Der AirSniffer …schlechte Luft kann man messen!

Der AirSniffer …schlechte Luft kann man messen!

1. Motivation

Die Motivation für die Entwicklung des AirSniffer waren die vielen Diskussionen zur Luftqualität in Innenstädten. Für mich persönlich ist aber weniger interessant, wie die Luftqualität draussen auf der Straße ist, sondern viel wichtiger ist mir die Luftqualität in meinen Innenräumen bzw. meiner nahen Umgebung. Gerade weil ich mich dort im Gegensatz zur Straße besonders  viele Stunden aufhalte. Natürlich gibt es heute schon für die Luftüberwachung verschiedene Messgeräte, aber alle messen eben nur und warnen ggf. bei zu schlechter Luftqualität. Die wichtigen Aktionen wie Fenster öffnen und Lüftung einschalten sind nicht enthalten. Deshalb ist die Integration eines  Luftgütemessers in das Smarthome mit den vielen abgestuften Steuerungs- und Warnmöglichkeiten von besonderem Interesse. Gerade in Zeiten von Corona ist die Information über die Luftqualität von besonderer Bedeutung für die Gesundheitsvorsorge/Lüftung  in geschlossenen Räumen.

2. Das kann der AirSniffer

Der AirSniffer ist ein weiteres sehr leistungsfähiges Modul einer Reihe von Sensor- und Aktor-Modulen, 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  oder anderen Smarthome-Systemen zu kommunizieren. Im AirSniffer sind modernste intelligente Sensoren integriert, die das Modul zu einer  leistungsfähigen Raumsonde für alle Räume im Haus. macht .Damit sind eine Vielzahl von Automatisierungsaufgaben im Haus mit der Homematic aber natürlich auch mit anderen Smarthome-Systemen möglich.

 Für die Heizung- und Klimasteuerung

  • Messung der Lufttemperatur
  • Messung der relativen  und absoluten Feuchte
  • Messung der Tautemperatur zur  Erkennung von Schimmelbildung
  • Messung des Luftdrucks mit Trendberechnung zur Wettervorhersage

Für die hochwertige Überwachung der Raumluftqualität 

  • Messung des Luftqualtätsindex IAQ qualitativ (sehr gut bis ungenügend)
  • Messung des Luftqualitätsindex quantitativ (Wert von 0 bis 500)
  • Messung CO2-Equivalent 
  • Feinstaub-Konzentration verschiedener Partikelgrößen PM1.0, PM2.5 und PM10
  • Ableitung bzw. Berechnung Luftqualitätsindex aus den Partikel-Konzentrationen

Sonstige Funktionalitäten

  • Einbindung ins Heimnetz über WLAN
  • komfortable Eingabe der WLAN-Zugangsdaten mit Browser
  • Einfache Update-Möglichkeiten über integrierte Webseite
  • Ampelanzeige der Luftqualität 
  • einfache Integration in das Homematic-System
  • JSON-Datenausgabe an bel.Server im Heimnetz

Die Datenübertragung erfolgt mit dem hauseigenen WLAN. Die Datenübertragung zur Homematic arbeitet völlig automatisch im Hintergrund, indem die Daten kontinuierlich auf entsprechende CCU-Systemvariablen abgebildet werden. Für die Verwendung in Verbindung mit ioBbroker oder anderen Hausautomationssystemen kann der AirSniffer anstatt zur CCU auch JSON Daten an eine programmierbare Serveradresse im Heimnetz versenden. Und natürlich kann man den AirSniffer auch ganz ohne Hausautomation verwenden: dafür hat das Modul seine eigene Webseite, womit die Messdaten im Heimnetz mit jedem üblichen Browser einfach dargestellt werden können. So hat man die aktuellen Zustandsdaten des Wohnraumes jederzeit auch auf dem Tablet oder Smartphone im Blick. Das sieht dann so aus wie auf folgendem Bild:

Das Webseiten-Erscheinungsbild könnte man zwar mit einer App graphisch aufpeppen, aber der Aufwand ist mir einfach zu groß. Schließlich steht die Funktionalität an erster Stelle und die ist mit der aktuellen Webseite voll erfüllt. Wer doch lieber das „Mäusekino“ möchte, der kann über IObroker oder NodeRed sich wunderschöne grafische Anzeigen zusammenstellen.

Oben auf der Webseite sind die blauen Links zu den verschiedenen Webseiten des AirSniffer. Darunter sind die Befehle aufgelistet, mit denen man das Modul komfortabel konfigurieren kann und weiter unten die IP-Adressen des Moduls und der CCU. Im unteren Bereich der Webseite sind die umfangreichen Sensordaten dargestellt. Die Aktualisierung im Browser erfolgt  automatisch im Minutentakt oder manuell durch Anklicken des „manuellen Messwert Refresh“-Links.  In rot sind die Namen der entsprechenden CCU-Systemvariablen aufgeführt, mit denen die Messdaten automatisch synchronisiert werden. Die Replizierung erfolgt intelligent nach verschiedenen Kriterien, damit einerseits eine sehr schnelle Aktualisierung möglich ist und andererseits die Datenrate klein bleibt.

2. Der AirSniffer …  Nachbau relativ einfach!

Damit der Nachbau auch für den weniger versierten Elektroniker möglich ist, wurde ein Komplettbausatz entwickelt. Dabei wurde Wert darauf gelegt, daß die zu verlötenden Bauelemente möglichst nur große Standard-Bauteile sind. Der „vielbeinige“ Controller ist bereits auf einer fertigen Modulplatine verlötet und schon programmiert , so daß bei diesem wichtigsten Bauteil keine Probleme auftreten können.  Sorgfalt und der fachgerechte Umgang mit dem Lötkolben sind aber schon erforderlich!  Eine umfangreiche  bebilderte Bauanleitung macht den Nachbau auch für „Nicht-Nerds“ gut machbar. Nachfolgend das Funktionsschema  des Airsniffer:

Das Controller-Board holt die Messwerte von den sehr leistungsfähigen Sensoren:

Der verwendete BOSCH-Sensor BME680 ist ein sog. I2C-Bus Sensor. Er ist äußerst leistungsfähig und misst neben Temperatur, Feuchte und Luftdruck auch verschiedene Schadgase der Luft. Als Schadgase erkennt er CO2 und ein breites Spektrum von Kohlenwasserstoffen, die für die Luftqualität im Raum entscheidend sind. Bei dem Thema Luftqualität lohnt es sich, die Eigenschaften dieses Bausteines näher kennen zu lernen.

Zur Feinstaubmessung wird der Sensor PMS5003 von der Fa. Plantower verwendet. Die Luft wird dazu mit einem Miniaturlüfter in eine Messkammer geführt. Dort werden mit Laser die Staubpartikel beleuchtet und das Lichtecho so ausgewertet, daß Anzahl der verschiedenen Partikelgrößen ermittelt wird. Bei dem hier implementierten Funktionsablauf erfolgt ca. alle 5 bis 15 Minuten (einstellbar) ein Messzyklus, der etwa 1 Minute dauert. Nach dem Einschalten des Lüfters wird gewartet, bis die Messwerte sich stabilisiert haben. Erst dann startet die eigentliche Messung, die wiederum einige Sekunden dauert. Die Roh-Messdaten werden dann über serielle Verbindung(9200Bd)  zum AirSniffer übertragen, dort weiter ausgewertet und in verständlicher Form (IAQ-Werte) auf der Webseite dargestellt bzw. zur Homematic etc. übertragen.

Und so sieht das Ganze im zusammengebauten Zustand aus. Mit einer Stromversorgung über ein einfaches 5V/1A-Steckernetzteil sind keine Batterien notwendig. Das macht auch Sinn, weil ja im Wohnraum eh eine Steckdose vorhanden ist und regelmäßiger Batteriewechsel nur nervt!

Eingebaut wird die Controllerplatine in ein spezielles Gehäuse, das im 3D-Druck hergestellt wird. Man kann das Gehäuse mit dem Bausatz beziehen oder auch selbst ausdrucken. Die Sensoren und der Controller werden ohne spezielle Werkzeuge einfach nur in das fertige Gehäuse eingeschoben.  Alle Teile und alle zu verlötenden oder steckbaren Sensoren sind beim Bausatz schon dabei. Das Netzteil wird allerdings nicht mitgeliefert. Benötigt wird ein 5V/1A Steckernetzteil mit 5,5mm/2.1mm Hohlstecker.  Dabei sollte man beim Netzteil auf gute Qualität achten, weil diese ja immerhin im Dauerbetrieb arbeiten.  Die einschlägigen Elektronikhändler bieten hier genügend Alternativen an.

Die Luftqualität wird im Gehäuse mit einer Ampelanzeige (RGB-LED) wie auf folgendem Bild angezeigt:

3. Programmierung und Einstellung

Der AirSniffer verwendet als Mikrocontroller mit WLAN den WeMos D1 mini mit integrierter USB-Schnittstelle. Der WeMos ist vorprogrammiert, lediglich die für das WLAN notwendigen Zugangsdaten für den heimischen Router müssen einmalig eingegeben werden. Dies kann sehr komfortabel erfolgen, indem man den AirSniffer zur Einstellung als Hotspot arbeiten läßt.  Auf der eigenen Webseite des AirSniffer (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:

1.RESET-Minitaster seitlich am WeMos_modul drücken oder Versorgungsspannung einschalten. Nach einigen Sekunden blinkt die blaue LED  auf dem WeMos-Modul oder die RGB-LED blau im Sekundentakt . Dabei versucht der AirSniffer sich ins WLAN einzuloggen, was natürlich wegen des Fehlens der Zugangsdaten noch nicht geht!

2. Dann den PROG-Taster (der Taster links unten neben dem WeMos) etwa 2sec drücken bis die blaue LED im 2Hz-Takt blinkt. Jetzt ist der AirSniffer im Hotspot-Modus (192.168.4.1).

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 ist, wenn alles richtig funktioniert, eine gesicherte Verbindung zum „wiffi“ -Hotspot (AirSniffer) vorhanden.

4. Auf dem so im WLAN eingeloggten Smartphone oder Tablet mit der Adresszeile des Browsers die Hotspot-Webseite des AirSniffer aufrufen mit: 192.168.4.1/?
Die Antwort im Browser ist wie im folgenden Bild:



5. Jetzt die notwendigen Eingaben in der Adresszeile des Browsers machen. Das macht man mit folgenden Befehlen, die immer mit einem Doppelpunkt(!) abgeschlossen werden:
Achtung:
SSID und PWD dürfen zwar Tiefstriche aber keinen Doppelpunkt, Leerzeichen 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!

192.168.4.1/?ssid:my_ssid:  dabei ist „my_ssid“ die SSID des eigenen Routers  , am Schluss aber den Doppelpunkt nicht vergessen!)

192.168.4.1/?pwd:my_pwd:  dabei ist „my_pwd“ das Router-Passwort des eigenen Routers

192.168.4.1/?ccu:my_ccu:  dabei ist  „my_ccu“ die  IP der eigenen CCU.  Wenn alle drei Daten richtig eingegeben sind und auf der Webseite auch richtig angezeigt werden , dann ist der AirSniffer startbereit und kann mit dem Befehl:

192.168.4.1/?reset: oder der Druck auf den RESET-Taster (am WeMos)  startet das Modul neu. Nach einigen Sekunden blinkt die blaue LED  solange im Sekundentakt, bis der AirSniffer sich im heimischen WLAN eingeloggt hat.

Jetzt kann die Webseite des AirSniffer im Heimnetz aufgerufen werden. Dazu schaut man im Router nach, welche IP der AirSniffer bekommen hat (der Name im Router fängt oft mit ESP-… an) und ruft dann einfach diese IP auf, indem man diese IP in die Adresszeile des Browsers eingibt.

Alternativ kann man mit http://airsniffer.local auch die Webseite des Airsniffer aufrufen, aber das funktioniert nicht mit allen Browsern. Die Antwort auf den Browseraufruf mit der AirSniffer-IP ist im folgenden Bild dargestellt:

4. Anlernen an die CCU

Die automatische Verbindung zur CCU wird über Systemvariablen hergestellt, deren Namen vorgegeben sind (in rot im Bild oben). Diesen Namen wird beim AirSniffer noch ein Prefix vorangestellt. Bei mehreren AirSniffern in verschiedenen Räumen kann man damit eine raumspezifische Unterscheidung der Namenskreise machen.  Für das Wohnzimmer wählt man als Prefix z.B. „wz_“ und beim Schlafzimmer „sz_“ . In diesem Beispiel habe ich als Prefix einfach „as_“ gewählt, damit die Systemvariablen des AirSniffer später in der Auflistung der CCU-Systemvariablen immer vorn stehen, aber der Prefix ist eben beliebig! Wie man den Prefix mit dem prefix-Befehl ändert, ist weiter unten bei den Befehlen beschrieben.

Im ersten Schritt sollte man die Namensvorgabe erst mal behalten! Daneben werden auf der AirSniffer-Webseite die aktuellen Sensorwerte  dargestellt.  Diese Werte werden ca. alle 60sec in einem festen Zeitraster im Browser aktualisiert, um das Datenaufkommen für die Signalübertragung zu begrenzen. Durch Aktualisierung der Webseite oder Klick auf den Link manueller Messwert-Refresh kann auch außerhalb des Zeitrasters die Anzeige jederzeit aktualisiert werden.

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. Das eigentliche Anlernen des AirSniffer an die CCU ist sehr einfach, weil für jedes Sensorsignal nur eine korrespondierende Systemvariable angelegt wird. Entsprechend der Vorgabe (rote Namen) werden  Systemvariablen in der CCU manuell oder automatisch angelegt. Automatisch kann kann man mit dem Befehl setvar die CCU-Systemvariablen auf der CCU „in einem Rutsch“ anlegen lassen. Dazu die Befehlsliste aufrufen und einfach den setvar-Link anklicken. Dann ca. 60sec warten, bis alle notwendigen Systemvariablen auf der CCU angelegt sind. Danach in der CCU nachschauen, ob alle Systemvariablen auch richtig angelegt wurden.

Wenn dieses Verfahren nicht erfolgreich ist, dann müssen die Systemvariablen mit dem name-Befehl entsprechend folgender Liste (hier mit dem prefix as_ ) manuell angelegt werden:

as_ip  vom Typ „Zeichenkette“
as_temp
 vom Typ „Zahl“, -50 bis 50 °C
as_taupunkt  vom Typ „Zahl“, -50 bis 50 °C
as_feuchte vom Typ „Zahl“,  0 bis 100 %
as_feuchte_abs  vom Typ „Zahl“, 0 bis100 g/m³
as_baro  vom Typ „Zahl“, 0 bis 1300 hPa
as_luftdrucktrend  vom Typ „Zeichenkette“
as_iaq_rr0_value  vom Typ „Zahl“,  0 bis 1
as_co2_equ  vom Typ „Zahl“,  0 bis 5000
as_iaq_co2  vom Typ „Zahl“,  0 bis 500
as_pm1_0  vom Typ „Zahl“,  0 bis 100
as_iaq1_0   vom Typ „Zahl“,  0 bis 500
as_pm2_5  vom Typ „Zahl“,  0 bis 100
as_iaq2_5   vom Typ „Zahl“,  0 bis 500
as_pm10  vom Typ „Zahl“,  0 bis 100
as_iaq10   vom Typ „Zahl“,  0 bis 500
as_iaq_max  vom Typ „Zahl“,  0 bis 500
as_IAQ_max_note  vom Typ „Zeichenkette“

Wenn man andere Namen als die hier verwendeten Namen benutzen möchte, dann man man die Namen mit dem name-Befehl neu festlegen. 
Will man anstelle des vorgegebenen  prefix  as_  beispielsweise das Prefix wz_ verwenden, dann gibt man in die Browserzeile ein:  <airsniffer_ip>/?prefix:wz_:
Aber bitte erst umbenennen, wenn alles unproblematisch läuft ;))

Weitere Infos zu diesem Thema:
>> Es müssen nur diejenigen Systemvariablen definiert werden, die man auch benutzen möchte!
>> Die Aktualisierung aller genannten  Systemvariablen erfolgt automatisch, entweder im festen Zeitraster oder wenn sich die Messwerte ändern. Dadurch wird vorteilhafterweise der Datenfluss stark reduziert.
>> 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!

5. Befehlsliste des AirSniffer

Auf der Befehlsliste-Seite sind Befehle dargestellt, mit denen bestimmte Eigenschaften des AirSniffer bei Bedarf geändert werden können. Normalerweise ist dies aber nicht notwendig. Nur bei speziellen Bedürfnissen wie Änderung der Namen für die CCU-Systemvariablen sollte man diese Befehle anwenden. Bei den als Link blau gekennzeichneten Befehlen reicht es, zum Ausführen einfach darauf zu klicken. Die Funktion der einzelnen Befehl ist dem folgenden Bild zu entnehmen:

Beim AirSniffer muß  aber auf jeden Fall im Raum mit sauberer Luft zur ersten Kalibrierung  der calair –Befehl einmalig ausgeführt werden .  Die anderen Befehle sollte man sich ansehen, damit man einen Überblick über die Möglichkeiten hat.

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 immer 255.255.255.0

setip: >> setzt zurück auf DHCP bzw der Standardeinstellung

Wichtig: nach jeder neuen IP-Festlegung wird der WeMos automatisch resettet.

Die IP-Einstellungen bleiben auch bei Komplett-Updates erhalten. Lediglich beim Werksreset (factory) wird auf die Grundeinstellung DHCP zurückgesetzt.

6. Einstellungen im Expertenmodus

Im sog. Expertenmodus. sind zur Erstinstallation einige Parameter einzustellen. Dies macht man mit dem param-Befehl. Um beispielsweise die eigene Ortshöhe (bei mir 186m) einzugeben, lautet der Befehl: <airsniffer_ip>/?param:20:186:  Analog dazu können  nach eigenen Erfordernissen die  anderen Parameter gesetzt werden. Aber bitte nur, wenn man genau weiß, was man damit macht!

7. Rückstellen in Werkszustand

Manchmal kann es notwendig sein, die im EEPROM abgelegten Daten zu löschen und den AirSniffer in den Auslieferungszustand zu versetzen. Hierfür wird durch 1sec-Drücken des PROG-Tasters zuerst der Hotspot-Modus eingestellt, was durch 2Hz- Blinken der blauen LED angezeigt wird. Danach hält man den PROG-Taster  solange gedrückt, bis die blaue LED dauerhaft leuchtet. Jetzt werden die EEPROM-Daten gelöscht, was zum Abschluss mit schnellem Blinken der blauen LED signalisiert wird.  Dann startet der AirSniffer neu und geht automatisch in den Hotspot-Modus, um so wieder neu an den Router angelernt zu werden.

Man kann zusätzlich  auch mit dem factory-Befehl den Werkszustand wieder herstellen, aber das funktioniert nur, wenn auch die Befehlsliste im Browser aufrufbar ist. .

8. Update des AirSniffer

Ein Update des AirSniffer kann ohne Demontage bzw. Geräteöffnung komplett über das WLAN erfolgen. Dabei ist der AirSniffer vorher im Heimnetz über WLAN eingeloggt und seine Webseite ist mit der vom Router vergebenen IP-Adresse aufrufbar.

Aktuelles Update Zip-Archiv von der Webseite stall.biz runterladen, den  *.bin File entpacken und auf dem PC speichern. Achtung nicht das Zip-Archiv zum Update verwenden, das beschädigt u.U. den AirSniffer.
> Die Update-Seite des AirSniffer aufrufen (siehe nächstes Bild). Dort werden zwei Alternativen eines Updates angeboten: das Komplett-Update nur wenn das bei den Informationen zum Update-File ausdrücklich angemerkt ist und das normalerweise verwendete Teil-Update.


Das Teil-Update mit Klick auf den Link Teil-Update  oder Komplett-Update auslösen. Dann öffnet dieses Fenster:

Jetzt mindestens 15sec warten und erst dann den Link Update-Explorer auslösen.
Nach kurzer Zeit öffnet sich der Browser mit der Möglichkeit per „Durchsuchen“ den neuen update *.bin File einzugeben und dann mit dem Update-Button den Vorgang zu starten:


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

.

9. 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 9600bd, 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:

10. 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!

Update 11.09.2020:    airsniffer_8  Basis-Firmware

 

11. Verwendung des Luftgütesensors BME680

Optional kann anstelle des standardmäßigen BOSCH-Sensors BME280 (Temperatur, Feuchte, Luftdruck)  der BME680 ((Temperatur, Feuchte, Luftdruck plus Luftgüte) verwendet werden. Dieser Sensor erkennt neben CO2 ein ganzes Bündel von häuslichen Schadgasen. Dazu ist im Sensor ein beheiztes Substrat enthalten,  dessen Widerstandswert ein Maß für die Luftqualität ist. Gute Luft heißt Widerstand hoch (> 100kOhm) , schlechte Luft heißt kleinerer Widerstand. Die Auswertung dieses Widerstandes ist insofern etwas „tricky“, weil der Sensor nicht geeicht ist, sondern mit „sauberer“ Luft (Frischluft)  regelmäßig neu geeicht werden muß. Insbesondere bei neuem Sensor dauert es mehrere Tage, bis der Widerstandswert (Eichwert Ro) bei Frischluft sich stabilisiert hat.

Die Umrechnung des Widerstandswertes in den sog IAQ-Wert (Luftqualitätsindex) ist m.W. nicht genormt, so daß jeder Hersteller sein eigenes „Süppchen kocht“ . BOSCH hat hierzu eine Software BSEC entwickelt, die man als geschützte Software verwenden darf. Leider ist aber nicht der Quellcode veröffentlicht und bei jedem neuen Arduino-Update entstanden immer wieder neue Compilationsschwierigkeiten mit der BSEC-Library. Auch wegen des manchmal nicht nachvollziehbaren selbsttätigen Abgleichverhaltens (KI ??) habe ich nach alternativen veröffentlichten Bewertungsalgorithmen gesucht; allerdings mehr oder weniger ergebnislos. Deshalb wurde selbst ein eigener Lösungsansatz entwickelt:

Unter der Annahme, daß der BME680 sich vermutlich ähnlich verhält wie z.B. der oft verwendete Raumluftsensor MQ135, kann man aus dem normalisierten Widerstand R/R0 über eine Exponentialfunktion den Gehalt an Schadgasen abschätzen. Hilfreich war für diese Annahmen das Datenblatt des MQ135 .

Das Ergebnis ist ein Zusammenhang zwischen dem im Sensor gemessenen normalisierten Widerstand R/Ro und dem CO2-Äquivalent oder sog. IAQ-Wert (siehe folgendes Bild). Der Störeinfluß von Luftfeuchte und Temperatur wird ebenfalls berücksichtigt, ist aber in dem Bild der Einfachheit halber nicht dargestellt.

Mit der eigenen IAQ-Berechnungssoftware wird wie bei der BSEC-Software ebenfalls ein  IAQ-Index (0 bis 500)  und ein sog. CO2-Äquivalent (0 bis 5000ppm)  berechnet. Dazu muß man wissen, daß das CO2-Äquivalent bei diesem Sensor ein Maß für die gesamten Schadgase sind. Der Sensor ist eben kein reinrassiger CO2-Sensor, sondern er misst ein ganzes Bündel der typischen häuslichen Schadgase. Mehr dazu in den vielen Veröffentlichungen im Internet.

Mit dem vom User individuell anpassbaren Parameter iaq_sensivity (param 24) wird der IAQ-Wert im AirSniffer berechnet und angezeigt.  Standardmäßig wird als iaq_sensivity der Wert 70 verwendet. Man kann wie im obigen Diagramm erkennbar aber auch empfindlichere oder weniger empfindliche Anzeigen realisieren.

Wenn man mit den gemessenen IAQ-Werten in der Homematic oder anderswo irgendwelche Aktoren (z.B. Lüfter etc.) abhängig von Schwellwerten schalten will, dann muß man natürlich sich für einen Empfindlichkeitswert (iaq_sensivity) entscheiden und diesen dann auch beibehalten.

Bei einem neuen BME680-Modul  sollte man zur Eichung erst mal das Gerät mindestens 3  Tage laufen lassen, damit der Sensor sich stabilisiert bzw. sich „einbrennt“. Durch Lüftungsvorgänge im Raum wird im laufenden Betrieb jedesmal der Sensor automatisch auf beste Frischluft geeicht. Die Eichwerte werden in param 23 dauerhaft abgelegt. Das ist schon alles!

Wenn man manuell neu eichen möchte, dann lüftet man solange den Raum, bis sich überall Frischluft eingestellt hat. Danach gibt man den Befehl <airsniffer_ip>/?calair: ein oder betätigt den entsprechenden Link auf der Befehlsliste. In der Regel stellen sich für param 23 automatisch Werte zwischen 8000 und 30000 ein.

Wichtig:
Der Eichwert (Widerstandswert Ro) wird automatisch als param 23 im EEPROM dauerhaft gespeichert, bleibt also beim Ausschalten des Moduls erhalten. Allerdings wird beim Komplett-Update der Parameter auf null gesetzt und der kontinuierliche Eichvorgang wird nach dem Einschalten neu gestartet. In der Regel stellen sich Werte für param 23 zwischen 8000 und 30000 ein. 

Wenn man eine bestimmte vorgegebene Luftqualität im Raum als Frischluft (IAQ = 25) kalibrieren möchte, dann kann man das manuell mit dem Befehl „calair“ auf der Webseite „Befehlsliste“ machen. Aber normalerweise sollte man das nicht machen und die kontinuierliche Eichung der eingebauten Automatik überlassen!

Noch eine Information: Nach dem Start leuchtet die blaue LED für 5 Minuten. Während dieser Zeit wird nicht gemessen, damit sich der Luftgütesensor „setzen“ kann.

12. Verwendung mit ioBroker

Der ioBroker-Adapter für den WIFFI-wz ist hier: https://github.com/t4qjXH8N/ioBroker.wiffi-wz

Eine Anpassung für den AirSniffer ist noch nicht erfolgt bzw. müßte man mit der o.a,. Vorlage selbst machen.

Die ioBroker-Adapter Entwicklung im Allgemeinen ist hier beschrieben  https://github.com/ioBroker/ioBroker/wiki/Adapter-Development-Documentation

13. Integration in IP-Symcon

Viele Homematic-User verwenden IP-Symcon zur erweiterten Visualisierung und Steuerung. Hier im IP-Symcon-Forum werden die Grundlagen für die Einbindung und Verwendung  des WIFFI-wz diskutiert und erläutert. Eine konkrete und  sehr hilfreiche Anwendungsbeschreibung beschreibt auch dieser Artikel hier : WIFFI-WZ Multisensor mit IP-Symcon betreiben.

Hier hat ein aktiver User ein Modul für den WIFFI 3.0 geschrieben.

14. Node-Red  verwenden

Ein User  des WEATHERMAN hat einen entsprechenden Adapter für das leistungsfähige Node-Red entwickelt. Sicher kann man dieses Beispiel auch auf den AirSniffer übertragen. Weitere Informationen zur RedMatic hier.

15. Den WIFFI mit Home Assistant nutzen

Hier sind die entsprechen Informationen.

… und wo kann man den Bausatz bekommen?

Für den Nachbauer habe ich Bausätze zusammengestellt. Diese  können bei mir bezogen werden:  AirSniffer-Bausatz. Wer vorher einen Blick in die Bauanleitung werfen möchte, bitteschön: Bauanleitung 

Und wer sich das Gehäuse selbst ausdrucken kann, hier die 3D-Datei als stl-File.

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.

 

Der WEATHERMAN-2 … die ideale Wetterstation für die Hausautomation

Der WEATHERMAN-2 … die ideale Wetterstation für die Hausautomation

Hier wird die nächste Generation meiner Wetterstation WEATHERMAN-2 beschrieben. Viele Erfahrungen von meiner ersten Wetterstation sind in dieser Entwickung berücksichtigt worden. Herausgekommen ist eine Wetterstation, die alle für die Hausautomation wichtigen Meßgrößen erfasst und die Daten über WLAN  an den Browser und/oder den jeweiligen Hausautomations-Server überträgt. Da ich selbst die Homematic verwende wurde das System entsprechend ausgelegt. Mit der Möglichkeit, ein standardisiertes JSON-Datentelegramm an einen beliebigen Server im Heimnetz zu versenden, können natürlich auch andere Hausautomationssysteme wie IObroker oder RedNode mit Wetterdaten versorgt werden.

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 Fotowiderständen  haben eine viel zu geringe Dynamik, um störsicher sowohl im dunklen Winter als auch im hellen Sommer eindeutig den Sonnenschein zu erkennen. Ein moderner hochdynamischer Helligkeitssensor  ist hier viel besser geeignet. Und natürlich ist es für die Hausautomation wichtig, nicht alleine 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 unbedingt braucht.  All diese Argumente führten mich schließlich zum Selbstbau meiner eigenen Wetterstation WEATHERMAN-2.

2  Das kann der WEATHERMAN

Der WEATHERMAN-2 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 WEATHERMAN hat eine Vielzahl von Sensoren, mit denen folgende Wettersignale messbar sind:

  • Windgeschwindigkeit mittel in km/h
  • Windgeschwindigkeit spitze in km/h
  • 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
  • Sonnen-/Helligkeitssensor mit einstellbarer Schaltschwelle
  • Sonnenstunden gestern und heute
  • Berechnung Sonnenstand Azimut
  • Berechnung Sonnenstand Elevation
  • Datenlogger 24h und 28Tage integriert
  • optional Temperatur und Feuchte mit dem SHT21
  • optional Himmelstemperatur mit MLX90614 Chip
  • optional UV-Index mit VEML6070 Chip
  • optional separate Temperaturmessung mit DS18B20

Die Datenübertragung erfolgt mit dem hauseigenen WLAN. Die Datenübertragung zur Homematic arbeitet völlig automatisch im Hintergrund, indem die Daten auf entsprechende CCU-Systemvariable abgebildet/synchronisiert  werden. Für die Verwendung in Verbindung mit ioBbroker oder anderen Hausautomationssystemen kann der WEATHERMAN anstatt zur CCU auch JSON Daten an eine programmierbare Serveradresse versenden. Und natürlich kann man die Wetterstation auch ganz ohne Hausautomation verwenden: dafür hat der WEATHERMAN sogar seine eigene Webseite, womit die Wetterdaten im Heimnetz mit jedem üblichen Browser einfach angesehen werden können. So  hat man die aktuellen Wetterdaten jederzeit auch 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. Wer gerne eine graphisch „aufgepeppte“ Anzeige haben möchte, der kann dies einfach mit IObroker oder NodeRed machen. Unten sind entprechenden Hinweise dazu. 

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 gespeichert und sind im Datenlogger für die 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. Hier die Daten der letzten 24h:

 und das Wetter der letzten 28 Tage:

3  Nachbau leicht gemacht

Eine sehr gute einfache Lösung bietet sich mit der preiswerten Verfügbarkeit eines Windmessers W132 an, der als Ersatzteil für eine käufliche Wetterstation hier angeboten wird. Dieses Teil W132 hat einen relativ robusten Windmesser mit einer Windfahne für die Windrichtung. Ebenfalls eingebaut ist ein Temperatur- und Feuchtigkeitssensor mit einer eigenen Elektronik, welche  die Daten normalerweise mittels 433Mhz-Sender an die hier nicht verwendete Basisstation sendet. Im folgenden Bild ist das Modul direkt am Mast befestigt.

Insgesamt besteht der WEATHERMAN aus den im Bild gezeigten Modulen, wobei der Regenmengenmesser und das W132 Ersatzteil fertig gekauft werden. Der WEATHERMAN-Controller kann als Bausatz in meinem Webshop gekauft werden. In der ausführlichen umfangreichen  Bauanleitung wird genau beschrieben, wie die Wetterstation zusammen gebaut wird. Zum Überblick hier nur die wesentlichen Schritte:

Das W132-Modul wird mit einem Kabel modifiziert, so daß die Daten vom WEATHERMAN-Controller verarbeitet werden können. Normalerweise werden die W132-Messdaten intern an den 433Mhz-Sender geschickt und dort ausgesendet. Der WEATHERMAN hört diese Daten einfach ab und dekodiert diese. Die übliche Versorgung des W132 mittels Batterien entfällt, da  das Teil vom WEATHERMAN mit 3,3V versorgt wird. Die dafür notwendige Modifikation des W132 ist relativ einfach: nur drei(!) Leitungen sind für den Anschluss des W132 notwendig. In der Bauanleitung ist detailliert beschrieben, wie die Modifikation des W132 erfolgt. Das folgende Bild zeigt die geöffnete Box des W132 mit den drei verzinnten Leitungen, über die das Modul von aussen mit 3V-Spannung versorgt und das Datentelegramm „angezapft“ wird.

Der WEATHERMAN-Controller ist in einem robusten wassergeschützten kompakten Standard-Gehäuse untergebracht (Bild unten). Dieses Gehäuse nimmt auch den Regensensor (vergoldete Platine) , den Helligkeitssensor mit dem Lichtleiter und im Innenraum den Barometersensor auf. 

Hier ein Eindruck vom Innenleben des Hauptgehäuses mit aufgeklappter Ober- und Unterschale:

Den WEATHERMAN-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 komplexen Arduino-Entwicklungsumgebung „auseinander setzen“ muß.  Aber man sollte schon Erfahrung mit dem Zusammenbau und Inbetriebnahme von elektronischen Modulen haben! Mit der detaillierten umfangreichen Bauanleitung  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 !!.

Wichtig für eine gute Funktion ist, daß die Sensorfläche fettfrei ist. Sinnvollerweise reinigt man bei der Inbetriebnahme den Sensor mit Spiritus oder dergleichen.

Für den Nachbau habe ich hier die Einkaufsliste mit Bezugsquellen zusammengestellt. Die zugehörigen aktuellen Preise zeigen, daß der Selbstbau des WEATHERMAN relativ 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 im Hotspotmodus 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 blaue LED auf dem WeMos 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 auf der Hauptplatine) etwa 2sec drücken bis die blaue 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 CCU.
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 blaue LED  solange im 2sec Takt ,bis der WEATHERMAN sich im heimischen WLAN eingeloggt hat. 

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 oder in der „Befehlsliste“ 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 entweder manuell oder automatisch in der CCU anzulegen:

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
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_regenstunden_heute vom Typ „Zahl“ mit Maßeinheit h
w_regenstaerke vom Typ „Zahl“ mit Maßeinheit mm/h
w_regen_letzte_h vom Typ „Zahl“ mit Maßeinheit mm 
w_regen_mm_heute vom Typ „Zahl“ mit Maßeinheit mm
w_regen_mm_gestern vom Typ „Zahl“ mit Maßeinheit mm
w_barometer vom Typ „Zahl“ mit Maßeinheit mb
w_barotrend vom Typ „Zeichenkette“
w_wind_mittel vom Typ  Zahl mit Maßeinheit m/s
w_wind_spitze 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“

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

Manuell kann man diese Systemvariablen auf der CCU anlegen wie jede andere Systemvariablen auch. Wichtig ist die exakte Schreibweise, weil sonst die Daten nicht synchronisiert werden.  Es müssen nur diejenigen Systemvariablen definiert werden, die man auch benutzen möchte!

Empfohlen wird aber das automatische Anlegen der Systemvariablen. Dazu einfach den setvar-Befehl eingeben oder noch einfacher den setvar -Link auf der Webseite „Befehlsliste“ anklicken und dann ca. 60sec warten. Damit entfällt das manuelle Eingeben der Systemvariablen!

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

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.

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

Die IP-Einstellungen bleiben auch bei Komplett-Updates erhalten. Lediglich beim Werksreset wird auf die Grundeinstellung DHCP 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 regelmässigen Übertragung der WEATHERMAN-IP (ca. alle 5min)  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 blauen LED angezeigt wird. Danach hält man den PROG-Taster  solange gedrückt, bis die blaue 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. 

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 beispielsweise eines Komplett-Updates kommt dieses Bild:

Jetzt erst 15sec warten, weil der Update-Server gestartet wird und dann erst (nach ca. 15sec)  mit einem Klick auf den Link den sog. Update-Explorer auslösen, 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:

Manchmal wird der Update-Server nicht automatisch im Browser sichtbar. Dann eingeben: <IP>/update  (ohne Fragezeichen !)

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 oder der vorhandene WeMos sich „seltsam verhält“, 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 zeigt sich 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, dann  HTerm verwenden mit serial 115200bd, Newline at „CR+LF“ )
  • 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 (Expertenmodus-Seite) überprüfen, weil die Parameter beim Update u.U auf veränderte Standardeinstellungen gesetzt werden!

