WEATHERMAN-Edition …die kompakte Wetterstation für’s SmartHome

Warum eine „Edition“ vom WEATHERMAN? 

Der WEATHERMAN hat mittlerweile schon viele Freunde gefunden, die mit Erfolg und viel Spass  das Gerät nachgebaut haben. Die Eigenschaften des Gerätes erfüllen sehr gut die Anforderungen für die Verwendung mit der Homematic oder anderen SmartHome-Anwendungen. Warum also jetzt noch eine weitere Version? 

Ganz einfach, weil ich immer nach besseren und einfacheren Lösungen Ausschau halte. Und da ist mir die neue Ventus Wetterstation W820 aufgefallen, die ich mir dann auch gekauft und genauer angesehen habe. Wie fast alle Wetterstationen fehlen aber auch der W820 wichtige Eigenschaften für die Hausautomation wie schneller Regenmelder, Sonnensensor und geeignetes Interface für die Datenübermittlung , aber es sind immerhin ein  Regenmengenmesser und ein UV-Sensor bereits integriert! Auch das Innenleben der W820 Aussenstation macht gegenüber anderen Wetterstationen einen recht wettertauglichen Eindruck.  Das Basisgerät ist mit einem LCD-Display ausgestattet.

Im Vergleich bietet, der Standard-WEATHERMAN mehr Möglichkeiten, verschiedene Sensorik zu verwenden und ist somit universeller einsetzbar. Demgegenüber bietet der WEATHERMAN-Edition eine nach m.M. optimale Konfiguration, die weniger Raum für Einstellmöglichkeiten und Varianten hat, dafür aber deutlich einfacher aufzubauen und einzustellen ist. 

Die wichtigste Eigenschaft und letztlich der Auslöser für die Entscheidung für die W820-Aussenstation war der integrierte 433Mhz-Sender, der ein serielles Datenprotokoll an das  W820- Basis-Display sendet. Die Konfiguration ist also prinzipiell ähnlich wie bei dem beim Standard-WEATHERMAN verwendeten W132: Die Daten von der W820-Aussenstation werden „abgehört“ und vom WEATHERMAN-Controller dekodiert. Dabei kann das Kabel zwischen W820-Aussenstation und dem WEATHERMAN-Controller bis zu 20m betragen! So läßt sich  die W820-Aussenstation irgendwo an geeigneter Stelle am Haus oder im Garten  platzieren und den WEATHERMAN-Controller in Reichweite des häuslichen WLAN positionieren.  Die folgende Beschreibung zeigt aber meine Konfiguration, bei der der WEATHERMAN-Controller direkt mit der W820-Aussenstation auf dem Mast montiert sind.  

1  Warum eine besondere Wetterstation für die Hausautomation ?

Ursprünglich wollte ich ja gar keine Wetterstation selber bauen, sondern wollte die für die Homematic vorgesehene Wetterstation nehmen oder ggf. andere Wetterstationen anpassen. Aber nach dem Studium der technischen Daten kam doch etwas Enttäuschung auf: Einerseits war der Preis ganz schön hoch und andererseits fehlten den typischen Wetterstationen wesentliche Eigenschaften, die insbesondere für die Hausautomation wichtig sind.

Das geht schon beim Regenmesser los: Verwendet wird meist ein sog. Regenmengenmesser mit einem Trichter und einer Messwippe. Beim Durchlaufen von Wasser gibt diese Einrichtung Impulse ab, die dann ausgewertet werden. Bei Beginn eines Regenschauers kann das aber u.U. einige Minuten dauern, bis die Wippe schaltet. In dieser Zeit ist die Markise schon nass, bevor sie automatisch eingefahren werden kann. Auch ein zu lange geöffnetes Dachfenster kann zu unangenehmen Wasserschäden führen. Fazit: Für die Hausautomation braucht man einen sehr schnell reagierenden Regenmelder („one drop only“), der zur Zeit nur mit besonderen zusätzlichen externen Modulen (>>50€) darstellbar ist.

Gleiches „Elend“ bei der Erkennung, ob Sonne scheint oder nicht. Die meist verwendeten Helligkeitssensoren auf Basis von preiswerten Fotowiderständen  haben eine viel zu geringe Dynamik, um störsicher sowohl im dunklen Winter als auch im hellen Sommer eindeutig den Sonnenschein zu erkennen. Beim WM-Edition wird ein hochdynamischer Helligkeitssensor verwendet, der nicht nur die Helligkeit sondern auch den UV-Index messen kann.

Und natürlich ist es für die Hausautomation wichtig, nicht nur zu wissen, ob die Sonne scheint oder nicht, sondern wo genau die Sonne am Himmel steht. Nur so kann man dann erkennen, ob beispielsweise Fenster besonnt sind, die dann ggf. automatisch abgeschattet werden können. Deshalb ist eine Berechnung der Sonnenposition unverzichtbar.

Wetterstationen, die nicht für die Homematic konzipiert sind, können prinzipiell natürlich auch verwendet werden, aber man hat das Problem, die Daten in die Homematic zu bekommen. Zudem sind üblicherweise kein schneller Regenmelder und auch kein Sonnensensor enthalten. Und für mich besonders störend ist die meistens verwendete  Batterie-Stromversorgung. Das ist schon deshalb negativ, weil man üblicherweise eine leistungshungrige Beheizung für den Regenmelder braucht.  All diese Argumente führten mich schließlich zum Selbstbau meiner eigenen Wetterstation WEATHERMAN-Edition

2  Das kann der WEATHERMAN-Edition

Der WM-Edition ist die Fortsetzung einer Reihe von Sensor- und Aktor-Modulen ( die WIFFIs), die hauptsächlich zur  Erweiterung  und  Ergänzung der Hausautomation mit der Homematic konzipiert sind. Diese Module sind allesamt Funkmodule , die das in nahezu jedem Haushalt vorhandene gesicherte WLAN-Funknetz verwenden, um mit der Homematic-CCU zu kommunizieren.

