Das hatte ich selber nicht geglaubt. Seit Mitte Januar 2017 läuft mein Steckbrett-Prototyp des Klimaloggers und sammelt fleißig Wetterdaten. Nach einigen Optimierungen quasi störungsfrei und stabil. Ich bin so frei und klopfe mir auf die Schulter!

Tatsächlich bin ich überrascht, wie gut das alles funktioniert. Zwar ist das noch der Prototyp aber dabei soll es nicht bleiben: ein mit ordentlicher Lochplatine und mit Steckern versehenes Sensorpaket ist derzeit im Bau. Ein kleines Wetterhäuschen wäre nicht schlecht und wir werden sehen, wie sich die Sache entwickelt. Das durchsichtige Gehäuse ist eine ausgemusterte Frischhaltedose, die ich auf dem Nordbalkon einigermaßen gut vor Regen und direkter Sonneneinstrahlung geschützt aufgestellt habe.

Sie enthält verschiedene Sensoren für Temperatur, rel. Feuchte, Luftdruck und Licht sowie ein Funkmodul um kleine Datenpakete ein paar Meter weiter auf meinen Schreibtisch zu senden. Dort steht ein Raspberry Pi 2 Modell B, der selber auch nochmal mit Temperatur- und Feuchtesensor ausgerüstet ist.

Hier werden die Daten aufbereitet, in monatlichen Logdateien gespeichert und ausgewählte Daten und Diagramme regelmäßig auf eine kleine Homepage hochgeladen (Bild ist Link):

Wie gesagt, derzeit noch alles Prototypenstatus aber schon so gut, dass sich sogar die beste Ehefrau von allen den Link gemerkt hat um jederzeit nachsehen zu können, was bei uns vor der Tür grade die Temperatur so macht.

Und weil das gerade so schön stabil läuft, ist der Bau des Nachfolgemodells leicht in den Hintergrund getreten. Obwohl schon so 80% fertig sind. Das alles mache ich ja nicht (nur?) aus dem Grund, am Ende die perfekte Wetterstation zu betreiben, sondern weil links und rechts auf dem Weg dorthin interessante Dinge aufpoppen in Erscheinung treten, die ich mir oft gerne näher ansehen möchte. Ohne mich dabei zu verzetteln. Deswegen nenne ich es „Sidestudies“. Klingt doch schon viel wissenschaftlicher.

Energieversorgung

Einer der Aspekte, der sich durchaus zu hinterfragen lohnt, ist die Kleinigkeit mit der Energieversorgung. Hab schon viel über Hochrechnungen gelesen, welche phantastischen Batterielaufzeiten mit den aktuell gemessenen, quasi verschwindend kleinen Strömen im µA-Bereich sicherlich möglich sind. Aber kaum etwas über die realisierten Zeiten. Komisch. Mich interessiert also mehr, was wirklich drin ist. Wie lange halten Batterien im vorhandenen Setup wirklich? Da brauchts halt auch Geduld. Natürlich könnte man auf eine Spannungsversorgung mit Trafo zurückgreifen. Könnte man. Ist aber langweilig. Nebenbei möchte ich keine 230V-Quelle dauernd auf dem Balkon angezapft wissen. Gut, drinnen am Raspi gehts nicht anders, aber der muss auch mehr rechnen. Dafür hat er von mir einen ordentlich dimensionierten Originaltrafo spendiert bekommen, der nichtmal handwarm wird. Das beruhigt.

Step-Up

Die Sensoren und der verwendete ATmega328P-PU wollen mit einer möglichst konstanten Spannung versorgt sein. Um alles unter einen Hut zu bekommen, sind hier 3,3V genau richtig. Das verwendete Funkmodul (nRF24L01+) zum Beispiel würde bei 5V wahrscheinlich sterben. Nach einigen anfänglichen Experimenten bin ich auf sogenannte Step-Up Regler gestoßen. Da gibts welche, die machen aus einer Spannung kleiner als 1,5V mit guter Genauigkeit 3,3V. Die saugen eine Batterie so richtig aus und liefern dabei noch ausreichend Strom. Alles in Grenzen natürlich, aber sie liefern. Die kleinen Kerlchen begeistern mich und haben sich bisher bestens bewährt.

Der Klimalogger zeichnet neben den Temperatur- und sonstigen Daten auch die verbleibende Spannung der zwei in Reihe geschalteten 1,5V-Zellen auf. Die Ausgangsspannung des Step-Up-Reglers wird dabei als konstant angenommen und dient gleichzeitig als Referenzspannung, gegen die die anderen „gemessenen“ Spannungen verglichen werden. Alles im Rahmen der allgegenwärtigen Ungenauigkeiten und Unschärfen, völlig klar. Aber meist kommt es eher auf relative Unterschiede bzw Änderungen an als absolute Genauigkeiten. Damit kann ich leben. Korrekt Kalibrieren und richtig Messen ist eine Wissenschaft für sich. Mir geht es hier eher ums Hinsehen, Vergleichen und Erkennen.

Aktuell läuft das Sensorpaket schon über 30 Tage mit zwei AA-Batterien. Vor zwei Tagen sah die Restspannung der beiden in Reihe geschalteten Mignons aus dem Discounter (1,59€ pro 8 Stück) über die letzten 30 Tage so aus:

Die Einheiten auf der Ordinatenachse sind etwas unglücklich in kilo-milli-Volt angegeben. Ginge schöner. Es ist gut zu sehen, dass die Spannung in dieser Zeit von etwa 2800mV auf rund 1700mV abgefallen ist. Der Step-Up-Regler hielt während der ganzen Zeit die Ausgangsspannug auf 3,3V. Was daran zu erkennen ist, dass es dieses Diagramm überhaupt gibt. Schließlich mußten dazu die Daten übertragen werden und das Funkmodul braucht 3,3V, wenn es nicht grade schläft. Interessant ist die Welligkeit des Verlaufs, die sicher etwas mit der Außentemperatur zu tun haben muss, denn nachts war es teilweise deutlich unter Null Grad Celsius und tagsüber im Plusbereich. Batterien sind nunmal kleine Chemiefabriken was gleichzeitig Temperaturabhängigkeit bedeutet. Aktuell liegt die Restspannung bei 908mV 890mV 804mV und ich warte darauf, dass es der Regler nicht mehr packt. Der Verlauf zeigt schon recht steil nach unten.
Spannend!
Muss ich mir näher ansehen, wenn es soweit ist. Aber zuvor werde ich neue Batterien einsetzen…