Update 10.08.2020: wm2_2   Basis-Software

Stable-Update 19.08.2020: wm2_5   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. 

Test-Update 12.09.2020 WM2_9_2  Schärferer  Bewertungsmassstab für die WLAN-Konnektivität.
Bei der SHT21-Option wurde die Heizung aktiviert: bei Feuchte > 80% wird die Heizung alle 30min für 1 Minute eingeschaltet. Die Temperatur- und Feuchtemessung  ist dabei um ca. 3 Minuten ausgesetzt.  Achtung die SHT-Messwerte sind nach dem Reset frühestens nach 3 Minuten vorhanden! 

13 Den WEATHERMAN 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

14 Den WEATHERMAN 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 Den WEATHERMAN in IP-Symcon verwenden

Hier ist eine sehr gute Beschreibung, wie man den WEATHERMAN in IP-Symcon einbindet:

16 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!

… und wo kann man den Bausatz bekommen?

Für den Nachbauer  habe ich Bausätze zusammengestellt. Diese  können bei mir bezogen werden:  WEATHERMAN-Controller Bausatz Wer vorher einen Blick in die Bauanleitung werfen möchte, bitteschön: Bauanleitung

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  #####

1. Was ist der beste Aufstellungsort?
Das ist nicht grundsätzlich und allgemein zu sagen. Für die Windmessung sollte der WM so hoch wie möglich aufgestellt werden. Für die Temperaturmessung möglichst im Schatten des Hauses auf der Nordseite. Und für die Regenmengenmessung möglichst niedrig und einfach erreichbar, um ggf. Verschmutzungen etc. im Regentrichter zu entfernen. Für die gute Erreichbarkeit im häuslichen WLAN ist besonders die Nähe zum nächsten WLAN-Hotspot wichtig…
Das alles zeigt, es gibt also nicht den richtigen Aufstellort!!

Ich empfehle einen Aufstellort, an dem man leicht an den WM gelangen und auch leicht etwas reparieren kann. Und eben möglichst nahe am WLAN-Hotspot, denn je weiter, umso schlechter ist die Kommunikation und umso häufiger können Abstürze entstehen. Wichtig ist auch, daß man die Versorgungsspannung schaltbar macht, um ggf. mit kurzer Unterbrechung den WM neu zu resetten. 

2. Die rssi-Werte des WM 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.

3. Welches Netzteil soll ich nehmen?
Für die Stromversorgung des WM reichen 1A bei 5V. Die Netzteile haben aber eine oft sehr sehr schlechte Impulsunterdrückung, was man ihnen leider nicht andsehen kann. Beim WM2 ist zwar durch einen 220uF-Elko das Risiko minimiert, kann aber nicht ausgeschlossen werden. Das kann zu „Hängern“ oder sogar Beschädigungen der Firmware führen. Dann muß man über USB wie oben beschrieben die Firmware neu „flashen“.

4. Der WM 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). 

5. Bei direkter Sonne ist die gemessenen Temperatur viel zu hoch!
Der Temperatursensor ist im W132-Gehäuse an der Rückseite an den Lüftungsschlitzen eingebaut. Wenn die Sonne länger auf das Gehäuse scheint, dann läßt sich innendrin trotz Lüftungsschlitz eine Temperaturerhöhung nicht verhindern. Entweder man nimmt dieses hin und freut sich, daß die Sonne so scheint oder man macht erhebliche „Klimmzüge“, um richtig zu messen. Da kann man einen weiteren SHT21-Temperatursensor in ein externes Wetterschutzgehäuse wie beim WM1 einbauen, aber auch damit läßt sich eine gewisse Fehlmessung bei längerer Sonneneinstrahlung nicht verhindern. Die Lösung wäre die Verwendung eines sehr geräumigen belüfteten Wetterhause wie bei professionellen Wetterstationen, eine aktive Belüftung mit Ventiklator oder die völlig getrennte Temperaturmessung auf der Nordseite des Hauses. Für den Genauigkeitsfanatiker ist das ein Riesenfeld, wo er sich austoben kann. Ist aber nichts für mich 😉

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

7. Manchmal ist der WM nicht mehr per Browser sichtbar oder ist „eingefroren“?
Das kann mehrere Ursachen haben:
– Der Router kann möglicherweise dem WM 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 der WM ggf. unter einer anderen IP vorhanden ist. Der Name des WM fängt meist mit ESP… an.
Man kann diese Situation verbessern, indem man dem WM mit dem Befehl „setip“ eine im Router noch nicht vergebene Adresse im Nummernbereich des Heimnetzes fest zuweist. 
– Wenn der WM 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. 

 

 

 

 

WIFFI-pump-4 …energiesparende Steuerung der Zirkulationspumpe und Heizungsüberwachung

WIFFI-pump-4 …energiesparende Steuerung der Zirkulationspumpe und Heizungsüberwachung

Der WIFFI-pump-4 ist ein hardwaremäßig überarbeiteter  WIFFI-pump-2. Hauptunterschied zu den vorhergehenden Versionen ist die Verwendung eines hochgenauen Temperatursensors DS18B20 für die Messung der Vorlauftemperatur. anstelle des bisher verwendeten NTC-Thermosensors.  Möglich war der Einsatz dieses Temperatursensors an dieser regelungstechnisch wichtigen Stelle nur mit speziellen Softwareanpassungen, die eine ausreichend schnelle Temperaturmessung mit diesem Sensor möglich machten. 

Die Vorgeschichte

Ich verwende meine  intelligente Steuerung für die  Trinkwasser-Zirkulationspumpe schon seit Jahren. Dafür habe ich eine Lösung mit einem Mikrocontroller Attiny entwickelt , die sehr gut als preiswerte standalone-Lösung funktioniert. Mit einem zusätzlichen Aktor mit allerdings zusätzlichen Kosten ist die Steuerung auch in die Homematic-Hausautomation integrierbar. Diese Lösung wird als Bausatz in meinem Webshop angeboten, weil sie kostengünstig und einfach ist. Zirkulationspumpensteuerung Attiny

Das neue  WIFFI_pump-4  Konzept eröffnet aber viel mehr Möglichkeiten, die über die Funktionalität der „alten“ Zirkulationspumpen-Steuerung weit hinausgehen. Mit dem WIFFI-pump-4 wird wie bisher die intelligente Steuerung der WW-Zirkulationspumpe erreicht aber mit der jetzt verfügbaren WLAN-Anbindung ist ein Datenaustausch sowohl mit der Homematic als auch mit anderen Servern  einfach möglich. Darüberhinaus  lassen sich beim WIFFI-pump-4  zwei hochgenaue Temperatursensoren vom Typ DS18B20 anschließen, um beispielsweise  die Vor- und Rücklauftemperatur zu messen und an die Homematic zu übertragen. Zusätzlich ist sogar für das  kompakte Hutschienengehäuse ein lichtstarkes OLED-Minidisplay optional verfügbar. So kann man zusätzlich auch die Funktion der Heizung überwachen und mit diesen Informationen mit der Homematic  geeignete Aktionen auslösen. 

1 Grundsätzliche Aspekte

Eine Warmwasser-Zirkulation ist ein in der Hausinstallation heute oft eingesetztes Komfortmerkmal, um an allen Zapfstellen im Haus nahezu sofort nach Aufdrehen des Wasserhahnes warmes Wasser verfügbar zu haben. Dazu verwendet man eine Ringleitung, in der eine kleine sog. Zirkulationspumpe  das warme Wasser dauernd oder nur zu bestimmmten Tagesabschnitten im Kreis pumpt. Im Hinblick auf Energieeinsparung kommt schnell der Gedanke auf, durch „intelligentere“ Steuerung das System zu verbessern.

Der erste Gedanke ist meist die Verringerung des Verbrauchs von elektrischer Leistung durch die Zirkulationspumpe. In einem typischen Einfamilienhaus hat die heute meist nur 5W. Das heißt im Dauerbetrieb verbraucht diese Pumpe übers Jahr ganze 44KWh, also mit 25ct/KWH macht das etwa 11€. Allerdings wird  meist eine Schaltuhr  verwendet, die vielleicht 12h schaltet und demnach die Verbrauchskosten auf 6€/Jahr halbiert. Für 6€/Jahr lohnt sich wohl keine  „intelligentere“ Steuerung als eine einfache Schaltuhr! Also warum denn hier was machen?? Der Grund liegt darin, dass die eigentlichen Verluste nicht elektrisch sind, sondern die erheblichen Wärmverluste der Ringleitung. Dazu habe ich Messungen gemacht, die hier auf der Webseite nachgelesen werden können: zirkulationspumpe-warmebedarfsgerecht-geschaltet Das Ergebnis kann man mit wenigen Kennzahlen trendmässig beschreiben: – Elektrische Verluste  der Zirkulationspumpe:  5W   >> Jahreskosten 11€ – Wärmeverluste  der Ringleitung ohne Schwerkraftzirkulation:  60W   >>  Jahreskosten 132€    (mit einem Absperrhahn im Rücklauf wurde die natürliche Zirkulation abgeschaltet ) – Wärmeverluste der Ringleitung mit Schwerkraftzirkulation: 128W   >>  Jahreskosten 282€ !! – Wärmeverluste der Ringleitung mit 12h/Tag laufender Zirkulationspumpe : 562W   >>  Jahreskosten 616€ !!! Ohne jetzt das nur als „Hausnummer“  zu wertende Ergebnis weiter im Einzelnen zu diskutieren, wird eines klar: Eine intelligente Steuerung der Zirkulationspumpe ist nicht wegen der elektrischen Energieeinsparung sinnvoll, sondern hauptsächlich wegen der damit möglichen Reduzierung der Verlustwärme !!

2 Intelligentes Steuerungskonzept

Optimal ist danach, daß die Zirkulationspumpe auch nur dann läuft, wenn auch irgendwo im Haus warmes Wasser möglichst ohne Wärmeverzug gezapft werden soll. Dazu gehört erst mal eine Strategie, um den Nutzerwunsch nach warmem Wasser zu erkennen. Denkbar wäre  ein Bewegungssensor im Badezimmer oder ein  Geräuschmelder in den „Wasserräumen“. Aber oftmals geht man in diese Räume, ohne den Warmwasserhahn zu betätigen . Also doch vielleicht einen Taster in Wasserhahnnähe installieren, den man anstößt, wenn warmes Wasser benötigt wird ? Das widerspricht aber einer „intelligenten“ automatischen Bedienung! Also vielleicht einen Sensor installieren, der den Durchfluss mißt? Zu teuer und das erfordert   einen geeigneten Sensor und einen Eingriff in die Installation… Nein, lieber nicht! Die Lösung ist einfach und auch nicht neu: Am Vorlauf-Ausgang des Warmwasserspeichers wird einfach mit einem Temperatursensor die Temperatur gemessen. Wenn dann warmes Wasser gezapft wird, dann erhöht sich schlagartig dort die Temperatur. Diese Temperaturerhöhung wertet man mit einer Elektronik entsprechend aus und schaltet umgehend die Zirkulationspumpe ein. Diese schiebt nun das warme Wasser schnellstens in die Ringleitung, so dass bereits nach relativ kurzer Zeit  das warme Wasser an der Zapfstelle ist.  Und spätestens jetzt wird klar, daß hierfür eine Pumpe mit möglichst hoher Leistung viel besser geeignet wäre, als die heute mit Schaltuhr eingesetzten Kleinleistungs-Typen. Abgeschaltet wird die Pumpe entweder nach 3 bis 4 Minuten ( wenn die Ringleitung gut und komplett durchspült ist) oder wenn im Rücklauf am Warmwasserspeicher die Temperatur angestiegen ist. Dazu würde allerdings noch ein zweiter Temperatursensor benötigt. Nach mehreren Versuchen mit und ohne zweiten Temperatursensor im Rücklauf wurde die einfache Lösung mit nur einem Temperatursensor im Vorlauf praktisch umgesetzt. Die Vorteile mit einem zweiten Sensor wären nur sehr gering! Die erste Steuerung war analog mit wenigen Bauelementen umgesetzt (siehe Link oben) und hat ein Jahr problemlos gelaufen. Allerdings hatten einige Nachbauer mit Bauteiltoleranzen der analogen Steuerung zu kämpfen, so daß der Wunsch nach einer robusteren digitalen Lösung aufkam, die zudem optional in meine Homematic-Haussteuerung gut integriert werden kann. Damit meine ich, daß die Homematic sowohl die Zirkulationspumpe einschalten kann, als auch bei selbsttätiger Einschaltung die Homematic über den Schaltzustand rückinformiert wird. (bidirektionale Einbindung). Vielleicht wird der eine oder andere Leser die Frage stellen, warum denn nicht gleich die Zirkulationspumpe mit der Homematic steuern? Die Antwort ist einfach, weil die aktuell verfügbaren Homematic-Temperatursensoren mit Aktualisierungsintervallen von 3 und mehr Minuten  viel zu langsam sind!

3 Technische Daten

Mit Verwendung des WeMos D1 mini Controllermoduls mit dem  hochintegrierten Wifi-Chip ESP8266 eröffnen sich ganz neue Möglichkeiten für die kompakte Realisierung eines Steuerungsmoduls im praktischen Hutschienengehäuse. Dabei wird nicht nur die intelligente Steuerung der Zirkulationspumpe nach oben beschriebenen Steuerungsprinzip möglich sondern zusätzlich werden mit dem Modul auch zwei hochgenaue Temperatursensoren abgefragt, deren Meßsignal an die Homematic-CCU übertragen und auf einem optionalen OLED-Minidisplay angezeigt wird. Hier die wesentlichen Eigenschaften des WIFFI-pump-4:

  • schnelle Temperaturmessung am Warmwasser (WW)-Ausgang mit genauem Temperatursensor und …
  • Einschalten der Zirkulationspumpe in Abhängigkeit von der WW-Temperaturerhöhung
  • Einschalten mit integrierter Internet-Wochenzeitschaltuhr mit 10 Schaltzeiten
  • beliebiges Einschalten der Zirkulationspumpe auch von der Homematic-CCU direkt
  • zusätzliche Messung von zwei Heizungstemperaturen mit optionalen DS18B20-Sensoren (z.B. Vorlauf- und Rücklauftemperatur )
  • optionales lichtstarkes OLED-Minidisplay zur Anzeige  der Temperaturen
  • kompaktes Hutschienengehäuse nur 2TE
  • einfache Einstellung auf eigenen Webseiten mit dem Browser
  • WLAN-Kommunikation mit dem heimischen Router
  • automatische Kommunikation mit  der Homematic-CCU  oder unabhängiger Standalone-Betrieb
  • Einfaches Update über WLAN  auch im verbauten Zustand
  • JSON-Datentelegramm abrufbar für die Integration in andere Systeme der Hausautomation

4 Elektronische Schaltung

Die gesamte Schaltung konnte auf einer so kleinen Platine realisiert werden, daß sie in ein 2TE Hutschienengehäuse paßt. Auf der einen Seite werden die 5V-Spannungsversorgung (externes 5V-Netzteil mit mindestens  0,5A)  an die Schraubklemmen geschaltet. Auf der anderen Netzspannungsseite ist der Einschaltkontakt für die Zirkulationspumpe verfügbar. Die Statusanzeige erfolgt mit einer LED, die im Betrieb durch ein Schraubklemmenloch erkennbar ist. Diese LED-Anzeige benötigt man nur zum Anlernen und oder zur Funktionskontrolle.  Die gesamte Verschaltung des Moduls zeigt das folgende Bild. Der Temperaturfühler Z mißt die WW-Auslauftemperatur und schaltet bei schnellen Temperaturerhöhungen am WW-Auslauf das Relais zum Einschalten der Zirkulationspumpe. Danach bleibt die Zirkulationspumpe für etwa 4min eingeschaltet, damit das warme Wasser in der WW-Zirkulationsleitung verteilt wird. Die Einschaltzeit von 4min kann an die individuellen Bedürfnisse  im sog. Expertenmodus angepasst werden. Wie das geht, ist weiter unten beschrieben. Aber die gewählten 4min sind für typische Zirkulationsleitungen ein guter Wert. Darüberhinaus können wie im Bild dargestellt sog. 1wire Temperatursensoren  DS18B20 angeschaltet werden, mit denen ohne Eichung eine recht genaue Temperaturmessung möglich ist. Ich verwende diese Sensoren für die Messung der Vorlauftemperatur im Kesselkreis und zur Messung der Vorlauftemperatur für die Fussbodenheizung (nach dem Mischer). Aber was man letztlich damit macht,  kann man flexibel nach eigenen Bedürfnissen anpassen.

 Anmerkung zu den 1Wire-Temperatursensoren mit dem DS18B20:
Die Sensoren werden teilweise mit unterschiedlichen Farben der Anschlussdrähte geliefert. Ich kenne aktuell folgende Versionen:
SCHWARZ = gnd,   GELB = data,  ROT = +3.3V    oder …
SCHWARZ = gnd,   BLAU = data,  ROT = +3.3V    oder …
GELB         = gnd,   GRÜN = data,  ROT = +3.3V     

5 Nachbau leicht gemacht

Den WIFFI-pump-4 gibt´s nur als Bausatz. Der Nachbau ist auch für den weniger versierten Elektroniker möglich, denn mit dem angebotenen   Bausatz des WIFFI-pump4  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 oder sonstigen Programmierarbeiten „auseinander setzen“ muß.  Aber man sollte schon etwas Erfahrung mit dem Zusammenbau und Inbetriebnahme von elektronischen Modulen haben! Mit der Bauanleitung für den WIFFI-pump4   kann eigentlich  wenig „schief “ gehen, wenn man sorgfältig alle Schritte ausführt, über etwas Löterfahrung und ein Multimeter verfügt.

Den Bausatz gibt es optional auch mit den zusätzlich verwendbaren  zwei  1wire-Temperatursenoren vom Typ DS18B20. Diese Sensoren sind schon fertig mit einem 1m Kabel konfektioniert, wobei der Sensor in einer Edelstahlhülse sitzt. Darüberhinaus gibt es optional ein OLED-Minidisplay, das auch nachträglich einfach hinzugefügt werden kann. Nur das Displaymodul aufstecken, die Software erkennt automatisch das Modul. Damit das auch alles sehr professionell aussieht gibt´s zum Display einen passenden Kunststoffrahmen und eine Blende im 3D-Druck für das Hutschienengehäuse dazu.

wiffi_pump2_1

Die Steuerung sollte in einem Installationsgehäuse an einem trockenen Platz in der Nähe der Heizung untergebracht sein. Leitungslängen für die Messsignale sollten möglichst nicht länger als 3m sein. Bei den Signaleitungen sollte man immer Netzleitungen und Signalleitungen getrennt verlegen. Dazu sind alle entsprechenden Sicherheitsregeln für den Umgang mit Netzspannungen unbedingt zu berücksichtigten. Ohne entsprechende Fachkenntnisse muß die Installation unbedingt von Fachpersonal  durchgeführt werden. Siehe auch nochmal meine Warnhinweise hierzu: Warnhinweise

6 Programmierung und Einstellung

Der WIFFI-pump 4 verwendet als Mikrocontroller mit WLAN den WeMos D1 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 WIFFI-pump 4 zur Einstellung als Hotspot arbeiten läßt.  Auf der eigenen Webseite des WIFFI-pump 4 (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:

1.RESET-Minitaster seitlich am WeMos mini drücken. Einige Sekunden  warten bis die rote LED auf der Platine alle 1sec blinkt (dabei versucht der WIFFI-pump 4 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 WIFFI-pump 4 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 zum „wiffi“ vorhanden sein.

4. Auf dem so im WLAN eingeloggten Smartphone oder Tablet mit der Adresszeile des Browsers die Hotspot-Webseite des WIFFI-pump 4  aufrufen mit: 192.168.4.1/?
Die Antwort müßte genauso aussehen wie das folgende Bild:

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 selbstdarf keinen Doppelpunkt enthalten!), am Schluss aber den Doppelpunkt nicht vergessen!
192.168.4.1/?pwd:my_pwd:  dabei ist „my_pwd“ das Router-Passwort des eigenen Routers (Achtung, das PWD selbst darf keinen Doppelpunkt enthalten!), am Schluss aber den Doppelpunkt nicht vergessen!
192.168.4.1/?ccu:my_ccu:  und „my_ccu“ ist die feste (!) IP der eigenen CCU. Wenn alle drei Daten richtig eingegeben sind und auf der Webseite auch richtig angezeigt werden , dann ist der WIFFI-pump 4 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 WIFFI-pump 4 sich im heimischen WLAN eingeloggt hat. Danach sind nur sehr kurze LED-Lichtblitze vorhanden. Diese signalisieren eine erfolgreiche WLAN-Verbindung.

Jetzt kann die Webseite des WIFFI-pump 4 im Heimnetz aufgerufen werden. Dazu schaut man im Router nach, welche IP der WIFFI-pump 4 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://wiffi_pump.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 WIFFI-pump 4 immer diese gleiche IP zuteilt. Die Antwort auf den Browseraufruf der IP ist im folgenden Bild dargestellt.

Dabei ist zu beachten, daß die Messwerte nur beim Aktualisieren der Webseite oder Bedienen des Buttons „Aktualisierung Messwerte“ auch aktuell sind; eine permanente Aktualisierung der Anzeige erfolgt wegen Minimierung des Datenverkehrs nicht!

7 Einstellen der CCU

Die automatische Verbindung zur CCU wird über Systemvariablen hergestellt, deren Namen von mir vorgegeben sind (in rot im Bild oben). Allerdings lassen sich mit dem name-Befehl auch beliebige andere Namen für die Systemvariablen  definieren. Im ersten Schritt sollte man diese Vorgabe erst mal behalten! Daneben werden auf der WIFFI-pump 4-Webseite die aktuellen Zählerstände und Leistungen  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 WIFFI-pump 4 an die CCU ist sehr einfach, weil für jedes Sensorsignal nur eine korrespondierende Systemvariable angelegt wird. Entsprechend der Vorgabe (rote Namen) werden  Systemvariablen in der CCU manuell oder automatisch angelegt.

Automatisch kann kann man mit dem Befehl setvar die u.a. CCU-Systemvariablen auch automatisch auf der CCU anlegen lassen. Dazu die Befehlsliste aufrufen und einfach den setvar-Link anklicken. Dann ca. 60sec warten bis alle notwendigen Systemvariablen auf der CCU angelegt sind. Danach in der CCU nachschauen, ob alle Systemvariablen auch angelegt wurden. Wenn dieses Verfahren nicht erfolgreich ist, dann müssen die folgenden Systemvariablen manuell entsprechend folgender Liste angelegt werden:

wiffi_pump_ip  vom Typ „Zeichenkette“
wiffi_temp_A 
  vom Typ „Zahl“, -50 bis 100

wiffi_temp_B  vom Typ „Zahl“, -50 bis 100
wiffi_temp_Z  vom Typ „Zahl“, -50 bis 100
wiffi_pump  vom Typ „Logikwert“, 

Wenn man unbedingt andere Namen als die hier verwendeten Namen benutzen möchte, dann man man die Namen mit dem name-Befehl neu festlegen. Also wenn die Systemvariable wiffi_temp_A  jetzt vorlauftemperatur heißen soll, dann gibt man ein: <wiffi_ip>/?name:2:vorlauftemperatur:    Aber bitte erst umbenennen, wenn alles unproblematisch läuft ;)). Ich selbst würde nichts umbenennen, weil bei späteren Komplett-Updates jedesmal die geänderten Namen neu eingegeben werden müssen. 

Weitere Infos zu diesem Thema:
>> Die Aktualisierung aller genannten  Systemvariablen erfolgt automatisch, meist nur wenn sich die Messwerte ändern. Dadurch wird vorteilhafterweise der Datenfluss reduziert.

>> 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:
  • Bei der CCU3 und bei der RaspberryMatic reichen folgende Einstellungen:

… und kein Häkchen bei Authentifizierung!

Das Modul holt sich die Zeit aus dem Internet von den gängigen Zeitservern. Standardmässig ist pool.ntp.org  als ntp-Zeitserver voreingestellt. Wegen der tageszeitabhängig manchmal schlechten Verfügbarkeit dieser Server wird empfohlen, den Zeitserver z.B. in der Fritzbox (mit der Adresse der Fritzbox)  zu verwenden. Vorher muss diese Funktion allerdings in der Fritzbox freigeschaltet werden: >>Heimnetz > Netzwerk > Netzwerkeinstellungen > Zeitsynchronisation

8 Befehle 

Im WIFFI-pump 4 sind eine Reihe von Befehlen integriert, mit denen der WIFFI nach den eigenen individuellen Bedürfnissen eingestellt werden kann (… aber nicht muß!). Dazu sind mehrere Webseiten vorhanden, die durch Anklicken der blauen Schrift-Buttons aufgerufen werden. Die Seite automatische Messwertanzeige   zeigt die Messwerte , alle relevanten Statusinformationen und die möglichen Browser-Befehle.  Mit Anklicken des EIN/AUS-Buttons kann man die Zirkulationspumpe manuell dauerhaft schalten.

Folgende Befehle können aktuell per Browsereingabe verwendet werden (Achtung nie den abschließenden Doppelpunkt vergessen !) .

Einige Erklärungen sind noch für den setip-Befehl notwendig. Damit kann man die Vergabe der IP-Adresse regeln. Standarmässig  ist DHCP eingestellt, wobei der Router dem Modul eine IP-Adresse zuteilt.  Wenn man dem Modul aber eine bestimmte IP zurteilen 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 wird der WeMos hardwareseitig resettet .  Die IP-Einstellungen bleiben auch bei Komplett-Updates erhalten. Lediglich beim Werksreset wird auf die Grundeinstellung DHC zurückgesetzt.

9 Internet-Schaltuhr

Seht praktisch ist eine integrierte Schaltuhr mit 10 Schaltzeiten, die sich automatisch mit der aktuellen Internetzeit setzt. Die Schaltuhr kann hilfreich sein, wenn man beispielsweise in der Heizung feste Zeiten für die Desinfektion eingestellt hat. An diesen festen Zeiten kann man dann automatisch auch die Zirkulationspumpe einschalten. Zwar könnte man das auch über die Homematic machen, aber das Gerät soll auch ohne Homematic komfortabel funktionieren. Die Anwendungsmöglichkeiten einer integrierten Schaltuhr sind sicher vielfältig und müssen nicht näher erläutert werden. Mit der Webseite „Schaltzeiten“ können insgesamt 10 Schaltsequenzen gesetzt werden. Das folgende Bild zeigt die Einstellseite:

 Gesetzt werden die Schaltzeiten mit dem time-befehl in der Adresszeile des Browsers. Will man beispielsweise mit der Schaltzeit 1 die Zirkulationspumpe am Samstag (Wochentag 7) um 7h15 bis 8h15 einschalten, dann erfolgt dies mit dem Befehl in der Adresszeile des Browsers:: <ip-wiffi>/?time:1:7:0715:0815: Weitere Erklärungen ergeben sich sicher aus dem obigen Bild der Webseite.

10 Experten-Modus

Als dritte Webseite ist der Expertenmodus vorhanden. Normalerweise sind hier keine Veränderungen durchzuführen. Und man sollte dies auch nur dann tun, wenn man weiß was man da einstellt. Ansonsten kann das Gerät u.U. danach nicht mehr funktionieren. Veränderungen von Kennwerten sind mit dem param-Befehl möglich. Wenn man beispielsweise die Laufzeit der Zirkulationspumpe von den eingestellten 240sec auf 300sec vornehmen will, dann macht man das mit dem Befehl:  <IP-wiffi>/?param:7:300:

11 Rückstellen in Werkszustand

Manchmal kann es notwendig sein, die im EEPROM abgelegten Daten zu löschen und den WIFFI-pump 4 in den Auslieferungszustand zu versetzen. Hierfür wird durch 1sec-Drücken des PROG-Tasters zuerst der Hotspot-Modus eingestellt, was durch 1sec- Blinken der LED angezeigt wird. Danach hält man den PROG-Taster  solange gedrückt, bis die LED dauerhaft leuchtet. Jetzt werden die EEPROM-Daten gelöscht. Läßt man die PROG-Taste wieder los, dann startet WIFFI-pump 4 neu und geht automatisch in den Hotspot-Modus, um so wieder neu an den Router angelernt zu werden. 

12 Update des Controllermoduls

Ein Update des WIFFI-pump 4 kann ohne Demontage bzw. Geräteöffnung komplett über das WLAN erfolgen. Dabei ist der WIFFI-pump 4 vorher im Heimnetz über WLAN eingeloggt und seine Webseite ist mit der vom Router vergebenen IP-Adresse aufrufbar.

Aktuelles Update Zip-Archiv von der Webseite stall.biz runterladen, den  *.bin File entpacken und auf dem PC speichern. Achtung nicht das Zip-Archiv zum Update verwenden, das beschädigt u.U. den WIFFI-pump 4.

Die Update-Seite des WIFFI-pump 4 aufrufen (siehe nächstes Bild). Dort werden zwei Alternativen eines Updates angeboten: das Komplett-Update nur wenn das bei den Informationen zum Update-File ausdrücklich angemerkt ist und das normalerweise verwendete Teil-Update.

Das Teil-Update mit Klick auf den Link Teil-Update auslösen und mindestens 15sec warten und erst dann den Link Update-Explorer auslösen.

Nach kurzer Zeit öffnet sich der Browser mit der Möglichkeit per „Durchsuchen“ den neuen update *.bin File einzugeben und dann mit dem Update-Button den Vorgang zu starten:


Nach einigen Sekunden wird ein erfolgreiches Update bestätigt und der WIFFI-pump 4 neu mit der upgedateten Firmware gestartet:

.

13 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:

14 Neueste 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!

06.07.2020:  wiffi_pump_4.8   Basis-Firmware

Beta-Update 18.08.2020: wiffi_pump_4_9   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. 

15 Schalten der Zirkulationspumpe mit der Homematic

Eigentlich braucht man die Zirkulationspumpe nicht von der CCU schalten, da sie ja vom WIFFI-pump 4 automatisch in Abhängigkeit von der Temperaturerhöhung am WW-Auslauf eingeschaltet wird.  Aber aus verschiedenen Gründen ist es dennoch sinnvoll, die Zirkulationspumpe zu bestimmten Zeiten einzuschalten. Beispielsweise wenn die Heizung zur Legionellendesinfektion zu einem bestimmten Zeitpunkt die Temperatur im WW-Speicher hochfährt, dann macht ein gleichzeitiges Spülen der Ringleitung durchaus Sinn. Oder wenn man morgens immer zu einer bestimmten Zeit duscht, dann will man nicht warten, bis nach Aufdrehen des Wasserhahnes die Zirkulationspumpe das warme Wasser erst ranbringt. In all diesen Fällen ist ein vorausschauendes zeitgesteuertes Einschalten absolut sinnvoll. Das Einschalten erfolgt mit einem einfachen HM-Skript, das zum gewünschten Zeitpunkt die Pumpe eine bestimmte Zeit einschaltet.

HM_wiffi_prog und hier ist das HM-Skript dazu, das in meinem Beispiel alle 15min zwischen 7h00 und 8h00 aufgerufen wird.

HM-Skript zum Einschalten der Zirkulationspumpe“

!hiermit wird die z_pump  für 300 sec eingeschaltet 
string befehl = "/?trigger:300:";   
string IP = dom.GetObject("wiffi_pump_ip").Value();  !Holt IP_adresse des WIFFI_wz
var send_data = "http://" + IP  + befehl; !Befehl zusammensetzen 
WriteLine(send_data);
string stdout; string stderr;           !und Befehl ausgeben
system.Exec("wget -q -O - '"#send_data#"'", &stdout, &stderr);

Man kann auch einfach mit einem Browser dies ausprobieren, indem man folgenden Befehl eingibt: <ip-wiffi>/?trigger:300:       Danach schaltet die Zirkulationspumpe für 300sec ein. Natürlich kann man solch einen String auch von anderen Rechnern wie Rasberry und Co. abschicken. Somit ist der WIFFI-pump sehr zukunftssicher. Vielleicht mache ich dazu mal eine einfache App . Anregungen dazu nehme ich gerne entgegen!

16 Montage des Temperatursensors

Der Temperatursensor muß am vorlaufseitigen Ausgangsrohr des Wasserspeichers so nah angebracht werden, daß bei Zapfen von warmem Wasser möglichst schnell eine Temperaturerhöhung gemessen wird. Andererseits darf der Sensor nicht zu nah am Wasserspeicher sein, weil sonst die wasserseitige Wärmeausstrahlung das Rohr immer erwärmt. Mein Erfahrungswert für die optimale Leitungsentfernung zwischen Sensor und Speicherausgang ist  etwa 40cm bis 60cm; das hängt vom Leitungsquerschnitt und den räumlichen Gegebenheiten ab. Muß man halt etwas probieren! Test: Wenn die Zirkulationspumpe längere Zeit nicht gelaufen ist, dann sollte der geplante Anbringungsort für den Sensor höchstens handwarm sein! Folie8

Besonders wichtig für eine gute Funktion ist natürlich eine gut entlüftete Ringleitung. Wenn hier sich Luftblasen angesammelt haben, dann ist eine effektive Pumpfunktion nicht möglich. Besonders die Schwerkraftbremse muß einwandfrei funktionieren, damit bei abgeschalteter Zirkulationspumpe auch wirklich kein Wasser zirkuliert. Prüfen kann man das folgendermaßen: Zirkulationspumpe stromlos machen und mindestens 2 Stunden den Kreislauf abkühlen lassen. wenn  danach der Rücklauf  kalt ist und der Vorlauf nur auf dem ersten Meter handwarm, dann ist keine natürliche Zirkulation da und die Schwerkraftbremse ist in Funktion. Danach wird die Zirkulationspumpe eingeschaltet und die Zeit gemessen, bis das warme Wasser am Rücklauf angekommen ist. Wenn nach 2 bis 5 Minuten das warme Wasser im Rücklauf angekommen ist, dann scheint der hydraulische Pumpenkreis wohl in Ordnung zu sein!

17 Hinweise bei Funktionsproblemen

Ein ganz einfacher Funktionstest ist nun möglich, indem man den noch nicht montierten kalten Z-Temperatursensor zwischen den Fingern einige Sekunden anwärmt. Dann muß sofort das Relais einschalten und nach etwa 4min die Zirkulationspumpe wieder abschalten. Wenn das so funktioniert, dann funktioniert der WIFFI-pump 4 richtig! Wenn es nicht funktioniert, dann sind nachfolgend einige mögliche Fehlerursachen aufgelistet:

  • Ist die Leitung des Temperatursensors nicht länger als 3m und liegt möglichst nicht mit anderen Kabeln nah zusammen?
  • Ist das Netzteil in Ordnung ? Sehr oft neigen Billig-Netzteile zu Störungen.
  • Ist der Temperatursensor an einem metallischen Rohr montiert ? Kunststoffrohre funktionieren nicht !
  • Hat der Temperatursensor guten Wämekointakt mit dem Rohr am WW-Auslauf ?
  • Ist der Sensor auch nicht zu nah am WW-Auslauf positioniert, so daß bei  Erwärmung des WW_Speichers die Erwärmung bis in das WW-Auslaufrohr einwirkt.
  • Hat die Zirkulationspumpe eine sog. Schwerkraftbremse ? Bei modernen WW-Pumpen ist das Ventil in der Pumpe. Es gibt aber auch Rückschlagventile, um ein Zirkulation bei abgeschalteter Pumpe zu verhindern.
  • Wenn die Pumpe trotzdem zu häufig schaltet, dann kann in den Experteneinstellungen der Wert param[1] erhöht werden. Typischer Einstellbereich 4 (zu empfindlich)  bis 10 ( unempfindlich). 

Hier noch entsprechende Hinweise von der Help2-Seite des WIFFI-pump 4

18 Daten nach FHEM schicken

Hier ist eine schöne Beschreibung, wie man die Daten zu FHEM schickt und dort auswertet: https://homematic-forum.de/forum/viewtopic.php?f=31&t=32030&start=40#p519715

19 Wo gibt´s den Bausatz ?

Einen kompletten Bausatz des WIFFI-pump 4  kann man in meinem Webshop erwerben:  Bausatz WIFFI-pump 4

 

20 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. Auch die notwendigen Eingriffe in das Heizungssystem dürfen nur von ausgebildeten Fachpersonal durchgeführt werden. Es sind die geltenden Sicherheitsvorschriften und die DVGW-Richtlinien einzuhalten.