Der WM-Edition hat eine Vielzahl von Sensoren, mit denen folgende Wettersignale messbar sind:

• Windgeschwindigkeit mittel in m/s
• Windstärke in Bft
• Windrichtung als Text und in Grad
• Aussentemperatur in °C
• Aussentemperatur gefühlt in °C
• Taupunkt-Temperatur in °C
• rel. Luftfeuchte in %
• abs. Luftfeuchte in g/m3
• Luftdruckmessung bez. auf N.N. in mb
• Luftdruck-Trend zur Erkennung von Wetteränderungen 
• Regenmelder  (one drop only!) mit einstellberer Empfindlichkeit
• Regenmengenmesser  mit mm/h und mm/24h
• Sonnenstunden gestern und heute
• Helligkeitsmessung  mit Berücksichtigung des Sonnenwinkels
• UV-Index 
• Berechnung Sonnenstand Azimut
• Berechnung Sonnenstand Elevation
• Datenlogger 24h und 28Tage integriert

Die Datenübertragung erfolgt mit dem hauseigenen WLAN. Dabei arbeitet die Datenübertragung zur Homematic völlig automatisch im Hintergrund, indem die Daten regelmäßig oder nur bei Änderung auf entsprechende CCU-Systemvariable abgebildet werden. Für die Verwendung in Verbindung mit ioBbroker oder anderen Hausautomationssystemen kann der WM-Edition anstatt zur CCU auch JSON Daten an die entsprechende programmierbare Serveradresse versenden. Und natürlich kann man die Wetterstation auch ganz ohne Hausautomation verwenden: dafür hat der WM-Edition sogar seine eigene Webseite, womit die Wetterdaten im Heimnetz mit jedem üblichen Browser einfach dargestellt werden können. So  hat man die aktuellen Wetterdaten jederzeit auch auf dem Tablet oder Smartphone im Blick..

Das Erscheinungsbild könnte man zwar mit einer App graphisch aufpeppen, aber der Aufwand war mir einfach zu groß. Schließlich steht die Funktionalität an erster Stelle und die ist mit der aktuellen Webseite voll erfüllt. 

Der integrierte Datenlogger zeichnet die Daten der letzten 24h im Stundentakt auf und speichert diese Daten im EEPROM, so daß sie auch bei Spannungsausfall nicht verloren gehen. Darüber hinaus werden täglich um 24h bestimmte Daten der letzten 28 Tage gespeichert. Das erlaubt sehr komfortabel, sich einen Überblick über die Wetterdaten des letzten Monat zu verschaffen. Mit einem Klick auf den csv-export-Link  kann man sogar die Daten im Excel-csv-Format herunterladen und auf dem heimischen PC ansehen bzw. verarbeiten. Die folgenden Bilden zeigen die entsprechenden Webseiten des WEATHERMAN-Datenloggers teilweise noch ohne aufgefüllte Daten.

Hier die Daten der letzten 24h:

und das Wetter der letzten 28 Tage:

3  Nachbau leicht gemacht

Eine sehr gute Lösung bot sich mit der preiswerten Verfügbarkeit eines Windmessers an, der als Ersatzteil für eine käufliche Wetterstation in meinem Webshop angeboten wird. Dieses Teil W820 hat einen relativ robusten Windmesser mit einer Windfahne für die Windrichtung. Ebenfalls eingebaut ist ein Temperatur-/ Feuchtigkeitssensor und Helligkeits-/UV-Sensor mit einer eigenen Elektronik, welche  die Daten normalerweise mittels 433Mhz-Sender an die hier nicht verwendete Basisstation sendet. Im folgenden Bild ist das Modul rechts direkt am Mast befestigt.

Insgesamt besteht der WM-Edition  nur aus den Modulen: 

• der käuflichen W820 Wetterstation (W820 Aussenteil mit LCD-Display)
• dem Controller mit dem Regenmelder im kleinen Gehäuse (Bausatz)

Das kostengünstige einzelne W820-Aussenteil ist in meinem Webshop ohne Basis-Display nicht mehr verfügbar.  

In der  Bauanleitung ab 05/2020  (hier die Bauanleitung bis 04/2020)  wird genau beschrieben, wie die Wetterstation zusammen gebaut wird. Zum Überblick hier nur die wesentlichen Schritte:

Das W820-Modul wird mit einem Kabel modifiziert, so daß die Daten vom WM-Edition-Controller verarbeitet werden können. Normalerweise werden die W820-Messdaten intern an den 433Mhz-Sender geschickt und dort ausgesendet. Der WM-Edition hört diese Daten einfach ab und dekodiert diese. Die übliche Versorgung des W820 mittels Batterien entfällt, da  das Teil vom WM-Edition mit  versorgt wird. Die dafür notwendige Modifikation des W820 ist relativ einfach: nur vier(!) Leitungen sind für den Anschluss des W820 notwendig. In der Bauanleitung ist detailliert beschrieben, wie die Modifikation des W820 erfolgt. Das folgende Bild zeigt die geöffnete Box des W820 mit den 4 Leitungen, über die das Modul von aussen mit 5V-Spannung versorgt und das Datentelegramm „angezapft“ wird.

