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de:tech:rainsensor [2022/11/12 19:11] – [Downloads] bullar | de:tech:rainsensor [2022/11/14 09:35] (aktuell) – [Software (ESPHome)] bullar | ||
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===== Motivation ===== | ===== Motivation ===== | ||
- | Die üppige Vegetation hier in Thailand ist der Wärme aber auch den teils heftigen Niederschlägen geschuldet. Die Temperaturen bewegen sich im Bereich von 25-35°C und lassen keinen Sommer oder Winter erkennen. Schön ist das [[https:// | + | Die üppige Vegetation hier in Thailand ist der Wärme aber auch den teils heftigen Niederschlägen geschuldet. Die Temperaturen bewegen sich immer im Bereich von +25...35°C und lassen |
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- | Die Jahresregenmenge kann bis zu 1600 Liter/m2 betragen. In Deutschland ist es je nach Region weniger als die Hälfte. | + | Die Jahresregenmenge kann bis zu 1600 mm/m< |
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===== Sensoren ===== | ===== Sensoren ===== | ||
- | Es gibt eine große Menge an Regensensoren die allerdings nur erkennen ob es gerade regnet. Das kann hilfreich um automatisch zum Beispiel eine Markise ein- oder auszufahren. Wir wollen aber die Regenmenge messen. Daher brauchen wir einen Sensor der die Regenmenge definiert auffängt. Dazu gibt es in [[https:// | + | Es gibt eine große Menge an Regensensoren die allerdings nur erkennen ob es gerade regnet. Das kann hilfreich um automatisch zum Beispiel eine Markise ein- oder auszufahren. Wir wollen aber die Regenmenge messen. Daher brauchen wir einen Sensor, der die Regenmenge definiert auffängt. Dazu gibt es in [[https:// |
- | Ein digitaler Niederschlagsmesser verwendet einen Trichter um das Regenwasser zu bündeln und dann auf eine Kippwaage zu führen. Ist die eine Seite vollgelaufen dann kippt die Waage, entleert die vollgelaufene Hälfte und die zweite Seite kann voll laufen. Zählt man die Anzahl der Kippvorgänge hat man ein gutes Maß für die Regenmenge. Natürlich muss das Maß für den Trichtereinlass sowie die Aufnahmemenge der Kippwaage bekannt sein. Genau solch einen Sensor kann man auch selber bauen. [[https:// | + | Ein digitaler Niederschlagsmesser verwendet einen Trichter um das Regenwasser zu bündeln und um es dann auf eine Kippwaage zu leiten. Ist die eine Seite vollgelaufen dann kippt die Waage, entleert die vollgelaufene Hälfte und die zweite Seite kann voll laufen. Zählt man die Anzahl der Kippvorgänge hat man ein gutes Maß für die Regenmenge. Natürlich muss das Maß für den Trichtereinlass sowie die Aufnahmemenge der Kippwaage bekannt sein. Genau solch einen Sensor kann man auch selber bauen. [[https:// |
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- | Der Sensor ist batteriebetrieben und sendet die Messwerte auf 433MHz. Er kann also irgendwo draussen im Garten positioniert werden. Um den Sensor für eigene Anwendungen wie Home Assistant verwenden zu können bedarf es Reverse Engineering. | + | Der Sensor ist batteriebetrieben und sendet die Messwerte auf 433MHz. Er kann also irgendwo draussen im Garten positioniert werden. Um den Sensor für eigene Anwendungen wie Home Assistant verwenden zu können bedarf es etwas //Reverse Engineering//. |
Das Trichtergehäuse läßt sich einfach entfernen. Zum Vorschein kommt die Kippwaage mit dem dahinter liegenden Gehäuse für die Elektronik. Ein Magnet in der Kippwaage stimuliert einen Reedkontakt im Innern. Das Batteriefach (2xAA) ist von unten zugänglich. | Das Trichtergehäuse läßt sich einfach entfernen. Zum Vorschein kommt die Kippwaage mit dem dahinter liegenden Gehäuse für die Elektronik. Ein Magnet in der Kippwaage stimuliert einen Reedkontakt im Innern. Das Batteriefach (2xAA) ist von unten zugänglich. | ||