 

Der GRADMESSER …8fach-Temperaturmessung im ganzen Haus

Der GRADMESSER …8fach-Temperaturmessung im ganzen Haus

1 Warum dieses 8-fach-Temperatur-Messmodul?

Temperatursensoren für die Hausautomation gibt es zuhauf. Allerdings meist nur als Einfach- oder Zweifach-Sensor. Um die Wärmeverteilung im ganzen Haus oder die Wärmeverteilung in einer Heizungstherme genauer zu analysieren, zu kontrollieren und Steuerungsmaßnahmen abzuleiten, ist eine Vielzahl von  Temperatursensoren im ganzen Haus notwendig. Das ist mit diesem Modul einfach möglich, denn hiermit können insgesamt 8 hochgenaue Temperaturssensoren angeschlossen werden. Und das Gute daran, die 3-poligen Leitungen (normale NYM-Kabel)  zu den jeweiligen Sensoren können ohne Probleme 50m (getestet)  und länger sein. Damit ist eine Smarthome-Anwendung  nahezu  in jedem Einfamilienhaus unproblematisch möglich.

Ein anderer Anwendungsfall: Wer seine Heizungstherme überwachen und optimieren möchte oder zumindest die Funktion besser analysieren möchte, der kann die Sensoren an den wichtigen Stellen im Heizungssystem platzieren wie z.B. Vorlauf- und Rücklauftemperatur, Warmwasserspeicher-Temperatur, Radiatorenvorlauf- und Rücklauftemperatur und Fußbodenheizung Vorlauf- und Rücklauf usw. Mit insgesamt 8 anschließbaren  Temperatursensoren vom Typ DS18B20 kann man ohne zusätzliche Eichung hochgenaue Temperaturmessungen und mit der integrierten Datenlogger-Funktion auch Aufzeichnungen durchführen.

Im Gegensatz zu vielen einfachen Anwendungen mit dem ESP8266 wird hier ein spezielles IC verwendet, welche den Prozessor von allen zeitkritischen Aufgaben entlastet. So ist insbesondere bei langen Leitungen ein stabiler Betrieb möglich!

2  Das kann der GRADMESSER

Der GRADMESSER 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 GRADMESSER hat diese herausragenden Eigenschaften:

  • 8 hochgenaue Temperatursensoren vom Typ DS18B20 anschließbar
  • Verwendung des 1Wire- Spezial-ICs DS2482-800 und damit …
  • lange 3-adrige Zuleitungen (getestet mit NYM-Kabel) bis 50m und mehr möglich
  • Platine geeignet für Hutschienenmontage
  • einfache WLAN-Einbindung ins Heimnetz
  • WLAN-Zugangsdaten werden einmalig im Hotspotmodus eingegeben
  • Vergabe einer festen IP-Adresse optional möglich 
  • „Anlernen“ an die Homematic mit einem „Klick“  oder manuell CCU-Systemvariablen anlegen
  • automatische zyklische  Messwertübertragung an die Homematic oder andere Homeserver
  • Übersichtliche Messwertdarstellung auf eigener Webseite mit Browser
  • Einstellung und Administration auf Webseite mit Browser
  • komfortables Update über WLAN, kein Zugang zum Modul notwendig!
  • einfacher Datenlogger im EEPROM  mit bis zu 100 x 8 Temperaturwerten integriert
  • komfortabler Download der Temperaturenals Excel csv-File
  • stand-alone Betrieb möglich oder …
  • automatische Datenübertragung zur Homematic-CCU oder …
  • automatische Datenübertragung per JSON zu Datenserver
  • optionales Mini-OLED-Display 0.96“ 128×64
  • Stromverbrauch ca. 100mA  bei 5V,  „gutes“ Netzteil 5V/1A empfohlen 

Die Datenübertragung erfolgt zuverlässig und sicher 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 GRADMESSER anstatt zur CCU auch JSON Daten an die entsprechende programmierbare Serveradresse versenden. Und natürlich kann man den GRADMESSER auch ganz ohne Hausautomation verwenden: dafür hat der GRADMESSER sogar seine eigene Webseite, womit die Temperaturdaten im Heimnetz mit jedem üblichen Browser einfach dargestellt werden können. So  hat man die aktuellen Temperaturen 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.  Mit dem integrierten Datenlogger kann man wie mit einem einfachen Tonaufzeichnungsgerät auch die Temperaturen aufzeichnen. Unten im oberen Bild sieht man die „Bedienungstasten“ . Mit „STOPP“, „PAUSE“ und „AKTIV“ wird die Aufzeichnung der Temperaturen einfach gesteuert  Den Zeitabstand bzw. das Messintervall kann man von 1min bis x-Minuten nahezu beliebig einstellen. Die Messdaten werden dauerhaft im EEPROM abgelegt, so daß sie auch bei Spannungsausfall nicht verloren gehen. Insgesamt können die gemessenen 8 Temperaturen jeweils mit bis zu 100 Messwerten gespeichert werden.  Das erlaubt sehr komfortabel, sich einen Überblick über die Temperaturverläufe 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. Das folgende Bild zeigt die entsprechende Datenlogger-Webseite des GRADMESSER.

Mit dem optionalen 0.96′-Mini-Display ist auch eine Anzeige der aktuellen Temperaturen direkt am GRADMESSER-Modul möglich. Dieses Modul wird einfach auf den WeMos-Controller aufgesteckt. Das folgende Bild zeigt diese Lösung. Mit Buchsenleisten wird das Modul soweit „aufgestockt“, daß das Display direkt am Kopf des Hutschienengehäuses anliegt: 

3 Nachbau leicht gemacht

Den GRADMESSER gibt´s nur als Bausatz. Der Nachbau ist auch für den weniger versierten Elektroniker möglich, denn mit dem angebotenen   Bausatz des GRADMESSERS  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 oder sonstigen Programmierarbeiten „auseinander setzen“ muß.  Aber man sollte schon etwas Erfahrung mit dem Zusammenbau und Inbetriebnahme von elektronischen Modulen haben! Mit der Bauanleitung für den GRADMESSER   kann eigentlich  wenig „schief “ gehen, wenn man sorgfältig alle Schritte ausführt, über etwas Löterfahrung und ein Multimeter verfügt.

Die sog. 1Wire-Temperatursensoren vom Typ DS18B20 werden mit 3 Drähten angeschlossen, weil damit die Störsicherheit einfach besser ist. Üblicherweise sind die Sensorchips in einer Edelstahlhülse „verpackt“, so daß mit Schlauchschellen etc. die Montage an Rohren etc. eigentlich kein Problem sind. Das vorhergende Bild zeigt einen Sensor mit der Anschlußleitung. Standardmäßig sind keine Sensoren beim Bausatz dabei, man kann aber bis zu 8 Sensoren optional dazu bestellen. 

Der Anschluss der Sensoren erfolgt an den Schraubklemmen der GRADMESSERplatine entsprechen dem obigen  Schemabild:

Als Verbindungskabel zu den Sensoren können alle handelsüblichen Installationsleitungen verwendet werden. Die maximale Länge ist schwer abzuschätzen, da insbesondere die Leitungskapazität die begrenzende Größe ist. Ich selbst habe mit einer 50m-Rolle-NYM-Kabel problemlos die Tests durchführen können. Wahrscheinlich sind noch längere Leitungen möglich, aber für typische Anwendungen im Eigenheim ist das sicher mehr als ausreichend. Im Vergleich zu einfachen Lösungen nur mit einem Mikrocontroller ist hier die Verwendung des zugegeben relativ teuren Chips DS2482-800 sehr lohnend, weil die Zuverlässigkeit gerade bei längeren Leitungen nach meiner Erfahrung deutlich besser ist. 

Das Modul baut man in das optional erhältliche Hutschienengehäuse ein. Beim (Stecker) -Netzteil (5V/1A) sollte man auf ordentliche  Qualität achten, da bei billigen Netzteilen oft Störimpulse  zu seltsamen Fehlern führen können. 

 4 Programmierung und Einstellung

Der GRADMESSER verwendet als Mikrocontroller mit WLAN den WeMos D1 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 GRADMESSER zur Einstellung als Hotspot arbeiten läßt.  Auf der eigenen Webseite des GRADMESSER (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:

1.RESET-Minitaster seitlich am WeMos mini drücken. Einige Sekunden  warten bis die rote LED auf der Platine alle 1sec blinkt (dabei versucht der GRADMESSER 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 GRADMESSER 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 zum „wiffi“ vorhanden sein.

4. Auf dem so im WLAN eingeloggten Smartphone oder Tablet mit der Adresszeile des Browsers die Hotspot-Webseite des GRADMESSER  aufrufen mit: 192.168.4.1/?
Die Antwort müßte genauso aussehen wie das folgende Bild vom GRADMESSER:

:

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 selbstdarf keinen Doppelpunkt enthalten!), am Schluss aber den Doppelpunkt nicht vergessen!
192.168.4.1/?pwd:my_pwd:  dabei ist „my_pwd“ das Router-Passwort des eigenen Routers (Achtung, das PWD selbst darf keinen Doppelpunkt enthalten!), am Schluss aber den Doppelpunkt nicht vergessen!
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 GRADMESSER 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 GRADMESSER sich im heimischen WLAN eingeloggt hat. Danach sind nur sehr kurze LED-Lichtblitze vorhanden. Diese signalisieren eine erfolgreiche WLAN-Verbindung.

Jetzt kann die Webseite des GRADMESSER im Heimnetz aufgerufen werden. Dazu schaut man im Router nach, welche IP der GRADMESSER 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://gradmesser.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 GRADMESSER immer diese gleiche IP zuteilt. Die Antwort auf den Browseraufruf der IP ist im folgenden Bild dargestellt.

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 im Bild oben). Allerdings lassen sich mit dem name-Befehl auch beliebige andere Namen für die Systemvariablen  definieren. Im ersten Schritt sollte man diese Vorgabe erst mal behalten! Daneben werden auf der PULSECOUNTER-Webseite die aktuellen Zählerstände und Leistungen  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 RAINYMAN an die CCU ist sehr einfach, weil für jedes Sensorsignal nur eine korrespondierende Systemvariable angelegt wird. Entsprechend der Vorgabe (rote Namen) werden  Systemvariablen in der CCU manuell oder automatisch angelegt.

Automatisch kann kann man mit dem Befehl setvar die u.a. CCU-Systemvariablen auch automatisch auf der CCU anlegen lassen. Dazu die Befehlsliste aufrufen und einfach den setvar-Link anklicken. Dann ca. 60sec warten bis alle notwendigen Systemvariablen auf der CCU angelegt sind. Danach in der CCU nachschauen, ob alle Systemvariablen auch angelegt wurden. Wenn dieses Verfahren nicht erfolgreich ist, dann müssen die folgenden Systemvariablen manuell entsprechend folgender Liste angelegt werden:

g_ip  vom Typ „Zeichenkette“
g_temp_0 
vom Typ „Zahl“, -50 bis 100

g_temp_1  vom Typ „Zahl“, -50 bis 100
g_temp_2  vom Typ „Zahl“, -50 bis 100
g_temp_3  vom Typ „Zahl“, -50 bis 100
g_temp_4  vom Typ „Zahl“, -50 bis 100
g_temp_5  vom Typ „Zahl“, -50 bis 100
g_temp_6  vom Typ „Zahl“, -50 bis 100
g_temp_7  vom Typ „Zahl“, -50 bis 100

Wenn man unbedingt andere Namen als die hier verwendeten Namen benutzen möchte, dann man man die Namen mit dem name-Befehl neu festlegen. Also wenn die Systemvariable g_temp_1  jetzt g_temperatur_wz heißen soll, dann gibt man ein: <gradmesser_ip>/?name:3:temperatur_wz:    Aber bitte erst umbenennen, wenn alles unproblematisch läuft ;)). Ich selbst würde nichts umbenennen, weil bei späteren Komplett-Updates jedesmal die geänderten Namen neu eingegeben werden müssen. 

Weitere Infos zu diesem Thema:
>> Die Aktualisierung aller genannten  Systemvariablen erfolgt automatisch, aber nur wenn sich die Messwerte ändern. Dadurch wird vorteilhafterweise der Datenfluss stark reduziert.

>> 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 GRADMESSER

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

Wichtig ist noch zur Inbetriebnahme die Zähler auf die wirklichen aktuellen Zählerstände zu setzen. Das macht man mit dem counter-Befehl.  Im Bild ist beim counter-Befehl das Beispiel einer entsprechenden Befehlssequenz dargestellt.

Einige Erklärungen sind noch für den setip-Befehl notwendig. Damit kann man die Vergabe der IP-Adresse regeln. Standarmässig  ist DHCP eingestellt, wobei der Router dem Modul eine IP-Adresse zuteilt.  Wenn man dem Modul aber eine bestimmte IP zurteilen 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

Im sog. Expertenmodus. sind zur Erstinstallation einige Parameter einzustellen. Dies macht man mit dem param-Befehl. Um beim Temperatursensor T1 beispielsweise einen Offset von 1,5°C einzustellen gibt man einfach ein: <gradmesser_ip>/?param:3:15: 
Bevor man an den Parametern was ändert, sollte man sich genau die jeweilige Funktion klarmachen. Bei einem späteren Komplett-Update werden die Parameter mit den Standardwerten überschrieben. Bei einem Teil-Update bleiben die individuell eingestellten Werte erhalten. 

8 Rückstellen in Werkszustand

Manchmal kann es notwendig sein, die im EEPROM abgelegten Daten zu löschen und den GRADMESSER in den Auslieferungszustand zu versetzen. Hierfür wird durch 1sec-Drücken des PROG-Tasters zuerst der Hotspot-Modus eingestellt, was durch 1sec- Blinken der LED angezeigt wird. Danach hält man den PROG-Taster  solange gedrückt, bis die LED dauerhaft leuchtet. Jetzt werden die EEPROM-Daten gelöscht. Läßt man die PROG-Taste wieder los, dann startet GRADMESSER 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 am WeMos-Modul gleichzeitig drücken, da das Modul dann in den Programmiermodus geht und u.U. die Firmware beschädigt wird.

9 Update des GRADMESSER

Ein Update des GRADMESSER kann ohne Demontage bzw. Geräteöffnung komplett über das WLAN erfolgen. Dabei ist der GRADMESSER vorher im Heimnetz über WLAN eingeloggt und seine Webseite ist mit der vom Router vergebenen IP-Adresse aufrufbar.

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

Die Update-Seite des GRADMESSER aufrufen (siehe nächstes Bild). Dort werden zwei Alternativen eines Updates angeboten: das Komplett-Update nur wenn das bei den Informationen zum Update-File ausdrücklich angemerkt ist und das normalerweise verwendete Teil-Update.

Das Teil-Update mit Klick auf den Link Teil-Update auslösen und mindestens 15sec warten und erst dann den Link Update-Explorer auslösen.

Nach kurzer Zeit öffnet sich der Browser mit der Möglichkeit per „Durchsuchen“ den neuen update *.bin File einzugeben und dann mit dem Update-Button den Vorgang zu starten:


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

.

10 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:

11 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!

24.05.2020:  gradmesser_8   Basis-Firmware

21.06.2020:  gradmesser_9   JSON-Datentelegramm korrigiert. 

03.07.2020:  gradmesser_13  Webseitenaufbau stabiler, Anzeige WLAN-Konnektivität auf Expertenseite

27.07.2020:  gradmesser_14  Temperatur-Offset  und prefix-Funktionalität korrigiert

23.08.2020:  gradmesser_16  kleine Änderungen an den Webseiten und am JSON-Telegramm, Zeitschema Datenversendung optimiert, Reset alle 24h, 

12 Den GRADMESSER 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 GRADMESSER 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 .

13 Den GRADMESSER mit Node-Red  abfragen

Ein User  des WEATHERMAN hat einen entsprechenden Adapter für das leistungsfähige Node-Red entwickelt. Sicher kann man dieses Beispiel auch auf den GRADMESSER übertragen. Weitere Informationen zur RedMatic hier.

14 Den GRADMESSER mit IPSymcon  abfragen

Das entsprechende Modul mit einer guten ausführlichen Beschreibung findet man hier:  github.com/demel42/IPSymconPulsecounter

… und wo kann man den Bausatz bekommen?

Für den Nachbauer habe ich Bausätze zusammengestellt. Diese  können bei mir bezogen werden:

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.

WEATHERMAN-Edition …die kompakte Wetterstation für’s SmartHome

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.

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!

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 20.09.2020 edition_150 Komplett_update!  Datenübertragung zur CCU abschaltbar (param 3),  falls keine CCU verwendet wird.  W820-Datenempfang (Timing) verbessert.

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

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!

… 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.

 

CCU3 boxed …mit Raspberry 4 und Dualbeam-Antenne

CCU3 boxed …mit Raspberry 4 und Dualbeam-Antenne

Mittlerweile gibt es ja schon ein Reihe von Software-Varianten für die Verwendung als moderne CCU für die Homematic. Neben der Original CCU3 Software gibt es als bekannteste Vertreter die RasberryMatic und die piVCCU. Alle diese Varianten bauen auf dem Einplatinencomputer Raspberry 3 und neuerdings auf dem Raspberry 4 auf. Insbesondere der Raspi 4 ist besonders attraktiv als Plattform für die Homematic, weil er preiswert und so leistungsfähig ist, daß neben der eigentlichen CCU-Arbeit noch weitere interessante Softwarepakete wie IObroker oder Historian oder … darauf laufen können.

Bei all den neuen Leistungssteigerungen in der Hardware bleibt aber oft die Optimierung der Funkstrecke außen vor. Nach wie vor arbeitet ein Drahtstummel direkt an der Platine als Antenne. Zwar kann man schon viel verbessern, wenn man eine externe Antenne anbringt, aber insgesamt ist die aktuelle Lösung hochfrequenzmäßig „äußerst bescheiden“.

Und das ist insofern erstaunlich, weil gerade bei der Homematic viele Sensoren und Aktoren per Funk laufen und deshalb gerade dieser Übertragungsweg von besonderer Bedeutung ist. Ich habe hier schon viel über dieses Thema berichtet.

Aber ich möchte nicht nur über Unzulänglichkeiten hier „quengeln“, sondern habe mich gefragt, wie denn eine mit heutigen Möglichkeiten optimale CCU3 aussehen müßte:

Ein Metallgehäuse muß her !
jeder Funker weiß aus Erfahrung, daß sowohl Sender als auch Empfänger möglichst in ein Metallgehäuse eingebaut sein, sollten, damit auch wirklich nur mit der Antenne empfangen und gesendet wird und nicht über andere Wege. Insbesondere Computer als Empfänger haben ein mehr oder weniger starkes elektromagnetische Streufeld, was auch im verwendeten Empfangsbereich sich sehr negativ äußern kann. Ergebnis: Die Nutzsignale werden zugedeckt, fast egal wie stark sie sind. Eine hohe Empfang-Feldstärke (rssi-Wert) nützt dann nur bedingt, weil der „Umgebungslärm“ alles zudeckt. Deshalb ist die Jagd nach möglichst guten rssi-Werten nur die halbe Wahrheit. Noch wichtiger ist das Signal/Rauschverhältnis, welches aber mit den HM-Bordmitteln nicht gemessen werden kann!!

Wichtig ist also, daß die Antenne raus aus dem Störnebel der CCU kommt.
Das kann man machen mit einer Antenne, die einige Meter entfernt platziert ist oder mit einem Metallgehäuse, bei dem die Antenne außen angebracht wird.

Mit der Dualbeam-Antenne besser abstrahlen
Viele Router benutzen heute bereits mehrere Antennen, um besser die schwierigen „chaotischen“Funkverhältnisse im Haus abzudecken. Auch bei der Homematic-CCU kann eine Dualbeam-Antenne Vorteile bringen, weil sie durch optimierte Ausrichtung der verwendeten Stabantennen auf die individuellen Verhältnisse im Haus eingestellt werden können. Diese Dualbeam-Antenne hier ist besonders erprobt.

So sieht meine „ultimative“ CCU3-boxed Lösung aus:
Als Metallgehäuse wird ein Aluminium-Druckgussgehäuse verwendet, in das der Raspi4, das aktuelle Antennenmodul RPI-RF-MOD und die Dualbeam-Antenne gut reinpassen. Für die Leitungen wie Spannungsversorgung, LAN-Kabel und optional Keyboard, Maus, SD-Karte usw. müssen entsprechenden Aussparungen angebracht werden. Das folgende Bild zeigt die aktuelle Lösung:

Der Raspi4 ist auf die Bodenplatte aufgeschraubt. Das Antennenmodul wird mit Pfostenverlängerung auf die GPIO-Stiftleiste gesteckt. Die Antennen sind über einen Lambda-Viertel-Leitungstransformator im Deckel des Gehäuses angeschlossen. Im Detail ist in der Bauanleitung der Aufbau genau beschrieben,

Bei nicht so hohen Ansprüchen an die Reichweite bzw. Verbindungssicherheit kann auch eine einfache Stabantenne angeschlossen werden.

Was kann man denn mit der CCU2_boxed besser machen ?
Mit der DualBeam-Antenne der CCU3_boxed lassen sich insbesondere im mehrstöckigen Haus die Antennen so positionieren, daß meistens keine Repeater mehr notwendig sind. Allerdings muß man von der CCU entsprechende Koaxkabel in die Etagen verlegen können. Das folgende Bild zeigt drei typische Anwendungsfälle:

Kühlung und Belüftung

Die Lösung läuft aktuell bereits einige Wochen zu meiner großen Zufriedenheit. Es kamen mittlerweile Fragen im Homematic-Forum hoch, ob denn der Raspi 4 zu heiß wird. Sicher, wenn der Raspi für sehr rechenintensive Aufgaben im Dauerbetrieb eingesetzt wird, dann ist eine verstärkte Kühlung notwendig. Bei mir (und wahrscheinlich bei den meisten Usern) läuft aber nur die CCU3-Software zusammen mit Historian. Als Kühlkörper verwende ich die aufgeklebten Raspi4-Standard-Kühlkörper. Dabei wird das Gehäuse nur handwarm. Zusätzlich habe ich noch an einer Stirnseite einige 8mm-Bohrungen eingebracht und das Gehäuse senkrecht so aufgestellt, daß mit dem Kamineffekt eine natürliche Belüftung ohne aktiven Lüfter entsteht. Funktioniert prima!

Zudem nimmt ein Metallgehäuse (welches hier deutlich größer ist, als das originale Raspi-Gehäuse) die Luftwärme im Gehäuse gut auf und leitet sie erheblich besser als jedes Kunststoffgehäuse an die Umgebung ab. Wer will, kann auch noch einen Lüfter auf den Deckel schrauben. Wäre bei diesem Gehäuse gar kein Problem. Dafür kann man ohne Nachteile für die elektromagnetische Abschirmung die Fläche unter dem Lüfter mit 3mm-Löchern perforieren. Ich persönlich hasse aber diese Luftquirle, weil sie verdrecken und Geräusche machen.

Ein Bausatz mit einer detaillierten Bauanleitung in meinem Webshop verfügbar.

Homematic Usertreffen 2019: Intelligente Rollladensteuerung

Homematic Usertreffen 2019: Intelligente Rollladensteuerung

Wer den Vortrag als Video anschauen möchte , bitteschön: https://www.youtube.com/watch?v=kLuUA9yjvbQ

Und hier ist das Sonnenstands-Skript:

HM-Skript   
!berechnung sonne_elevation, sonne_azimut; stand 07.08.2016  verfasser: eugen stall,  stall.biz
!dieses skript alle 4min aufrufen 
real temp;
real sin_phi;
real cos_phi;
integer sonnenzeit;
boolean nachmittag;
real sin_tau;
real cos_tau;
real tau1;
real sin_delta;
real cos_delta;
boolean vorzeichen;
 
integer temp = system.Date("%M").ToInteger() + 60*system.Date("%H").ToInteger();
integer sonnenzeit =temp + 720 - 0.5 *((system.SunriseTime("%M").ToInteger() + 60*system.SunriseTime("%H").ToInteger()) +system.SunsetTime("%M").ToInteger() + 60* system.SunsetTime("%H").ToInteger());
if (sonnenzeit > 1440) {sonnenzeit = sonnenzeit -1440;}
if (sonnenzeit < 1) {sonnenzeit = 1440 + sonnenzeit;}
if (sonnenzeit > 720) {sonnenzeit =sonnenzeit - 720; nachmittag = true; }
   else {sonnenzeit =720 -sonnenzeit;nachmittag =false;}
temp = 0.00436332313 * sonnenzeit;   
if (temp < 1.570796327)
  {real sin_tau =temp * ((temp * temp * temp * temp *  0.0083334) +1.0 - (temp * temp *0.1666667));
   temp= 1.570796327 - temp;
   cos_tau =temp * ((temp * temp * temp * temp *  0.0083334) +1.0 - (temp * temp * 0.1666667));}                   
   else {real tau1  =3.141592654 - temp;
         sin_tau =tau1 * ((tau1 * tau1 * tau1 * tau1 *  0.0083334) +1.0 - (tau1 * tau1 * 0.1666667));
         temp = temp  -  1.570796327;
         real cos_tau = (temp) *(-1.0)* ((temp * temp * temp * temp *  0.0083334) +1.0 - (temp * temp * 0.1666667));}
temp = system.Date("%j").ToInteger() +10;
if (temp > 365) {temp = temp - 365;}
if (temp < 92) {real tag = 0.0172142 *temp;
                tau1 = (-0.410152) *((tag * tag *tag * tag *0.041666)  + 1.0 - (tag * tag * 0.5));}
if ((temp >91) && (temp < 184)) {temp = 183 - temp; real tag = 0.0172142 *temp;
                                 tau1 = (0.410152) *((tag * tag *tag * tag *0.041666)  + 1.0 - (tag * tag * 0.5));}
if ((temp >183) && (temp < 275)) {temp = temp - 183; real tag = 0.0172142 *temp;
                                  tau1 = (0.410152) *((tag * tag *tag * tag *0.041666)  + 1.0 - (tag * tag * 0.5));}
if ((temp >274) && (temp < 366)) {temp = 365 - temp; real tag = 0.0172142 *temp;
                                  tau1 = (-0.410152) *((tag * tag *tag * tag *0.041666)  + 1.0 - (tag * tag * 0.5));}
sin_delta =tau1 * ((tau1 * tau1 * tau1 * tau1 *  0.0083334) +1.0 - (tau1 * tau1 * 0.1666667)); !sinus-naeherung
cos_delta = (tau1 * tau1 * tau1 * tau1 *0.0416667)  + 1.0 - (tau1 * tau1 * 0.5); !cosinus-naeherung
if (tau1 < 0.0) {vorzeichen = false; tau1 = (-1.0) * tau1;} else {vorzeichen = true;}
temp = 0.017453292*system.Latitude(); 
sin_phi =(temp * ((temp * temp * temp * temp * 0.0083334) +1.0 - (temp * temp * 0.1666667)));
cos_phi = ((temp * temp *temp * temp *0.0416667)  + 1.0 - (temp * temp * 0.5));
temp = (sin_phi * sin_delta) +( cos_phi * cos_delta * cos_tau);
temp = temp * (1.0 + (0.1666667 * temp * temp) + (0.075 * temp * temp * temp * temp));     
temp = 57.29577951 * temp;
temp= 0.1 *((temp *10.0) .ToInteger());     
dom.GetObject("sonne_elevation").State(temp);
WriteLine(temp);
 
if (tau1 >=0.2618) {tau1 = (1.1822 * tau1) - 0.0416;}else {tau1 = 1.0233 * tau1;}
if (vorzeichen == false) {tau1 = (-1.0) * tau1;}
temp = (sin_phi*cos_tau) - (cos_phi * tau1);
if (temp < 0.0) {boolean plus180 = true;}  
temp = sin_tau / temp;
vorzeichen = true;
if (temp < 0.0) {vorzeichen = false; temp = (-1.0)*temp;}
tau1 = 0.97723 * temp;
if ((temp >= 0.2679)&&(temp < 0.5774)) {tau1 = (0.84588* temp) + 0.035189;}
if ((temp >= 0.5774)&&(temp < 1.0)) {tau1 = (0.6195* temp) + 0.1659;}
if ((temp >= 1.0)&&(temp < 1.3032)) {tau1 = (0.43173* temp) + 0.3537;}
if ((temp >= 1.3032)&&(temp < 1.7321))  {tau1 = (0.3052* temp) + 0.51856;}
if ((temp >= 1.7321)&&(temp < 2.4142)) {tau1 = (0.1919* temp) + 0.7148;}
if ((temp >= 2.4142)&&(temp < 2.9459)) {tau1 = (0.123* temp) + 0.88115;}
if ((temp >= 2.9459)&&(temp < 3.7321)) {tau1 = (0.083312* temp) + 0.9981;}
if ((temp >= 3.7321)&&(temp < 5.0))  {tau1 = (0.050792* temp) + 1.1194;}
if ((temp >= 5.0)&&(temp <7.0)) {tau1 = (0.02775* temp) + 1.23465;}
if ((temp >= 7.0)&&(temp <12.0)) {tau1 = (0.01175117*temp) + 1.346641;}
if ((temp >= 12.0)&&(temp <20.0)) {tau1 = (0.004147854* temp) + 1.437881;}
if ((temp >= 20.0)&&(temp <50.0)) {tau1 = (0.0009987*temp) + 1.5008639;}
if (temp >= 50.0) {tau1 = (0.000099983* temp) + 1.54579974;}
if (tau1> 1.5707963278) {tau1 = 1.5707963278;}
if (vorzeichen == false) {tau1 = (-1.0) * tau1;}
tau1 = 57.29577951 * tau1;
if (plus180 == true) {tau1 = tau1 + 180.0;}
if (nachmittag == false)
  {tau1 = 180.0 - tau1; sonnenzeit = 720 - sonnenzeit;}
   else {tau1 = tau1 + 180.0;sonnenzeit = 720 + sonnenzeit;}
tau1 = 0.1 *((tau1*10.0) .ToInteger());
dom.GetObject("sonne_azimut").State(tau1);
WriteLine(tau1);

 

hier ist der Link zum Anklicken: https://www.stall.biz/project/robuster-sonnensensor-ganz-einfach

Hier ist der Link zum Anklicken:https://www.stall.biz/produkt/sonnensensor-glaskuppel

Hier ist der Link zum Anklicken: https://www.stall.biz/project/sonnensensor-fur-jalousien-und-rolladensteuerung

Hier ist der Link zum Anklicken: https://www.stall.biz/project/weatherman-die-perfekte-wetterstation-fuer-die-hausautomation

oder : https://www.stall.biz/project/rainyman-der-perfekte-sensor-fuer-regen-sonne-klima-bodenfeuchte-und-mehr

Intelligenter IMPULSGEBER-W mit S0-Schnittstelle zum Nachrüsten für konventionelle Wasserzähler

Intelligenter IMPULSGEBER-W mit S0-Schnittstelle zum Nachrüsten für konventionelle Wasserzähler

Nach dem gleichen  Funktionsprinzip gibt es hier auch einen Impulsgeber für die Ferrarisscheibe des Stromzählers.

Smarthome und die Wasserwerker

Eigentlich wollte ich diesen Impulsgeber gar nicht entwickeln, weil es ja Wasserzähler mit integriertem Reedkontakt für nur wenige Euro Aufpreis zuhauf im Markt gibt. Da in diesem Jahr sowieso mein Wasserzähler turnusmäßig (alle 6 Jahre)  getauscht wird, habe ich das Wasserwerk kontaktiert, um bei der anstehenden Tauschaktion gleich einen Wasserzähler mit Reedkontakt zu bekommen, ich würde auch gerne den Mehrpreis bezahlen. „Ja so einfach geht das nicht“ war die lapidare Antwort, weil meine heimischen Wasserwerker für Privatverbraucher eben keinen Zähler mit Reedkontakt vorgesehen haben. Und Ausnahmen gibt’s nicht, was ich nach Telefonaten mit verschiedenen „Entscheidungsträgern“ leidvoll zur Kenntnis nehmen mußte. Auch selbst einen baugleichen Zähler mit Reedkontakt auf eigene Kosten zur Verfügung zu stellen ist eben nicht erlaubt. Auch der Hinweis auf die vielen Vorteile eines modernen Zählers im Hinblick auf Wasserleitungsbrucherkennung, Leckageüberwachung usw. haben eigentlich nichts gebracht: >> Frust pur!

Meinen bereits vor Jahren entwickelten Impulsgeber wollte ich nicht weiter verwenden, weil die Justage nach jedem Ablesen des Zählerstandes sehr langwierig ist. Also mußte  eine neue und deutlich bessere Lösung her! Versuche mit sog. Lichttastern auf Basis von Lasern ähnlich Laserpointer waren funktionsmäßig zwar sehr erfolgreich, aber die Lebensdauer der verwendeten roten Laserpointer umso weniger. Zudem ist das Handling dieser Teile für Laien nicht ungefährlich, weshalb dieser Lösungsweg schließlich verworfen wurde.

Messprinzip

Mit den sehr guten Erfahrungen mit meinem intelligenten  Impulsgeber 2.0 für die Ferrarischeibe von Stromzählern wurde dieser neue IMPULSGEBER-W für die Anwendung bei Wasserzählern angepasst. Er funktioniert ähnlich wie die sog. Laser-Lichttaster, aber anstelle des roten Lasers wird hier eine normale grüne LED mit optischer Fokussierung (Linse) eingesetzt. Das Streulicht vom roten Zeiger der Wasseruhr wird von einer Fotodiode erfasst und mit einem kleinen Microcontroller (Attiny85) zu einer Impulsfolge ausgewertet. Die grüne Farbe der LED deshalb, weil die Zeiger der Wasserzähler meistens rot sind und rot die Komplementärfarbe zu grün ist. Der rote Zeiger mit grünem LED-Licht beleuchtet wirkt schwarz bzw. verschluckt das grüne Licht. Somit schwankt die Helligkeit des reflektierten Lichtes (Streulicht) sehr stark, abhängig davon, ob der rote Zeiger im Fokus ist oder nicht. Das funktioniert hervorragend, wenn die optische Einstellung/Fokussierung des LED-Lichtes hinreichend genau erfolgt. Dies ist aber ein Frage des mechanischen Versuchsaufbaues, der bei den beengten Verhältnissen an einem Wasserzähler nicht einfach zu gestalten war.

Mit den Möglichkeiten von 3D-Druckern konnte ein kompaktes funktionales 3D-Gebergehäuse entwickelt werden, mit dem das LED-Licht positioniert und mit einer eingebauten Linse fokussiert wird. Die Positionierung ist viel einfacher als bei der für Reflexgeber häufig verwendeten Infrarotbeleuchtung, weil man den Lichtstrahl ja sehen kann. Das Streulicht wird mit einer tageslichtempfindlichen Fotodiode erkannt, die schräg auf den Lichtpunkt ausgerichtet ist. Das folgende Bild zeigt im Versuchsaufbau die verwendete Konstruktion ohne Gehäusedeckel auf der Wasseruhr und rechts daneben die Auswerte-Elektronik im Platinenhalter.:

Die grüne LED als Lichtquelle ist in einem 3D-Druckgehäuse „verpackt und erzeugt über eine integrierte Linse einen etwa 3mm großen Lichtpunkt auf der Skalenscheibe der Wasseruhr. Dieser Lichtpunkt beleuchtet den schnellstdrehenden roten Zeiger der Wasseruhr. Bei mir ist es der Zeiger mit der Kennzeichnung „x 0.0001“. Eine Umdrehung entspricht somit 1 Liter Wasserdurchfluss. Auf diesen Zeiger wird nun der Lichtpunkt ausgerichtet  Dabei ist zu beachten, dass nicht zuviel „normales“ Tageslicht auf das Zifferblatt fällt, weil dann der Impulsgeber ungewollt einschaltet; er arbeitet ja nicht mit Infrarotlicht sondern mit sichtbarem grünen Licht. 

Wichtiger Hinweis für die Verwendung in sog „Nassläufern“:
Obwohl die elektrische Leistung der normalen grünen LED zur Erzeugung des Lichtpunktes auf dem Zifferblatt der Wasseruhr sehr gering ist (ca. 10mW) , kann
durch Licht auf Nassläufer-Wasserzähler  nach einiger Zeit Algenbildung (sieht ähnlich aus wie Brennflecken)  entstehen. Damit ist dann keine Funktion mehr gewährleistet. Der Verkäufer dieses Bausatzes haftet nicht für solche Folgeschäden. 