Der WM-Edition-Controller ist in einem robusten wassergeschützten Standard-ABS-Gehäuse untergebracht. Dieses Gehäuse nimmt auch den Regensensor und Barometersensor auf.  Hier ein Eindruck vom kompakten Innenleben des Hauptgehäuses mit der Ober- und Unterschale:

Den WM-Edition-Controller gibt´s nur als Bausatz. Der Nachbau ist auch für den weniger versierten Elektroniker möglich, denn mit dem angebotenen  Bausatz muß man eigentlich nur die mitgelieferte Platine bestücken und sauber verlöten. Der Mikrocontroller WeMos mini wird  bereits komplett programmiert geliefert, so daß man sich nicht mit der Arduino-Entwicklungsumgebung „auseinander setzen“ muß.  Aber man sollte schon etwas Erfahrung mit dem Zusammenbau und Inbetriebnahme von elektronischen Modulen haben! Mit der detaillierten  kann eigentlich  wenig „schief “ gehen, wenn man sorgfältig alle Schritte ausführt, über etwas Löterfahrung und ein Multimeter verfügt.

Der neu entwickelte Regensor ist ein besonderes „Schmankerl“! Dafür wurde eine von unten beheizte Platine mit vergoldeten (Korrosionsschutz!)  Leiterbahnen konzipiert. Ausgewertet wird sowohl die Widerstands- als auch Kapazitätsänderung, wenn ein Regentropfen auf das Messgitter tropft. Damit ist in gewissen Grenzen nicht nur  eine analoge Intensitätsmessung möglich sondern mit einer individuellen Schwellenvorgabe  auch die Schaltempfindlichkeit des Regenmelders einstellbar. Insgesamt ist die Reaktion des Regenmelders inkl. Übertragung zur CCU im Bereich von 1 bis 5sec !!. Mittig im Regensensor ist eine LED integriert, die das Einschalten des Regenmelders signalisiert. Das folgende Bild zeigt links die Sensorfläche und rechts die Unterseite mit den Kontaktstellen für die Heizwiderstände und die mittige  LED.

Wichtig für eine gute Funktion ist, daß die Sensorfläche fettfrei ist. Sinnvollerweise reinigt man bei der Inbetriebnahme den Sensor mit Spiritus oder dergleichen. Und so sieht das Controllermodul mit dem Regenmelder aus:

Für den Nachbau habe ich hier die Einkaufsliste mit Bezugsquellen zusammengestellt. Die zugehörigen aktuellen Preise zeigen, daß der Selbstbau des WM-Edition bezogen auf die Leistungsmerkmale recht preiswert ist. Mal abgesehen davon, dass die Funktionalität insbesondere im Hinblick auf die Nutzung mit der Hausautomation überragend ist.

4 Programmierung und Einstellung

Der WEATHERMAN verwendet als Mikrocontroller mit WLAN den WeMos mini mit integrierter USB-Schnittstelle. Der WeMos ist vorprogrammiert, lediglich die für das WLAN notwendigen Zugangsdaten für den heimischen Router müssen eingegeben werden. Dies kann sehr komfortabel erfolgen, indem man den WEATHERMAN zur Einstellung als Hotspot arbeiten läßt.  Auf der eigenen Webseite des WEATHERMAN (IP: 192.168.4.1) kann man dann die notwendigen Daten und Einstellungen mit einem normalen Browser durchführen. Dafür sind keinerlei Programmierkenntnisse notwendig, also alles sehr einfach. Die folgenden Schritte zeigen kochrezeptartig das Vorgehen bei geöffnetem WEATHERMAN-Controller Gehäuse:

1.RESET-Taster seitlich am WeMos mini drücken. Einige Sekunden  warten bis die rote LED auf der Platine alle 1sec blinkt (dabei versucht der WEATHERMAN sich ins WLAN einzuloggen, was natürlich wegen des Fehlens der Zugangsdaten noch nicht geht!).

2. Dann den PROG-Taster (der Taster neben dem WeMos) etwa 2sec drücken bis die rote LED im 0,5sec-Takt blinkt. Jetzt ist der WEATHERMAN im Hotspot-Modus.

3. Mit dem Smartphone oder besser Laptop  nach einem Hotspot mit dem Namen „wiffi“ suchen und die Verbindung herstellen. Da es eine gesicherte Verbindung ist, muß beim ersten Zugang das Kennwort „wiffi1234“ eingegeben werden. Danach müßte, wenn alles richtig funktioniert, eine gesicherte Verbindung vom Router zum „wiffi“ vorhanden sein.

4. Auf dem so im WLAN eingeloggten Smartphone oder Tablet mit der Adresszeile des Browsers die Hotspot-Webseite des WEATHERMAN  aufrufen mit: 192.168.4.1/?
Die Antwort müßte so aussehen:

5. Jetzt die notwendigen Eingaben in der Adresszeile des Browsers machen. Das macht man mit folgenden Befehlen, die immer mit einem Doppelpunkt abgeschlossen werden:
192.168.4.1/?ssid:my_ssid:  dabei ist „my_ssid“ die SSID des eigenen Routers  (Achtung, die SSID darf keinen Doppelpunkt enthalten!)
192.168.4.1/?pwd:my_pwd:  dabei ist „my_pwd“ das Router-Passwort des eigenen Routers (Achtung, das PWD darf keinen Doppelpunkt enthalten!)
192.168.4.1/?ccu:my_ccu:  und „my_ccu“ ist die feste (!) IP der eigenen CCU1 oder CCU2 Wenn alle drei Daten richtig eingegeben sind und auf der Webseite auch richtig angezeigt werden , dann ist der WEATHERMAN startbereit und kann mit dem Befehl:
192.168.4.1/?reset: oder dem Druck auf den RESET-Taster (am WeMos)  neu gestartet werden. Nach einigen Sekunden blinkt die LED  solange im 2sec Takt bis der WEATHERMAN sich im heimischen WLAN eingeloggt hat. Danach sind nur sehr kurze LED-Lichtblitze vorhanden. Diese signalisieren eine erfolgreiche WLAN-Verbindung.

