PanStamp Umweltsensor

PanStamp Umweltsensor
panStamp Umweltsensor, fertig aufgebaut
Allgemein
Protokoll	SWAP
Typ	Sensor
Kategorie	HardwareMods
Technische Details
Kommunikation	868MHz (433/915MHz)
Kanäle
Betriebsspannung	3.3V
Leistungsaufnahme
Versorgung	Battery AA
Abmessungen	48.5 x 100 mm
Sonstiges
Modulname	panStamp, SWAP
Ersteller	für diesen Sketch: Vorlage Link2FU wurde falsch eingebunden
Hersteller	panStamp

panStamps sind Arduino Clones, die ein CC1101 Funkmodul beinhalten. Mit ihnen lassen sich Sensoren und Aktoren drahtlos an FHEM anbinden. Sie lassen sich genau wie Arduinos über die Arduino IDE oder mit dem ino Kommandozeilen Binary programmieren. Dieser bildet das Herzstück des Umweltsensors

Weiterführende Information zu panStamps und den grundlegenden Modulen um sie mit FHEM zu integrieren finden sich auf der panStamp Seite in diesem Wiki.

Beschreibung

Der auf dem panStamp (Arduino328p) basierende Umweltsensor hat die folgenden Eigenschaften:

• 4x Analogeingänge
• Helligkeitserfassung per TSL2561
• Temperatur- und Luftfeuchtemessung mit DHT22
• Luftdruck- und Temperaturmessung per BMP180
• Anschluss von 1..n 1wire Temperatursensoren DS18B20
• Messung der Batteriespannung
• Messung der Solarspannung
• Anpassbare Messfrequenz für Tag und Nacht
• passt alles in ein ELV IP65 (Nr: G203/G203C) Gehäuse und ist damit geeignet für den Außeneinsatz

Alle benötigten Dateien sind hier zu finden:

• Sketch
• EnvironmentSensor.xml
• Target3001 Dateien

Unbestückte Platinen können beim Ersteller angefragt und, falls vorrätig, erworben werden.

WICHTIG! Schaltplan und Platinen sind für den Panstamp AVR 1.

Schaltplan und Bauteilliste

Schaltplan

Platinenlayout Oberseite

Platinenlayout Unterseite

fertiger Aufbau

Plot Nr 1

Bauteilliste:

Bauteil	Bezeichnung	Shop	BauteilNr
L1	LQH4C Speicherdrossel	Mouser.com Reichelt Reichelt	81-LQH43CN100K03L L-1212FPS 10µ L-1616FPS 10µ
C1, C2	Keramikkondensator Typ:X7R 10uf	Reichelt Mouser.com	X5R-G0805 10/16 810-CGJ4J1X7R0J106AC
C3	Keramikkondensator Typ:X7R 1uF	Reichelt Mouser.com	X7R-G0805 1,0/16 810-C2012X5R1C105K-2
C4, C7	Keramikkondensator Typ:X7R 100nF	Reichelt Mouser.com	X7R-G0805 100N 581-0805YD104KAT2A
IC1	MAX1724 Schaltregler 1.5uA IQ Step-Up DC/DC Converter	Mouser.com tme.eu Ebay: G&C Supermarket	MAX1724EZK33T MAX1724EZK33+T MAX1724
K1,K2,K3,K4,K5	Anreihklemme 3,5mm 3Pol	IT-WNS	AK-3.5-3-GY
R1	Widerstandsnetzwerk 100K	Reichelt	SIL 5-4 100K
R2	SMD Widerstand 1k	Reichelt Mouser.com	SMD-0805 1K 71-CRCW0805-1.0K-E3
R3	SMD Widerstand 10k	Reichelt Mouser.com	SMD-0805 10K 71-CRCW0805-10K-E3
R4	SMD Widerstand 4k7	Reichelt Mouser.com	SMD-0805 4,70K 71-CRCW0805-4.7K-E3
J1	Stiftleiste 1x5Pol	Reichelt	MPE 087-1-005
D1	LED 3mm LowCurrent 2mA	Reichelt	LED 3MM 2MA GN
TASTER	Reset TASTER 9314	Reichelt	TASTER 9314
Batteriehalter	Batteriehalter 1x AA Mignon(Akku)	Reichelt	HALTER 1XAAP
K7	Anschluss Solarpanel (VERT PCB 2Pin TIN FRICTION LOCK)	Reichelt Mouser	zb. MPE 087-1-002 538-22-23-2021
D2	BAV70 Schaltdiode SMD, SOT-23, 250V, 1A	Reichelt	BAV 70 SMD
T1	BCW 61 Transistor SMD PNP SOT-23 32V 0,1A 0,25W	Reichelt	BCW 61C SMD
T2	BC847 Transistor SMD NPN SOT-23 45V 0,1A 0,25W	Reichelt	BC 847B SMD
T3	BSS138 Transistor SMD N-FET SOT-23 50V 0,22A	Reichelt	BSS 138 SMD
IC	panStamp AVR	panstamp.com	panStamp AVR
--	Female Header 2,54 mm, 1X16, straight	Reichelt	MPE 094-1-016
--	DHT22
--	BMP180
--	TSL2561
--	Dallas DS18B20

