoffnung, das UV nicht ein Riesen Thema bei den Gehäusen ist. Verfärben werden sie sich, aber das ist mir Wurscht. Das Material sieht auf jeden Fall identisch zu den Ecowitt Zeugs aus.

[Lenardo]

ich würde auch meinen die Undichtigkeit kommt von den Kabeldurchführungen, da unten irgendwo ein Loch für Kondens (abfluss) zu machen hab ich auch schon überlegt ?

[Prof.Mobilux]

Beim Raspberry sind es die Durchführungen, beim Helligkeitssensor die defekte Dichtung. Die Kabeldurchführung werde ich jetzt mal verkleben.

[Prof.Mobilux]

So, seit heute ist die Wetterstation wieder online im Testbetrieb. Die "Sanierung" des Wasserschadens war dann doch ziemlich aufwendig, weil sich die kleinen Silikapacks in den Gehäusen aufgelöst hatten und die ganzen Platinen mehr oder weniger unbrauchbar gemacht haben. Auch war es gar nicht so einfach, die schon fertig verkabelten Gehäuse im Nachhinein abzudichten, ohne die ganze Verkabelung neu machen zu müssen.

Was habe ich jetzt gemacht? Ich habe mir zwei Dichtstoffe besorgt: Bitumendichtstoff (in so einer "Silikon"-Kartusche) und 2K-Kleber (Epoxid).

• Alle Schraubendurchführungen auf den Rückseiten der Gehäuse habe ich mit Bitumendichtstoff abgedichtet.
• Alle Kabeldurchführungen sind mit 2K-Kleber eingeklebt.
• Die zwei Kabeldurchführungen am Gehäuse des Raspberrys, die nach oben stehen, sind zusätzlich mit Bitumendichtstoff am Kabel abgedichtet
• Die Solarzelle ist mit 2K-Kleber eingegossen worden
• Die Kuppel des Helligkeitssensors ist mit 2K-Kleber eingegossen

Ich hoffe, dass ich jetzt alle Schwachstellen beseitigt habe.

[hagor]

Um die Elektronik wasserresistenter zu machen gibt es noch die Möglichkeit ein Isolier-Spray (z.b. von Weicon) aufzubringen. Alternativ könnte auch ein sogenanntes "conformal coating" aufgebracht werden was letztendlich einfach ein Schutzlack für Elektronik ist.
So könnte bei einem neuen Aufbau schon vorsorglich Schäden durch Wassereintritt oder Schwitzwasser vorgebeugt werden.
Diese Isolierlacke haben auch den Vorteil, dass sie für gewöhnlich durchlötbar sind, also Reparaturen oder Änderungen nicht zu sehr verkomplizieren oder unmöglich machen. Lediglich bei Sensoren müssten ggf. vor dem Aufbringen empfindliche Teile abgeklebt werden.

Das alles natürlich zusätzlich zur Gehäuseabdichtung.

[Prof.Mobilux]

Gestern habe ich den Prototypen der ESP-Version das erste mal in Betrieb genommen:





Dank ESPEasy (https://espeasy.readthedocs.io/en/latest/index.html) war das Ganze in 1 Stunde fertig aufgesetzt und lief auf Anhieb! Das ist wirklich genial. Lediglich wenn man auch den Blitzsensor AS3935 auch benötigt, muss man ESPEasy selbst kompilieren. Ansonsten kann man einfach "Collection G" als vorkompiliertes Binary downloaden. Das beinhaltet alle notwendigen Plugins (eben bis auf den AS3935).

Ich werde es so realisieren, dass der bereits entworfende Prototyping Head für den Raspberry auch direkt an den ESP angeschlossen werden kann: https://wiki.loxberry.de/howtos_know...r_raspberry_pi So würden dann auch eventuell vorgefertigte Platinen direkt mit Raspberry und ESP funktionieren. Ich plane den NodeMCU ESP8266 zu unterstützen und falls es sich platzmäßig ausgeht auch den NodeMCU ESP32 (den man zwar leistungsmäßig nicht braucht, bei dem man aber auf das extra ADS1115 Modul (Analog In) verzichten kann, weil genügend Onboard Analog-Eingänge zur Verfügung stehen.

[Noschvie]

Wenn ESP, dann jedenfalls den ESP32 verwenden, mit 4MB. Es erleichtert das Handling ungemein wie zb Firmware Update usw. Braucht nicht mehr Platz und kostet nur unwesentlich mehr.

[Noschvie]

Bin gerne bereit, Tasmota auf dem Board zu testen. Aber nur mit einem ESP32 … :-)

[Prof.Mobilux]

Hatte mir Tasmota auch angeschaut, fand aber ESPEasy irgendwie runder. Prinzipiell geht aber alles, was die Werte in passender Form per MQTT abliefert. Die Form muss so passen, dass das LoxBerry Weatherstation Plugin die Werte aufbereiten kann.

[Noschvie]

Viele Wege führen nach Rom... hängt eben auch sehr von der vorhandenen (Infra-) Struktur ab: Tasmota, ESPEasy, ESPHome... Viele versuchen mit nur einem dieser Ecosysteme auszukommen.

[Prof.Mobilux]

Yepp. Wie gesagt alles ist möglich, solange die Daten passend per MQTT eintrudeln.

[Noschvie]

Kennst du den RG-15 Regensensor? Habe mich für diesen entschieden und werde ihn demnächst in Betrieb nehmen.

[Prof.Mobilux]

Nein, kenne ich nicht. Aber 120 Euro sind auch ein stolzer Preis! Ich hätte Zweifel ob die Genauigkeit mit der eines Kipplöffels mithalten kann. Bin gespannt!

[EdiB]

Ich habe schon länger einen RG-11 im Einsatz. Funktioniert als Regensensor hervorragend. Um die die Regenmenge zu messen ist er zu ungenau. Da bist du mit einem tipping bucket besser beraten. Es sei den der RG-15 macht das besser. Der soll ja die "High Accuracy Tipping Bucket" funktion haben...
Hier noch ein vergleich RG-9, RG-11, RG-15

https://rainsensors.com/products/model-comparison/