Achtung:
SSID und PWD dürfen zwar Tiefstriche aber keinen Doppelpunkt, Leerzeichen, Sonderzeichen oder äöüß  enthalten! Das gibt sonst mit vielen Wifi-Chips und auch mit der Homematic nur Ärger und schwierige Fehler.  Bitte keine Email an mich wegen entsprechender Änderungen; das bleibt so wegen meiner schlechten Erfahrungen mit diesem Thema!

Jetzt kann die Webseite des WEATHERMAN im Heimnetz aufgerufen werden. Dazu schaut man im Router nach, welche IP der WEATHERMAN bekommen hat und ruft dann einfach diese IP auf, indem man diese IP in die Adresszeile des Browsers eingibt. Oder man schreibt einfach in die Adresszeile: http://weatherman.local.  Allerdings kann diese letzte Methode u.U. in einigen Heimnetzen nicht erfolgreich sein. Ich persönlich verwende immer die IP, dann hat man eine eindeutige Zuordnung. Deshalb stellt man dann auch sinnvollerweise den Router so ein, daß er dem WEATHERMAN immer diese gleiche IP zuteilt. Die Antwort auf den Browseraufruf ist im folgenden Bild dargestellt.

Das ist eigentlich schon alles. Für besondere individuelle Anforderungen gibt es noch mehr Befehle, die oben im Bild aufgelistet sind. Diese Befehle sind aber nur für besondere Anwendungen und werden weiter unten erklärt.

5 Anlernen an die CCU

Zum Anlernen an die CCU müssen vorher die Firewall-Einstellungen der CCU richtig eingestellt werden. Bei der CCU2 stellt man alles auf Vollzugriff. Bei der CCU3 ist mit dem Sicherheitassistenten die Einstellung  „relaxed“ auszuwählen.
Die automatische Verbindung zur CCU wird über Systemvariablen hergestellt, deren Namen von mir vorgegeben sind (in rot). Allerdings lassen sich mit dem name-Befehl beliebige andere Namen für die Systemvariablen  definieren. Im ersten Schritt sollte man diese Vorgabe erst mal behalten! Darunter werden auf der WEATHERMAN-Webseite die Sensorsignale der Wetterstation dargestellt.  Diese Werte werden alle 60sec in einem festen Zeitraster aktualisiert, um das Datenaufkommen für die Signalübertragung zu begrenzen. Erst durch Aktualisierung der Webseite oder Klick auf den Link Aktualisierung der Messwerte kann auch außerhalb des Zeitrasters die Anzeige jederzeit aktualisiert werden.

Das Anlernen des WEATHERMAN an die CCU ist sehr einfach, weil für jedes Sensorsignal nur eine korrespondierende Systemvariable angelegt wird. Entsprechend der Vorgabe (rote Namen) sind folgende Systemvariablen in der CCU anzulegen:

Anmerkung: ab Firmware weatherman 42 kann man mit dem Befehl setvar die u.a. CCU-Systemvariablen auch automatisch auf der CCU anlegen lassen. Einfach den setvar-Befehl eingeben oder den setvar -Link in der Befehlsliste anklicken und ca. 60sec warten. Damit entfällt das folgend beschriebene manuelle Eingeben der Systemvariablen!

w_ip vom Typ „Zeichenkette“
w_temperatur vom Typ „Zahl“ mit Maßeinheit „°C“
w_windchill vom Typ „Zahl“ mit Maßeinheit „°C“
w_taupunkt  vom Typ „Zahl“ mit Maßeinheit „°C“
w_himmeltemperatur  vom Typ „Zahl“ mit Maßeinheit „°C (wird nicht verwendet!)
w_feuchte_rel vom Typ „Zahl“ mit Maßeinheit „%“
w_feuchte_abs vom Typ „Zahl“ mit Maßeinheit „g/m3″
w_regensensor_wert vom Typ „Zahl“
w_regenmelder vom Typ „Logikwert“
w_regen_letzte_h vom Typ „Zahl“ mit Maßeinheit mm/1h
w_regen_mm_heute vom Typ „Zahl“ mit Maßeinheit mm/24h
w_regenstunden_heute vom Typ „Zahl“ mit Maßeinheit mm/h
w_barometer vom Typ „Zahl“ mit Maßeinheit mb
w_barotrend vom Typ „Zeichenkette“
w_wind_1min vom Typ  Zahl mit Maßeinheit m/s
w_windstaerke vom Typ  Zahl mit Maßeinheit bft
w_windrichtung vom Typ „Zeichenkette“
w_wind_dir vom Typ  Zahl mit Maßeinheit °
w_lux vom Typ „Zahl“ mit Maßeinheit „lux“
w_uv_index vom Typ „Zahl“ 
w_sonne_scheint vom Typ „Logikwert“
w_sonnenstunden_heute vom Typ „Zahl“ mit Maßeinheit „h“
w_elevation vom Typ  Zahl mit Maßeinheit °
w_azimut vom Typ  Zahl mit Maßeinheit °
w_minuten_vor_sa vom Typ „Zahl“ mit Maßeinheit „min“
w_minuten_vor_su vom Typ „Zahl“ mit Maßeinheit „min“

Es müssen nur diejenigen Systemvariablen definiert werden, die man auch benutzen möchte!