Hinweise zum Aufbau

Soll kein 1Wire genutzt werden, so wird empfohlen, den R4 (4k7) nicht zu bestücken, da dieser Pullup bei jedem Messvorgang, bei denen 1wire/DHT22/BMP180 oder TSL2561 involviert sind, zusätzlich die Batterie belasten würde.

Soll kein DHT22 genutzt werden, so wird empfohlen R3 und C7 (4k7) nicht zu bestücken, da beide bei jedem Messvorgang, bei denen 1wire/DHT22/BMP180 oder TSL2561 involviert sind, zusätzlich die Batterie belasten.

Hinweise zum Betrieb mit FHEM

Configuration

Nach upload des Sketches auf den Panstamp ist zuerst die korrekte Kennung über das Register 09 sowie der gewünschte Sendezyklus über das Register 0A zu setzen (siehe Inbetriebname im Wiki Artikel zu den panStamps). Anschließend ist die Konfiguration mittels Register 0B zu setzen:

Bezeichnung	Länge	Position	Beschreibung
Sync Intervall	2 Byte	0+1	Intervall in Sekunden zur Synronisation mit der Zentrale. 0000 ist deaktiviert
SendDelay	2 Byte	2+3	Sendeverzögerung in ms zwischen dem Senden von mehreren Registern. Soll Sendeüberlagerung bei Nutzung von Repeatern minimieren
Altitude	2 Byte	4+5	Angabe des Standortes des Sensors in Höhenmetern ünN. Notwendig zur Berechnung von SeaLevelPressure
Day/NichtShift Type	1 Byte	6	Type:1 -> Nutzung des Solarwertes; Type:2 -> Nutzung der Helligkeit vom TSL2561
Day/NigthShift Threshold	3 Byte	7+8+9	Schwellwert bei dem Day/Night umgeschaltet werden soll, Type 1: in mV; Type 2: in Lum
Day/NightShift TX Intervall	2 Byte	10+11	Intervall in Sekunden im Tagesrhythmus, das "normale" TX_INTERVAL (Register 0A) ist dann NachtRhythmus
HAS_Analog4	1Bit	12.0	Die analoge Spannung am A3 wird gemessen. VCC liegt an D3 an.
HAS_Analog3	1Bit	12.1	Die analoge Spannung am A2 wird gemessen. VCC liegt an D3 an.
HAS_Analog2	1Bit	12.2	Die analoge Spannung am A1 wird gemessen. VCC liegt an D6 an.
HAS_Analog1	1Bit	12.3	Die analoge Spannung am A0 wird gemessen. VCC liegt an D7 an.
HAS_DS18B20	1Bit	13.0	Ein oder mehrere DS18B20 sind angeschlossen und sollen ausgelesen werden
HAS_DHT22	1Bit	13.1	Ein DHT22 ist angeschlossen und soll ausgelesen werden
HAS_TSL2561	1Bit	13.2	Ein Helligkeitssensor TSL2561 ist angeschlossen und soll ausgelesen werden.
HAS_BMP180	1Bit	13.3	Ein Luftdrucksensor BMP180 ist angeschlossen und soll ausgelesen werden.
Transmit BatVol	1Bit	14.0	Die aktuelle Batteriespannung soll übermittelt werden.
Transmit SolarVol	1Bit	14.1	Die aktuelle Spannung von der Solarzelle soll übermittelt werden.
Enable Debug LED	1Bit	14.2	Aktivierung der LED als Debug Ausgabe zur Initialisierung und zu jedem Sendezeitpunkt
Enable Day/NightShift	1Bit	14.3	Die Sendeintervalle für Tag und Nachtrhythmus sollen aktiviert werden

