Zur Realisierung der Wetterstation werden zwei Sensormodule verwendet. Sensormodul 1 (BMP180) verwendet das I²C Interface, ein 2-Wire-Businterface, das die Verkettung mehrerer Module mithilfe von Adressbereichen und einem Takt ermöglicht. Pins SCL (Clock) und SDL (Data) werden belegt. Sensormodul 2 nutzt einen regulären digitalen Ausgang und wird an einen GPIO des Raspberry Pi angeschlossen.
Grundsätzlich ist abstrahierte Realisierung wie folgt:
Technik
Die Auswahl der Hardware erfolgt leicht anhand der Anforderungskriterien:
- Das Projekt soll Luftdruck, Temperatur, Feuchtigkeit und Höhe messen können
- Neue Datensätze sollen mindestens alle 5 Sekunden verfügbar sein
- Die genutzte Architektur sollte sowohl die Speicherung der Daten als auch den Webtraffic standhalten können
Nach der Konsultation des Inventars des Makerspace fiel die Wahl der Sensorik schnell auf zwei Module: Idealerweise ein BMP280 und ein DHT22.
Stattdessen wurde das Projekt jedoch mit einem BMP180 und DHT11 (Ältere Revisionen) realisiert, da die eigentliche Hardware nicht vor Ort war und unser schlechtes Zeitmanagement es nicht mehr erlaubt hat, diese noch mit dem gegebenen Budget zu bestellen. Dies hat zur Folge, dass der Messbereich der relativen Luftfeuchtigkeit eingeschränkt wurde.
Der DHT11 im Vergleich zu seinem Nachfolger kann nur von 20-90% mit -/+ 5% Genauigkeit, der DHT22 hingegen 0-100% -/+ 5%. Es wurde sich jedoch trotz dem eingeschränkten Wertebereich für den DHT11 entschieden, da Deutschland kaum höhere Luftfeuchtigkeit als 90% erreicht.
Der BMP280 löst auf zwei Nachkommastellen genau auf, der BMP180 nur auf eine, was für uns jedoch anreichend ist.
Der Raspberry Pi erfüllt außerdem mit vollem Maße die Kriterien. Der Pi3 kann ohne die Sensordaten erfassen, die Daten in eine MYSQL-Datenbank überführen und nebenbei den Client und das Backend bedienen.
Eine Aufspaltung von Sensorik und Webinterface wurde in Betracht gezogen. Aufgrund der unnötig hohen Komplexität und eventuellen Verbindungsproblemen aber verworfen.
Gehäuse
Beim Entwerfen vom Gehäuse wurde bewusst auf folgende Punkte geachtet:
- Luft soll zirkulieren können, um korrekte Messwerte auszulesen. Lüftungsschlitze und ein Freiraum zwischen Dach und Wänden sorgen dafür.
- Die Abwärme des Pi soll die Messwerte nicht verfälschen. Deshalb wurde der Pi räumlich von den Sensoren getrennt.
- Es soll kein Regenwasser in das Gehäuse gelangen. Dafür sorgt ein Dach mit Überstand.
- Es soll möglich sein, dass ein Lichtsensor nachgerüstet werden kann. Das Dach wurde deshalb aus lichtdurchlässigem Acryl gemacht.
- Aufgrund von Zeitknappheit sollte der 3D-Druck möglichst schnell gehen und nicht fehlschlagen. Daher wurde das Design so simpel wie möglich gehalten.
Das 3D-Modell für das Gehäuse wurde mit dem Programm “Autodesk Fusion 360” erstellt. Der untere Teil des Gehäuses wurde mit einem 3D-Drucker gedruckt. Das Dach wurde mit einem Lasercutter ausgeschnitten.