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Im Innern residieren zwei Platinen. Eine mit dem Reedkontakt und COB (Chip On Board) und das zweite PCB ist der Sender (433MHz) | Im Innern residieren zwei Platinen. Eine mit dem Reedkontakt und COB (Chip On Board) und das zweite PCB ist der Sender (433MHz) | ||
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Diese Trennung erlaubt uns einfach das Protokoll zum Sender abzugreifen. | Diese Trennung erlaubt uns einfach das Protokoll zum Sender abzugreifen. | ||
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- | Zoomt man weiter hinein dann zeigt der [[https:// | + | Zoomt man weiter hinein dann zeigt der [[https:// |
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- | Schauen wir uns num mal an, ob das auch so gesendet wird. | + | Schauen wir uns nun mal an, was dann wirklich |
===== SDR (Software Defined Radio) ===== | ===== SDR (Software Defined Radio) ===== | ||
- | Ein preiswerte Möglichkeit für Untersuchungen im Frequenzbereich so bis ca. 1766 MHz. Das reicht für die 433MHz des Regensensors aus. | + | Eine preiswerte Möglichkeit für Untersuchungen im Frequenzbereich so bis ca. 1766 MHz ist ein Software Defined Radio (SDR). Das reicht für die 433MHz des Regensensors |
- | Als Hardwarebasis dient ein ' | + | |
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- | Sie sind alle kostenlos und Open Source. Für meine Untersuchung habe ich URH verwendet, da es alle Analyzeschritte in einem Program | + | Sie sind alle kostenlos und Open Source. Für meine Untersuchung habe ich URH verwendet, da es alle Analyzeschritte in einem Programm |
- | Zuerst schauen wir uns mal das Frequenzspektrum um 433MHz an, ob tatsächlich ein Signal vom Regensensor gesendet wird. Dazu starten wir im URH die Funktion //Spectrum Analyzer...// | + | Zuerst schauen wir uns erstmal |
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Im blauen Block ist der zeitliche Verlauf aufgezeichnet (x=Frequenz, | Im blauen Block ist der zeitliche Verlauf aufgezeichnet (x=Frequenz, | ||
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Das Ergebnis zeigt nun das aufgezeichnete Signal im zeitlichen Verlauf. Wir erkennen die sich achtmal wiederholenden Frameanteile und im Zoom die schon im digitalen Signal vorher beschriebenen Pulse und Pausen. Diese Aufzeichnung speichern wir an einer wiederzufindenen Stelle ab. | Das Ergebnis zeigt nun das aufgezeichnete Signal im zeitlichen Verlauf. Wir erkennen die sich achtmal wiederholenden Frameanteile und im Zoom die schon im digitalen Signal vorher beschriebenen Pulse und Pausen. Diese Aufzeichnung speichern wir an einer wiederzufindenen Stelle ab. | ||
- | Jetzt ist es an der Zeit in URH ein neues Projekt anzulegen damit wir die nächsten Schritte auch abspeichern können. Dann gehen wir auf den Reiter // | + | Jetzt ist es an der Zeit in URH ein neues Projekt anzulegen damit wir die nächsten Schritte auch abspeichern können. Dann gehen wir auf den Reiter // |
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- | Auch hier ist wieder die Pulsfolge mit den zwei unterschiedlich langen Pausen zu finden '' | + | Auch hier ist wieder die Pulsfolge mit den zwei unterschiedlich langen Pausen zu finden '' |
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- | Um den vorgegebenen Decoder | + | Um die vorhandene Decoderoption |
- | Nach der Invertierung haben wir genau eine '' | + | * Maximum length of 1-sequence for Low (0) = 4 |
- | * Maximum | + | * Minimum length of 1-sequence for High (1) = 7 |
- | * Minimum | + | |
* Number of 0s between 1-sequences (just for encoding) = 1 | * Number of 0s between 1-sequences (just for encoding) = 1 | ||
- | Wenn alles richtig eingestellt ist, wird der Frame ohne Fehler decodiert. Die 8 Frames erscheinen jetzt in der Liste. Jeder < | + | Wenn alles richtig eingestellt ist, wird der Frame ohne Fehler decodiert. Die 8 Frames erscheinen jetzt in der Liste. Jeder Frame besteht aus 36 Bits deren Bedeutung wir nun empirisch herausfinden müssen. Dazu legen wir einen neuen Message Type // |