Nutzung von unterschiedlichen Sendeintervallen bei Tag/Nacht

Soll das Sendeintervall tagsüber anders sein als in der Nacht, so ist dies über die Day/NightShift Funktionen einzustellen. Beispielsweise soll der Umweltsensor für eine Rolladensteuerung benutzt werden. Dann ist es besser, die Messung minütlich durchzuführen. In der Nacht wäre dann 10-minütlich ausreichend. Über den ConfigParameter "Day/NightShift Type" kann angegeben werden, auf welcher Grundlage die Tag/Nachterkennung stattfinden soll. Entweder über eine Solarspannung, die normalerweise nur am Tage vorliegt, oder über eine Helligkeitsmessung des TSL2561, falls einer bestückt ist. In beiden Fällen wird über "Day/NightShift Threshold" der Schwellwert angegeben an welchem Punkt die Tag/Nacht Grenze gesetzt werden soll. Bei Nutzung von Solarspannung ist hier der Schwellwert in mV anzugeben (zb. 500 für 0.5V) oder in Lumen als gemessener Lumenwert des TSL2561. Hier sollte man vorher die Messerte der jeweiligen Sensoren über einige Tage genau beobachten, um einen geeigneten Wert zu finden. Durch die Angabe des Intervalls mit "Day/NightShift TX Intervall" wird das Sendeintervall für den Tagrhythmus angegeben. Das Standardsendeintervall aus dem Register 0A ist für den Nachtrhythmus verantwortlich.

Setzen der Konfiguration

Ein Register ist als Hex-Wert zu setzen. Folgende Tabelle zeigt eine exemplarische Konfiguration:

Bezeichnung	Wert	Binär Wert	Hex Wert
Sync Intervall	12h -> 43200s		A8C0
SendDelay	100ms		0064
Altitude	53m		0035
Day/NightShift Type	1		01
Day/NightShift Threshold	1000mV		0003E8
Day/NightShift TX Intervall	60s		003C
HAS_Analog4	nein	0
HAS_Analog3	nein	0
HAS_Analog2	ja	1
HAS_Analog1	ja	1
		00001100	0C
HAS_DS18B20	ja	1
HAS_DHT22	nein	0
HAS_TSL2561	nein	0
HAS_BMP180	nein	1
		00001001	09
Transmit BatVol	ja	1
Transmit SolarVol	ja	1
Enable Debug LED	nein	0
Enable Day/NightShift	ja	1
		00001011	0B

In obigem Fall ist das Konfigurationsregister wie folgt aufgebaut: A8C0 0064 0035 01 0003E8 003C 0C 09 0B Aufgrunddessen wird die Konfiguration folgendermaßen gesetzt:

set <MySwapDevice> regSet 0B A8C000640035010003E8003C0C090B

Es ist auch möglich die einzelnen Endpoints unabhängig voneinander zu setzen, z.B.:

set <MySwapDevice> regSet 0B.17 1

Synchronisation mit der Zentrale

Jede Synchronisation kostet zusätzlichen Strom und belastet damit die Batterie. Allerdings benötigt man eine Synchronisation, um Befehle von der Zentrale entgegenzunehmen, z.B. für eine neue Konfiguration. Im Normalfall benötigt man keine automatisierte Synchronisation, da mit Druck auf den Reset-Button ebenfalls eine Synchronisation erfolgt.

Hat man aber ein Szenario vorliegen, bei dem FHEM automatisiert die Konfiguration ändern soll, so ist ein SyncIntervall notwendig. Um die automatisierte Synchronisation abzuschalten, ist als Wert 0000 zu setzen.

Nutzung von mehreren DS18B20

Die Messwerte für die 1wire Temperatursensoren werden in einem einzelnen Register 0E übertragen. Das bedeutet, falls mehrere DS18B20 am Bus angeschlossen sind, überschreiben diese sich gegenseitig. Dieses Verhalten ist aber vom Autor so gewollt, um eine gewissen Generik zu gewährleisten. Um nun auf die einzelnen Messerte in FHEM Zugriff zu bekommen, schafft folgendes userReading Abhilfe:

attr <MySwapDevice> userReadings Temperature_Sun:0E.1-1wire_Address:.*28D6CF710400009C {SWAP_1wire($name)}

Die im Beispiel verwendete 1Wire ID ist natürlich an die eigenen Gegebenheiten anzupassen. Pro angeschlossenem DS18B20 ist ein weiteres userReading anzulegen.

Anschließend ist folgende Prozedur in myUtils zu ergänzen:

 sub SWAP_1wire($) {
   my ($SwapDevice) = @_;
   return (hex(ReadingsVal($SwapDevice, "0E.0-1wire_Temperature", ""))*0.01) - 50;
 }

Nun wird pro eindeutiger 1Wire-ID ein neues Reading erzeugt, welches den Messwert enthält.

Weitere Hinweise

Keine.

Links

• Alle Dateien im GitHub
• Bodenfeuchtesensor auf I2C-Basis
• Vegetronix Bodenfeuchtesensor
• LowCost Arduino compatible High Sensitivity Moisture Sensor