So funktioniert der Impulsgeber

Das Messprinzip ist einfach: Die Umdrehungen des roten Zeigers der Wasseruhr  wird mit dem,optischen Reflexgeber erkannt und entsprechend der S0-Impulsausgang der zugehörigen Elektronik ein bzw. ausgeschaltet. Die Weiterverarbeitung und Zählung der Impulse erfolgt mit dem Impulszähler der eigenen Wahl. Ich verwende hierfür den in meinem Webshop verfügbaren PULSECOUNTER, der insgesamt 4 Impulszählereingänge hat und so nicht nur den Hausstrom  sondern auch Solarstrom, Gasenergie und Wasserverbrauch erfassen kann. Darüberhinaus wird aus dem Zeitabstand der Impulse die aktuelle Leistung in Watt bzw. bei Wasserzählern der aktuelle Verbrauch in l/min errechnet und angezeigt.

Die Schaltung des Impulsgebers ist auf einer kleinen Platine realisiert, die mit einem hierfür speziell konstruierten Kunststoffgehäuse im 3D-Druck in ein verfügbates Kleinverteilergehäus o.ä. eingebaut werden kann. Bei dem IMPULSGEBER-W  2.0 erfolgt die Belichtungseinstellung nicht wie üblicherweise manuell mit einem Trimmpoti sondern ein kleiner Mikrocontroller (Attiny85) steuert die Belichtung bzw. die Intensität der grünen LED (siehe Schaltplan im nachfolgenden Bild) auf vorgegebene optimale Werte. Eine Fotodiode erkennt das von dem roten Zeiger reflektierte Signal und der Mikrocontroller wertet das Signal aus. Damit optische Unregelmäßigkeiten des Wasseruhr-Zifferblattes nicht zu Fehlimpulsen führen, ist in die Impulsauswertung eine wirkungsvolle Schalthysterese integriert. Und als Info für die Experten: Darüberhinaus erfolgt auch noch eine zeitliche Entprellung des Impulssignals, die sogar auf spezielle Problemfälle anpassbar ist. Die Standardeinstellung ist 100ms; mit anderer Dimensionierung des Widerstandes R2 lassen sich auch andere Werte einstellen. Der Wert in kOhm entspricht der 10fachen Entprellzeit in ms. Der in der Standardversion verwendete 10kOhm-Widerstand für R2 führt zu einer Standard-Entprellzeit von 100ms.

Das Ausgangssignal wird über einen Optokoppler galvanisch getrennt am S0-Interface ausgegeben. Mit einem Taster können noch spezielle Kalibrierfunktionen abgerufen werden, die auch bei schwierigen Einsatzbedingungen eine evtl. notwendige Feineinstellung erleichtern. Weitere Informationen dazu weiter unten!

Realisiert wurde die Schaltung auf einer kleinen Platine, die so aussieht :

Damit das Ganze auch besonders einfach in ein  preiswerte wassergeschütztes Gehäuse (z.B. Kleinverteilerdose) eingebaut werden kann, ist ein Platinenhalter im 3D-Druck entwickelt worden. Seitlich sind Kabeldurchführungen, die als Zugentlastung gedacht sind. :

Und so sieht die komplett montierte  Einheit mit der Auswerte-Eektronik  in der Abzweigdose dann aus:

Mit dieser Messeinrichtung kann man nun relativ einfach aus einem „alten“ Wasserzähler einen modernen Wasserzähler mit standardisierter S0-Schnittstelle machen.

Nachbau

Für den Nachbauer ist ein Komplett-Bausatz inkl. dem 3D-Ausdruck des Gehäuses in meinem Webshop verfügbar. Da nur relativ große Standard-Bauelemente verwendet werden, ist der Nachbau auch vom weniger versierten Elektroniker möglich. Die Bauanleitung  gibt hierzu mehr Informationen.

Inbetriebnahme

Zur Inbetriebnahme und erstem Funktionstest ist der Impulsgeber an eine 5V-Spannungsquelle anzuschließen. Zur Anwendung eines Netzspannung führenden Gerätes immer meine Sicherheitshinweise beachten. Wenn der Impulsgeber kein eigenes  5V-(Stecker)-Netzteil hat, dann bekommt  normalerweise der Impulsgeber seine 5V-Spannungsversorgung vom Auswertegerät. Der Strombedarf liegt zwar nur zwischen 1,5 und 2,5mA, ein dauerhafter Batteriebetrieb ist aber kaum sinnvoll!

Nach dem Einschalten der Versorgungsspannung blinkt die rote LED 3 mal und danach schaltet die grüne LED ein. Nun kann man überprüfen/sehen, dass das grüne LED-Licht auch fokussiert wird.

Auf keinen Fall direkt in den Lichtstrahl schauen !!!

             

Die rote LED ist aus, wenn der Geberkopf genügend „Licht sieht“. Dunkelt man wie im folgenden Bild nun den Geberkopf beispielsweise mit der Hand komplett ab, dann geht die rote LED an. Im Zusammenspiel mit der Wasseruhr geht die rote LED an, wenn der rote Zeiger sich durch den grünen Lichtpunkt bewegt. 

             

Die Montage des optischen Gebers am Wasserzähler ist sehr einfach. Zuerst wird mit einem Seitenschneider die lange Befestigungslasche  des Bodenteils auf die Größe des Wasseruhrenglases eingekürzt, so dass man das Bodenteil  flächig auf das Glas aufsetzen kann.

Man verwendet als Auslösersignal den am schnellsten drehenden roten Zeiger. Bei mir ist es der Zeiger mit der Kennzeichnung „x 0.0001“. Eine Umdrehung entspricht somit 1 Liter Wasserdurchfluss. Auf diesen Zeiger wird nun der Lichtpunkt ausgerichtet und dann das Wasser etwas aufgedreht. Dabei beachten, dass nicht „normales“ Licht auf das Zifferblatt fällt, weil dann der Impulsgeber ungewollt einschaltet (er arbeitet ja nicht mit Infrarotlicht!).

               

Schaltet nun der Geber jedes Mal, wenn der Zeiger durch den grünen Lichtpunkt sich bewegt, dann ist alles o.k. und keine weiteren Einstellungen sind notwendig.  Dann mit Tesafilm den Geber mit der Lasche auf dem Schauglas der Wasseruhr fixieren.

Normalerweise ist die Werkseinstellung des verwendeten Mikrocontrollers schon ausreichend genau eingestellt für die Verwendung an den meisten üblichen Wasserzählern. Sollten aber die optischen Eigenschaften der Wasseruhr ungewöhnlich anders sein, dann kann man mit den folgenden Möglichkeiten noch eine Feineinstellung vornehmen:

Wichtiger Hinweis:
Obwohl die elektrische Leistung der LED zur Erzeugung des Lichtpunktes auf dem Zifferblatt der Wasseruhr sehr gering ist (ca. 20mW) , können durch das grüne Licht auf manchen Wasserzählern nach einiger Zeit Brennflecken entstehen. Damit ist dann keine Funktion mehr gewährleistet. Der Verkäufer dieses Bausatzes haftet nicht für solche Folgeschäden.

Lichtsignale

Bei Version 2.0 : Beim Neustart/Reset des Impulsgebers leuchtet die LED 3 mal . Die Leuchtdauer entspricht der 10fachen Entprellzeit. Wenn also die LED 3mal etwa 1sec beim Neustart blinkt, dann ist die Entprellzeit von 100ms (das ist der Standard) eingestellt. Benötigt man kürzere Entprellzeiten, dann kann dies mit einem veränderten Widerstand R2 erfolgen.
Entprellzeit /ms  = 10 * R2 /kOhm
Mit dem standardmässig verwendeten 10kOhm-Widerstand ergibt sich somit eine Entprellzeit von 100ms.

Bei Version 2.1 : (ab Auslieferung 21.05.2019)
Beim Neustart/Reset des Impulsgebers leuchtet die LED 3 mal sehr kurz. 
Die Entprellzeit berechnet sich aus dem Widerstand R2 mit der Formel:
Entprellzeit /ms  = 1 * R2 /kOhm
Mit dem standardmässig verwendeten 10kOhm-Widerstand ergibt sich somit eine Entprellzeit von 10ms, was für alle üblichen Impulsquellen ausreicht.

Mit den eingebauten intelligenten Kalibrierprogrammen kann man falls notwendig die Störsicherheit noch weiter verbessern. Dazu muss man einfach den Taster solange drücken (nicht tasten!), bis eine bestimmte Anzahl von 1sec-LED-Pulsen ablaufen. Wenn man dann den Taster loslässt, wird mit einer gleichen Anzahl kurzer Lichtblitze der Empfang eines Befehls quittiert.  Folgende Befehle/Programme gibt es:

  • 2 LED-Pulse :
    Das Modul geht in den Messmodus für die Empfangshelligkeit. Je nach Stärke der IR-Lichtreflexion  an dem roten Zeiger der Wasseruhr leuchtet die Anzeige-LED mehr oder weniger intensiv. In diesem Modus kann man die Position des  Impulsgebers ggf. feinjustieren. Beendet wird der Modus durch kurzes Drücken des Tasters. Der Impulsgeber quittiert das mit Neustart bzw. 3mal Blinken.
  • 4 LED-Pulse:
    Damit wird die Intensität der IR-Beleuchtung des Zählerzeigers automatisch auf das weiße Ziffernblatt  eingestellt. Also wenn der rote Zeiger gerade vorbei ist, dann erst den Taster drücken und 4 Quittungs-Lichtblitze abwarten. Danach arbeitet das Programm und steigert die Helligkeit bis zu einem vorgegebenen Wert.  Wenn dieser Wert o.k. ist, dann bestätigt das Programm den Erfolg mit einem 1sec Lichtblitz. Nichterfolg führt zu schnellem Blinken. Nach dieser Operation wird ein Neustart ausgeführt mit dem typischen 3mal  kurz Blinken.
  • 6 LED-Pulse:
    Dieses Programm misst die Lichtreflexion während eine gesamten (oder mehr) Zeigerumdrehung und stellt aus dem Min- und Maxwerten die Schaltschwelle automatisch ein. Also Taster für 6 LED-Pulse drücken, auf Quittierung mit 6 Lichtblitzen warten und Programm solange aktiv lassen, bis eine komplette Umdrehung des Zeigers erfolgt ist. Dann mit kurzem Tastendruck das Programm beenden. Wenn die Messung o.k. ist, dann bestätigt das Programm den Erfolg mit einem 1sec Lichtblitz. Nichterfolg führt zu schnellem Blinken. Nach dieser Operation wird ein Neustart ausgeführt mit dem typischen 3mal Blinken.
  • 8 LED-Pulse:
    Damit kann man die Einstellung wieder auf Werkseinstellung zurücksetzen. Es kann also nichts beim Einstellen passieren!

Mit Version 2.1 wurde ein  zusätzlicher Frequenzteiler implementiert, der insbesondere bei hochfrequenten Impulssignalen vorteilhaft sein kann. Für „normale“ Anwendungen sind diese zusätzlichen Eigenschaften nicht wichtig:

  • 10 LED-Pulse:
    Damit wird eine Frequenzteilung des Impulssignals um den Faktor 2 eingestellt. Dabei ist die Entprellzeit fest auf Null gestellt. 
  • 12 LED-Pulse:
    Damit wird eine Frequenzteilung des Impulssignals um den Faktor 10 eingestellt. Dabei ist die Entprellzeit fest auf Null gestellt.
  • 14 LED-Pulse:
    Damit wird eine Frequenzteilung des Impulssignals um den Faktor 100 eingestellt. Dabei ist die Entprellzeit fest auf Null gestellt.
  •  

Anwendung

Der Impulsgeber mit seinem über Optokoppler galvanisch getrennten S0-Ausgang kann direkt an vorhandene S0-Zähler angeschaltet werden. Falls die Auswertung mit einem digitalen Input des  PULSECOUNTER, Homeduino,  Arduino, WeMos oder einem Rapberry erfolgen soll, ist die Beschaltung entsprechend dem folgenden Schaltschema vorzusehen:

Der Impulsgeber ist bezüglich der Entprellzeiten auf die Verwendung mit normalen Haushaltszählern ausgelegt. Wenn allerdings für Sonderzwecke wie Bewässerungsanlagen etc. sehr große Wassermengen über den Zähler fließen und die Pulsfrequenz größer 2Hz wird, dann werden u.U. Impulse „verschluckt“. In diesem Fall  kann man mit wenigen Änderungen den Impulsgeber anpassen:
Dazu muß man erstens dem 1MOhm-Widerstand R8 einen 100kOhm-Widerstand parallel schalten oder alternativ den 1MOhm-Widerstand durch einen 100kOhm ersetzen. Zweitens ist der Widerstand R2 mit einer Drahtbrücke kurzzuschließen.   Das folgende Bild zeigt diese Modifikation:

 

Verwendung des Impulsgeber-W am Homematic Energiezähler 

Man kann den S0-Impulsgeber-W nicht nur an den PULSECOUNTER sondern sehr einfach auch an den Homematic Energiezähler HM-ES-TX-WM anschließen. Man verwendet zur Wassermengenmessung den Gaszählermodus, weil dort auch m3 gemessen werden.  Zum Anschluss benötigt man lediglich ein leicht beschaffbares 6-poliges Telefonkabel RJ12 6P6C und einen 100k-Widerstand, welche nach folgendem Schema am Impulsgeber angeschlossen werden.

Hinweis: Manche käuflichen Kabel haben leider etwas andere Farben der Kabel. Dann muß man leider mit einem Ohmmeter die einzelnen Kabel ausmessen. Hier ist die Belegung eines RJ12-Kabels.

 

… wo gibt´s den Bausatz ?

Einen kompletten Bausatz des Impulsgebers  kann man in meinem Webshop erwerben:  Bausatz IMPULSGEBER-Wmit S0-Schnittstelle

Den aktuellsten programmierten Mikrocontroller ATTInY85 gibt’s auch als Ersatzteil:

 

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.

WEATHERMAN-1 … die perfekte Wetterstation für die Hausautomation

WEATHERMAN-1 … die perfekte Wetterstation für die Hausautomation

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 haben eine viel zu geringe Dynamik, um störsicher sowohl im dunklen Winter als auch im hellen Sommer eindeutig den Sonnenschein zu erkennen. Ein sog. Sonnensensor ist hier viel besser geeignet. Ich habe ihn schon seit Jahren mit großem Erfolg in Betrieb und möchte ihn nicht mehr missen. Deshalb gehört ein Sonnensensor unbedingt in eine Wetterstation für die Hausautomation integriert.

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.

2  Das kann der WEATHERMAN

Der WEATHERMAN 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 WEATHERMAN hat eine Vielzahl von Sensoren, mit denen folgende Wettersignale messbar sind:

  • Windgeschwindigkeit mittel in m/s
  • Windgeschwindigkeit spitze 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
  • thermischer Sonnensensor mit einstellbarer Schaltschwelle
  • Sonnenstunden gestern und heute
  • Helligkeitssensor mit sehr weitem Dynamikbereich
  • Berechnung Sonnenstand Azimut
  • Berechnung Sonnenstand Elevation
  • optional Himmelstemperatur mit MLX90614 Chip
  • optional UV-Index mit VEML6070 Chip
  • Datenlogger 24h und 28Tage integriert

Die Datenübertragung erfolgt mit dem hauseigenen WLAN. Die Datenübertragung zur Homematic arbeitet völlig automatisch im Hintergrund, indem die Daten auf entsprechende CCU-Systemvariable abgebildet werden. Für die Verwendung in Verbindung mit ioBbroker oder anderen Hausautomationssystemen kann der WEATHERMAN 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 WEATHERMAN 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. Aber vielleich findet sich in der Community ein „App-Experte“, der aus der eine alternative Darstellungsmöglichkeit für Smartphone oder Tablet schafft.

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.

Hier die Daten der letzten 24h:

und das Wetter der letzten 28 Tage:

3  Nachbau leicht gemacht

Der erste Prototyp meiner Wetterstation war mechanisch und elektronisch komplett im Eigenbau hergestellt. Als Windmesser kam ein kardanisch aufgehängtes Pendel mit einer Kugel als Windfänger zur anwendung. Aus dem Ausschlag des Pendels konnte man Windstärke und Windrichtung gut berechnen. Allerdings war die Konfiguration einfach zu groß und erheblich zu kompliziert für den Nachbau von mechanisch weniger versierten Homematikern. Deshalb wurde diese Lösung nicht weiter verfolgt.

Eine sehr gute Lösung bot sich mit der preiswerten Verfügbarkeit eines Windmessers an, der als Ersatzteil für eine käufliche Wetterstation hier angeboten wird. Dieses Teil W132 hat einen relativ robusten Windmesser mit einer Windfahne für die Windrichtung. Ebenfalls eingebaut ist ein Temperatur- und Feuchtigkeitssensor 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 WEATHERMAN aus den im Bild gezeigten Modulen, wobei der Regenmengenmesser und das W132 Ersatzteil fertig gekauft werden. Der WEATHERMAN-Controller kann als Bausatz in meinem Webshop gekauft werden. Die sog. Wetterkappe für den optionalen BME280-Sensor ist im 3D-Druck hergestellt und kann im Webshop bezogen werden. Wer einen 3D-Drucker hat, der kann sich mit diesem stl-File das Teil auch selbst ausdrucken.

In der ausführlichen 24-seitigen Bauanleitung wird genau beschrieben, wie die Wetterstation zusammen gebaut wird. Zum Überblick hier nur die wesentlichen Schritte:

Das W132-Modul wird mit einem Kabel modifiziert, so daß die Daten vom WEATHERMAN-Controller verarbeitet werden können. Normalerweise werden die W132-Messdaten intern an den 433Mhz-Sender geschickt und dort ausgesendet. Der WEATHERMAN hört diese Daten einfach ab und dekodiert diese. Die übliche Versorgung des W132 mittels Batterien entfällt, da  das Teil vom WEATHERMAN mit 3,3V versorgt wird. Die dafür notwendige Modifikation des W132 ist relativ einfach: nur drei(!) Leitungen sind für den Anschluss des W132 notwendig. In der Bauanleitung ist detailliert beschrieben, wie die Modifikation des W132 erfolgt. Das folgende Bild zeigt die geöffnete Box des W132 mit den drei verzinnten Leitungen, über die das Modul von aussen mit 3V-Spannung versorgt und das Datentelegramm „angezapft“ wird.

 

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


Den WEATHERMAN-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.

Zusätzlich ist noch ein typischer konventioneller Regenmengenmesser angebaut, dessen Zählimpulse vom WEATHERMAN ausgewertet werden. Dieses Gerät ist ein im Internet relativ preiswert verfügbares Modul. Kann man beispielsweise bei Aliexpress mit dem Suchwort „rain gauge“ finden.

 

Für den Nachbau habe ich hier die Einkaufsliste mit Bezugsquellen zusammengestellt. Die zugehörigen aktuellen Preise zeigen, daß der Selbstbau des WEATHERMAN sehr 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.

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
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_regenstaerke vom Typ „Zahl“ mit Maßeinheit mm/h
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_mittel vom Typ  Zahl mit Maßeinheit m/s
w_wind_spitze 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_diff_temp vom Typ „Zahl“ mit Maßeinheit „°C“
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.

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!

Update 28.08.2017: weatherman_8   Kleine Fehler behoben, alternativ Wetterstation Froggit  WH5300 verwendbar, Betauungsschutz-Heizung  für den Regenmelder implementiert.

Update 27.09.2017: weatherman_19  Tauvermeidung auf dem Regensensor durch verbesserte Heizstrategie, PWD- und SSID-Eingabe  ohne Abschluss-Doppelpunkt, zusätzliche I2C-Anschlussmöglichkeit für IR-Temperatursensor MLX90614

Update 24.10.2017: weatherman_28  schnellere Browserreaktion, schnelle zyklische JSON-Komplett-Datenabfrage (>8sec) möglich (wichtig für IObroker, MQTT, etc),

Update 29.10.2017: weatherman_29  Sommer/Winterzeitumschaltung  und Regenmengenberechnung korrigiert.

Update 30.10.2017: weatherman_31  Übertragung der IP alle 5min für Überwachung der WLAN-Strecke in der CCU

Update 01.11.2017: weatherman_33  Sonnenstandsberechnung korrigiert

Update 17.12.2017: weatherman_38  automatische Erkennung optionaler IR-Temperatursensor MLX90614, JSON-Protokoll angepasst, „Regenmenge_gestern“ hinzugefügt, Komplett-Update machen !!
oder alternativ
folgende Befehle eingeben:
<deine-weatherman-ip>/?name:27:w_rain_yesterday:    und
<deine-weatherman-ip>/?name:14:w_sky_temp:  und
<deine-weatherman-ip>/?param:26:3950
:

Update 28.12.2017: weatherman_42  mit dem neuen Befehl setvar die u.a. CCU-Systemvariablen auch automatisch auf der CCU anlegen lassen.

Update 13.01.2018: weatherman_45   „Webseiten-Kosmetik“

Update 16.01.2018: weatherman_51   „Verklemmen“ der Webseiten bei schnellem Wechsel beseitigt

Update 25.03.2018: weatherman_52   „Verklemmen“ der Webseiten bei schnellem Wechsel beseitigt

Update 02.04.2018: weatherman_54   regelmässige JSON-Ausgabe in zwei verschieden Formaten: mit/ohne html-Header, Watchdog integriert

Stable-Update 07.06.2018 weatherman_58  Anzahl der regelmässigen Resets vermindert, offset Windrichtung eingeführt

Beta-Update 19.08.2018   weatherman_65 neue Messwerte integriert: Tagesmitteltemperatur, Sonnenstunden heute, Sonnenstunden gestern; Minuten vor SA, Minuten nach SU, Messbereich Luxmessung  erweitert JSON-Telegramm mit beliebigen Ports, JSON mit neuem Zeitstempel; optional vergroesserte Datenanzeige
Achtung:Dieses Update entweder als Komplett-Update (mit Neueingabe SSID und PWD) machen oder als Teil-Update und manuell mit name-Befehl die neuen Variablen w_temp_gestern,   w_sonne_heute,  w_sonne_gestern, w_minuten_vor_sa, w_minuten_nach_su  eingeben:
<wm_ip>/?name:29:w_temp_gestern
<wm_ip>/?name:26:w_sonne_heute
<wm_ip>/?name:28:w_sonne_gestern
<wm_ip>/?name:30:w_minuten_vor_sa
<wm_ip>/?name:31:w_minuten_nach_su

Stable-Update 28.08.2018   weatherman_67
Variable w_minuten_nach_su umbenannt in w_minuten_vor_su,  >> mit name-Befehl ändern:   <wm_ip>/?name:31:w_minuten_vor_su
neuer param 27 Einschaltschwelle fuer Heizung  gegen Taubildung  >> mit param-Befehl param 27 auf  Wert 8 einstellen: <wm_ip>/?param:27:8
param 8 zeigt jetzt den Zeitpunkt ddhh des letzten resets an, 

Beta-Großes Update 20.09.2018   weatherman_76
Datenlogger 24h und 24 Tage mit Excel-csv-Datenexport integriert, Verbesserte Update-Möglichkeiten, Hotspotmodus mit Anleitung,  ….
Komplett-Update mit Neueingabe der Routerdaten notwendig!
teilweise veränderte Namen der CCU-Systemvariablen, deshalb alle zugehörigen w_Systemvariablen auf der CCU löschen und mit setvar-Befehl neu einrichten.
Wenn noch alte falsche  „heute“-Daten angezeigt werden, dann mit dem neuen delete-Befehl diese Daten loeschen.

Beta-Update 01.12.2018   weatherman_84

Beta-Update 19.12.2018 weatherman_88  Ergänzungen im JSON- und Excel-csv Telegramm, Fehler beim Komplett- und Factory-Update korrigiert, leere Webseiten-Meldung beseitigt, Berechnung Sonnenaufgang- Untergangzeiten korrigiert

Beta-Update 18.01.2019   weatherman_95  der optionale IR-Temperatursensor MLX90614 ist in dieser Version abgeschaltet, weil er zu Instabilitäten geführt hat. 

Beta-Update 20.02.2019   WEATHERMAN_98
Regenmelder-Meldeschwellen angehoben,  regen_mm_gestern korrigiert, NTC-Berechnung auf -3°C begrenzt,  optionale MLX90614 repariert.

Stable-Update 28.02.2019   WEATHERMAN_100
optionale  Verwendung des Helligkeitssensors MAX44009. (der jeweilige Typ BH1750 oder MAX44009 wird automatisch erkannt.), JSON-Datagramm korrigiert, Algortithmus für „sonne_scheint“ verbessert.

Beta-Update 08.032019   WEATHERMAN_104
optionale  Verwendung des SHT21. zum Einsatz in der externen Wetterkappe. Parallel kann ein BME odere BMP280 im Hauptgehäuse verwendet werden. Der SHT21 wird automatisch erkannt.

Beta-Update 17.03.2019   WEATHERMAN_105
verbesserte Auswertung des Regenmelders / Vermeidung von Fehlmeldungen 

Stable-Update 01.04.2019   WEATHERMAN_107 Korrektur Sonnenaufgangs/untergangszeit

Großes Beta-Update 10.08.2019   WEATHERMAN_118  Fehler mit „Geister-Niederschlägen“ beseitigt, zusätzliche Verwendung UV-Sensor VEML6070  möglich, Regenmelder-Nullpunkt um 5 auf ca. 0 verschoben, Datenlogger verwendet nicht mehr durchgehend MEZ sondern im Sommer MESZ und im Winter MEZ. Störsignal bei Temperatur, Feuchte, Elevation und Azimut beseitigt. Erkennung BMP/BME280 verbessert

Beta-Update 18.08.2019   WEATHERMAN_ 122  Fehler bei der Aktualisierung der Sonnenkoordinaten beseitigt,
Datenvolumen bei Übertragung des JSON-Telegramms  optimiert: Regenmelderdaten sofort, andere Daten im 1min-Abstand, Behandlung favicon Browserabfrage,  BMP/BME-Erkennung verbessert.

Test-Update 15.09.2019   WEATHERMAN_ 123  Heizung abschaltbar mit param 30, Zeitintervall für Komplett-Synchronisation mit den Systemvariablen einstellbar mit param 5.  Komplett-Update !

Test-Update 22.10.2019 WEATHERMAN_ 125  Temperaturabfrage W132 korrigiert (nur wichtig, wenn Temperatur vom W132 geholt wird). Weitere kleine Fehler behoben. Darstellungsprobleme mit einigen Browsern behoben. Komplett-Update !

Test-Update 16.11.2019 WEATHERMAN_ 126  Berechnung Sonnentemperatur korrigiert.

Beta-Update 28.11.2019 WEATHERMAN_ 127  Anzeigeprobleme mit Firefox-Browser beseitigt

Beta-Update 03.12.2019:  WEATHERMAN_128   Zeitserver-Management verbessert, Empfehlung bei Verwendung Fritzbox als Router: in „Netzwerkeinstellungen“ den Fritzbox-Zeitserver einschalten und fritz.box im WEATHERMAN mit ntp-Befehl als Zeitserver einschalten.  

Beta-Komplett-Update 11.01.2020:  WEATHERMAN_134    größeres Update mit vielen Detailverbesserungen zur effektiveren Messwertübertagung an die CCU oder zum Datenserver. 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. Temperatur/Feuchte im Controllergehäuse ohne Korrekturwert. 

Beta-Update 21.01.2020:  WEATHERMAN_135    Update-Webseiten überarbeitet, kleiner optische Veränderungen

Beta-Update 01.03.2020:  WEATHERMAN_136    Berechnung Sommer/Winterzeit korrigiert.

Beta-Update 22.03.2020:  WEATHERMAN_137   Stabilitätsverbesserungen bei häufigem Webseitenwechsel/aufruf

Beta-Update 12.04.2020:  WEATHERMAN_138   Netzwerkeinstellungen bei fester IP verbessert

Beta-Update 16.05.2020:  WEATHERMAN_142   etwas schnellerer Webseitenaufbau durch Erhöhung der CPU-Taktfrequenz  von 80 auf 160Mhz,  ntp Zeitsynchronisation verbessert, keine Klartext-Darstellung des WLAN-Passwortes   ; hier zum Vergleich die gleiche Version mit 80Mhz Takt

Beta-Update 24.05.2020:  WEATHERMAN_145   ntp-Zeitserver-Synchronisation insbesondere bei fester IP-Adresse verbessert, 160Mhz-CPU-Taktfrequenz, watchdog optimiert 

Beta-Update 02.06.2020 WEATHERMAN 147  Berechnung „Regen_mm_gestern“ korrigiert, Einschaltschwelle für Regenmelder heizung als param 30 wieder einstellbar

Beta-Update 30.06.2020 WEATHERMAN 153  Keine Funktionsveränderung , Webseiten-Speichermanagement komplett optimiert, dadurch bessere Stabilität

Stable-Update 05.07.2020 WEATHERMAN 156  neuer Kennwert für WLAN-Konnektivität auf der Expertenseite ermöglicht Erkennung  einer ausreichenden WLAN-Qualität

stable-Update 19.08.2020 WM2_5_1  Diese Firmware führt die Versionen für WM1 und WM2 zusammen. Es sind keine Hardware-Änderungen am WM1 notwendig!
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. 

Test-Update 12.09.2020 WM2_9_1  Schärferer  Bewertungsmassstab für die WLAN-Konnektivität.
Bei der SHT21-Option wurde die Heizung aktiviert: bei Feuchte > 80% wird die Heizung alle 30min für 1 Minute eingeschaltet. Die Temperatur- und Feuchtemessung  ist dabei um ca. 3 Minuten ausgesetzt.  Achtung die SHT-Messwerte sind nach dem Reset frühestens nach 3 Minuten vorhanden! 

13 Den WEATHERMAN 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

14 Den WEATHERMAN 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 Den WEATHERMAN in IP-Symcon verwenden

Hier ist eine sehr gute Beschreibung, wie man den WEATHERMAN in IP-Symcon einbindet:

 

16 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!

… und wo kann man den Bausatz bekommen?

Für den Nachbauer  habe ich Bausätze zusammengestellt. Diese  können bei mir bezogen werden:  WEATHERMAN-Controller Bausatz Wer vorher einen Blick in die Bauanleitung werfen möchte, bitteschön: Bauanleitung

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.

 

RAINYMAN … der leistungsfähige Multisensor für Regen, Sonne, Klima, Bodenfeuchte und mehr!

RAINYMAN … der leistungsfähige Multisensor für Regen, Sonne, Klima, Bodenfeuchte und mehr!

1 Der RAINYMAN ist der kleine Bruder des WEATHERMAN

Den WEATHERMAN als leistungsfähige Wetterstation für die Homematic und andere Hausautomationssysteme haben schon viele mit großem Erfolg nachgebaut. Bei einigen Usern kam in letzter Zeit der Wunsch nach einer „abgespeckten“ Variante auf, die ohne den Windmesser arbeitet aber zuverlässig und schnell Regen und Sonne erkennen kann. Mit dem RAINYMAN ist eine besonders robuste, vielseitige und preiswerte  Lösung entstanden, die neben der zuverlässigen Regen- und Sonnenerkennung auch noch das Aussenklima (Temperatur und Feuchte) erfassen kann.  Ein weiteres Highlight ist die optionale Messung der Erdfeuchte, was insbesondere im Sommer hilfreich für die Steuerung der Garten-Bewässerung ist.

Der Rainyman ist deshalb der Sensor wenn es um die Erfassung von Wasser geht; deshalb auch der Name! Wer mehr Details über das Konzept wissen möchte, der sollte hier beim WEATHERMAN nachlesen.

2  Das kann der RAINYMAN

Der RAINYMAN 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 und verwenden das in nahezu jedem Haushalt vorhandene gesicherte WLAN-Funknetz für die Kommunikation. Besonderes Augenmerk wurde beim Konzept des RAINYMAN auf eine sehr gute Wetterfestigkeit gelegt, gewissermaßen als Ergebnis vieler eigener „leidvoller“. Erfahrungen mit verschiedenen käuflichen (fertigen) Wetterstationen. Der RAINYMAN kann mit dem 1m-Trägerstab direkt im Garten in ca. 60cm Höhe „eingepflanzt“  werden oder aber mit einem Winkel o,ä. am Haus oder an Gartenpfählen befestigt werden, falls dort auch Regen und Sonneneinstrahlung gut hinkommen.

Der RAINYMAN hat eine Vielzahl von Sensoren, mit denen folgende Wettersignale messbar sind:

  • Regenmelder  (one drop only!) mit einstellbarer Empfindlichkeit
  • Regenmelder automatisch beheizt zur Tau-, Schnee- und Eisvermeidung
  • Thermischer Sonnenmelder zur Erkennung Sonnenschein
  • zusätzlicher Helligkeitssensor mit sehr weitem Dynamikbereich
  • Berechnung Sonnenstand Azimut
  • Berechnung Sonnenstand Elevation
  • Regenmengenmesser  mit mm/h und mm/24h (mit Option Regenmengenmesser)
  • Aussentemperatur in °C (mit Option BME280 Wetterkappe)
  • Aussentemperatur gefühlt in °C (mit Option BME280 Wetterkappe)
  • Taupunkt-Temperatur in °C (mit Option Wetterkappe)
  • Mittlere Tagestemperatur in °C (mit Option Wetterkappe)
  • rel. Luftfeuchte in % (mit Option BME280 Wetterkappe)
  • abs. Luftfeuchte in g/m3 (mit Option BME280 Wetterkappe)
  • Luftdruckmessung bez. auf N.N. in mb (mit Option BME280 Wetterkappe)
  • Luftdruck-Trend zur Erkennung von Wetteränderungen  (mit Option BME280 Wetterkappe)
  • Bodenfeuchte Erkennung  (mit Option Bodenfeuchtesensor)
  • Datenlogger für die letzten 24h und die letzten 28 Tage

Und so sieht der RAINYMAN bei mir im Garten aus. Der Regenmelder im Controllergehäuse ist auf einem Alu-Profilstab befestigt und einfach in den Boden gesteckt. Unterhalb ist die Kleinverteilerdose, in der  bei mir das 5V/1A-Netzteil untergebracht ist. Man kann das Netzteil auch im Haus ans Netz schalten und den Rainyman dann mit einer Leitung für die 5V verbinden. Bei langen Zuleitungen emphiehlt sich, direkt im WEATHERMAN-Controller einen Pufferelko parallel an die 5V-Versorgung zu schalten; 470uf aufwärts sollten dafür schon verwendet werden. Im Kleinverteilergehäuse ist auch die Anschlußmöglichkeit für den Erdfeuchtesensor. welcher möglichst  in der Nähe (1m-Kabel) in den Boden gesteckt werden kann.

Die Kommunikation des Moduls erfolgt über das hauseigene WLAN. Und natürlich kann man die Wetterstation auch ganz ohne Hausautomation verwenden! Dafür hat der RAINYMAN 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. Man gibt dazu im Browser die vom Router vergebene IP des RAINYMAN ein oder einfach rainyman.local und erhält die folgende Webseite, auf der alle Sensorsignale dargestellt werden. Automatisch aktualisiert der Browser die Signale alle 60sec oder aber man klickt auf Aktualisierung. und bekommt die letzten Messwerte sofort dargestellt:

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. Aber vielleich findet sich in der Community ein „App-Experte“, der aus der eine alternative Darstellungsmöglichkeit für Smartphone oder Tablet schafft.

Ein besonderer Vorteil des RAINYMYAN liegt darin, daß er ausgezeichnet mit der Homematic zusammenarbeitet. Dabei erfolgt  die Datenübertragung zur Homematic völlig automatisch im Hintergrund, indem die Daten auf entsprechende CCU-Systemvariable abgebildet werden. Mehr dazu weiter unten. Für die Verwendung in Verbindung mit ioBbroker oder anderen Hausautomationssystemen kann der RAINYMAN anstatt zur CCU auch JSON Daten an die entsprechende programmierbare Serveradresse versenden.

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.

Hier die Daten der letzten 24h:

Bilder fehlt noch, da Daten noch im Aufbau

und das Wetter der letzten 28 Tage:

Bilder fehlt noch, da Daten noch im Aufbau

3  Nachbau wirklich einfach und preiswert

Für den Nachbau gibt es einen Bausatz für den Aufbau des auch für den RAINYMAN verwendeten Controllers, Der verwendete Mikrocomputer ist schon programmiert, so daß eigentlich nur mit etwas „Lötgeschick“ die Platine zusammengelötet werden muß. Natürlich sind dazu einige Lötkenntnisse notwendig, aber bewußt wurden keine kleinen SMD-Bauteile verwendet, so daß mit etwas Geschick die Module relativ einfach zusammen zu bauen sind. Den besten  Eindruck zum Zusammenbau bekommt man mit dem Studium der umfangreichen Bauanleitung.