Die Aktualisierung aller genannten  Systemvariablen erfolgt automatisch, aber nur wenn sich die Messwerte ändern. Dadurch wird vorteilhafterweise der Datenfluss stark reduziert.

Anmerkung:  Die oben genannten Systemvariablen sind „normale“ CCU-Systemvariablen, deren Zahl nicht wie bei den HM-Skriptvariablen auf  200 begrenzt ist !

Firewall-Einstellungen:
Zum Anlernen an die CCU müssen vorher die Firewall-Einstellungen der CCU richtig eingestellt werden:

• Bei der CCU2 stellt man alles auf Vollzugriff.
• Bei der CCU3 und bei der RaspberryMatic reichen folgende Einstellungen:

… und kein Häkchen bei Authentifizierung!

6 Befehlsliste des WEATHERMAN

Auf der Befehlsliste-Seite sind Befehle dargestellt, mit denen bestimmte Eigenschaften des WEATHERMAN bei Bedarf geändert werden können. Normalerweise ist dies aber nicht notwendig. Nur bei speziellen Bedürfnissen wie Änderung der Namen für die CCU-Systemvariablen oder Löschung der Router Zugangsdaten etc. sollte man diese Befehle anwenden. Bei den als Link blau gekennzeichneten Befehlen reicht es zum Ausführen einfach darauf zu klicken.

Die Zeit holt sich  der WEATHERMAN von einem öffentlichen Zeitserver z.B. „pool.ntp.org“ aus dem Internet. Diese Zeitserver sind temporär manchmal überlastet und dann versucht der WEATHERMAN erfolglos die Zeit zu holen. Das kann zu Instabilitäten führen. Abhilfe ist die Verwendung des in vielen Routern eingebauten Zeitservers. Beispielsweise kann man bei der Fritzbox den Zeitserver aktivieren und dann als ntp-Adresse einfach die IP der Fritzbox mit dem im WEATHERMAN verfügbaren ntp-Befehl verwenden. 

Einige Erklärungen sind noch für den setip-Befehl notwendig. Damit kann man die Vergabe der IP-Adresse regeln. Standardmäßig  ist DHCP eingestellt, wobei der Router dem Modul eine IP-Adresse zuteilt.  Wenn man dem Modul aber eine bestimmte IP zuteilen möchte, dann kann das mit dem setip-Befehl folgendermaßen geschehen:

setip:192.168.178.61: >>setzt die IP 192.168.178.61 und DNS ist 192.168.178.1 und Gateway ist 192.168.178.1 und Subnet ist 255.255.255.0

setip:192.168.178.61:3:5: >>setzt die IP 192.168.178.61 und DNS ist 192.168.178.3 und Gateway ist 192.168.178.5 und Subnet ist 255.255.255.0

setip: >> setzt zurück auf DHCP bzw der Standardeinstellung

Wichtig: nach jeder neuen IP-Festlegung muß der WeMos hardwareseitig resettet werden. Dazu entweder den seitlichen Taster am WeMos-Modul tasten oder die Versorgungsspannung einige Sekunden unterbrechen.

Die IP-Einstellungen bleiben auch bei Komplett-Updates erhalten. Lediglich beim Werksreset wird auf die Grundeinstellung DHC zurückgesetzt.

7 Einstellungen im Expertenmodus

Das Gleiche gilt für den sog. Expertenmodus. Normalerweise ist  keine Einstellung notwendig!!!!! Einstellungen sollten auch nur dann vorgenommen werden, wenn man wirklich weiß, was man verändert. Im ungünstigen Fall kann der WEATHERMAN irreparabel beschädigt werden. Hier ist diese Einstellungsseite:

8 Optionale Überwachung der WLAN-Verbindung

Wenn man mit den Messwerten des WEATHERMAN in der CCU wichtige Aktoren schalten möchte (Fenster, Markisen etc.) , dann kann es hilfreich sein, eine regelmässige Überwachung der Datenverbindung zwischen WEATHERMAN und CCU zu haben. Mit der ab Update weatherman_30  eingeführten regelmässigen (alle 5min) Übertragung der WEATHERMAN-IP zur CCU lässt sich mit den folgenden zwei einfachen WebUI-Programmen nun erkennen, ob regelmässig Messdaten vom WEATHERMAN in der CCU ankommen. Damit ist auf der CCU-Seite eine grundsätzliche „alive“-Erkennung des WEATHERMAN selbst als auch der WLAN-Strecke zum Router möglich. Für diese beiden WebUI-Programme ist lediglich eine neue Systemvariable w_connect als Logikwert mit den Zuständen Ja/Nein zu definieren:

Die Zeitsteuerung beim zweiten Programm ist auf zyklische Auslösung alle 5min eingestellt. und bei beiden  Programmen das Retrigger-Häkchen beachten!

Und wer wie ich dauernd Probleme mit der CCU-Zeitsteuerung hat, der sollte den Timer von CuxD verwenden, so wie im folgenden Bild:

9 Rückstellen in Werkszustand

Manchmal kann es notwendig sein, die im EEPROM abgelegten Daten zu löschen und den WEATHERMAN in den Auslieferungszustand zu versetzen. Hierfür wird durch 1sec-Drücken des PROG-Tasters zuerst der Hotspot-Modus eingestellt, was durch 1sec- Blinken der roten LED angezeigt wird. Danach hält man den PROG-Taster  solange gedrückt, bis die rote LED dauerhaft leuchtet. Jetzt werden die EEPROM-Daten gelöscht. Läßt man die PROG-Taste wieder los, dann startet WIFFI neu und geht automatisch in den Hotspot-Modus, um so wieder neu an den Router angelernt zu werden. Achtung: nie den PROG- und RESET-Taster gleichzeitig drücken, da das Modul dann in den Programmiermodus geht und u.U. die Firmware beschädigt wird.