< | < | ||
+ | | ||
0000 0000 0011 1111 1111 2222 2222 2233 3333 | 0000 0000 0011 1111 1111 2222 2222 2233 3333 | ||
0123 4567 8901 2345 6789 0123 4567 8901 2345 | 0123 4567 8901 2345 6789 0123 4567 8901 2345 | ||
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- | t: 12 bit signed temperature * 10 (eg: 23,1 send as 231) | + | t: 12 bit signed temperature * 10 (eg: 23,1°C send as 231) |
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- | Mit der Erkenntnis kann es nun an den Empfänger gehen, der in [[https:// | + | Mit der Erkenntnis kann es nun an den neuen Empfänger gehen, der in [[https:// |
===== Hardware ===== | ===== Hardware ===== | ||
- | Um an das Signal des Regenmengensensors zu kommen brauchen wir zuerst einen passenden Empfänger für 433MHz. Die gibt es vielfältig im Online-Handel. Bei der Auswahl ist darauf zu achten, dass es sich um einen Superhet- (Superheterodyne) und nicht um einen Geradeausempfänger handelt. Geradeausempfänger haben eine zu große Bandbreite und eine geringe Verstärkung. Meine Wahl viel auf den DollaTek RXB6 Superheterodyne Receiver: | + | Um an das Signal des Regenmengensensors zu kommen brauchen wir zuerst einen passenden Empfänger für 433MHz. Die gibt es vielfältig im Online-Handel. Bei der Auswahl ist darauf zu achten, dass es sich um einen Superhet- (Superheterodyne) und nicht um einen Geradeausempfänger handelt. Geradeausempfänger haben eine zu große Bandbreite und eine geringe Verstärkung. Meine Wahl fiel auf den DollaTek RXB6 Superheterodyne Receiver: |
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Bei der Bestellung gleich die passende 433MHz Helical-Antenne mit ordern. | Bei der Bestellung gleich die passende 433MHz Helical-Antenne mit ordern. | ||
- | Der Empfänger | + | Das Empfängermodul |
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===== Software (ESPHome) ===== | ===== Software (ESPHome) ===== | ||
Jetzt geht es an die Software. Für die Integration in Home Assistant bietet sich wieder ESPHome und ein //custom component// an. Das folgende C-Programm erledigt die Auswertung und stellt vier Sensoren zur Verfügung: | Jetzt geht es an die Software. Für die Integration in Home Assistant bietet sich wieder ESPHome und ein //custom component// an. Das folgende C-Programm erledigt die Auswertung und stellt vier Sensoren zur Verfügung: | ||
+ | * Rain Sensor | ||
+ | * Rain Temperature Sensor | ||
* Lowbat Rain Sensor | * Lowbat Rain Sensor | ||
* ID Rain Sensor | * ID Rain Sensor | ||
- | * Rain Temperature Sensor | ||
- | * Rain Sensor | ||
+ | Der Pin an dem der Empfängerausgang angeschlossen ist wird über ''# | ||
+ | |||
+ | ++++ rf433_rain_sensor.h | | ||
<file C rf433_rain_sensor.h> | <file C rf433_rain_sensor.h> | ||
include " | include " | ||
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}; | }; | ||
</ | </ | ||
+ | ++++ | ||
In ESPHome generieren wir ein neues Device und fügen den eigenen Code mit einem // | In ESPHome generieren wir ein neues Device und fügen den eigenen Code mit einem // | ||
- | < | + | < |
esphome: | esphome: | ||
name: rain-sensor | name: rain-sensor | ||
Zeile 328: | Zeile 351: | ||
Dann definieren wir die vier Sensoren gemäß dem folgenden Beispiel. | Dann definieren wir die vier Sensoren gemäß dem folgenden Beispiel. | ||
- | < | + | < |
sensor: | sensor: | ||
- platform: custom | - platform: custom | ||
Zeile 365: | Zeile 388: | ||
- name: " | - name: " | ||
</ | </ | ||
+ | |||
+ | Nach der Integration stehen die Daten nun im Home Assistant zur Verfügung. Die gemessene Regenmenge wird vom Sensor akkumuliert übertragen. Ob und wann der Zähler wieder zurückgesetzt muss ein Langzeitbetrieb zeigen. Maximal kann dieser Zähler (2< | ||
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===== Ergebnisse ===== | ===== Ergebnisse ===== |