Darüberhinaus sind noch einige mechanische Teile wie Gehäuse und Aluprofil etc. notwendig. Hier die Einkaufsliste mit den Bezugsquellen:

Mit Gesamtkosten zwischen 76 und 110€, je nach Ausbaugrad, erhält man einen perfekten Multisensor, der im Vergleich zu entsprechenden käuflichen Fertigprodukten nicht nur deutlich preiswerter sondern funktional auch deutlich vielseitiger und leistungsfähiger ist. Und natürlich hat man mit Selbstbau viel mehr Freude am Hobby und durchschaut seine verwendeten Komponenten viel besser. Mittlerweile haben viele User mit Hilfe der ausführlichen Bauanleitung den Schritt zum Selbstbau eigener Module gewagt und zeigen damit, daß man auch anspruchsvolle Elektronik heutzutage sehr wohl selber bauen kann.

Nachfolgend einige bildliche Impressionen vom Gerät. Ausführlicher steht alles in der Bauanleitung.

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

Den  RAINYMAN gibt´s nur als Bausatz. Der Nachbau ist auch für den weniger versierten Elektroniker möglich, denn mit dem angebotenen  RAINYMAN-Bausatz muß man eigentlich nur die mitgelieferte Platine bestücken und sauber verlöten. Der verwendete Mikrocontroller WeMos D1 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  Bauanleitung kann eigentlich  wenig „schief “ gehen, wenn man sorgfältig alle Schritte ausführt, über etwas Löterfahrung und ein Multimeter verfügt.

Das folgende Schaltungschema zeigt die grundsätzliche Funktion. Herzstück ist der Regensensor mit einer rückseitigen Beheizung, die bei Regen und Tau-Neigung stufenlos einsetzt. Ein NTC-Sensor unter einer Lichtkappe erwärmt sich stark bei Sonneneinstrahlung und funktioniert so als thermischer Sonnensensor. darüberhinaus ist noch ein Helligkeitssensor BH1750 mit großem Dynamikumfang unterhalb der Lichtkappe wettergeschützt untergebracht. Optional kann man noch einen Erdfeuchtesensor und einen Regenmengenmesser (Wippenprinzip) anschließen, um im Sommer die Bewässerungsanlage für den Garten zu steueren. Und schließlich kann man mit dem optionalen Sensor BME280 die Aussentemperatur, die relative Luftfeuchte und den Luftdruck messen. Damit das Messergebnis möglichst wenig durch direkte Sonneneinstrahlung verfälscht wird, ist eine belüftete Wetterkappe im 3D-Druck erhältlich. Das notwendige 5V/1A-Netzteil ist nicht im Rainyman-Gehäuse untergebracht, sondern wird entweder im Haus betrieben oder in einem wasserdichten Kleinverteilergehäuse direkt am Rainyman Halterdstab.


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.

Zusätzlich kann optional  noch ein typischer konventioneller Regenmengenmesser angebaut, dessen Zählimpulse vom RAINYMAN ausgewertet werden. Dieses Gerät ist ein im Internet relativ preiswert verfügbares Modul. Kann man beispielsweise bei Aliexpress mit dem Suchwort „rain gauge“ finden. Das folgende Bild zeigt den Regenmengenmesser am WEATHERMAN, aber die Montage ist beim RAINYMAN genauso.

Ein  Bodenfeuchtesensor kann optional am RAINYMAN angeschlossen werden. Er funktioniert genauso wie der Regenmelder  nach dem Wechselstromprinzip.. Das ist bei der Messung der Bodenleitfähigkeit besonders wichtig,  weil bei Messung mit Gleichströmen auf Dauer erhebliche Korrosion an den Messelektroden entsteht. Mehr dazu hier: robuster-bodenfeuchtesensor-fur-den-ausseneinsatz

Der verwendete Sensor besteht aus zwei rostfreien Fahrradspeichen, die mit Lüsterklemmen kontaktiert werden. Damit die Anschlüsse wettergeschützt sind, wurde ein Anschlussgehäuse im 3D-Druck entwickelt, das man selbst ausdrucken kann oder aber im Rahmen der RAINYMAN Option „Bodenfeuchtesensor“ in meinem Webshop kaufen kann. Die folgenden Bilder zeigen weitere Details des Bodenfeuchtesensors:

 4 Programmierung und Einstellung

Der RAINYMAN verwendet als Mikrocontroller mit WLAN den WeMos D1 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 RAINYMAN zur Einstellung als Hotspot arbeiten läßt.  Auf der eigenen Webseite des RAINYMAN (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 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 RAINYMAN 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 RAINYMAN 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 zum „wiffi“ vorhanden sein.

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

:

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 RAINYMAN 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 RAINYMAN sich im heimischen WLAN eingeloggt hat. Danach sind nur sehr kurze LED-Lichtblitze vorhanden. Diese signalisieren eine erfolgreiche WLAN-Verbindung.

Jetzt kann die Webseite des RAINYMAN im Heimnetz aufgerufen werden. Dazu schaut man im Router nach, welche IP der RAINYMAN 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://rainyman.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 RAINYMAN 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 im Bild oben). Allerdings lassen sich mit dem name-Befehl auch beliebige andere Namen für die Systemvariablen  definieren. Im ersten Schritt sollte man diese Vorgabe erst mal behalten! Daneben werden auf der RAINYMAN-Webseite die aktuellen 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 RAINYMAN 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 rainyman 42 kann man mit dem Befehl setvar die u.a. CCU-Systemvariablen auch automatisch auf der CCU anlegen lassen. Einfach den setvar-Link anklicken und ca. 60sec warten. Damit entfällt das folgend beschriebene manuelle Eingeben der Systemvariablen!

w_ip vom Typ „Zeichenkette“
w_rain_activity vom Typ „Zahl“
w_rain_status vom Typ „Logikwert“
w_rain_intensity vom Typ „Zahl“ mit Maßeinheit mm/h (nur bei Option Regenmengenmesser)
w_rain_volume_1 vom Typ „Zahl“ mit Maßeinheit mm/1h (nur bei Option Regenmengenmesser)
w_rain_volume_24 vom Typ „Zahl“ mit Maßeinheit mm/24h (nur bei Option Regenmengenmesser)
w_rain_yesterday vom Typ „Zahl“ mit Maßeinheit mm (nur bei Option Regenmengenmesser)
w_lux vom Typ
„Zahl“ mit Maßeinheit „lux“
w_uv_index vom Typ „Zahl“
w_sun_temp
vom Typ „Zahl“ mit Maßeinheit „°C“
w_diff_temp vom Typ „Zahl“ mit Maßeinheit „°C“
w_sonne_scheint vom Typ „Logikwert“
w_sonne_heute vom Typ „Zahl“ mit Maßeinheit „°h“
w_sonne_gestern vom Typ „Zahl“ mit Maßeinheit „°h“
w_temperature vom Typ „Zahl“ mit Maßeinheit „°C“ (nur bei Option Wetterkappe BME280 )
w_windchill vom Typ „Zahl“ mit Maßeinheit „°C“ (nur bei Option Wetterkappe BME280 )
w_taupunkt  vom Typ „Zahl“ mit Maßeinheit „°C“ (nur bei Option Wetterkappe BME280 )
w_temp_m_gestern vom Typ „Zahl“ mit Maßeinheit „°C“
w_humidity vom Typ „Zahl“ mit Maßeinheit „%“ (nur bei Option Wetterkappe BME280 )
w_hum_abs vom Typ „Zahl“ mit Maßeinheit „g/m3″ (nur bei Option Wetterkappe BME280 )
w_barometer vom Typ „Zahl“ mit Maßeinheit mb (nur bei Option Wetterkappe BME280 )
w_barotrend vom Typ „Zeichenkette“ (nur bei Option Wetterkappe BME280 )
w_elevation vom Typ  Zahl mit Maßeinheit °
w_azimut vom Typ  Zahl mit Maßeinheit °

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 RAINYMAN

Auf der Help1-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.

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 RAINYMAN irreparabel beschädigt werden. Hier ist diese Einstellungsseite:

8 Optionale Überwachung der WLAN-Verbindung

Wenn man mit den Messwerten des RAINYMAN in der CCU wichtige Aktoren schalten möchte (Fenster, Markisen etc.) , dann kann es hilfreich sein, eine regelmässige Überwachung der Datenverbindung zwischen RAINYMAN und CCU zu haben. Mit der regelmässigen (alle 5min) Übertragung der RAINYMAN-IP zur CCU lässt sich mit den folgenden zwei einfachen WebUI-Programmen nun erkennen, ob regelmässig Messdaten vom RAINYMAN in der CCU ankommen. Damit ist auf der CCU-Seite eine grundsätzliche „alive“-Erkennung des RAINYMAN 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 manchmal Probleme mit der Zuverlässigkeit 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 RAINYMAN 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 RAINYMAN 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 RAINYMAN

Ein Update desRAINYMAN kann ohne Demontage bzw. Geräteöffnung komplett über das WLAN erfolgen. Dabei ist derRAINYMAN vorher im Heimnetz über WLAN eingeloggt und seine Webseite ist mit der vom Router vergebenen IP-Adresse aufrufbar.

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 RAINYMAN.

Die Update-Seite des RAINYMAN aufrufen (siehe nächstes Bild). Dort werden zwei Alternativen eines Updates angeboten: das Komplett-Update nur wenn das bei den Informationen zum Update-File ausdrücklich angemerkt ist und das normalerweise verwendete Teil-Update.

Das Teil-Update mit Klick auf den Link Teil-Update auslösen und mindestens 15sec warten und erst dann den Link Update-Explorer auslösen.

Nach kurzer Zeit öffnet sich der Browser mit der Möglichkeit per „Durchsuchen“ den neuen update *.bin File einzugeben und dann mit dem Update-Button den Vorgang zu starten:


Nach einigen Sekunden wird ein erfolgreiches Update bestätigt und der RAINYMAN 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!

17.12.2017: Firmware 35

31.12.2017:  Firmware 42   Befehl setvar hinzugefügt: damit ist automatisches Setzen der für den RAINYMAN relevanten CCU-Systemvariablen möglich (Updaten mit Komplett-Update !!)

13.01.2018:  RAINYMAN 45   „Webseiten-Kosmetik“

13.01.2018: RAINYMAN 52   „Verklemmen“ der Webseiten bei schnellem Wechsel beseitigt

25.03.2018: RAINYMAN 53   Sonnenstandsberechnung bei Sommerzeit korrigiert

02.04.2018: RAINYMAN 54   Sonnenstandsberechnung bei Sommerzeit korrigiert

Stable-Update 07.06.2018: RAINYMAN 57  Bodenfeuchtemessung verbessert. Dafür ist der Kondensator zum Bodenfeuchtesensor von 1nF auf 220uF und der Widerstand R7 von 100k auf 10k zu ändern. Siehe geänderte aktuelle Bauanleitung. Anzahl der Regel-Resets reduziert.

Update 19.08.2018  RAINYMAN_65 neue Messwerte integriert: Tagesmitteltemperatur, Sonnenstunden heute, Sonnenstunden gestern; Minuten vor SA, Minuten nach SU, Messbereich Luxmessung  erweitert JSON-Telegramm mit beliebigen Ports, JSON mit neuem Zeitstempel; optional vergroesserte Datenanzeige
Achtung: Dieses Update entweder als Komplett-Update (mit Neueingabe SSID und PWD) machen oder als Teil-Update und manuell mit name-Befehl die neuen Variablen w_temp_gestern,   w_sonne_heute,  w_sonne_gestern, w_minuten_vor_sa, w_minuten_nach_su  eingeben:
<wm_ip>/?name:29:w_temp_gestern
<wm_ip>/?name:26:w_sonne_heute
<wm_ip>/?name:28:w_sonne_gestern
<wm_ip>/?name:30:w_minuten_vor_sa
<wm_ip>/?name:31:w_minuten_nach_su
Danach auf der CCU auch diese Systemvariablen eingeben oder einfach den setvar -Befehl ausführen.

Update 28.08.2018   RAINYMAN_67
Variable w_minuten_nach_su umbenannt in w_minuten_vor_su,  >> mit name-Befehl ändern:   <wm_ip>/?name:31:w_minuten_vor_su
neuer param 27 Einschaltschwelle fuer einstellbare Heizung  gegen Taubildung  >> mit param-Befehl param 27 auf  Wert 8 einstellen: <wm_ip>/?param:27:8
param 8 zeigt jetzt den Zeitpunkt ddhh des letzten resets an,

Beta-Update 01.12.2018   RAINYMAN_84

Update 19.12.2018   RAINYMAN_88
24h- und 28-Tage-Datenlogger integriert. Update-Prozess verbesssert. Teilweise neue Namen für die CCU-Systemvariablen. Anpassen! Deshalb Komplett-Update notwendig!  Ab RAINYMAN 84 nur Teil-Update notwendig.

Beta-Update 18.01.2019   RAINYMAN_95  der optionale IR-Temperatursensor MLX90614 ist in dieser Version abgeschaltet, weil er zu Instabilitäten geführt hat

Update 20.02.2019   RAINYMAN_98
Regenmelder-Meldeschwellen angehoben,  regen_mm_gestern korrigiert, NTC-Berechnung auf -3°C begrenzt, optionale MLX90614 repariert.

Stable-Update 28.02.2019   RAINYMAN_100
optionale  Verwendung des Helligkeitssensors MAX44009. (der jeweilige Typ BH1750 oder MAX44009 wird automatisch erkannt.), JSON-Datagramm korrigiert, Algortithmus für „sonne_scheint“ verbessert.

Beta-Update 08.032019   RAINYMAN_104
optionale  Verwendung des SHT21. zum Einsatz in der externen Wetterkappe. Parallel kann ein BME odere BMP280 im Hauptgehäuse verwendet werden. Der SHT21 wird automatisch erkannt.

Beta-Update 17.03.2019   RAINYMAN_105 verbesserte Auswertung des Regenmelders / Vermeidung von Fehlmeldungen 

Stable-Update 01.04.2019   RAINYMAN_107 Korrektur Sonnenaufgangs/untergangszeit

Großes Beta-Update 10.08.2019   RAINYMAN_118  Fehler mit „Geister-Niederschlägen“ beseitigt, zusätzliche Verwendung UV-Sensor VEML6070  möglich, Regenmelder-Nullpunkt um 5 auf ca. 0 verschoben, Datenlogger verwendet nicht mehr durchgehend MEZ sondern im Sommer MESZ und im Winter MEZ. Störsignal bei Elevation und Azimut beseitigt. Erkennung BMP/BME280 verbessert.

Beta-Update 18.08.2019   RAINYMAN_122  Fehler bei der Aktualisierung der Sonnenkoordinaten beseitigt, Datenvolumen bei Übertragung des JSON-Telegramms  optimiert: Regenmelderdaten sofort, andere Daten im 1min-Abstand, Bodenfeuchte im Datenlogger ergänzt, Behandlung favicon-Browseranfrage, BME/BMP-Erkennung verbessert.

Beta-Update 28.11.2019   RAINYMAN_127  Anzeigeprobleme mit aktuellem Firefox-Browser beseitigt.

Beta-Komplett-Update 11.01.2020:  RAINYMAN 134 größeres Update mit vielen Detailverbesserungen zur effektiveren Messwertübertragung an die CCU oder zum Datenserver. 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.
Achtung! Der B-Wert (param 26)der älteren Bausätze ist 3000, der neueren 3950. Standardmässig ist 3950 eingestellt.  Wenn also die Sonnentemperatur ziemlich „daneben“ liegt, dann bitte beide B-Werte ausprobieren.

Beta-Update 21.01.2020:  RAINYMAN_135    Update-Webseiten überarbeitet, kleiner optische Veränderungen

Beta-Update 01.03.2020:  RAINYMAN_136    Umschaltung Sommer/Winterzeit korrigiert

Beta-Update 23.03.2020:  RAINYMAN_137    Verbesserung der Stabilität bei schnellem Webseitenaufruf/wechsel

Beta-Update 12.04.2020:  RAINYMAN_138    Netzwerkeinstellungen bei fester IP verbessert

Beta-Update 16.05.2020: RAINYMAN_142  etwas schnellerer Webseitenaufbau durch Erhöhung der CPU-Taktfrequenz  von 80 auf 160Mhz,  ntp Zeitsynchronisation verbessert, verdeckte Darstellung des WLAN-Passwortes

Beta-Update 19.05.2020:  RAINYMAN 145   ntp-Zeitserver-Synchronisation insbesondere bei fester IP-Adresse verbessert, 160Mhz-CPU-Taktfrequenz, watchdog optimiert

Beta-Update 02.06.2020 RAINYMAN 147   Berechnung „Regen_mm_gestern“ korrigiert, Einschaltschwelle für Regenmelderheizung mit param 30 wieder einstellbar

Beta-Update 30.06.2020 RAINYMAN 153  Keine Funktionsveränderung , Webseiten-Speichermanagement komplett optimiert, dadurch bessere Stabilität

Beta-Update 05.07.2020 RAINYMAN 156  Bodenfeuchte-Wert im Datenlogger korrigiert, neuer Kennwert für WLAN-Konnektivität auf der Expertenseite ermöglicht die Erkennung der ausreichenden WLAN-Qualität

Beta-Update 17.08.2020:  RAINYMAN 158  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.

13 Den RAINYMAN 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 RAINYMAN 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

14 Den RAINYMAN mit Node-Red  abfragen

Ein User  des WEATHERMAN hat einen entsprechenden Adapter für das leistungsfähige Node-Red entwickelt. Sicher kann man mit diesem sehr schön beschriebenen Beispiel den Adapter auch auf den RAINYMAN übertragen. Weitere Informationen zur RedMatic hier.

… und wo kann man den Bausatz bekommen?

Für den Nachbauer  habe ich Bausätze zusammengestellt. Diese  können bei mir bezogen werden:  RAINYMAN-Bausatz Wer vorher einen Blick in die Bauanleitung werfen möchte, bitteschön: Bauanleitung

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.

Der WIFFI-3 …die Raumsonde nicht nur für das Wohnzimmer

Der WIFFI-3 …die Raumsonde nicht nur für das Wohnzimmer

 

1. Der  WIFFI-3.0 in Kürze

Der WIFFI-3.0 ist ein weiteres sehr leistungsfähiges Modul einer Reihe von Sensor- und Aktor-Modulen, die hauptsächlich zur  Erweiterung  und  Ergänzung der Hausautomation mit der Homematic konzipiert sind.  Die WIFFI´s sind allesamt Funkmodule , die das in nahezu jedem Haushalt vorhandene gesicherte WLAN-Funknetz verwenden, um mit der Homematic-CCU  oder anderen Smarthome-Systemen zu kommunizieren.

Als Weiterentwicklung des WIFFI-wz 2.0 sind beim neuen WIFFI-3.0 neue Funktionaltäten integriert und das Modul deutlich kompakter aufgebaut. Die bisherigen Erfahrungen und die Verbesserungsvorschläge vieler User haben das neue Modul zu dem gemacht, was es jetzt geworden ist: eine sehr leistungsfähige Raumsonde für alle Räume im Haus. Damit sind eine Vielzahl von Automatisierungsaufgaben im Haus mit der Homematic realisierbar. Aber auch mit anderen Smarthome-Systemen macht der WIFFI-3.0 eine gute Figur, weil mit standardisierten Datentelegrammen (JSON_Format) eine universelle Kommunikation mit vielen Systempartnern möglich ist. Die umfangreiche Sensorik des WIFFI-3.0  generiert eine Vielzahl sehr nützlicher  Signale und Informationen:

Für die Anwesenheitserkennung 

  • der integrierte  Infrarot-Bewegungsmelder erkennt Personen und Tiere im Raum
  • der empfindliche  Geräuschmelder mit einstellbarer Schaltschwelle ergänzt die Anwesenheitsinformation
  • Mit Messung von  Geräuschpegel im Raum nach Mittel- und Spitzenwert lassen sich Aktivitäten im Raum quantifizieren

 Für die Heizung- und Klimasteuerung

  • Messung der Lufttemperatur
  • Messung der relativen  und absoluten Feuchte
  • Messung der Tautemperatur zur  Erkennung von Schimmelbildung
  • Messung des Luftdrucks mit Trendberechnung zur Wettervorhersage

Für die Beleuchtungssteuerung und für die intelligente Rollladen- und Jalousiensteuerung

  • Hochdynamische und genaue Helligkeitsmessung
  • Kontinuierliche Berechnung des Sonnenstandes mit Elevations- und Azimutwinkel 
  • Berechnung der Minuten vor Sonnenaufgang (SA)  und Minuten vor Sonnenuntergang (SU)
  • Integrierter Taster zum EIN-Ausschalten programmierbarer Funktionen

Für die hochwertige Überwachung der Raumluftqualität (optional mit BME 680))

  • Messung des Luftqualtätsindex IAQ qualitativ (sehr gut bis ungenügend)
  • Messung des Luftqualitätsindex quantitativ (Wert von 0 bis 500)
  • Messung CO2-Equivalent 

Sonstige Funktionalitäten

  • Einbindung ins Heimnetz über WLAN
  • komfortable Eingabe der WLAN-Zugangsdaten mit Browser
  • Eigene Modul-Webseite zur kontinuierlichen Darstellung und Kontrolle der Messdaten 
  • Einfache Update-Möglichkeiten über integrierte Webseite
  • Farbanzeige der Luftqualität (ab 1/2019)

Die Datenübertragung erfolgt mit dem hauseigenen WLAN. Die Datenübertragung zur Homematic arbeitet völlig automatisch im Hintergrund, indem die Daten kontinuierlich auf entsprechende CCU-Systemvariablen abgebildet werden. Für die Verwendung in Verbindung mit ioBbroker oder anderen Hausautomationssystemen kann der WIFFI-3.0 anstatt zur CCU auch JSON Daten an eine programmierbare Serveradresse versenden. Und natürlich kann man den WIFFI auch ganz ohne Hausautomation verwenden: dafür hat das Modul seine eigene Webseite, womit die Messdaten im Heimnetz mit jedem üblichen Browser einfach dargestellt werden können. So hat man die aktuellen Zustandsdaten des Wohnraumes jederzeit auch auf dem Tablet oder Smartphone im Blick.

Das Webseiten-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. Aber vielleicht findet sich in der Community ein „App-Experte“, der aus der eine alternative Darstellungsmöglichkeit für Smartphone oder Tablet schafft.

Oben auf der Webseite sind die blauen Links zu den verschiedenen Webseiten des WIFFI-3.0. Darunter sind die Befehle aufgelistet, mit denen man das Modul komfortabel konfigurieren kann und weiter unten die IP-Adressen des Moduls und der CCU. und zur Kontrolle wird auch die Verbindungsqualität des WLAN angezeigt. Im unteren Bereich der Webseite sind die umfangreichen Sensordaten dargestellt. Die Aktualisierung im Browser erfolgt  automatisch im Minutentakt oder manuell durch Anklicken der Links.  In rot sind die Namen der entsprechenden CCU-Systemvariablen aufgeführt, mit denen die Messdaten automatisch synchronisiert werden. Die Replizierung erfolgt intelligent nach verschiedenen Kriterien, damit einerseits eine sehr schnelle Aktualisierung möglich ist und andererseits die Datenrate klein bleibt.

2. Der WIFFI-3.0 …  Nachbau relativ einfach!

Damit der Nachbau auch für den weniger versierten Elektroniker möglich ist, wurde ein Komplettbausatz entwickelt. Dabei wurde Wert darauf gelegt, daß die zu verlötenden Bauelemente möglichst nur große Standard-Bauteile sind. Der „vielbeinige“ Controller ist bereits auf einer fertigen Modulplatine verlötet und schon programmiert , so daß bei diesem wichtigsten Bauteil keine Probleme auftreten können.  Sorgfalt und der fachgerechte Umgang mit dem Lötkolben sind aber schon erforderlich!  Eine umfangreiche  bebilderte Bauanleitung  ( hier die Bauanleitung bis 1/2019) macht den Nachbau auch für „Nicht-Nerds“ gut machbar. Nachfolgend das Funktionsschema  des WIFFI-3.0:

Und so sieht das Ganze im zusammengebauten Zustand aus. Mit einer Stromversorgung über ein einfaches 5V/1A-Steckernetzteil sind keine Batterien notwendig. Das macht auch Sinn, weil ja im Wohnraum eh eine Steckdose vorhanden ist und regelmäßiger Batteriewechsel nur nervt!

Eingebaut wird die Controllerplatine in ein spezielles Gehäuse, das im 3D-Druck hergestellt wird. Man kann das Gehäuse mit dem Bausatz beziehen oder auch selbst ausdrucken. Die Sensoren und der Controller werden ohne spezielle Werkzeuge einfach nur in das fertige Gehäuse „eingeklipst“.  Alle Teile und alle zu verlötenden oder steckbaren Sensoren sind beim Bausatz schon dabei. Das Netzteil wird allerdings nicht mitgeliefert. Benötigt wird ein 5V/1A Steckernetzteil mit 5,5mm/2.1mm Hohlstecker.  Dabei sollte man beim Netzteil auf gute Qualität achten, weil diese ja immerhin im Dauerbetrieb arbeiten.  Die einschlägigen Elektronikhändler bieten hier genügend Alternativen an.

Ab 1/2019 ist im WIFFI3.0 noch eine RGB-LED eingebaut, die im transparenten Gehäuse die Luftqualität mit Farben anzeigt. Die Farben sind entsprechend dieser Tabelle.

3. Programmierung und Einstellung

Der WIFFI-3.0 verwendet als Mikrocontroller mit WLAN den WeMos D1 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 WIFFI-3.0 zur Einstellung als Hotspot arbeiten läßt.  Auf der eigenen Webseite des WIFFI (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:

1.RESET-Minitaster seitlich am WeMos_modul drücken. Einige Sekunden  warten bis die rote LED auf der Platine alle 1sec blinkt (dabei versucht der WIFFI-3.0 sich ins WLAN einzuloggen, was natürlich wegen des Fehlens der Zugangsdaten noch nicht geht!).

2. Dann den PROG-Taster (der Taster links unten neben dem WeMos) etwa 2sec drücken bis die rote LED im 0,5sec-Takt blinkt. Jetzt ist der WIFFI-3.0 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 ist, wenn alles richtig funktioniert, eine gesicherte Verbindung zum „wiffi“ vorhanden.

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



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 selbst darf keinen Doppelpunkt enthalten!), am Schluss aber den Doppelpunkt nicht vergessen!)

192.168.4.1/?pwd:my_pwd:  dabei ist „my_pwd“ das Router-Passwort des eigenen Routers (Achtung, das PWD selbst darf keinen Doppelpunkt enthalten!), am Schluss aber den Doppelpunkt nicht vergessen!)

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 WIFFI 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 WIFFI sich im heimischen WLAN eingeloggt hat. Danach sind nur sehr kurze LED-Lichtblitze vorhanden. Diese signalisieren eine erfolgreiche WLAN-Verbindung.

Jetzt kann die Webseite des WIFFI-3.0 im Heimnetz aufgerufen werden. Dazu schaut man im Router nach, welche IP der WIFFI-3.0 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://wiffi.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 WIFFI immer diese gleiche IP zuteilt. Die Antwort auf den Browseraufruf der WIFFI-IP ist im folgenden Bild dargestellt.

4. Anlernen an die CCU

Die automatische Verbindung zur CCU wird über Systemvariablen hergestellt, deren Namen vorgegeben sind (in rot im Bild oben). Diesen Namen wird beim WIFFI-3.0 noch ein Prefix vorangestellt. Bei mehreren WIFFIs in verschiedenen Räumen kann man damit eine raumspezifische Unterscheidung der Namenskreise machen.  Für das Wohnzimmer wählt man als Prefix z.B. „wz_“ und beim Schlafzimmer „sz_“ . In diesem Beispiel habe ich als Prefix einfach „aaa_“ gewählt, damit die Systemvariablen des WIFFI später in der Auflistung der CCU-Systemvariablen immer vorn stehen, aber der Prefix ist eben beliebig! Wie man den Prefix mit dem prefix-Befehl ändert, ist weiter unten bei den Befehlen beschrieben.

Im ersten Schritt sollte man die Namensvorgabe erst mal behalten! Daneben werden auf der WIFFI-3.0-Webseite die aktuellen Sensorwerte  dargestellt.  Diese Werte werden alle 60sec in einem festen Zeitraster im Browser 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.

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. Das eigentliche Anlernen des WIFFI an die CCU ist sehr einfach, weil für jedes Sensorsignal nur eine korrespondierende Systemvariable angelegt wird. Entsprechend der Vorgabe (rote Namen) werden  Systemvariablen in der CCU manuell oder automatisch angelegt. Automatisch kann kann man mit dem Befehl setvar die CCU-Systemvariablen auf der CCU „in einem Rutsch“ anlegen lassen. Dazu die Befehlsliste aufrufen und einfach den setvar-Link anklicken. Dann ca. 60sec warten, bis alle notwendigen Systemvariablen auf der CCU angelegt sind. Danach in der CCU nachschauen, ob alle Systemvariablen auch wirklich angelegt wurden.

Wenn dieses Verfahren nicht erfolgreich ist, dann müssen die Systemvariablen mit dem name-Befehl entsprechend folgender Liste (hier mit dem prefix aa_ ) manuell angelegt werden:

aa_ip  vom Typ „Zeichenkette“
aa_temp 
vom Typ „Zahl“, -50 bis 50 °C
aa_taupunkt  vom Typ „Zahl“, -50 bis 50 °C
aa_feuchte vom Typ „Zahl“,  0 bis 100 %
aa_feuchte_abs  vom Typ „Zahl“, 0 bis100 g/m³
aa_baro  vom Typ „Zahl“, 0 bis 1300 hPa
aa_luftdrucktrend  vom Typ „Zeichenkette“
aa_iaq  vom Typ „Zeichenkette“
aa_iaq_value   vom Typ „Zahl“,  0 bis 500
aa_co2  vom Typ „Zahl“,  0 bis 5000
aa_iaq_rr0_value  vom Typ „Zahl“,  0 bis 1
aa_motion  vom Typ Logikwert,  EIN und AUS
aa_noise   vom Typ Logikwert,  EIN und AUS
aa_noise_value vom Typ „Zahl“, 0 bis 100
aa_noise_peak  vom Typ „Zahl“, 0 bis 100
aa_noise_avg vom Typ „Zahl“, 0 bis 100
aa_lux   vom Typ „Zahl“, 0 bis 100000
aa_elevation vom Typ „Zahl“, 0 bis 100
aa_azimut  vom Typ „Zahl“, 0 bis 360
aa_minuten_vor_sa   vom Typ „Zahl“, 0 bis 100
aa_minuten_vor_su  vom Typ „Zahl“, 0 bis 100
aa_schalter  Logikwert,  EIN und AUS

Wenn man andere Namen als die hier verwendeten Namen benutzen möchte, dann man man die Namen mit dem name-Befehl neu festlegen. Also wenn die Systemvariable  aa_temp  (das ist name:2) jetzt wohnzimmer_temp heißen soll, dann gibt man ein: <wiffi_ip>/?name:2:wohnzimmer_temp:
Will man anstelle des vorgegebenen  prefix  aa_  beispielsweise das Prefix wz_ verwenden, dann gibt man in die Browserzeile ein:  <wiffi_ip>/?prefix:wz_:
Aber bitte erst umbenennen, wenn alles unproblematisch läuft ;))

Weitere Infos zu diesem Thema:
>> 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.
>> 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!

 

5. Befehlsliste des WIFFI-3.0

Auf der Befehlsliste-Seite sind Befehle dargestellt, mit denen bestimmte Eigenschaften des WIFFI bei Bedarf geändert werden können. Normalerweise ist dies aber nicht notwendig. Nur bei speziellen Bedürfnissen wie Änderung der Namen für die CCU-Systemvariablen oder Verwendung eines anderen Zeitservers  etc. sollte man diese Befehle anwenden. Bei den als Link blau gekennzeichneten Befehlen reicht es, zum Ausführen einfach darauf zu klicken. Die Funktion der einzelnen Befehl ist dem folgenden Bild zu entnehmen:

Beim WIFFI-3.0 muß  aber auf jeden Fall im stillen Raum zur Nullstellung des Geräuschmelders der calnoise Befehl einmalig ausgeführt werden .  Die anderen Befehle sollte man sich ansehen, damit man einen Überblick über die Möglichkeiten hat.

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.

6. Einstellungen im Expertenmodus

Im sog. Expertenmodus. sind zur Erstinstallation einige Parameter einzustellen. Dies macht man mit dem param-Befehl. Um beispielsweise den eigenen Breitengrad (hier 50,9°) einzugeben, lautet der Befehl: <wiffi_ip>/?param:21:509:  Analog dazu müssen nach eigenen Erfordernissen die  Parameter 22 und 20 gesetzt werden. Die anderen Parameter läßt man normalerweise unverändert.

7. Rückstellen in Werkszustand

Manchmal kann es notwendig sein, die im EEPROM abgelegten Daten zu löschen und den WIFFI 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 der 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 am WeMos-Modul gleichzeitig drücken, da das Modul dann in den Programmiermodus geht und u.U. die Firmware beschädigt wird.

Man kann zusätzlich  auch mit dem factory-Befehl den Werkszustand wieder herstellen, aber das funktioniert nur, wenn auch die Befehlsliste im Browser aufrufbar ist. .

8. Update des WIFFI-3.0

Ein Update des WIFFI kann ohne Demontage bzw. Geräteöffnung komplett über das WLAN erfolgen. Dabei ist der WIFFI vorher im Heimnetz über WLAN eingeloggt und seine Webseite ist mit der vom Router vergebenen IP-Adresse aufrufbar.

> Aktuelles Update Zip-Archiv von der Webseite stall.biz runterladen, den  *.bin File entpacken und auf dem PC speichern. Achtung nicht das Zip-Archiv zum Update verwenden, das beschädigt u.U. den WIFFI.
> Die Update-Seite des WIFFI aufrufen (siehe nächstes Bild). Dort werden zwei Alternativen eines Updates angeboten: das Komplett-Update nur wenn das bei den Informationen zum Update-File ausdrücklich angemerkt ist und das normalerweise verwendete Teil-Update.



Das Teil-Update mit Klick auf den Link Teil-Update auslösen und mindestens 15sec warten und erst dann den Link Update-Explorer auslösen.
Nach kurzer Zeit öffnet sich der Browser mit der Möglichkeit per „Durchsuchen“ den neuen update *.bin File einzugeben und dann mit dem Update-Button den Vorgang zu starten:


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

.

9. 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:

10. 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!

Update 06.12.1018:  wiffi3_1   Basis-Firmware

Update 30.12.1018:  wiffi3_6   RGB-LED Anzeige integriert.

Update 05.01.2019:  wiffi3_7   Dimmbare und helligkeitsgesteuerte RGB-LED Anzeige (param 10), EEPROM Management verbessert

Stable Update 20.02.2019:  wiffi3_9   kleine Änderungen, „Webseiten-Kosmetik“

Beta Update 14.03.2019:  wiffi3_11  JSON-Telegramm mit values in Anführungszeichen, Schaltschwellen für IAQ mit Parametern einstellbar, Test der RGB-LED beim Start

Beta Update 18.03.2019:  wiffi3_14  Stand-Alone-Betrieb (ohne CCU) einschaltbar mit neuem param 11

Beta Update 01.04.2019:  wiffi3_16  Berechnung Sonnenunter/aufgangszeit korrigiert 

Stable Update 13.06.2019:  wiffi3_17  Geräuschmelder-Fehlfunktion bei Übersteuerung korrigiert

Beta Update 30.11.2019:  wiffi3_20   BOSCH-BSEC-Library aktualisiert auf  Version  1.4.7.4. Erweiterung & Verbesserung der Luftgütenberechnung mit der zusätzlichen Systemvariablen  iaq_rr0_value (rel. Sensorwiderstand). Damit lassen sich im übergeordneten Server beliebige Modelle für eine alternative Berechnung der Luftqualität „füttern“. 
Komplett-Update und danach setvar-Befehl ausführen. Wenn längere Zeit der WIFFI stabil läuft, dann mit dem Befehl calair den rel. Sensorwiderstand bei Frischluft auf 1 kalibrieren ! Abschaltung der LEDs mit param 9 verbessert.  NTP-Zeitmanagement verbessert. (trotzdem besser die Zeit vom Router holen) 

Beta Update 12.01.2020:  wiffi3_22  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.