10 Update des WEATHERMAN

Aktuelles Update Zip-Archiv von der Webseite stall.biz runterladen und den *.bin File entpacken und auf dem PC speichern. Achtung nicht das Zip-Archiv zum Update verwenden, das beschädigt u.U. den WEATHERMAN. 

Das Update des WEATHERMAN kann ohne Demontage bzw. Geräteöffnung komplett über das WLAN erfolgen. Dabei ist der WEATHERMAN vorher im Heimnetz über WLAN eingeloggt und die folgende Update-Webseite ist aufrufbar.  Dort werden verschiedene Alternativen zum Updaten des Moduls  angeboten:

 Nach dem Auslösen des Teil-oder Komplett-Updates  nach ca. 15sec  mit einem Klick der sog. Update-Explorer ausgelöst, welcher folgendes Bild anzeigt. Damit wird der Update-File ausgesucht und mit dem Update-Button das Update gestartet: 

Nach einigen Sekunden wird ein erfolgreiches Update bestätigt und der WEATHERMAN neu mit der upgedateten Firmware gestartet:

.

11 Update der Firmware über USB

Ein Update über USB ist etwas komplizierter als über WLAN. Aber wenn beispielsweise ein neues Ersatz-WeMos-Modul verwendet werden soll, dann ist  ein Update über USB die einzige Lösung. Manchmal ist auch ein neues Flashen sinnvoll, weil z.B. die Firmware durch Hardwarefehler „zerschossen“ wurde und das WLAN nicht mehr richtig funktioniert.

Hier die Anleitung mit dem Tool ESP Easy Flasher:

• ESP Easy Flasher Tool runterladen, in ein Verzeichnis ESPEasyFlasher entpacken
• Für den WeMos ggf. den notwendigen USB-Treiber installieren: windows 32&64bit
• USB-Kabelverbindung PC <>  WeMos Modul herstellen
• Den für das Flashen  notwendigen  aktuellen Firmware-Update-bin-File in das Unterverzeichnis ESP_Easy_Flasher-master/BIN speichern
• Die Factory-bin-Files des WeMos  hier runterladen und entpacken und beide bin-Files ebenfalls in das Unterverzeichnis ESPEasyFlasher/BIN speichern
• Mit ESP EASY Flasher.exe das Flash-Programm jetzt starten und es zeigtsich folgendes Fenster:

• In der obersten Zeile mit dem grünen Refresh-Button den verfügbaren com-Port einstellen.
• In der Zeile darunter den File „blank_4MB.bin“ auswählen, der zuvor in das BIN-Unterverzeichnis gespeichert wurde
• sonst nichts eingeben und jetzt nur noch den Button Flash ESP Easy FW drücken; danach blinkt die blaue LED auf dem WeMos während des Flashvorganges
• nach ca, 7 Minuten (!) wird ein erfolgreicher Flashvorgang mit „DONE!“ bestätigt.
• Wenn man den WeMos in den Fabrik-Zustand versetzen möchte, dann jetzt den zweiten File „ESP_8266_BIN0.92.bin“  flashen (dauert ca. 1 Minute) oder …
• jetzt den aktuellen Firmware-Update-bin-File nach gleicher Methode flashen (Dauer ca. 1 Minute)
• Dann mit dem Button Open serial monitor das Ausgabefenster der seriellen Ausgabe öffnen (wenn das nicht funktioniert HTerm ( serial 115200bd, Newline at „CR+LF“ ) verwenden )
• Nach dem Reset am WeMos-Modul kommt die  Meldung „In den nächsten 5 Sekunden kann mit Terminaleingabe ‚p‘ das eeprom auf Werkseinstellung gesetzt werden„
• Nun sofort p eingeben  und warten auf die Meldung, dass das eeprom gelöscht ist. Dann nochmal den Reset-Taster drücken
• Danach das Modul in die Controllerplatine einsetzen und …
• im Hotspot-Modus auf IP 192.168.4.1 wie oben beschrieben die eigenen Router.Zugangsdaten eingeben.

Hier einige typische Startmeldungen des WeMos im Fenster des Terminalprogramms HTerm:

12 Hier die neuesten Updates zum runterladen:

Zum Update das ZIP-Archiv runterladen und entpacken. Zum Update nur die *.bin-Datei aus dem zip-Archiv verwenden. Jedes Update ist immer ein vollständiges Update, so daß man auch wieder auf alte Softwarestände zurück „updaten“ kann. Nach den Updates immer die Parameterliste überprüfen, weil die Parameter beim Update u.U auf veränderte Standardeinstellungen gesetzt werden!

Hinweis: Bei größeren Versionssprüngen immer ein Komplett-Update machen und nach dem Update noch ein Factory-Reset machen, um die EEPROM-Daten zu aktualisieren. Danach sind natürlich die Router-Zugangsdaten im Hotspotmodus neu einzugeben. 

Firmware-Versionen:

31.10.2019:   wm_820_100   Basis-Firmware

28.11.2019:   Beta-Update wm_820_103   Eine Vielzahl kleiner Änderungen. Komplett-Update !

03.12.2019:   Beta-Update edition_107   Zeitserver-Management verbessert, Empfehlung bei Fritzbox als Router: in „Netzwerkeinstellungen“ den Fritzbox-Zeitserver einschalten und fritz.box als Zeitserver einschalten.  