Beta Update 14.03.2020:  wiffi3_24  Sommer/Winterzeit korrigiert, Datenübertragung zur CCU häufiger (alle 3min), IAQ-Berechnung mit eigener Lösung (siehe nachfolgendes Kapitel. 

Beta Update 23.03.2020:  wiffi3_25  Stabilitätsverbesserungen bei schnellem und häufigem Webseitenaufruf/wechsel

Beta Update 12.04.2020:  wiffi3_26  Netzwerkeinstellungen bei fester IP verbessert

Beta-Update 16.05.2020: wiffi3_29  etwas schnellerer Webseitenaufbau durch Erhöhung der CPU-Taktfrequenz  von 80 auf 160Mhz,  ntp Zeitsynchronisation verbessert, keine Klartext-Darstellung des WLAN-Passwortes

Beta-Update 19.05.2020: wiffi3_31  ntp-Zeitserver-Synchronisation insbesondere bei fester IP-Adresse verbessert, 160Mhz-CPU-Taktfrequenz , watchdog optimiert

Stable-Update 05.07.2020: wiffi3_34  Stabilität bei der Webseiten-Darstellung verbessert,  Schalter/Tasterfunktion korrigiert, Anzeige der WLAN-Konnektivität auf der Expertenseite

Beta Update 14.08.2020: wiffi3_35   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. 

11. Verwendung des Luftgütesensors BME680

Optional kann anstelle des standardmäßigen BOSCH-Sensors BME280 (Temperatur, Feuchte, Luftdruck)  der BME680 ((Temperatur, Feuchte, Luftdruck plus Luftgüte) verwendet werden. Dieser Sensor erkennt neben CO2 ein ganzes Bündel von häuslichen Schadgasen. Dazu ist im Sensor ein beheiztes Substrat enthalten,  dessen Widerstandswert ein Maß für die Luftqualität ist. Gute Luft heißt Widerstand hoch (> 100kOhm) , schlechte Luft heißt kleinerer Widerstand. Die Auswertung dieses Widerstandes ist insofern etwas „tricky“, weil der Sensor nicht geeicht ist, sondern mit „sauberer“ Luft (Frischluft)  regelmäßig neu geeicht werden muß. Insbesondere bei neuem Sensor dauert es mehrere Tage, bis der Widerstandswert (Eichwert Ro) bei Frischluft sich stabilisiert hat. 

Die Umrechnung des Widerstandswertes in den sog IAQ-Wert (Luftqualitätsindex) ist m.W. nicht genormt, so daß jeder Hersteller sein eigenes „Süppchen kocht“ . BOSCH hat hierzu eine Software BSEC entwickelt, die man als geschützte Software verwenden darf. Leider ist aber nicht der Quellcode veröffentlicht, so daß für die WIFFI-Firmware bis 02/2020 die geschützte BSEC-Library (sehr mühsam!) in die von mir verwendete Arduino-Entwicklungsumgebung eingebunden wurde. Nicht nur wegen der immer wieder auftauchenden Compilationsschwierigkeiten mit der BSEC-Library bei jedem neuen Arduino-Update sondern insbesondere auch wegen des manchmal nicht nachvollziehbaren selbsttätigen Abgleichverhaltens (KI ??) habe ich  nach alternativen Bewertungsalgorithmen gesucht; allerdings mehr oder weniger ergebnislos. Deshalb wurde selbst ein eigener Lösungsansatz entwickelt:

Unter der Annahme, daß der BME680 sich vermutlich ähnlich verhält wie z.B. der oft verwendete Raumluftsensor MQ135, kann man aus dem normalisierten Widerstand R/Ro über eine Exponentialfunktion den Gehalt an Schadgasen abschätzen. Hilfreich war für diese Annahmen das Datenblatt des MQ135 .

Das Ergebnis ist ein Zusammenhang zwischen dem im Sensor gemessenen normalisierten Widerstand R/Ro und dem CO2-Äquivalent oder sog. IAQ-Wert (siehe folgendes Bild). Der Störeinfluß von Luftfeuchte und Temperatur wird ebenfalls berücksichtigt, ist aber in dem Bild der Einfachheit halber nicht dargestellt.

Mit der ab Firmwareversion wiffi3_24 verwendeten eigenen IAQ-Berechnungssoftware wird ebenfalls ein  IAQ-Index (0 bis 500)  und ein sog. CO2-Äquivalent (0 bis 5000ppm)  berechnet. Dazu muß man wissen, daß das CO2-Äquivalent bei diesem Sensor ein Maß für die gesamten Schadgase sind. Der Sensor ist eben kein reinrassiger CO2-Sensor, sondern er misst ein ganzes Bündel der typischen häuslichen Schadgase. Mehr dazu in den vielen Veröffentlichungen im Internet. 

Mit dem vom User individuell anpassbaren Parameter iaq_sensivity (param 24) wird der IAQ-Wert im WIFFI berechnet und angezeigt.  Standardmäßig wird als iaq_sensivity der Wert 70 verwendet. Man kann wie im obigen Diagramm erkennbar aber auch empfindlichere oder weniger empfindliche Anzeigen realisieren.

Wenn man mit den gemessenen IAQ-Werten in der Homematic oder anderswo irgendwelche Aktoren (z.B. Lüfter etc.) abhängig von Schwellwerten schalten will, dann muß man natürlich sich für einen Empfindlichkeitswert (iaq_sensivity) entscheiden und diesen dann auch beibehalten. 

Mit Verwendung der neuen eigenen Auswertesoftware ab Firmware wiffi3_24 muß man eichmäßig genau wie bei der BSEC-Software selbst nichts machen.Bei einem neuen BME680-Modul  sollte man aber erst mal das Gerät mindestens 3  Tage laufen lassen, damit der Sensor sich stabilisiert bzw. sich „einbrennt“. Durch Lüftungsvorgänge im Raum wird im laufenden Betrieb jedesmal der Sensor automatisch auf beste Frischluft geeicht. Die Eichwerte werden in param 23 dauerhaft abgelegt. Das ist schon alles!

Wenn man manuell neu eichen möchte, dann setzt man diesen Wert z.B. auf null (mit dem Befehl <IP>/?param:23:0:) und lüftet danach solange den Raum, bis sich überall Frischluft eingestellt hat. Die beste Luftqualität wird dabei  automatisch als Eichwert im param 23 abgespeichert. In der Regel stellen sich Werte für param 23 zwischen 8000 und 20000 ein. 

Wichtig:
Der Eichwert (Widerstandswert Ro) wird automatisch als param 23 im EEPROM dauerhaft gespeichert, bleibt also beim Ausschalten des Moduls erhalten. Allerdings wird beim Komplett-Update der Parameter auf null gesetzt und der kontinuierliche Eichvorgang wird nach dem Einschalten neu gestartet. In der Regel stellen sich Werte für param 23 zwischen 8000 und 20000 ein. 

Wenn man eine bestimmte vorgegebene Luftqualität im Raum als Frischluft (IAQ = 25) kalibrieren möchte, dann kann man das manuell mit dem Befehl „calair“ auf der Webseite „Befehlsliste“ machen. Aber normalerweise sollte man das nicht machen und die kontinuierliche Eichung der eingebauten Automatik überlassen!

Noch eine Information: Nach dem Start (solange leuchtet die blaue LED)  für 5 Minuten. Während dieser Zeit wird nicht gemessen, damit sich der Luftgütesensor „setzen“ kann. 

Wer aber doch lieber die Firmware mit BSEC-Auswertung verwenden möchte, kann natürlich jederzeit auf die alte Version wiffi3_22  zurückgehen.  

12. Verwendung mit ioBroker

Der ioBroker-Adapter für den WIFFI-wz ist hier: https://github.com/t4qjXH8N/ioBroker.wiffi-wz

Die ioBroker-Adapter Entwicklung im Allgemeinen ist hier beschrieben  https://github.com/ioBroker/ioBroker/wiki/Adapter-Development-Documentation

13. Integration in IP-Symcon

Viele Homematic-User verwenden IP-Symcon zur erweiterten Visualisierung und Steuerung. Hier im IP-Symcon-Forum werden die Grundlagen für die Einbindung und Verwendung  des WIFFI-wz diskutiert und erläutert. Eine konkrete und  sehr hilfreiche Anwendungsbeschreibung beschreibt auch dieser Artikel hier : WIFFI-WZ Multisensor mit IP-Symcon betreiben.

Hier hat ein aktiver User ein Modul für den WIFFI 3.0 geschrieben.

14. Den WIFFI mit Node-Red  abfragen

Ein User  des WEATHERMAN hat einen entsprechenden Adapter für das leistungsfähige Node-Red entwickelt. Sicher kann man dieses Beispiel auch auf den WIFFI-3.0 übertragen. Weitere Informationen zur RedMatic hier.

15. Den WIFFI mit Home Assistant nutzen

Hier sind die entsprechen Informationen.

… und wo kann man den Bausatz bekommen?

Für den Nachbauer habe ich Bausätze zusammengestellt. Diese  können bei mir bezogen werden:  WIFFI-3.0-Bausatz Wer vorher einen Blick in die Bauanleitung werfen möchte, bitteschön: Bauanleitung und  hier die alte Bauanleitung bis 1/2019

Und wer sich das Gehäuse selbst ausdrucken kann, hier die 3D-Datei als stl-File.

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.

Wintergarten-Lüftungsfenster mit der Homematic intelligent steuern

Wintergarten-Lüftungsfenster mit der Homematic intelligent steuern

Wintergärten sollten immer wirkungsvolle Lüftungselemente haben weil sonst bei Sonnenschein es schnell viel zu heiß wird. Bei mir zuhause sind zwei große Lüftungsfenster im Dachbereich, so daß in Verbindung mit Öffnungsmöglichkeiten im unteren Wintergartenbereich eine Art Kamineffekt entsteht, der die warme Lüft schnell herausfördert. Allerdings sollte der Lüftungseffekt gut steuerbar sein, denn je nach Witterungs soll die Entlüftung mal stark oder mal schwach ausgeprägt sein. Ürsprünglich hatte ich für die Lüftungsfenster im Dach manuell betätigte Spindelantriebe im Einsatz, mit denen der Öffnungswinkel der Lüftungsfenster einstellbar war. Diese manuellen Antriebe wurden durch elektrische 230V-Spindeltriebe ersetzt, wie im folgenden Bild zu sehen ist:

Die Steuerung erfolgt aktuell mit einfachen HM-Rollladenaktoren z.B. HM-LC-Bl1-FM oder HM-LC-Bl1PBU-FM , welche die Spindeltriebe schalten.

Die Öffnung der Lüftungsfenster sollte nicht einfach AUF/ZU sein, sondern in definierten Schritten erfolgen. Eine stufenlose Verstellung der Öffnung kommt auch nicht in Frage, weil sonst u.U. die Stellmotore dauernd arbeiten. Ein guter Kompromiss ist die Aufteilung der Öffnung in 4 Stufen. Man kann auch mehr verwenden, aber das führt nur  zu häufigen eher störenden Aktuationen. Die Öffnung sollte in Abhängigkeit der Wintergarten-Innentemperatur erfolgen, damit diese möglichst wenig die Wohlfühltemperatur von 22°C überschreitet. Das folgende Bild zeigt die realisierte Steuerkennlinie mit der Wintergarten-Raumtemperatur in °C auf der x-Achse und dem Öffnungsgrad ider Lüftungsfenster in % auf der y-Achse::

Wie das Diagramm zeigt erfolgt das Öffnen der Fenster mit einer anderen Steuerkennlinie wie das Schliessen. Diese sog. Hysterese ist deshalb sinnvoll, weil beim Öffnen des Fensters u. U. die Temperatur wieder unter den gerade überschrittenen Schaltpunkt fallen kann und das Fenster würde wieder schließen. Die Hysterese verhindert somit ein unruhiges Schaltverhalten. Natürlich kann man individuell andere Schaltpunkte wählen, aber die im Bild gezeigte Steuerkennlinie hat sich bei mir als gute Einstellung bewiesen.

Wichtig ist für eine gute Funktion die möglichst realistische Messung der Raumtemperatur im Wintergarten, was bedingt durch die Sonneneinstrahlung nicht ganz einfach ist. Ich habe beispielsweise den Temperatursensor unterhalb der Korbgarnitur angeordnet, weil dieser Platz am kühlsten bleibt.

Nach all der Theorie nun zum WebUI-Programm. Optional kann man noch Systemvariablen verwenden, die beispielsweise Regen oder Nacht signalisieren. Die gerade für Dachfenster wichtige Regeninfo (hier mit der Systemvariablen „Regen“) kommt von meinem WEATHERMAN und die Nachtinformation (hier mit der Systemvariablen „roll_nacht“) aus meinem Rolladenprogramm.  Natürlich kann man auch andere Datenquellen verwenden.

Also hier die im folgenden WEbUI-Programm verwendeten Systemvariablen und Gerätevariablen:

Systemvaraiable „Regen“, als Logikwert, bei Regen wahr

Systemvariable „roll_nacht“, als Logikwert, nachts wahr

Gerätevariable „WG_temp“, als Temperaturwert in °C

Gerätevariable „wg_fenster“, als Rollladenaktor-Wert in %, 0% ist geschlossen

Das verwendete WebUI-Programm sieht etwas kompliziert aus, sollte aber möglichst nicht in Einzelprogramme zerlegt werden, weil das nur überflüssige Probleme gibt.

Das ist schon alles, viel Erfolg mit der Umsetzung!

… und natürlich kann man nach dem gleichen Schema auch andere Beschattungseinrichtungen in Stufen steuern.

Externe Antenne am Raspberry mit neuem Funkmodul  RPI-RF-MOD

Externe Antenne am Raspberry mit neuem Funkmodul RPI-RF-MOD

Original haben die Homematic Aufsteckmodule RPI-RF-MOD nur ein Stückchen Draht als einfache sog Lambda-Viertel-Antenne.  Für funkmäßig günstige Wohnverhältnisse reicht das meistens aus. Aber immer häufiger hat man Wohnungen und Häuser mit viel Beton oder oder Fertighäuser mit eingebauten Dampfsperren aus Alufolie etc. wo die Funkverhältnisse u.U. sehr ungünstig sind . In diesen Fällen kann eine bessere Antennentechnik sehr viele Vorteile bringen bzw. vorhandene Probleme beseitigen. Weniger Fehlermeldungen und  meist deutlich stabilere und robustere Funkverbindungen zwischen den HM-Sensoren/Aktoren und der CCU oder dem Repeater sind Beweise für eine spürbare Verbesserung.

In früheren Threads wurden bereits die Vorteile von verschiedenen Antennenformen ausführlich  erläutert und diskutiert.

> Die 4-Radials Groundplane ist funkmäßig sehr gut (+++), erfordert aber einiges Bastelgeschick und läßt sich wegen der Abmessungen nicht ganz einfach im Raum platzieren.
im HM-Forum : Groundplane Antenne

Die 2-Radials Flachantenne ist funkmäßig gut (++),  ist aber einfacher zu bauen und im Raum ideal hinter Schränken etc. zu platzieren
und im HM-Forum: Flachantenne

Und  mit der Stabantenne kommt noch eine weitere Alternative dazu, die auch optisch ansprechend integriert werden kann:

> Die Stabantenne ist funkmäßig gut(++) , ist bereits fertig und kann entweder direkt am Gehäuse oder abgesetzt im Raum platziert werden

Die Stabantenne  ist  funktechnisch vielleicht nicht ganz so gut wie die vorgenannten Antennenformen, passt  aber optisch besser in die Verhältnisse in Wohnräumen etc.  Gegenüber dem eingebauten Drahtstummel als Antenne hat diese Stabantenne in jedem Fall deutliche funktechnische Vorteile  und ist deshalb nicht nur für die CCU2 oder hier dem Raspi mit Funkmodul sondern auch auch für beliebige drahtlose Sensoren und Aktoren an funktechnisch ungünstigen Einbauorten die erste Wahl.

Was ist das für eine Stabantenne?

Die verwendete Stabantenne sieht zwar ähnlich aus wie die typischen WLAN-Antennenstummel, die hier verwendete Antenne ist aber speziell für die Homematic-Frequenz von 868Mhz ausgelegt; sie ist auch deutlich länger als die normalen WLAN-Stabantennen. Die Antenne hat einen sog. RP-SMA-Male Anschluss mit einem Gelenk, damit man die Stabantenne flexibel verstellen und dadurch ggf. die Abstrahlung bzw. Empfangscharakteristik optimieren kann. Aufgeschraubt wird die Antenne auf eine RP-SMA-Female Einbaubuchse, welche im Gehäuse über eine Stück hochfexibles und verlustarmes Koaxkabel mit dem Sende/Empfangsmodul oder anderen HM-Modulen kontaktiert wird.

Alle notwendigen Teile kann man im Webshop als Komplettbausatz erwerben.  Je nach den individuellen Funkverhältnissen ist auch noch ein koaxiales Verlängerungskabel zu empfehlen, um die Antenne ggf. bis zu 3m abgesetzt vom HM-Modul platzieren zu können. Dieses 3m lange Verlängerungskabel kann optional mit der Antenne erworben werden. Das folgende Bild zeigt die Stabantenne mit dem Verlängerungskabel  an einem einfachen Wandhalter aus dem Baumarkt:

stabantenne_11

Modifikation des ELV Gehäuses RP-Case

In die Unterschale des Gehäuses wird der Raspberry ganz normal nach ELV-Anleitung montiert. Für die Anbringung der Antennenbuchse  für die externe Antenne muß in die Unterschale eine geeignete 7mm-Bohrung eingebracht werden. Die folgenden Bilder zeigen die einfache Modifikation:

Die Oberschale bekommt für die Antennenbuchse einen entsprechenden Schlitz. Dazu wird ebenfalls eine 7mm-Bohrung angebracht::

… und mit einem Seitenschneider eine schlitzförmige Aussparung erzeugt.

So wird die Antenne am RPI-RF-MOD angeschlossen

Für die Herstellung eines Antennenanschlusses ist schon etwas Löterfahrung notwendig, weil das relativ dünne Koaxkabel an die entsprechenden Anschlüsse im HM-Modul angelötet werden muß. Die folgenden Bilder erläutern das Vorgehen:

Den Antennen-Drahtstummel am Funkmodul ablöten und die Lötstelle für den neuen Anschluß vorbereiten. Die beiden Lötanschlüsse links und rechts sind die Massepunkte, an die die Abschirmung des Koaxkabels zum Antennenanschluss angeschlossen wird. Eine dieser beiden Massepunkte (in diesem Fall der linke)  wird dazu gut verzinnt. An den mittleren Lötpunkt, da wo vorher der Drahtstummel war, wird der Innenleiter des Koaxkabels angelötet.

Jetzt die Kabelpeitsche mit der Antennenbuchse auf eine Länge von etwa 15cm einkürzen:

P1000528

Das Kabelende vorsichtig abisolieren und Mantel und Innenleiter y-förmig spreizen und verzinnen. Beim Abisolieren den Innenleiter auf keinen Fall stark ziehen, sonst zieht der Innenleiter den Innenpin der Antennenbuchse zurück.

peitsche_ende

An die RPI-RF-MOD Funk-Modulplatine die vorbereitete Kabelpeitsche entsprechend dem folgenden Bild anlöten. Die Abschirmung des Koaxkabels kommt an den Massepunkt (links im Bild) und der Innenleiter an den Antennenanschluß des Funkmoduls.

 

Wichtig:
Abschließend  unbedingt mit dem Durchgangsprüfer oder Ohmmeter prüfen, …

daß Innenleiter und Abschirmung des Koaxkabeld keine Verbindung (Kurzschluss) haben und

daß der Mittelpin in der SMA-Buchse einwandfreien Durchgang mit dem Antennen-Lötpunkt am Sendemodul hat

Nun den oberen Gehäusedeckel aufstecken, die Stabantenne aufschrauben und fertig!

Meist ist eine räumlich getrennte Anbringung der Antenne von Vorteil, weil die Antenne dann außerhalb des Störnebels der Raspi-Platine ist und weil man die Antenne so funktechnisch vorteilhafter platzieren kann. Mit dem optionalen 3m-Verlängerungskabel kann man die entfernte Platzierung der Antenne einfach durchführen. Was man als Hintergrundinformatioin über externe Antennen für die Hausautomation sonst noch wissen sollte, kann man hier erfahren.

Vergleich vorher/nachher

Natürlich entsteht  immer die Hauptfrage: Was bringt eigentlich die externe Antenne gegenüber der eingebauten Antenne? Allgemein kann man die Frage nur in einem idealen Versuchsumfeld (Freifeld) messen und beantworten. Aber „ideal“ nützt dem Einzelnen gar nichts , weil man die Frage  nur in bezug auf sein individuelles  HM-Umfeld  beantworten kann. Deshalb sollte man vor dem Umbau die Sende- Empfangs-Feldstärken der einzelnen HM-Module messen und dann nach dem Umbau die Messung zum Vergleich wiederholen. Als Meßwerkzeug kann man dafür auf der CCU die Systemerweiterung „devconfig“ installieren. Damit kann man die Sende- und Empfangsfeldstärken der einzelnen Funkmodule abfragen. Mehr dazu im Homematic-Forum: Stichworte rssi und devconfig.

Wichtig ist bei der Messung mit „devconfig“ , daß man dazu die entsprechenden HM-Module betätigt oder abfragt, damit die ermittelten  Werte mit der neuen Antenne aktuell sind. Und auch wichtig, daß möglichst der Mittelwert von mehreren HM-Modulen vorher und nachher verglichen wird. Einzelne Messungen bringen wenig, weil die Signale stark streuen.

Tipps für die Fehlersuche

Normalerweise ist der Anschluss der Antenne völlig problemlos und in wenigen Minuten erledigt. Wenn dennoch Probleme bleiben, dann können die nachfolgend aufgelisteten Lösungsvorschläge möglicherweise helfen:

  • Die Kabelpeitsche mit der SMA-Buchse muß an die entsprechenden Lötpunkte am Sendemodul angelötet werden. Beim Abisolieren kann durch zu heftiges Ziehen am Innenleiter der Innenstift der SMA-Buchse zurückgezogen werden. Deshalb beim Abisolieren den Innenleiter immer festhalten!
  • Nach dem Anlöten mit einem Ohmmeter prüfen, ob die Verbindung zwischen dem Innenstift der SMA-Buchse und dem Innenleiter-Lötpunkt am HM-Sendemodul vorhanden ist.
  • Mit dem Ohmmeter prüfen, ob der Aussenleiter (Abschirmung)  zwischen dem Gehäuse der SMA-Buchse und dem Abschirmungsanschluss am HM-Sendemodul auch  gute Verbindung hat
  • Mit dem Ohmmeter prüfen,  daß Innenleiter und Aussenleiter keinen Kurzschluss haben.
  • Bei Feldstärkemessungen mit devconfig ist zu berücksichtigen, daß die Zahlen negativ sind. Je kleiner die negativen Zahlen sind, umso besser! Weiterhin sind die angezeigten Werte vom letzten Datenverkehr und der kann u.U. sehr alt sein! Deshalb die für die Messung verwendeten Aktoren unbedingt manuell oder per Programm vor der Messung betätigen.
  • Feldstärkemessungen müssen mit mehreren Aktoren erfolgen und ein Mittelwert gebildet werden, weil die „chaotischen“ Wellenausbreitungen und Interferenzen im Haus an manchen Stellen zu Feldstärkeverberbesserungen aber auch zu Felstärkeminderungen führen können.
  • Der richtige Standort der Antenne ist von zentraler Bedeutung für gute Funkverbindungen im Haus. Leider kann kein Rezept dafür gegeben werden, weil im Haus eben durch Betondecken, Wände und aluminisierte Dampfsperren etc. eine völlig „chaotische“ Wellenausbreitung erfolgt. Antennen mit hoher Richtwirkung bzw. Gewinn sind deshalb im Haus völlig kontraproduktiv! Also Probieren und mit Verstand und Glück den richtigen Sendestandort finden.

Viel Erfolg bei der praktischen Umsetzung !

Interessenten können den Komplettbausatz für die Stabantenne in meinem Webshop erwerben.

Haftungs- und Sicherheitshinweise

Nur HM-Module mit Spannungsversorgung aus Batterie oder galvanisch getrennten externen Netzteilen umrüsten. Keinesfalls HM-Module mit internem/integriertem Netzteil  oder 230V Netzspannung modifizieren, da über den  Antennenstecker gefährliche Berührungsspannungen entstehen können.

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.

Homematic Usertreffen 2018: Was man über Antennen für die drahtlose Hausautomation wissen sollte

Homematic Usertreffen 2018: Was man über Antennen für die drahtlose Hausautomation wissen sollte

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Homematic Usertreffen 2018: Die WIFFI’s…. neue leistungsfähige, universelle Sensor- und Aktormodule

Homematic Usertreffen 2018: Die WIFFI’s…. neue leistungsfähige, universelle Sensor- und Aktormodule

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Der PULSECOUNTER… 4-fach Zählermodul für Strom, Gas, Wasser und Solar

Der PULSECOUNTER… 4-fach Zählermodul für Strom, Gas, Wasser und Solar

1 Warum diese Entwicklung?

Die mir bekannten Zählermodule sind für mich nicht so überzeugend. Sie zählen zwar die Impulse von den Verbrauchszählern, aber zur halbwegs praktikablen Nutzung und Auswertung der Daten  müssen noch umfangreiche Skripte auf der CCU dauernd laufen. Und wenn dann mal die CCU abgeschaltet oder neu aufgesetzt werden muß (was ja auch nicht so selten ist!), dann müssen ggf. Einstelldaten neu eingegeben werden usw. Komfortable Nutzung sieht anders aus!

Aber ein Hauptmanko haben alle mir bekannten Zähler: sie nutzen nicht die Möglichkeit, aus dem Zeitabstand der laufenden Impulse die aktuelle Verbrauchsleistung zu berechnen. Gerade die aktuelle Leistung (die KW) und nicht die verbrauchten KWh sind für die Beurteilung des zeitlich veränderlichen Verbraucherverhaltens von Heizung, Haushalt usw. besonders interessant. Deshalb kam schon früh der Wunsch nach einem mindestens 3-kanaligen Zähler (Strom, Gas, Wasser) auf, der möglichst unabhängig von der Homematic oder anderen Smarthome-Systemen zuverlässig (keine Batterien!!) und komfortabel (eigene Modul-Webseite zur Administration) seinen Dienst tut. Darüberhinaus sollte auch eine komfortable Loggerfunktion der stündlichen, täglichen und  monatliche Verbräuche integriert sein

Mehrere erste Versuche mit nur einem Mikrocontroller vom Typ ESP8266 waren nicht erfolgreich, weil bei gleichzeitiger Benutzung der Webseite leider die Zählimpuls-Erkennung über Interrupt nicht ausreichend zuverlässig war. Die aktuelle Lösung verwendet deshalb zusätzlich zum verwendeten ESP8266 noch zwei ATTINY85 Mikrocontroller für die zuverlässige Zählfunktion für insgesamt 4 Kanäle.

Der PULSECOUNTER ist in zwei Verschiedenen Formfaktoren erhältlich:

2 Der PULSECOUNTER ist sehr vielseitig

Der PULSECOUNTER gehört zu der Produkfamilie der WIFFIs. Die Bedienung und Administration des Moduls erfolgt über normale Browser, die Anbindung des Moduls an das Heimnetz mittels WLAN. Ein LAN-Variante ist geplant, aber noch in der frühen Testphase.

Technische Daten:

  • 4 Zählereingänge/Impulskanäle  mit LED zur Statuserkennung
  • Impulsrate bis 1000 Imp/KWh oder Einheit
  • Leistungsmessung durch Auswertung der Pulsfrequenz
  • Differenzzähler integriert beispielsweise für Solaranlagen
  • Zählerinput flexibel verwendbar: Reedschalter, S0-Ausgang, Open-Kollektor, Impulsgeber …
  • Entprellzeiten hardwareseitig einstellbar von 1ms bis 100ms
  • integrierter Impulsgenerator zum Test der Impulseingänge
  • optionales Mini-OLED-Display 0.96“ 128×64
  • einfache WLAN-Einbindung ins Heimnetz
  • WLAN-Zugangsdaten werden einmalig im Hotspotmodus eingegeben
  • Vergabe einer festen IP-Adresse optional möglich 
  • „Anlernen“ an die Homematic mit einem „Klick“  oder manuell CCU-Systemvariablen anlegen
  • automatische zyklische  Messwertübertragung an die Homematic oder andere Homeserver
  • Übersichtliche Messwertdarstellung auf eigener Webseite mit Browser
  • Einstellung und Administration auf Webseite mit Browser
  • sehr einfach Updatefähig über WLAN, kein Zugang zum Modul notwendig!
  • Loggerfunktion der Verbräuche stündlich, täglich und monatlich
  • komfortabler Download der Verbräuche als Excel csv-File
  • Mini-USV mit großem Elko
  • bei Stromausfall werden Verbrauchsdaten automatisch im EEPROM gesichert 
  • alternativ zur CCU ist Datenausgabe auch im JSON-Format möglich
  • optionales OLED-Display zur Anzeige der Zählerstände
  • Controller mit zwei Formfaktoren erhältlich:  50x50mm  oder 2-C Hutschienengehäuse
  • Stromverbrauch ca. 100mA  bei 5V,  „gutes“ Netzteil 5V/1A empfohlen 

Die Datenübertragung erfolgt mit dem hauseigenen WLAN. Die Datenübertragung zur Homematic arbeitet völlig automatisch im Hintergrund, indem die Daten auf entsprechende CCU-Systemvariable abgebildet werden. Für die Verwendung in Verbindung mit ioBbroker oder anderen Hausautomationssystemen kann der PULSECOUNTER anstatt zur CCU auch JSON Daten an eine programmierbare Serveradresse versenden. Und natürlich kann man den Impulszähler auch ganz ohne Hausautomation verwenden: dafür hat der Impulszähler  seine eigene Webseite, womit die Messdaten im Heimnetz mit jedem üblichen Browser einfach dargestellt werden können. So  hat man die aktuellen Verbrauchsdaten 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. Aber vielleich findet sich in der Community ein „App-Experte“, der aus der eine alternative Darstellungsmöglichkeit für Smartphone oder Tablet schafft.

In blauer Schrift oben sind die Links zu den verschiedenen Webseiten des PULSECOUNTERSs. Darunter sind die Befehle aufgelistet, mit denen man das Modul komfortabel konfigurieren kann. Darunter sind die IP-Adressen des Moduls und der CCU und zur Kontrolle wird auch die Verbindungsqualität des WLAN angezeigt. Im unteren Bereich der Webseite sind schließlich die berechneten Verbrauchswerte der einzelenen Impulszähler. In rot sind die Namen der CCU-Systemvariablen aufgeführt, auf die die Verbrauchdaten automatisch alle 2min repliziert werden.

Wenn die beiden Zähler 1 und Zähler 2  als Stromzähler konfiguriert sind, dann werden (im folgenden Bild unten) automatisch zusätzlich die Differenzverbräuche und Leistungen angezeigt. Dies ist insbesondere für Solarbesitzer interessant, weil dann beispielsweise die Differenz von verbrauchtem und eingespeistem Strom angezeigt wird. Zusätzlich ist auch die Differenzleistung verfügbar, welche idealerweise als Kriterium für die Steuerung eigener Verbraucher verwendet werden kann, um möglichst nur eigenen Solarstrom zu verwenden.

Ab 05/2020 ist noch eine hilfreiche Stromunterbrechungserkennung integriert. Damit wird festgestellt, ob der PULSECOUNTER evtl. einen Stromausfall hatte und dann der angezeigte Zählerstand u.U. nicht mehr mit den Zählerständen der realen Zähler synchron ist.


Die stündlich, täglich und monatlich akkumulierten Verbrauchswerte werden auf weiteren  WebSeiten Tag , Monat und Jahr tabellarisch dargestellt. Das folgende Bild zeigt  beispielsweise die Darstellung des stündlichen Verbrauches über den aktuellen Tag:

Der Zeitstempel zeigt genau den Zeitpunkt bei der Erstellung des jeweiligen Datensatzes an. Mit dem Button „export csv-file“ kann man die Messdaten auch als Excel csv-Datei exportieren und nach eigenen Wünschen auswerten und grafisch anzeigen.

Mit dem optionalen 0.96′-Mini-Display ist auch eine Anzeige der aktuellen Zählerstände und Leistungen direkt am PULSECOUNTER-Modul möglich. Dieses Modul wird einfach auf den WeMos-Controller aufgesteckt. Hier die Lösung bei der 50x50m2 Controllerplatine:

Und hier die alternative Lösung im Hutschienengehäuse:

Die Zählimpulse für den PULSECOUNTER können aus verschiedenen Quellen stammen. Die Inputs sind so gestaltet, daß sowohl einfache Reedschalter von Wasser- und Gaszählern als auch „richtige“ Impulssignale von Stromzählern (S0-Ausgang) oder entsprechenden impulsgebern für die Ferrarisscheibe ausgewertet werden können. Das folgende Bild zeigt die typischen Alternativen. Mehr Details weiter unten:

3 Analyse der Messdaten

Eine sehr komfortable Möglichkeit zur grafischen Anzeige und Analyse der Daten ist mit Historian möglich. Diese kostenlose Software läuft auf dem PC oder Raspberry und holt sich die Daten von der CCU. Das folgende Diagramm zeigt beispielhaft die Auswertung meines Strom- und Gaszählers über 24h.

Man sieht bei den Verbräuchen KWH bei Strom und m3 bei Gas) sehr schön die Anstiege der Zählerstände über den Tag. Interessant sind aber die errechneten Leistungsverläufe. Hier erkennt mann genau, wie und wann beispielsweise die Heizung arbeitet und erkennt auch gut die hohe Leistungsspitze bis 30KW, wenn zusätzlich das Warmwasser auf Temperatur gebracht wird. Mit diesen Diagrammen habe ich selbst, die möglichen Einstellparameter der Heizung recht gut optimieren können.

Also Verbrauch messen ist „ganz nett“, aber das eigentlich Interessante ist, die verschiedenen Leistungen über den Tag zu beobachten.

4 Nachbau leicht gemacht

Den PULSECOUNTER-Controller gibt´s nur als Bausatz. Der Nachbau ist auch für den weniger versierten Elektroniker möglich, denn mit dem angebotenen  Bausatz als 50x50m2 Controller   oder im Hutschienengehäuse muß man eigentlich nur die mitgelieferte Platine bestücken und sauber verlöten. Der Mikrocontroller WeMos mini und die beiden ATTINY85 werden  bereits komplett programmiert geliefert, so daß man sich nicht mit der Arduino-Entwicklungsumgebung oder sonstigen Programmierarbeiten „auseinander setzen“ muß.  Aber man sollte schon etwas Erfahrung mit dem Zusammenbau und Inbetriebnahme von elektronischen Modulen haben! Mit der detaillierten  Bauanleitung für den PULSECOUNTER im 50x50mm2- Format  und der Bauanleitung für den PULSCOUNTER im Hutschienenformat   kann eigentlich  wenig „schief “ gehen, wenn man sorgfältig alle Schritte ausführt, über etwas Löterfahrung und ein Multimeter verfügt.

Das Modul baut man nun in ein geeignetes Gehäuse möglichst mit transparentem Deckel ein. Ich verwende ein preiswertes Gehäuse 115x90x55 von Reichelt RND 455-00240, was noch reichlich Platz für die Drahtinstallation bietet. Ein Lüsterklemmenleiste ist ganz hilfreich, wenn mehrere Massekabel angeschlossen werden sollen. Beim Stecker-Netzteil (5V/1A) sollte man auf ordentliche  Qualität achten, da bei billigen Netzteilen oft Störimpulse  zu seltsamen Fehlern führen können. Mehr Details in der Bauanleitung.

5 Anschluss von Zählersensorik

Die verschiedenen Signalquellen werden dann nach folgendem Schema angeschlossen, dabei sind alle Zähleingänge gleich, d.h. die verschiedenen Geber können beliebig an einen der vier Eingänge geschaltet  werden.

Gaszähler

Als Zählersensorik kann man verschiedene auf dem Markt verfügbare Module verwenden. Am einfachsten ist die Erfassung des Gasverbrauches, weil fast alle gängigen Gaszähler einen rotierenden Magneten im Zählwerk  besitzen, dessen Bewegung einfach mit einem Reedkontakt erfasst werden kann. Für die Homematic wird so ein Modul angeboten, man kann aber auch mit einem einfachen preiswerten Fensterkontakt die Impulse zählen. Das folgende Bild zeigt die Anschlusskonfiguration beider Alternativen für den PULSECOUNTER:

Stromzähler

Bei den Stromzählern ist der Anschluss in der Regel komplizierter, weil es mittlerweile sehr verschiedene Systeme zur Erfassung des Stromverbrauches gibt. Die konventionelle Methode ist der Stromzähler mit der sog. Ferrarisscheibe. Diese entsprechend der Stromleistung mehr oder weniger schnell drehende Scheibe hat eine rote Markierung, die optisch abgetastet werden kann, um den Stromverbrauch zu zählen.

Die bei der Homematic verwendete Lösung ES-Fer kann leider beim PULSECOUNTER nicht verwendet werden, weil die Belichtungssteuerung vom Zählmodul HM-ES-TX-WM erfolgt. Für den PULSECOUNTER wurde eine Stand-Alone-Lösung entwickelt, die einen Standard-S0-Ausgang hat, der zukunftssicher für viele Auswertesysteme verwendbar ist. Es gibt mit dem Impulsgeber 2.0 eine komfortable Variante mit eigenem Mikrocontroller  und eine preiswerte Variante mit manueller Trimmpoti-Einstellung.

Mittlerweile gibt es auch Stromzähler, die anstelle der Ferrarisscheibe eine Infrarot-LED haben, die entsprechend dem Stromverbrauch mehr oder weniger schnell blinkt. Entsprechende Sensoren sind ebenfalls im Markt erhältlich. Das folgende Bild zeigt die Anschlussmöglichkeit mit dem Homematic Modul ES-LED. Wegen des hochohmigen Schaltungslayouts ein einfacher Transistor zur Ansteuerung des PULSECOUNTERs notwendig.

Mittlerweile gibt es im Markt sog. Smartmeter zur Messung des Stromverbrauches. Diese Geräte geben die Daten ebenfalls per Infrarot-LED aus, Aber hier erfolgt über zwei IR-LED ein bidirektionaler Datenaustausch mit festgelegten Datentelegrammen. Es gibt zwar Normen bezüglich des Datenformates, aber leider kocht jeder Hersteller immer noch sein „eigenes Süppchen“, damit man die Auswertegeräte dann auch nur von diesem Hersteller kauft. Es is geplant, auch für den PULSECOUNTER ein entsprechendes Interface zu entwickeln.

Wasserzähler

Ein sehr schwieriges Thema. Die beste Lösung ist sicher die Verwendung einer Wasseruhr mit integriertem Reedkontakt. Die Auswertung kann dann wie beim Gaszähler mit Magnetkontakt erfolgen. Nachrüstbare optische Abtastungen sind nur etwas für Bastler, die auch eine entsprechende „Feinmotorik“ haben, um die optische Abtastung an der Wasseruhr zu platzieren.
Anregungen und Lösungsvorschläge zu diesem Thema:
https://www.stall.biz/project/impulsgeber-fuer-den-wasserzaehler-selbst-gebaut
https://homematic-forum.de/forum/viewtopic.php?t=35461

 6 Programmierung und Einstellung

Der PULSECOUNTER verwendet als Mikrocontroller mit WLAN den WeMos D1 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 PULSECOUNTER zur Einstellung als Hotspot arbeiten läßt.  Auf der eigenen Webseite des PULSECOUNTER (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:

1.RESET-Minitaster seitlich am WeMos mini drücken. Einige Sekunden  warten bis die rote LED (ab 05/2020 die blaue LED auf dem Wemos-Modul) auf der Platine alle 1sec blinkt (dabei versucht der PULSECOUNTER 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(ab 05/2020 die blaue LED auf dem Wemos-Modul)   im 0,5sec-Takt blinkt. Jetzt ist der PULSECOUNTER 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 zum „wiffi“ vorhanden sein.

4. Auf dem so im WLAN eingeloggten Smartphone oder Tablet mit der Adresszeile des Browsers die Hotspot-Webseite des PULSECOUNTER  aufrufen mit: 192.168.4.1/?
Die Antwort müßte genauso aussehen wie das folgende Bild vom PULSECOUNTER:

:

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 selbstdarf keinen Doppelpunkt enthalten!), am Schluss aber den Doppelpunkt nicht vergessen!
192.168.4.1/?pwd:my_pwd:  dabei ist „my_pwd“ das Router-Passwort des eigenen Routers (Achtung, das PWD selbst darf keinen Doppelpunkt enthalten!), am Schluss aber den Doppelpunkt nicht vergessen!
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 PULSECOUNTER 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  (ab 05/2020 die blaue LED auf dem Wemos-Modul)  solange im 2sec Takt bis der PULSECOUNTER sich im heimischen WLAN eingeloggt hat. Danach sind nur sehr kurze LED-Lichtblitze vorhanden. Diese signalisieren eine erfolgreiche WLAN-Verbindung.

Jetzt kann die Webseite des PULSECOUNTER im Heimnetz aufgerufen werden. Dazu schaut man im Router nach, welche IP der PULSECOUNTER 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//:pulscounter.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 PULSECOUNTER immer diese gleiche IP zuteilt. Die Antwort auf den Browseraufruf der IP ist im folgenden Bild dargestellt.

7 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 im Bild oben). Allerdings lassen sich mit dem name-Befehl auch beliebige andere Namen für die Systemvariablen  definieren. Im ersten Schritt sollte man diese Vorgabe erst mal behalten! Daneben werden auf der PULSECOUNTER-Webseite die aktuellen Zählerstände und Leistungen  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 RAINYMAN an die CCU ist sehr einfach, weil für jedes Sensorsignal nur eine korrespondierende Systemvariable angelegt wird. Entsprechend der Vorgabe (rote Namen) werden  Systemvariablen in der CCU manuell oder automatisch angelegt.

Automatisch kann kann man mit dem Befehl setvar die u.a. CCU-Systemvariablen auch automatisch auf der CCU anlegen lassen. Dazu die Befehlsliste aufrufen und einfach den setvar-Link anklicken. Dann  . ca. 60sec warten bis alle notwendigen Systemvariablen auf der CCU angelegt sind. Danach in der CCU nachschauen, ob alle Systemvariablen auch wirklich angelegt wurden. Wenn dieses Verfahren nicht erfolgreich ist, dann müssen die Systemvariablen manuell entsprechend folgender Liste angelegt werden:

w_counter_ip  vom Typ „Zeichenkette“
w_counter_1 
vom Typ „Zahl“, 0 bis 999999
w_power_1 vom Typ „Zahl“, 0 bis 50000
w_counter_2  vom Typ „Zahl“, 0 bis 999999
w_power_2 vom Typ „Zahl“, 0 bis 50000
w_counter_3  vom Typ „Zahl“, 0 bis 999999
w_power_3 vom Typ „Zahl“, 0 bis 50000
w_counter_4  vom Typ „Zahl“, 0 bis 999999
w_power_4 vom Typ „Zahl“, 0 bis 50000
w_counter_1_2  vom Typ „Zahl“, 0 bis 999999
w_power_1_2 vom Typ „Zahl“, 0 bis 50000

Wenn man andere Namen als die hier verwendeten Namen benutzen möchte, dann man man die Namen mit dem name-Befehl neu festlegen. Also wenn die Systemvariable w_counter_1 jetzt counter_4711 heißen soll, dann gibt man ein: <pulsecounter_ip>/?name:11:counter_4711:    Aber bitte erst umbenennen, wenn alles unproblematisch läuft ;))

Weitere Infos zu diesem Thema:
>> 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.
>> 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!

8 Befehlsliste des PULSECOUNTER

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

Wichtig ist noch zur Inbetriebnahme die Zähler auf die wirklichen aktuellen Zählerstände zu setzen. Das macht man mit dem counter-Befehl.  Im Bild ist beim counter-Befehl das Beispiel einer entsprechenden Befehlssequenz dargestellt.

Einige Erklärungen sind noch für den setip-Befehl notwendig. Damit kann man die Vergabe der IP-Adresse regeln. Standarmässig  ist DHCP eingestellt, wobei der Router dem Modul eine IP-Adresse zuteilt.  Wenn man dem Modul aber eine bestimmte IP zurteilen 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.

9 Einstellungen im Expertenmodus

Im sog. Expertenmodus. sind zur Erstinstallation einige Parameter einzustellen. Dies macht man mit dem param-Befehl. Um den Zählereingang Z1 beispielsweise auf Stromzähler-Betrieb einzustellen, gibt man einfach ein: <pulsecounter_ip>/?param:31:0:  ein.
Analog dazu müssen die Parameter 22 bis 25 und Parameter 31 bis 34 gesetzt werden. Die anderen Parameter läßt man normalerweise unverändert.

Die mit Widerständen auf der Controllerplatine  festgelegten Entprellzeiten der ATTINY85-Zähler werden ausgelesen und auf dieser Webseite zur Information unten dargestellt. Üblicherweise liegen die Werte bei ca 100ms. Wer kürzere Zeiten benötigt, der sollte sich den Schaltplan ansehen und ggf. Widerstände ändern. Normalerweise ist bei normalen Impulsraten von typischen Zählern hier nichts zu tun!

10 Rückstellen in Werkszustand

Manchmal kann es notwendig sein, die im EEPROM abgelegten Daten zu löschen und den PULSECOUNTER 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 ( (ab 05/2020 die blaue LED auf dem Wemos-Modul) angezeigt wird. Danach hält man den PROG-Taster  solange gedrückt, bis die rote LED (ab 05/2020 die blaue LED auf dem Wemos-Modul) dauerhaft leuchtet. Jetzt werden die EEPROM-Daten gelöscht. Läßt man die PROG-Taste wieder los, dann startet PULSECOUNTER 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 am WeMos-Modul gleichzeitig drücken, da das Modul dann in den Programmiermodus geht und u.U. die Firmware beschädigt wird.

11 Update des PULSECOUNTER

Ein Update des PULSECOUNTER kann ohne Demontage bzw. Geräteöffnung komplett über das WLAN erfolgen. Dabei ist der PULSECOUNTER vorher im Heimnetz über WLAN eingeloggt und seine Webseite ist mit der vom Router vergebenen IP-Adresse aufrufbar.

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

Die Update-Seite des PULSECOUNTER aufrufen (siehe nächstes Bild). Dort werden zwei Alternativen eines Updates angeboten: das Komplett-Update nur wenn das bei den Informationen zum Update-File ausdrücklich angemerkt ist und das normalerweise verwendete Teil-Update.

Das Teil-Update mit Klick auf den Link Teil-Update auslösen und mindestens 15sec warten und erst dann den Link Update-Explorer auslösen.

Nach kurzer Zeit öffnet sich der Browser mit der Möglichkeit per „Durchsuchen“ den neuen update *.bin File einzugeben und dann mit dem Update-Button den Vorgang zu starten:


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

.

12 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:

13 Hier die neuesten Firmware-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!

Update 15.04.17:  wiffi_counter_8   Basis-Firmware

Update 25.04.17:  wiffi_counter_9   Verwendung mehrere Zähler gleichen Typs aber mit unterschiedlichen Impulsfaktoren. Experteneinstellungen dazu geändert.

Stable Update 07.06.17:  wiffi_counter_10  Impulskennwerte verändert (statt 10x jetzt 1x) , JSON-Ausgabe für Wasserzähler korrigiert,

Stable Update 05.11.18:  wiffi_counter_17  Impulsgeber integriert zum Test der Zähleingänge, Fehler beim LED-Blinken korrigiert, delete-Befehl ergänzt.

Beta Update 03.12.18: wiffi_counter_20  Impulsgeber für Test der Zähleingänge einstellbar und Jitter deutlich verringert, zusätzlichen Differenzzähler integriert, Webseiten-„Kosmetik“.

Beta Update 11.12.18: wiffi_counter_21  0.96′ Mini-Display Anzeige integriert

Beta Update 21.12.18: wiffi_counter_25  USV-Spannungsausfall-Erkennung verschnellert, Watchdog integriert,  bei Ausfall der WLAN-Verbindung zählen die Impulszähler eine gewisse Zeit weiter,

Beta Update 01.01.19: wiffi_counter_27  

Beta Update 04.01.19: wiffi_counter_29  EEPROM-Nutzung verbessert, Update Vorgang verändert, SA und SU-Zeiten herausgenommen

Stable Update 13.08.19:  wiffi_counter_33   Datenlogger verwendet nicht mehr durchgehend MEZ sondern im Sommer MESZ und im Winter MEZ,  Behandlung favicon Browserabfrage, Datenvolumen bei Übertragung des JSON-Telegramms  optimiert.

Beta Update 10.12.19:   wiffi_counter_39 
Zeitserver-Management verbessert, Empfehlung bei Fritzbox als Router: in „Netzwerkeinstellungen“ den Fritzbox-Zeitserver einschalten und fritz.box als Zeitserver einschalten.
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.

Beta Update 21.01.20:   wiffi_counter_44     Teil-Update zur Beseitigung kleinerer Formfehler., Update-Webseite verbessert.

Beta Update 01.03.20:   wiffi_counter_45  Umschaltung Sommer/Winterzeit korrigiert

Update 23.03.20:   wiffi_counter_46  Stabilitätsverbesserungen bei schnellem Webseitenwechsel

Beta Update 23.03.20:   wiffi_counter_47  Netzwerkeinstellungen bei fester IP verbessert

Beta Update 24.04.20:   wiffi_counter_48   Zahlenformat für Datensendungen an die CCU mit 3 Nachkommastellen

Beta Update 16.05.20:   wiffi_counter_51   Spannungsausfall-Erkennung integriert, LED Blinkschema verändert, Prozessortakt von 80 auf 160Mhz erhöht,

Beta Update 19.05.20:   wiffi_counter_52  ntp-Zeitserver-Synchronisation insbesondere bei fester IP-Adresse verbessert, 160Mhz-CPU-Taktfrequenz

Beta Update 01.06.20:   wiffi_counter_53   Kleiner Fehler bei der „Vortagsberechnung“ korrigiert

Test-Update 63.07.2020 wiffi_counter_60  Keine Funktionsveränderung , Webseiten-Speichermanagement komplett überarbeitet, dadurch bessere Stabilität. WLAN-Konnektivität wird auf Expertenseite angezeigt.

14 Den PULSECOUNTER 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 PULSECOUNTER 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 .

15 Den PULSECOUNTER mit Node-Red  abfragen

Ein User  des WEATHERMAN hat einen entsprechenden Adapter für das leistungsfähige Node-Red entwickelt. Sicher kann man dieses Beispiel auch auf den PULSECOUNTER übertragen. Weitere Informationen zur RedMatic hier.

16 Den PULSECOUNTER mit IPSymcon  abfragen

Das entsprechende Modul mit einer guten ausführlichen Beschreibung findet man hier:  github.com/demel42/IPSymconPulsecounter

17 praktische Tipps von Usern

https://smart-wohnen.org/homematic-wasserzaehler-auswerten/

18 Integrierter Impulsgeber für Funktionstest

Es gibt schon mal Schwierigkeiten mit der Qualität der von den verschiedenen Impulsgebern zur Verfügung gestellten Impulse. Da sind manchmal Störimpulse, Impulspreller und ähnliche Störungen auf dem Signal, die zu einer fehlerhaften Zählfunktion führen können.  Dann ist es oft schwierig den Verursacher zu finden, ob es an der Qualität der Impulsgeber liegt oder ob der Pulsecounter nicht ordnungsgemäß funktioniert. Aus diesem Grunde ist ab Firmware 18 ein hochgenauer Impulsgeber im PULSECOUNTER integriert.  Dieser Impulsgeber erzeugt periodische Impulse  am Port IO13 des WeMos. Die Periodendauer der Impulse ist mit dem param 2 in ms-Schritten einstellbar zwischen 100ms und 60s.  Um damit einen Zählport Z01 bis Z04 zu testen, kann man mit einem Drähtchen den Port IO13 mit dem zu testenden Zählport verbinden. Der Impulsausgang IO13 ist im Bild erkennbar als das dritte Buchsenloch in der oberen Buchsenleiste des WeMos. Das nächste Bild zeigt die Verschaltung am Beispiel des Zählports 01:

Jetzt muß man für den zu testenden Zähleingang (hier Z01) noch die richtigen Parameter im Expertenmodus einstellen. Ich konfiguriere dafür immer den Eingang als Stromzähler (param 31 = 0) und setze die Impulse pro Einheit auf 360 (param 23 = 360). Mit dieser Einstellung und einer Puls-Periodendauer von 1000ms (param 2) stellt sich dann nach einiger Zeit eine Leistung von ca. 10KW ein. Nach einer Stunde Betrieb ist dann sinngemäß ein Verbrauch von 10kWh erreicht. Wenn das so der Fall ist, dann funktioniert der PULSECOUNTER ordnungsgemäß und die Ursachen für mögliche Falschmessungen sind bei den Impulsgebern zu suchen.

Das folgende Bild zeigt den Testaufbau bei der Hutversion des PULSECOUNTERS. Der Ausgang des internen Impulsgebers wird in diesem Beispiel an alle Impuleingänge geschaltet:

Wenn man dann die CCU-Messsignale einige Zeit beispielsweise mit dem Historian aufzeichnet, dann ergibt sich mit der Standardeinstellung der Impulsparameter folgendes Bild:

Oben sieht man die 4 ansteigenden Zählerstände und unten die entsprechenden  Leistungen. Der Peak am Ende war eine kurzzeitige manuelle Unterbrechung des Impulssignals.

… und wo kann man den Bausatz bekommen?

Für den Nachbauer habe ich Bausätze zusammengestellt. Diese  können bei mir bezogen werden:

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.

Intelligenter Impulsgeber 2.1 mit S0-Schnittstelle für konventionelle Stromzähler

Intelligenter Impulsgeber 2.1 mit S0-Schnittstelle für konventionelle Stromzähler

Nach dem gleichen  Funktionsprinzip gibt es hier auch einen Impulsgeber für den konventionellen Wasserzähler.

Wichtiger Hinweis:
in meinem Webshop werden sowohl der (preiswertere) Standard-Impulsgeber mit manueller Einstellung/Justage angeboten als auch dieser neue „intelligente“ Impulsgeber. Durch die Verwendung eines hierfür speziell programmierten Mikrocontrollers ist bei diesem neuen Impulsgeber 2.0 in der Regel gar kein Abgleich mehr notwendig. Falls aber der eigene Stromzähler für die Abtastung optisch besonders schwierige Bedingungen aufweist, sind in dem Modul automatische Einstellmöglichkeiten eingebaut und durch einfachen Tasterdruck abrufbar.

Messprinzip

Die Messung des Energieverbrauches(kWh)  und insbesondere der aktuellen Anschlussleistung(kW) ist für die Hausautomation von großem Vorteil, weil man damit insbesondere aus der Ferne einfach feststellen kann, ob auch alle Verbraucher abgeschaltet sind oder ob ein eingeschaltetes Gerät auch normal funktioniert und die erwartete Leistung verbraucht. Dazu kommt, daß man beispielsweise mit der Homematic in Verbindung mit einem Datenaufzeichnungsprogramm wie dem Historian auch Langzeitaufzeichnungen des Energieverbrauches machen kann, die für eine Optimierung der Heizungseinstellungen und des häuslichen Energieverbrauches sehr hilfreich sind.

Auch für die Homematic gibt es bereits Impulsgeber, die aber nur in Verbindung mit einem speziellen Auswertegerät funktionieren. Hier wurde ein neuer Impulsgeber entwickelt, der eigenständig die rote Markierung auf der sog- Ferraris-Scheibe im Stromzähler erkennt und entsprechende Impulse über eine galvanisch getrennte S0-Schnittstelle ausgibt. Das hat den Vorteil, daß man universell für viele marktgängige Impuls-Auswertegeräte ein standardisiertes S0-Impulssignal hat. So kann man aus dem eigenen konventionellen „alten“ Stromzähler mit Ferraris-Scheibe einen modernen Stromzähler mit S0-Impulsausgang machen.

Das Messprinzip ist einfach: Die rote Markierung auf der Ferraris-Scheibe wird mittels optischem Reflexgeber erkannt und entsprechend ein Impulsausgang ein bzw. ausgeschaltet. Die Weiterverarbeitung und Zählung der Impulse erfolgt mit dem Impulszähler der eigenen Wahl. Ich verwende hierfür den in nächster Zeit in meinem Webshop verfügbaren PULSECOUNTER, der insgesamt 4 Impulszählereingänge hat und so nicht nur den Hausstrom  sondern auch Solarstrom, Gasenergie und Wasserverbrauch erfassen kann. Darüberhinaus wird aus dem Zeitabstand der Impulse die aktuelle Leistung in Watt errechnet und angezeigt.

So funktioniert der Impulsgeber

Die Schaltung des Impulsgebers ist auf einer kleinen Platine realisiert, die mit einem hierfür speziell konstruierten Kunststoffgehäuse im 3D-Druck sehr einfach auf der Glasscheibe des Stromzählers positioniert werden kann. Die Funktion ist so, daß die Ferrarisscheibe mit einer Infrarot(IR)-LED so beleuchtet wird, dass mit Auswertung des reflektierten Lichtes, die rote Markierung auf der Scheibe erkannt wird. Bei jedem Durchgang der roten Markierung wird somit ein Impuls ausgegeben, der dann von nachfolgenden Impulszählern ausgewertet werden kann. Dieses im Prinzip einfache Verfahren erfordert aber meistens eine diffizile Einstellung der Belichtung, weil jeder Stromzähler doch andere optische Eigenschaften hat. Das ist wie bei einem Fotoapparat, wo auch eine Belichtungssteuerung notwendig ist.

Bei dem Impulsgeber 2.0 erfolgt die Belichtungseinstellung nicht manuell mit einem Trimmpoti sondern ein kleiner Mikrocontroller (Attiny85) steuert die Belichtung bzw. die Intensität der IR-LED (siehe Schaltplan im nachfolgenden Bild) auf vorgegebene optimale Werte. Eine Fotodiode erkennt das von der Ferrarisscheibe reflektierte Signal und der Mikrocontroiller wertet das Signal aus. Damit optische Unregelmäßigkeiten der Ferrarisscheibe (die häufig vorkommen!) nicht zu Fehlimpulsen führen, ist in die Impulsauswertung eine wirkungsvolle Schalthysterese integriert. Und als Info für die Experten: Darüberhinaus erfolgt auch noch eine zeitliche Entprellung des Impulssignals, die sogar auf spezielle Problemfälle anpassbar ist. Die Standardeinstellung ist 100ms; mit anderer Dimensionierung des Widerstandes R2 lassen sich auch andere Werte einstellen. Der Wert in kOhm entspricht der 10fachen Entprellzeit in ms. Der in der Standardversion verwendete 10kOhm-Widerstand für R2 führt zu einer Standard-Entprellzeit von 100ms.

Das Ausgangssignal wird über einen Optokoppler galvanisch getrennt am S0-Interface ausgegeben. Mit einem Taster können noch spezielle Kalibrierfunktionen abgerufen werden, die auch bei schwierigen Einsatzbedingungen eine evtl. notwendige Feineinstellung erleichtern. Weitere Informationen dazu weiter unten!

Realisiert wurde die Schaltung auf einer kleinen Platine, bei der der Reflexgeber auf der Platinenunterseite eingelötet ist:

Damit das Ganze auch an dem Stromzähler richtig und besonders einfach fixiert werden kann, wurde ein kleines Gehäuse für den 3D-Druck konstruiert:

Im Gehäuse wird die Platine fixiert und mit den dreieckigen Peilmarken kann sehr einfach der Refleximpulsgeber auf die Ferraris-Scheibe ausgerichtet werden. Mit den seitlichen Laschen  kann man den Geber dann mittels Tesafil auf dem Stromzählerglas zugfest fixieren.

Unterhalb der Platine ist die Zugentlastung für das Anschlusskabel.  Diese Zugentlastung ist besonders wichtig, weil relativ zur Gehäusegröße die Anschlusskabel doch recht steif sind und ggf. das Gehäuse dejustieren könnten. Das folgende Bild zeigt die aktuelle Konfiguration mit dem S-Schlag des Anschlusskabels für die Zugentlastung:

Je nach Stromzählertyp kann man den Impulsgeber senkrecht oder horizontal auf dem Glas des Stromzählers mit Tesaband aufkleben. Meine Erfahrung ist, dass eine senkrechte Montage wie auf dem Eingangsbild von Vorteil ist. Mit Verwendung der Peilnasen reicht normalerweise die Genauigkeit der Justage völlig aus. Der galvanisch getrennte S0-Ausgang kann direkt an vorhandene S0-Zähler angeschaltet werden. Falls die Auswertung mit einem normalen digitalen Input beispielsweise eines PULSECOUNTER, Homeduino,  Arduino, WeMos oder einem Rapberry erfolgen soll, ist die Beschaltung entsprechend dem folgenden Schaltschema vorzusehen:

Nachbau

Für den Nachbauer ist ein Komplett-Bausatz inkl. dem 3D-Ausdruck des Gehäuses in meinem Webshop verfügbar. Da nur relativ große Standard-Bauelemente verwendet werden, ist der Nachbau auch vom weniger versierten Elektroniker möglich. Die Bauanleitung  gibt hierzu mehr Informationen.

Inbetriebnahme

Zur Inbetriebnahme und erstem Funktionstest ist der Impulsgeber an eine 5V-Spannungsquelle anzuschließen. Zur Anwendung eines Netzspannung führenden Gerätes immer meine Sicherheitshinweise beachten. Wenn der Impulsgeber kein eigenes  5V-(Stecker)-Netzteil hat, dann bekommt  normalerweise der Impulsgeber seine 5V-Spannungsversorgung vom Auswertegerät. Der Strombedarf liegt zwar nur zwischen 1,5 und 2,5mA; ein dauerhafter Batteriebetrieb ist aber kaum sinnvoll!

Für die Inbetriebnahme ist der Impulsgeber auf die  Glasscheibe des Stromzählers so anzubringen, daß die Reflexlichtschranke auf der Platinenunterseite die Ferraris-Scheibe genau „sieht“. Dazu sind Peilmarken am Gehäuse angebracht, mit denen eine Justage einfach möglich ist. Wenn die richtige Postion erreicht ist,  dann klebt man einfach mit Tesafilm an den seitlichen Laschen den Impulsgeber auf die Scheibe. Dieses Verfahren ist besser als eine Befestigung mit Klebepads, weil man erst in aller Ruhe justieren, den Sensor in der optimalen Postion halten kann und mit der anderen Hand das Klebeband befestigen kann. Zusätzlich kann man mit den Peilmarken am Gehäuse jederzeit überprüfen , ob die Justage noch in Ordnung ist.

Normalerweise ist die Werkseinstellung des verwendeten Mikrocontrollers schon ausreichend genau eingestellt für die Verwendung an den meisten üblichen Stromzählern. Dementsprechend muss man gar keine Einstellung mehr machen, damit die LED beim Durchlaufen der roten Marke aufleuchtet. Wenn das der Fall ist, dann reicht das eigentlich schon aus.

Lichtsignale

Bei Version 2.1 : Beim Neustart/Reset des Impulsgebers leuchtet die LED 3 mal . Die Leuchtdauer entspricht der 10fachen Entprellzeit. Wenn also die LED 3mal etwa 1sec beim Neustart blinkt, dann ist die Entrellzeit von 100ms (das ist der Standard) eingestellt. Benötigt man kürzere Entprellzeiten, dann kann dies mit einem veränderten Widerstand R2 erfolgen.

Bei Version 2.1 :  Beim Neustart/Reset des Impulsgebers leuchtet die LED 3 mal sehr kurz. 

Die Entprellzeit berechnet sich aus dem Widerstand R2 mit der Formel:

Für Version 2.0:  Entprellzeit /ms  = 10 * R2 /kOhm  Mit dem standardmässig verwendeten 10kOhm-Widerstand ergibt sich somit eine Entprellzeit von 100ms.

Für Version 2.1 :  Entprellzeit /ms  = 1 * R2 /kOhm  Mit dem standardmässig verwendeten 10kOhm-Widerstand ergibt sich somit eine Entprellzeit von 10ms, was für alle üblichen Impulsquellen ausreicht.
(Version 2.1. ab Auslieferung 21.05.2019)

Mit den eingebauten intelligenten Kalibrierprogrammen kann man falls notwendig die Störsicherheit noch weiter verbessern. Dazu muss man einfach den Taster solange drücken (nicht tasten!), bis eine bestimmte Anzahl von 1sec-LED-Pulsen ablaufen. Wenn man dann den Taster loslässt, wird mit einer gleichen Anzahl kurzer Lichtblitze der Empfang eines Befehls quittiert.  Folgende Befehle/Programme gibt es:

  • 2 LED-Pulse :
    Das Modul geht in den Messmodus für die Empfangshelligkeit. Je nach Stärke der IR-Lichtreflexion  an der Ferraris-Scheibe leuchtet die Anzeige-LED mehr oder weniger intensiv. In diesem Modus kann man die Position des  Impulsgebers ggf. feinjustieren. Beendet wird der Modus durch kurzes Drücken des Tasters. Der Impulsgeber quittiert das mit Neustart bzw. 3mal Blinken.
  • 4 LED-Pulse:
    Damit wird die Intensität der IR-Beleuchtung der Ferraris-Scheibe automatisch auf den weißen Scheibenteil eingestellt. Also wenn die rote Marke gerade vorbei ist, dann erst den Taster drücken und 4 Quittungs-Lichtblitze abwarten.Danach arbeitet das Programm und steigert die Helligkeit bis zu einem vorgegebenen Wert.  Wenn dieser Wert o.k. ist, dann bestätigt das Programm den Erfolg mit einem 1sec Lichtblitz. Nichterfolg führt zu schnellem Blinken. Nach dieser Operation wird ein Neustart ausgeführt mit dem typischen 3mal Blinken.
  • 6 LED-Pulse:
    Dieses Programm misst die Lichtreflexion während eine gesamten (oder mehr) Scheibenumdrehung und stellt aus dem Min- und Maxwerten die Schaltschwelle automatisch ein. Also Taster für 6 LED-Pulse drücken, auf Quittierung mit 6 Lichtblitzen warten und Programm solange aktiv lassen, bis eine komplette Umdrehung mit weißen und roten Scheibenstellen erfolgt ist. Dann mit kurzem Tastendruck das Programm beenden. Wenn die Messung o.k. ist, dann bestätigt das Programm den Erfolg mit einem 1sec Lichtblitz. Nichterfolg führt zu schnellem Blinken. Nach dieser Operation wird ein Neustart ausgeführt mit dem typischen 3mal Blinken.
  • 8 LED-Pulse:
    Damit kann man die Einstellung wieder auf Werkseinstellung zurücksetzen. Es kann also nichts beim Einstellen passieren!

Mit Version 2.1 wurde ein  zusätzlicher Frequenzteiler implementiert, der insbesondere bei hochfrequenten Impulssignalen vorteilhaft sein kann:

  • 10 LED-Pulse:
    Damit wird eine Frequenzteilung des Impulssignals um den Faktor 2 eingestellt. Dabei ist die Entprellzeit fest auf null gestellt. 
  • 12 LED-Pulse:
    Damit wird eine Frequenzteilung des Impulssignals um den Faktor 10 eingestellt. Dabei ist die Entprellzeit fest auf null gestellt.
  • 14 LED-Pulse:
    Damit wird eine Frequenzteilung des Impulssignals um den Faktor 100 eingestellt. Dabei ist die Entprellzeit fest auf null gestellt.

… wo gibt´s den Bausatz ?

Einen kompletten Bausatz des Impulsgebers  kann man in meinem Webshop erwerben:  Bausatz Impulsgeber 2.0 mit S0-Schnittstelle

Den aktuellsten programmierten Mikrocontroller ATTInY85 gibt’s auch als Ersatzteil:

 

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.

Wiffi-wz mit Präsenzmelder für Deckenmontage

Wiffi-wz mit Präsenzmelder für Deckenmontage

Ausgangssituation

Mittlerweile nutzen viele Homematic-User den Wiffi-wz als ideale Möglichkeit, einen Wohnraum wie beispielsweise das Wohnzimmer mit verschiedenen Sensoren zu erfassen, so daß mit diesen Signalen verschiedene Automatisierungsaufgaben gelöst werden können. Ausführliche Informationen zum Wiffi-wz findet man hier: Der WIFFI-WZ 2.0 … der Wohnzimmersensor

Normalerweise ist der Wiffi-wz in einem kubusartigen Gehäuse eingebaut und kann an geeigneter Stelle im Raum positioniert werden. Dabei ist wichtig, daß insbesondere die beiden Bewegungsmelder „freie Sicht“ im Wohnraum haben, damit auch zuverlässig eine Personenpräsenz im Raum erkannt wird.

Mittlerweile kamen von Usern verschiedene konstruktive Vorschläge für zukünftige Erweiterungen oder Veränderungen, die zwar nicht alle aber doch teilweise integriert werden konnten. Eine besondere Herausforderung war der Wunsch nach einem kompakten Rundgehäuse, das ähnlich wie ein Rauchmelder oder Präsenzmelder an der Decke beispielsweise an die Brennstelle einer Deckenlampe angebracht werden kann.

Lösungsansatz

Wenn der Wiffi-wz an der Decke montiert wird, dann reicht ein Bewegungsmelder aus, um damit eine breite Anwesenheitserfassung im Raum zu machen. Den freien Eingang für den bisher verwendeten zweiten Bewegungsmelder kann man dann umfunktionieren beispielsweise als Relaisausgang zum automatisierten Schalten einer Lampe, die vielleicht vorher an der verwendeten Deckenbrennstelle montiert war.  Natürlich kann man damit auch andere Verbraucher direkt von der CCU oder über die Webseite des Wiffi-wz schalten.

Die 5V-Spannungsversorgung des Wiffi-wz erfolgt normalerweise mit einem Stecker-Netzteil. Das kann man auch bei der Deckenmontage so beibehalten, wenn man die 5V-Versorgungsleitungen auch an die deckenseitige Montagestelle des Wiffi verlegt. Alternativ kann man auch ein geeignetes Netzteil mit zusätzlichem Relais mit dem Wiffi-wz in ein entsprechend größeres Gehäuse einbauen. Dabei ist aber unbedingt sicher zu stellen, daß eine Überhitzung des Gehäuses und/oder  Netzteils ausgeschlossen ist. Dementsprechend muß ein kleines Schaltnetzteil mit sehr gutem Wirkungsgrad verwendet werden und mit einer geeigneten elektrischen Absicherung muß eine Brandgefahr ausgeschlossen werden. Gerade weil hier mit 230V Netzspannung gearbeitet wird, sind ausreichenden Fachkenntnisse bei der Realisierung unverzichtbar. Dieser Bauvorschlag erhebt keinen Anspruch auf Fehlerfreiheit oder Konformität mit geltenden technischen Regeln. Deshalb hier auch nochmal der wichtige Hinweis auf meine Sicherheitshinweise.

Das folgende Bild zeigt den Schaltplan der von mir verwendeten Konfiguration. Das 5V-Schaltnetzteil ist ein kleines Modul , welches über eine für das Netzteil geeignete Schmelzsicherung an das 230V-Netz angeschlossen wird. Bei mir ist die Schmelzsicherung mit 100mA träge ausgelegt, aber das muß man individuell auf das verwendete Netzteilmodul abstimmen. Die 5V-Ausgangsspannung wird an die entsprechende Stromversorgungsbuchse des Wiffi-wz angeschlossen.

Anstelle des rechten Bewegungsmelders wird ein Transistor als Open-Collector Treiber für ein Schaltrelais angeschlossen. Ich habe ein 5V-Schaltrelais verwendet und entsprechend dem Schaltbild verschaltet. Das sind schon alle elektrischen Änderungen!

Rundgehäuse als 3D-Ausdruck

Die Konzeption des Gehäuses für die Deckenmontage war nicht ganz einfach, weil einerseits das Gehäuse möglichst klein sein sollte und andererseits aber eine Reihe von funktionalen Anforderungen integriert werden mußten. Am wichtigsten ist die Kühlung bzw. die Gestaltung eines geeigneten Luftführung durch das Gehäuse, weil eine Erwärmung des Gehäuses durch den beheizten Luftgütesensor unvermeidbar ist. Gleichzeitig darf diese Erwärmung aber nicht zu einer Fehlmessung des integrierten Temperatursensors führen. Zusätzlich muß der integrierte Helligkeitssensor auch ein geeignetes „Fenster“ haben, damit er die Helligkeit im Raum detektieren kann.