21.01.2020:   Grosses-Update edition_119   
Zur Funktion ist eine Lötverbindung zwischen IO16 und IO14 des WeMos notwendig (siehe S.5 der aktuellen Bauanleitung)!
Dem Modul kann jetzt mit dem neuen Befehl setip eine feste IP-Adresse zugewiesen werden (Erklärung oben!). Der Update-Server startet jetzt auch mit dieser festen Adresse.
Auswertalgorithmus für Regensensor verbessert.  Datenmanagement zur CCU oder externem Serverpoptimiert.
Anzeige Mondphase integriert.  Update-Seite überarbeitet

01.03.2020:   Beta-Update edition_121   Fehler im JSON-Telegramm behoben, häufigere Übertragung der Windwerte (>=1min)  an die CCU, Windwerte-Berechnungen korrigiert.  

23.03.2020:   Beta-Update edition_122   Stabilitätsverbesserungen bei häufigem Webseitenwechsel/aufruf

24.03.2020:   Beta-Update edition_123   Berechnung der korrigierten Helligkeit mit Berücksichtigung des Elevationswinkels. 

12.04.2020:   Beta-Update edition_124   Netzwerkeinstellungen bei fester IP verbessert

Beta-Update 16.05.2020: edition_130  etwas schnellerer Webseitenaufbau durch Erhöhung der CPU-Taktfrequenz  von 80 auf 160Mhz,  ntp Zeitsynchronisation verbessert, verdeckte Darstellung des WLAN-Passwortes

Beta-Update 24.05.2020: edition_132  ntp-Zeitserver-Synchronisation insbesondere bei fester IP-Adresse verbessert, 160Mhz-CPU-Taktfrequenz , watchdog optimiert

Beta-Update 02.06.2020: edition_134  Berechnung „Regen_mm_gestern“ korrigiert. Da vermutlich die Windwerte des W820 um den Faktor 3,6 zu klein sind, wurde ein Korrekturfaktor eingeführt (param 10 = 360). Komplett-Update !

Beta-Update 30.06.2020:  edition_141  Keine Funktionsveränderung , Webseiten-Speichermanagement komplett optimiert, dadurch bessere Stabilität

Beta-Update 05.07.2020:  edition_144  neuer Kennwert für WLAN-Konnektivität auf der Expertenseite ermöglicht Erkennung  einer ausreichenden WLAN-Qualität

Update 19.08.2020:  edition_147  Zusätzlicher Befehl „settime:hh.mm.DD.MM.YY:“, mit dem man  die Modulzeit einstellen kann. Dabei wird der standardmäßig automatische Zeitabgleich per ntp/Internet abgeschaltet. Danach ist kein Internet-Zugang für das Modul mehr notwendig! Das kann hilfreich sein, wenn die Internet-Zeitserver nicht sicher verfügbar sind und dadurch „Aufhänger“ des Modul entstehen. Eine gute WLAN-Verbindung ist trotzdem immer notwendig!! Mit „settime“ ohne Argument wird wieder auf die standardmäßige automatische Zeitsynchronisation per ntp zurück geschaltet. 

Beta-Update 01.10.2020:  edition_152 Komplett_update!  Datenübertragung zur CCU abschaltbar (param 3),  falls keine CCU verwendet wird.  W820-Datenempfang (Timing) verbessert.

Update 08.10.2020:  edition_153 Komplett_update!  W820-Datenempfang (Timing) war bei einigen Udsern kritisch bzw. es entstanden sporadisch/seht selten kurzzeitige Peaks/Ausfälle in den Sensorsignalen. Mit diesen Einstellungen konnte ich keine Peaks mehr nachstellen. 
Helligkeitswert mit Faktor 6 multipliziert, um den Helligkeitswert  typischen Luxwerten anzupassen.

Update 28.08.2021:  edition_154  Darstellung im Browser verschnellert, Favicon integriert.

13 Den WM-Edition mit ioBroker verwenden

Ich selbst habe von ioBroker keine Ahnung, deshalb hoffe ich, hier alles richtig zu beschreiben. Die Integration in ioBroker erfolgte zuerst für den WIFFI-wz mit Auswertung des JSON-Datentelegramms, welches vom WEATHERMAN anstatt zur CCU auch an jede beliebige IP mit jedem beliebigen Port geschickt werden kann. Dazu muß man mit dem ccu-Befehl die entsprechende IP-Adresse ändern und mit dem param-Befehl den entsprechenden Betriebsmodus einstellen.  Hier wird am Beispiel des WIFFI-wz  beschrieben, wie man einen ioBroker-Adapter erstellt. Die ioBroker-Adapter Entwicklung im Allgemeinen ist hier beschrieben

Eine weitere aktuelle Anleitung findet man hier.

14 Den WM-Edition mit Node-Red  abfragen

Ein User des WEATHERMAN hat einen entsprechenden Adapter für das leistungsfähige Node-Red mit einer ausführlichen sehr guten Beschreibung erstellt . Weitere Informationen zur RedMatic hier.

15 Die Wetterdaten an Wunderground senden

Im Homematic-Forum hat der User MartinBr ein sehr hilfreiches HM-Skript veröffentlicht, mit dem man Sonnen-Strahlungsleistung abschätzt und alle wichtigen Wetterdaten  zu Wunderground senden und dort veröffentlichen kann.  Sehr schön!

16 Die Wetterdaten an OpenWeatherMap senden

Im Homematic-Forum hat User Sailor79 eine sehr schönes HowTo geschrieben, wie man die Wetterdaten zu OpenEWeatherMap hochladen kann.  

#####  Fragen, Empfehlungen, Tipps  #####

1. Die rssi-Werte sind gut, aber trotzdem sind manchmal Abbrüche, Was tun?
Die rssi-Werte alleine sagen nur etwas aus über die Empfangsfeldstärke, nicht aber, ob andere WLAN-Stationen ebenfalls auf der Frequenz arbeiten und ggf. stören. Deshalb sollte man mit entsprechenden Apps mit dem Smartphone direkt an der Wetterstation die Empfangssituation prüfen und ggf. im Router den Kanal auf einen freien Bereich wechseln. Die automatische Kanalsuche des Routers optimiert die WLAN-Funksituation für den Router-Standort, nicht für den WM-Standort.

Passable rssi-Werte sind zwischen -50dB und -70dB. Es funktioniert aber manchmal auch sogar mit -90dB, aber dann ist die Wahrscheinlichkeit für Abbrüche/Hängern hoch.

2. Welches Netzteil soll ich nehmen?
Für die Stromversorgung reichen 1A bei 5V. Die Netzteile haben aber eine oft sehr sehr schlechte Impulsunterdrückung, was man ihnen leider nicht ansehen kann. Das kann zu “Hängern” oder sogar Beschädigungen der Firmware führen. Dann muß man über USB wie oben beschrieben die Firmware neu “flashen”.

3. Das Modul ist im Hospotmodus (192.168.4.1) oder im WLAN plötzlich nicht mehr “sichtbar”. Was kann man tun?
Vermutlich  ist der WeMos beschädigt (Überspannung, Verpolung, etc) und muß ausgetauscht werden. Es kann aber auch nur die Firmware beschädigt sein und dann kann man wie oben beschrieben über USB den WeMos neu programmieren (flashen).

4. Gibt’s ein Forum oder Diskussionen  zu dem Thema PULSECOUNTER ?
Ja, hier !

5. Manchmal ist das Modul nicht mehr per Browser sichtbar oder ist “eingefroren”?
Das kann mehrere Ursachen haben:
– Der Router kann möglicherweise dem Modul im Betrieb oder beim Neustart eine andere IP-Adresse zuweisen, weil er im sog. DHCP-Modus arbeitet.. In so einem Fall im Router nachschauen, ob das Modul ggf. unter einer anderen IP vorhanden ist. Der Name des Moduls fängt meist mit ESP… an.
Man kann diese Situation verbessern, indem man dem Modul mit dem Befehl “setip” eine im Router noch nicht vergebene Adresse im Nummernbereich des Heimnetzes fest zuweist.
– Wenn das Modul aus dem Internet keine Zeitinformation per ntp holen kann oder das Internet “wackelig” ist, dann kann bei erfolglosen Zeithol-Versuchen das Modul “hängenbleiben”. Das kann man dann nur durch einen Neustart per Reset-Taster oder Spannungslos machen erreichen. Abhilfe ist, die Zeitinformation anstatt per Internet-ntp direkt vom Router (bei der Fritzbox einstellbar!)  oder anderen Zeitservern im Heimnetz zu holen.

6. Kann man mit einer externen WLAN-Antenne die Kommunikation mit dem Router verbessern?
Ja unbedingt! Natürlich kann man durch Optimierung der Modul-Position bzw. -Ausrichtung  die auf der Expertenseite angezeigte WLAN-Konnektivität verbessern. Aber wenn die Entfernung zu groß oder die Wände zu dick sind, dann hilft nur noch ein Repeater oder eine externe WLAN-Antenne. Dazu kann man beim verwendeten WeMos die Platinenantenne abtrennen und eine externe Antenne anschalten. 

Es geht aber auch einfacher, indem man einen Lolin D1 mini pro kauft. Dieses Modul hat einen Antennenanschluß, an dem man ein sog. Pigtail-Kabel mit einer RP-SMA-Antennenbuchse anschalten kann. Das Vorgehen in wenigen Schritten:

• Lolin(WeMos) D1 mini pro möglichst mit WLAN-Antenne kaufen 
• Den neuen WeMos über USB wie bei den verschiedenen Funktionsmodulen beschrieben mit der aktuellen Firmware programmieren (ggf. den CP2104 Treiber installieren)
• Antennenkabel (Pigtail) einstecken
• An geeigneter Stelle im Modul -Gehäuse eine 6,5mm-Bohrung für die Antennenbuchse anbringen
• Antenne aufschrauben und Konnektivität durch Ausprobieren verschiedener Positionen optimieren

 

… und wo kann man den Bausatz bekommen?

Für den Nachbauer  habe ich Bausätze zusammengestellt. Diese  können bei mir bezogen werden:  WM-Edition Controller Bausatz Wer vorher einen Blick in die Bauanleitung werfen möchte, bitteschön: Bauanleitung ab 05/2020  (hier die Bauanleitung bis 04/2020)  

Haftungs- und Sicherheitshinweise

Beim Nachbau müssen natürlich alle wichtigen einschlägigen Sicherheitsvorschriften für den Umgang mit gefährlichen Spannungen  eingehalten werden. Fundierte theoretische und praktische Fachkenntnisse der Elektrotechnik und für den Umgang mit gefährlichen Spannungen sind unverzichtbar!! Durch eine unsachgemäße Installation gefährden Sie ihr Leben und das Leben ihrer Mitmenschen! Darüberhinaus riskieren Sie erhebliche Sachschäden , welche durch Brand etc. hervorgerufen werden können ! Für alle Personen- und Sachschäden durch falsche Installation etc. ist nicht der Hersteller sondern nur der Betreiber verantwortlich. Ich verweise hier unbedingt auf  die  „Sicherheitshinweise und Haftungsausschluss„-Seite dieses Blogs.

#####  Fragen, Empfehlungen, Tipps  #####

siehe die entsprechenden Informationen beim WEATHERMAN 2