Das Ergebnis  ist ein zweiteiliges Rundgehäuse, bei dem eine Fassung bzw. Rosette mit einer Zentralschraube an die Decke montiert wird. Das größere Hauptgehäuse wird einfach in der Art eines  Bajonettverschlusses aufgesteckt. Die folgenden Bilder erklären dazu mehr als viele Worte.

Im Bild links die Deckenrosette mit der Zentralschraube zur Deckenmontage. Zusätzlich sind Klemmstege zur Aufnahme und Befestigung des Netzteil-Moduls und des Schaltrelais vorhanden. Rechts ist das Hauptgehäuse mit den Lüftungsschlitzen und darunter der Bohrung für die Aufnahme des Bewegungs/Präsenzmelders. Neben den Lüftungsschlitzen ist ein Lagerbock zur Verschraubung des Helligkeitssensors und des Temperatursensors. Die größeren Bohrungen links und rechts dienen zur möglichen Durchführung eines Netzkabels, falls eine Hängelampe o.ä. angeschlossen wird. Die dreieckförmigen Auflager sind für die Befestigung der Hauptplatine.

In zusammengebautem Zustand kann das Hauptgehäuse in verschieden Höhen mit der Deckenrosette zusammen verschraubt sein.

Der Ausdruck der beiden Gehäuseteile erfolgt mit einem 3D-Drucker. Ich habe weißes PLA-Material verwendet, aber das kann man natürlich auf die persönlichen Wünsche abstimmen.

Für den Ausdruck des Gehäuses auf dem eigenen 3D-Drucker gibt’s hier die aktuellen stl-Files: wiffi_lamp.zip

Einbau des Wiffi-wz

Die Sensormodule BH1750 (Helligkeitssensor) und BME280 (Temperatur, Feuchte und Luftdruck) sind normalerweise in die entsprechenden Fassunge auf der Wiffi-wz Platine eingesteckt. Da aber u.a. wegen der Thermik im Gehäuse diese Sensoren möglichst nah an die Lüftungsschlitze montiert werden sollten, sind entsprechende Leitungsverlängerungen einzulöten. Das folgende Bild zeigt die Details:

Für den linken Bewegungsmelder ist die dreipolige Steckfassung jetzt auf der Unterseite der Platine angelötet, so daß der Bewegungsmelder nun von unten eingesteckt werden kann. Der OC-Transistor ist am Anschluss des zweiten (nicht verwendeten rechten) Bewegungsmelders angelötet. Die Rosette enthält das Netzteil, das Relais und die Schmelzsicherung im Schraubgehäuse. Die 4-polige Lüsterklemme sind die Anschlüsse für 230V und für die optionale geschaltete Lampe.

Im eingebauten Zusatnd sieht das Ganze so aus:

Der beheizte und dementsprechend warme Luftgütesensor MQ135 ist etwas nach innen zu drücken, damit er keinen Kontakt mit dem Gehäuse hat und so den Gehäuse-Kunststoff möglichst wenig erwämt.

Software-Anpassung

In der aktuellen Software ab Version wiffi_wz_71 sind die notwendigen Änderungen schon integriert. Um anstelle des rechten Bewegungsmelders einen digitalen Ausgang zur Ansteuerung des Transistors zu initialisieren ist lediglich im Expertenmodus der param[34] von 0 auf 1 zu setzen. Damit ergibt sich auf der Webseite des Wiffi-wz dann eine veränderte Messwertanzeige, in der nur ein Bewegungsmelder jetzt als Präsenzmelder vorhanden ist und zusätzlich noch ein Relaisausgang verfügbar ist. Das sieht dann so aus:

Das Schaltrelais kann man genauso wie den Beeper entweder auf der Webseite des Wiffi-wz auslösen oder aber direkt von der CCU aus mit einem entsprechenden HM-Skript. Die zugehörigen Browserbefehle sind: 192.168.178.35/?relais:on:   oder 192.168.178.35/?relais:off:

Von der CCU aus kann man das Relais mit einem kleinen HM-Skript mit Senden der o.a. Browserbefehle auch schalten.

HM-Skript   
!Schaltrelais einschalten(on) bzw. ausgeschalten(off)
string befehl = "/?relais:on:";  
!string befehl = "/?relais:off:";
string IP = dom.GetObject("wz_ip").Value();  !Holt IP_adresse des WIFFI_wz
var send_data = "http://" + IP  + befehl; !Befehl zusammensetzen
 
WriteLine(send_data);
string stdout; string stderr;           !und Befehl ausgeben
system.Exec("wget -q -O - '"#send_data#"'", &stdout, &stderr);

Natürlich kann man das Skript statt mit dem system.Exec Befehl auch mit analogen CuxD-Befehlen starten; das hat den Vorteil einer stabileren Arbeitsweise. Mehr dazu im Homematic-Forum.

Mit einem einfachen WebUI-Programm läßt sich mit diesem HM-skript  beispielsweise ein Bewegungsschalter realisieren, der bei Bewegung im Raum eine Lampe mit dem Relais einschaltet:

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.

DualBeam … die HM-Antenne für besonders schwierige Funkbedingungen

DualBeam … die HM-Antenne für besonders schwierige Funkbedingungen

Warum die Antenne so wichtig ist !

Man kann nicht oft genug wiederholen, daß bei Funksystemen die Antenne die wichtigste Komponente ist. Leider wird gerade diesem Teil von  Entwicklern manchmal wenig Beachtung geschenkt. Das führt dann zu suboptimalen Lösungen, die aber auch entsprechendes Verbesserungspotential haben. Die CCU1,die CCU2 und alle käuflichen HM-Komponenten haben eine eingebaute Antenne, die nur aus einem oft in das Gehäuse eingeklemmten Stückchen Lambda-Viertel-Draht besteht. Wenn man gute Funkbedingungen im Haus hat, dann reicht diese Lösung. Aber oft hat man eben nicht gute Funkbedingungen und die Betondecken zum Keller und zum Obergeschoss schirmen die Funkwellen gewaltig ab. Dann entstehen die vom Homematiker so geliebten „Fehlermeldungen“, welche oftmals ein unstabiles Verhalten der CCU zur Folge haben. Für eine zuverlässige Hausautomation ist eine störsichere Funkkommunikation deshalb unverzichtbar.

Zu diesem Thema habe ich bereits einige Artikel im Homematic-Forum und hier auf meiner Webseite veröffentlicht. Dabei wird gezeigt, daß mit einer externen Antenne die Stabilität des heimischen Funknetzes deutlich verbessert werden kann. Hier für den Interessierten noch weitere Informationen dazu:  

Externe Antenne für Raspberrymatic  und hier: Externe Stabantenne für CCU und andere HM-Komponenten  und hier Externe Flachantenne  und hier: Groundplane-Antenne für Homematic

Zum Thema Mehrfach-Antennen gibt’s hier noch Informationen: 2 Antennen gleichzeitig an der CCU

Mittlerweile sind viele meiner externen Antennen im Einsatz mit durchweg sehr positiver Rückmeldung im Hinblick auf weniger Fehlermeldungen. Dabei ist immer zu beachten, daß die normalerweise bei Antennen angegebenen sog. Antennengewinne für die Anwendung im Haus eine nur untergeordnete Bedeutung haben. Im Haus breiten sich die Funkwellen mehr oder weniger chaotisch aus, weil Wände, Möbel und Betondecken den „Konzertsaal“ für die Funkwellen unkalkulierbar bestimmen. Eines ist aber in jedem Fall wichtig, daß die Antenne möglichst flexibel räumlich platzierbar sein sollte, um den optimalen Sendeplatz üblicherweise nach dem try&error -Verfahren  zu ermitteln.

Warum eine zweite Antenne ?

Für die meisten Anwender reichen die in meinem Webshop verfügbaren Stab- und Flachantennen völlig aus, um die Hausautomation stabil zu bekommen. Aber unter sehr schwierigen Ausbreitungsbedingungen kann es immer noch Empfangsprobleme geben. Ursache sind meist dicke stahlbewehrte Betondecken, die eine Ausbreitung der Funkwellen über mehrere Stockwerke stark dämpfen. Repeater können zwar eine Lösung sein, jedoch verbrauchen sie dauernd Strom, kosten Geld und müssen entsprechend administriert werden. Eine zweite Antenne kann hier eine gute und einfache Lösung sein, weil man u.U. die beiden Antennen räumlich getrennt in zwei verschiedenen Stockwerken platzieren kann. Die zwischenliegende Betondecke ist dann nicht mehr das Problem.

Dazu müssen aber die zwei Antennen in geeigneter Weise an die CCU gekoppelt werden. Eine einfache Parallelschaltung funktioniert nicht, weil die Parallelschaltung von zwei 50 Ohm Antennen einen Wellenwiderstand von 25 Ohm ergibt und das würde an dem 50 Ohm Antennenausgang der CCU zu einer erheblichen Fehlanpassung und damit Leistungseinbuße führen. Der Lösungsansatz ist einfach und sehr kostengünstig. Mit einem Stück 75 Ohm-Sat-Kabel kann man leicht einen sog. Viertelwellen-Transformator aufbauen, der den Wellenwiderstand der parallel geschalteten zwei Antennen (25 Ohm) auf wieder 50 Ohm hochtransformiert. Das folgende Bild zeigt die Schaltung dazu:

Damit die zwei Sat-Kabel-Leitungsstücke für die praktische Realisierung nicht zu kurz sind, wurde statt 1/4 Lambda eine Länge von 3/4 Lambda gewählt. Damit ergibt sich je nach verwendetem Koaxkabel eine bestimmte Länge (siehe Kasten im Bild oben), die für den Aufbau einfacher und praktikabel ist. Die beiden Antennen können nun an exponierter Stelle in jeder Hausetage positioniert werden, so daß auf diese Weise auch sehr schwierige Ausbreitungsbedingungen eigentlich kein Problem mehr sein dürften.

Messergebnisse

Natürlich entsteht  immer die Hauptfrage: Was bringt eigentlich die neue Antenne gegenüber der eingebauten Antenne bzw. den bisher hier gezeigten Antenn wie der Stabantenne und der Flachantenne? Allgemein kann man die Frage nur in einem idealen Versuchsumfeld (Freifeld) messen und beantworten. Aber „ideal“ nützt dem Einzelnen gar nichts , weil man die Frage  nur in bezug auf sein individuelles  HM-Umfeld  beantworten kann. Deshalb sollte man vor dem Umbau die Sende- Empfangs-Feldstärken der einzelnen HM-Module messen und dann nach dem Umbau die Messung zum Vergleich wiederholen. Als Meßwerkzeug kann man  dafür auf der CCU die Systemerweiterung „devconfig“ installieren. Damit kann man die Sende- und Empfangsfeldstärken der einzelnen Funkmodule abfragen. Mehr dazu im Homematic-Forum: Stichworte rssi und devconfig.http://homematic-forum.de/forum/viewtopic.php?f=31&t=26624&p=233643&hilit=rssi+devconfig#p233643

Wichtig ist bei der Messung mit „devconfig“ , daß man vorher die entsprechenden HM-Module betätigt oder abgefragt hat, damit die ermittelten  Werte auch  mit der neuen Antenne gemessen wurden. Und auch wichtig, daß möglichst der Mittelwert von mehreren HM-Modulen vorher und nachher verglichen wird. Einzelne Messungen bringen wenig, weil die Signale im Haus stark streuen.

Im Vergleich zur eingebauten Antenne (lambda/4 Draht ) ist mit der Stabantenne im Mittel über 3dB Gewinn erzielt worden. Die Flachantenne (nicht in diesem Vergleich ) ist etwa vergleichbar. Mit dem Dualbeam ist noch ein weiterer deutlicher Gewinn zu erzielen, aber dafür ist der Aufwand auch größer. Schließlich muß man selbst abschätzen, welche Antenne für den Eigenbedarf die richtige ist .

Nachbau der DualBeam-Antenne

Um den Nachbau einfach zu machen wurde im Webshop ein Bausatz mit einer ausführlichen Bauanleitung zusammengestellt. Damit sollte es auch dem weniger erfahrenen Löter möglich sein, dieses Antennensystem nachzubauen.

Dazu einige bildliche Impressionen: Hier ist der Bausatz. Optional können noch ein oder zwei 3m-Anschlusskabel für die räumlich getrennte Platzierung der Stabantennen bestellt werden.

Im mitgelieferten Kleinverteiler-Gehäuse haben für die Kabel des Powersplitters ausreichend Platz:

Am Gehause kann man entweder direkt zwei Stabantennen anschrauben oder wahlweise eine Stabantenne mit einem oder zwei optionalen 3m-Verbindungskabel räumlich getrennt platzieren

.

Haftungs- und Sicherheitshinweise

Nur HM-Module mit Spannungsversorgung aus Batterie oder galvanisch getrennten externen Netzteilen umrüsten. Keinesfalls HM-Module mit internem/integriertem Netzteil  oder 230V Netzspannung modifizieren, da über den  Antennenstecker gefährliche Berührungsspannungen entstehen können.

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.

Tipps für die Fehlersuche

Normalerweise ist der Anschluss der Antenne völlig problemlos und in wenigen Minuten erledigt. Wenn dennoch Probleme bleiben, dann können die nachfolgend aufgelisteten Lösungsvorschläge möglicherweise helfen:

  • Die Kabelpeitsche mit der SMA-Buchse muß an die entsprechenden Lötpunkte am Sendemodul angelötet werden. Beim Abisolieren kann durch zu heftiges Ziehen am Innenleiter der Innenstift der SMA-Buchse zurückgezogen werden. Deshalb beim Abisolieren den Innenleiter immer festhalten!
  • Nach dem Anlöten mit einem Ohmmeter prüfen, ob die Verbindung zwischen dem Innenstift der SMA-Buchse und dem Innenleiter-Lötpunkt am HM-Sendemodul vorhanden ist.
  • Mit dem Ohmmeter prüfen, ob der Aussenleiter (Abschirmung)  zwischen dem Gehäuse der SMA-Buchse und dem Abschirmungsanschluss am HM-Sendemodul auch  gute Verbindung hat
  • Mit dem Ohmmeter prüfen,  daß Innenleiter und Aussenleiter keinen Kurzschluss haben.
  • Bei Feldstärkemessungen mit devconfig ist zu berücksichtigen, daß die Zahlen negativ sind. Je kleiner die negativen Zahlen sind, umso besser! Weiterhin sind die angezeigten Werte vom letzten Datenverkehr und der kann u.U. sehr alt sein! Deshalb die für die Messung verwendeten Aktoren unbedingt manuell oder per Programm vor der Messung betätigen.
  • Feldstärkemessungen müssen mit mehreren Aktoren erfolgen und ein Mittelwert gebildet werden, weil die „chaotischen“ Wellenausbreitungen und Interferenzen im Haus an manchen Stellen zu Feldstärkeverberbesserungen aber auch zu Felstärkeminderungen führen können.
  • Der richtige Standort der Antenne ist von zentraler Bedeutung für gute Funkverbindungen im Haus. Leider kann kein Rezept dafür gegeben werden, weil im Haus eben durch Betondecken, Wände und aluminisierte Dampfsperren etc. eine völlig „chaotische“ Wellenausbreitung erfolgt. Antennen mit hoher Richtwirkung bzw. Gewinn sind deshalb im Haus völlig kontraproduktiv! Also Probieren und mit Verstand und Glück den richtigen Sendestandort finden.

Viel Erfolg beim Nachbau !

WIFFI-voice … Hausautomation mit Ansage

WIFFI-voice … Hausautomation mit Ansage

1  Wofür den WIFI-voice ?

Die Reihe der verschiedenen WIFFIs wird mit dem WIFFI-voice folgerichtig ergänzt. Während der WIFFI-wz mit seiner Sensorik hauptsächlich für die Hauptwohnräume wie das Wohnzimmer gedacht ist, kann man den WIFFI-voice für nahezu alle anderen Räume verwenden. Dabei läßt sich der WIFFI-voice sehr gut in Verbindung mit der Homematic verwenden, aber da auch andere Datenformate wie JSON unterstützt werden, steht der Verwendung mit anderen Systemen der Hausautomation nichts entgegen. Ja sogar ganz ohne ein bestimmtes Hausautomationssystem läßt sich der WIFFI-voice verwenden, da er komplett über seine eigene Webseite fernbedienbar ist. So ist die Investition offen auch für zukünftige neue Systeme der Hausautomation.

2  Die technischen Daten

Bei der Konzeption des WIFFI-voice wurde besonderes Augenmerk darauf gelegt, daß die Kombination der Sensoren und Aktoren möglichst gut auf die Anforderungen für eine Raumüberwachung abgedeckt ist.  Dabei sollte alles in einem Gerät integriert sein, so daß „fliegende“ Gerätschaften möglichst vermieden werden. Auch ist die Verwendung kleiner Netzteile anstelle von Batterien ein wesentlicher Teil des Konzepts, weil ein regelmäßiger Batteriewechsel nicht nur nervig sondern auch teuer ist. Und schließlich wird als drahtlose Kommunikation das fast in jedem Haushalt verfügbare WLAN verwendet, welches auch nicht die 1%-Sendebegrenzung der 868Mhz-Geräte hat. Hier nun die technischen Daten:

  • einfache Einbindung ins  WLAN mit Hotspot-Funktion für Router-Dateneingabe
  • empfindlicher  Geräuschmelder mit Erkennung des Geräuschpegels sowohl als Mittelwert und Spitzenwert der letzten  3 Minuten
  • zwei Infrarot-Bewegungsmelder 90° versetzt, um einen Raum auf Bewegungen abzutasten
  • Temperaturmessung mit Temperatursensor mit DHT22 (im Lieferumfang enthalten) oder alternativ mit dem BME280 oder SHT21 ( nicht im Lieferumfang)
  • Messung der relativen Luftfeuchte mit DHT22 (im Lieferumfang enthalten) oder alternativ mit dem BME280 oder SHT21 ( nicht im Lieferumfang)
  • Berechnung der absoluten Luftfeuchtigkeit (g/m3) und der Taupunkt-Temperatur für Lüftungssteuerungen  und Schimmelwarnungen
  • zwei Eingabetaster für die Auslösung  von beliebigen Ereignissen bzw. Schalten von Aktoren über die  CCU
  • MP3-Sprachausgabe von selbst programmierbaren Ansagetexten und Geräuschsignalen von micro-SD-Karte (bis 32GB)
  • 3W-Stereo-Verstärker integriert
  • integrierter Mini-Lautsprecher
  • optionales formschönes Kubus-Gehäuse als  3D-Druck, passend für die einfache Montage von Platine und Lautsprecher
  • LED-Anzeigen für Bewegungs- und Geräuschmelder
  • Programmierung der Zugangsdaten für das häusliche WLAN einfach mit Smartphone oder Notebook
  • updatefähig über WLAN
  • alternativ zum DHT22  verwendbar: I2C-Schnittstelle für Anschluss spez. Sensoren
    wie SHT21(Temperatur & Feuchte),  BME280 (Luftdruck & Temperatur & Feuchte), BH1750 (Helligkeit)
  • optional verwendbar: USB-Schnittstelle des verwendeten WeMos mini für eigene Anpassungen mit der Arduino Entwicklungsumgebung

Die folgenden Bilder geben einen Eindruck vom „Innenleben“ des WIFFI-voice: voice_funktion Damit der WIFFI-wz auch im Zimmer eine gute Figur macht und an geeigneten Stellen optisch ansprechend platziert werden kann, wurde für optional Verwendung ein kubisches Gehäuse entwickelt. Dieses nimmt die Platine mit allen Sensoren auf und ist im 3D-Druckverfahren hergestellt. Es muß nicht nachbearbeitet werden, da bereits alle Bohrungen und Ausschnitte enthalten sind. voice_blume voice_hand Das verwendete Kunststoffmaterial ist PLA-Filament. Deshalb ist kein Betrieb im Aussenbereich mit direkter UV-Bestrahlung  möglich. Das Gehäuse ist formstabil bis ca. 60°C, was für den sinnvollen Betrieb des WIFFI-voice mit eingebautem Temperatursensor normalerweise ausreichend sein sollte. Die Oberfläche ist nicht völlig glatt sondern hat aufgrund des Herstellverfahrens eine schichtweise Struktur wie man in den beigefügten Bildern erkennen kann. Das Gehäuse hat auf der Unterseite eine gebogene eingeklipste Platte für den Mini-Lautsprecher. Seitlich sind noch ausreichende Schlitze, damit die Eigenerwärmung der Platine  mit den seitlichen  Lüftungsschlitzen abgeführt wird. Der Temperatursensor ist ganz unten montiert, damit Fehlmessungen durch thermische Effekte im Gehäuse möglichst gering sind. voice_speaker Wer Lust auf „Modding“ hat der das Gehäuse noch weiter „veredeln“ . Dazu sind die Gehäuseflächen möglichst glatt zu schleifen und ein sog. Dickschichtfüller aufzutragen (aus dem Autozubehörhandel). Dann kann man abschließend mit Acryllack die Deckschicht in der gewünschten Farbe aufbringen. Das Gehäuse ist als 3D-Ausdruck in meinem Webshop als Option für den WIFFI-voice verfügbar. Wer einen eigenen 3D-Drucker hat, der kann auch das Gehäuse selber ausdrucken. Hier die 3D-Datenfiles dazu:   WIFFI-voice Gehaeuse 3D-Files Übrigens… unter Windows 10 kann man sich das Gehäuse mit dem standardmäßig verfügbaren Programm  3D Builder ansehen und ggf. editieren bzw. anpassen.

3 Bauanleitung und Nachbau

Den WIFFI-voice gibt´s nur als Bausatz. Der Nachbau ist auch für den weniger versierten Elektroniker möglich, denn mit dem angebotenen  Komplettbausatz 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.  Wer das aber doch möchte, der kann das tun, denn der Source-Code ist hier veröffentlicht und mit der Arduino-IDE und der USB-Schnittstelle am WeMos lassen sich sogar  eigene Programme in den WIFFI-voice laden.   Aber man muß schon etwas Erfahrung mit dem Zusammenbau und Inbetriebnahme von elektronischen Modulen haben! Mit der detaillierten Bauanleitung kann eigentlich  wenig „schief “ gehen, wenn man sorgfältig alle Schritte ausführt, über etwas Löterfahrung und ein Multimeter verfügt.

4 Programmierung und Einstellung

Der WIFFI-voice 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 WIFFI-voice als Hotspot arbeiten läßt.  Auf der eigenen Webseite des WIFFI-voice kann man dann die notwendigen Daten und Einstellungen mit einem normalen Browser durchführen. Dafür sind keinerlei Programmierkenntnisse notwendig, also alles sehr einfach und durch die Sprachausgabe des WIFFI-voice unterstützt :)) Die folgenden Schritte zeigen kochrezeptartig das Vorgehen:

1. Stromversorgung einstecken oder RESET-Taster am WeMos mini drücken. Etwa 20sec warten bis die rote LED  alle 2sec blinkt (dabei versucht der WIFFI sich ins WLAN einzuloggen, was natürlich wegen des Fehlens der Zugangsdaten noch nicht geht). Parallel informiert der WIFFI-voice den User über den Stand des  Einloggvorgangs mit entsprechenden Ansagen.

2. Dann den PROG-Taster (der Taster neben dem WeMos) etwa 2sec drücken bis die rote LED im 1sec-Takt blinkt.  Jetzt ist der WIFFI-voice 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 zum „wiffi“ vorhanden sein.

4. Auf dem so im WLAN eingeloggten Smartphone oder Tablet in die Adresszeile des Browsers die Webseite des WIFFI-voice  aufrufen mit: 192.168.4.1/? Die Antwort sieht dann so aus:

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 WIFFI-voice startbereit und kann mit dem Befehl:
192.168.4.1/?reset: oder dem Druck auf den RESET-Taster (am WeMos)  neu gestartet werden.
Nach etwa 15 bis 30 sec blinkt die LED  solange im 2sec Takt bis der WIFFI sich im heimischen WLAN eingeloggt hat. Danach, im normalen Betrieb,  blinkt die rote LED immer dann, wenn der rechte Bewegungsmelder auslöst. Beim linken Bewegungsmelder schaltet analog die grüne LED. Jetzt kann die Webseite des WIFFI-voice im Heimnetz aufgerufen werden. Dazu schaut man im Router nach, welche IP der WIFFI 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: wiffi_voice.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 WIFFI-voice 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. 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 beim ersten WIFFI im Heimnetz diese Vorgabe erst mal behalten! Der WIFFI teilt über eine Systemvariable der CCU auch seine eigene Adresse mit. So ist der WIFFI ganz einfach auch über die CCU steuerbar. Darunter werden auf der WIFFI-Webseite die Sensorsignale des WIFFI-voice dargestellt.  Diese Werte werden nicht automatisch 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 wird die Anzeige auch aktualisiert. Vielleicht erklärt  sich ein User bereit, eine APP zur Abfrage des WIFFI-voice zu schreiben. Dann wird das Ganze noch „schöner“. Die Webseite des WIFFI-voice dient  hauptsächlich zum komfortablen Einstellen und Anschauen der Daten. Die Kommunikation mit der CCU läuft im Hintergrund völlig automatisch ab!

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.
Das Anlernen des WIFFI-voice 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:

v_ip vom Typ „Zeichenkette“
v_noise_avg vom Typ „Zahl“ mit Maßeinheit „%“
v_noise_peak vom Typ „Zahl“ mit Maßeinheit „%“
v_Tast_links vom Typ „Logikwert“
v_Tast_rechts vom Typ „Logikwert“
v_motion_left vom Typ „Logikwert“
v_motion_right vom Typ „Logikwert“
v_temp vom Typ „Zahl“ mit Maßeinheit „°C“
v_hum vom Typ „Zahl“ mit Maßeinheit „%“

Die Aktualisierung aller genannten  Systemvariablen erfolgt automatisch, aber nur wenn sich die Messwerte ändern. Dadurch wird vorteilhafterweise der Datenfluss stark reduziert. Will man andere Namen für die Systemvariablen verwenden, kann man diese mit dem name-Befehl ändern (siehe weiter unten). Im ersten Schritt würde ich aber erst mal alles so  lassen, weil sonst nur unnötige Fehler entstehen. Spätestens aber mit dem zweiten WIFFI-voice im Heimnetz muß dies getan werden, um eine eindeutige Zuordnung zu behalten.

6 Anzeige der LEDs

Die blaue LED zeigt mit der Leuchtintensität die Stärke des Geräusches an.  Damit die LED nicht hektisch flackert, wenn dynamische Geräusche vorhanden sind, wird dieses Signal stark „geglättet“. Die rote LED zeigt verschiedene Betriebszustände und Meldungen an. Wenn der WIFFI-voice nach dem Reset versucht sich in das WLAN einzuloggen, dann leuchtet diese LED im 2sec Takt. Wenn das Einloggen erfolgreich war, dann zeigt alle 2sec  ein regelmäßiger „Herzschlag“  den ordnungsgemäßen Betrieb an:

> Ein ganz schwacher kaum sichtbarer einfacher Blitz signalisiert, daß weder WLAN- noch CCU-Verbindung da sind. > Ein etwas längerer einfacher Blitz signalisiert eine bestehende Verbindung mit dem WLAN > Ein Doppelblitz signalisiert die Verbindung mit WLAN und CCU

Aber dabei ist zu beachten, daß diese Blitzsignale von dem Status des rechten (aus Sicht des Versorgungssteckers)   Bewegungsmelders überschrieben wird, d.h. wenn dieser  Bewegungsmelder „anschlägt“, dann leuchtet die rote LED entsprechend dem Ausgangssignal des Bewegungsmelders. Die grüne LED zeigt nur den Status des linken (aus Sicht des Versorgungssteckers)  Bewegungsmelders an. Für die CCU werden die Signale der Bewegungsmelder standardmäßig auf 1min verlängert und bei jeder weiteren Bewegung nachgetriggert. Diese Zeit kann mit dem param(0) (Expertenmodus) beliebig eingestellt werden.

7 Verwendung des Geräuschsensors

Die Mikrofonsignale werden verstärkt und eine Art Effektivwert mit einem Operationsverstärker ermittelt. Entsprechend dem Schallpegel schwankt dieser Wert zwischen 0 und etwa 3V. Dieses Signal wird dem analogen Eingang des Mikrocontroller zugeführt und von diesem ausgewertet. Wenn man dieses u.U. stark schwankende Schallpegelsignal der CCU zuführen würde, dann entstünde sehr viel Datentraffic, den die CCU u.U. nicht verarbeiten kann. Deshalb sind aktuell zwei Algorithmen zur Vorbearbeitung des Schallsignals im WIFFI-voice integriert: Mit einer Mittelwertbildung über die letzten 60sec wird ein Geräuschwert abgeleitet und als Wert zwischen 0 und 100 auf die CCU-Systemvariable  v_noise_avg übertragen. Damit lassen sich dann Schaltvorgänge oder Aktivitäten auslösen , die beispielsweise die Anwesenheit von mehreren Menschen im Raum signalisieren. Beispielsweise kann eine Lüftung eingeschaltet werden oder ein eingeschaltetes Fernsehen signalisiert werden oder, oder… Mit einer Spitzenwertmessung wird der Spitzenwert des Geräuschpegels in den letzten 60sec erfasst und als Wert zwischen 0 und 100 zur  entsprechenden CCU-Systemvariablen  v_noise_peak übertragen. Dieser Wert ist dafür geeignet, besonders schnell auf Geräuschanstieg  im Raum zu reagieren. Auslösen kann man damit beispielsweise eine Treppenhausbeleuchtung oder einfach die Anwesenheit im Raum schnell signalisieren.

8 Ausgabe von MP3_ansagen

Eine besondere  Eigenschaft des WIFFI-voice ist die flexible Ausgabe von Sprach- oder  Tonsignalen. Nicht nur eigene Meldungen können mit dem integrierten Lautsprecher ausgegeben werden, sondern beim Start des WIFFI-voice oder beim Einloggen ins WLAN werden wichtige Statusansagen gemacht, die den Nutzer so über des Zustand des Gerätes akustisch informieren. Die entsprechenden Ton- und Sprach-„Schnipsel“ können  als mp3-Files auf einer Micro-SD-Karte gespeichert werden. Für das MP3-Modul ist eine mit FAT32 zu formatierte MicroSD  (bis zu 32GB)  mit den gewünschten Ansagefiles zu programmieren. Dazu sind  die Ansage- und Geräuschfiles  im MP3 Format herunter zu laden und damit die SD-Karte zu programmieren. Wichtig ist, daß die mp3-files nicht direkt im Root-Verzeichnis der Micro-SD sondern in einem Unterverzeichnis mit dem Namen mp3 gespeichert sind. Natürlich kann man eigene Ansagefiles hinzufügen, man sollte nur darauf achten, daß die jedem Filenamen vorangestellte Nummer von 0001 bis 0255 nur einmal vorkommt. Auch sind bereits einige Files für den WIFFI-voice reserviert, so daß man sinnvollerweise immer neue Files hinzufügt. Bei bis zu 255 möglichen Files reichen die Möglichkeiten hierfür sicher aus. Hier sind die MP3-Files zum Download Mit jedem üblichen Browser kann man nun die Tonausgabe eines beliebigen abgespeicherten MP3-Files auslösen. Dazu muß man aber die dem WIFFI-voice im Router vergebene IP-Adresse wissen. Bei mir hat der WIFFI-voice  eine feste IP-Adresse 192.168.178.87 im Router zugewiesen bekommen. Dementsprechend ist der „sound“-Ausgabe-Befehl in der Adresszeile des  Browsers: 192.168.178.87/?sound: 31:1:   „1“ ist die Nummer des MP3-Files und die vorangestellte „31“ ist die Lautstärke (zwischen 0 =  leise und 31 = laut) Zur Ausgabe von Listen oder zusammengesetzten Sätzen werden einfach bis zu 27 weitere Dateinummern angehängt. Beispiel: 192.168.178.87/?sound: 31:1:2:15:18:255: Mit einer so aufgebauten Kommandozeile läßt sich der WIFFI-voice auch von der CCU mit einem entsprechenden HM-Skript steuern. Da in der CCU automatisch die aktuelle IP des WIFFI-voice in der Systemvariablen wz_ip abgelegt ist, kann man auch bei dynamischer IP-Adressenvergabe die Tonausgabe von gespeicherten mp3-Files  mit folgendem  HM-Skriptes auslösen. Zum Beispiel so: sound_skript und das zugehörige HM-Skript ist:  

HM-Skript   
!hiermit wird beim WIFFI-voice der mp3-file 0101 mit Lautstaerke 31 ausgegeben 
string befehl = "/?sound:31:101:";   !hier erfolgt deine individuelle Anpassung 
string IP = dom.GetObject("v_ip").Value();  !in der CCU muss die systemvariable v_ip vorhanden sein
var send_data = "http://" + IP  + befehl; 
!WriteLine(send_data);
string stdout; string stderr;           
system.Exec("wget -q -O - '"#send_data#"'", &stdout, &stderr);
Natürlich kann man das Skript statt mit dem system.Exec Befehl auch mit analogen CuxD-Befehlen starten; das hat den Vorteil einer stabileren Arbeitsweise. Mehr dazu im Homematic-Forum.

9 Verwendung der Bewegungsmelder

Die IR-Bewegungsmelder werden in die dreipoligen Fassungen auf der Platine eingesteckt. Vorher sind beide Einstelltrimmer in der Aufsicht erst mal ganz nach links bis zum Anschlag zu drehen. Der Jumper kann wie im Bild gesteckt werden, dann löst er aus und schaltet erst mal ab, bevor er wieder neu triggerbar ist. In der anderen Jumperposition ist der Bewegungsmelder re-triggerbar, d.h. er bleibt kontinuierlich eingeschaltet, wenn Bewegung vorliegt. Ich bevorzuge diese Position!  Mehr dazu im Datenblatt SR501 Das Potentiometer für die Einschaltdauer (im Bild unten das rechte Poti) bleibt immer auf kürzeste Zeit eingestellt, da der WIFFI-voice die Zeit automatisch auf einen auf der Expertenseite  (param 0 ) einstellbaren Wert (standardmässig  60sec) verlängert. Mit dem  linken Poti kann durch Verdrehung nach rechts die Empfindlichkeit gesteigert werden. Die Empfindlichkeit sollte aber möglichst  weit nach links gedreht sein, weil eine zu hohe Empfindlichkeit, abhängig von Toleranzen des IR-Moduls und möglichen Störeinstrahlungen des  WLAN-Moduls, manchmal zu Fehlauslösungen führen kann. Insgesamt ist die optimale Einstellung der oft sehr unruhigen IR-Bewegungsmeldern immer eine sensible und zeitaufwendige Sache, weil nach jeder Veränderung der Potentiometer die Module einige Zeit brauchen, um sich zu „beruhigen“. Ich kenne leider keine IR-Bewegungsmelder, bei denen das nicht so ähnlich ist ! In der Bauanleitung ist beschrieben, wie man die Bewegungsmelder durch einen zusätzlichen Kondensator „beruhigen“ kann. Diese Lösung ist absolut empfehlenswert, da die Melder auch leicht durch elektromagnetische Einstrahlungen ungewollt auslösen.

10 Verwendung der Tasterschalter

Im WIFFI-voice sind zwei Taster-Eingänge integriert, die sich sehr flexibel einsetzen lassen. Die Drucktaster sind im optionalen Gehäuse an der Kubus-Oberseite einfach zu bedienen. Mit entsprechenden WebUI-Programmen auf der CCU lassen sich dann alle möglichen Schaltaufgaben auf Knopfdruck erledigen, beispielsweise Raumlicht an/aus oder Fernsehen an/aus oder, oder …

11 Messung Temperatur und Feuchte

Die Messung der Raumtemperatur und der Luftfeuchte erfolgt standardmässig mit einem DHT22-Sensormodul. Die Messwerte sind dann automatisch in der CCU verfügbar mit den entsprechenden Systemvariablen v_temp und v_hum. Steuern und regeln kann man damit beispielsweise die Heizung im Raum oder die Belüftung aktivieren.

12 Schaltuhr

Die integrierte Schaltuhr ist ein nettes „Gimmick“, um unabhängig von der CCU beliebige  akustische Meldungen über das MP3-Modul auszugeben. Dazu sind mit dem alarm-Befehl auf der Webseite der WIFFI-voice die „Weckzeiten“ mit der zugehörigen MP3-Tonausgabe zu programmieren. Mehr dazu auf der Help1-Webseite des WIFFI.

13 Experteneinstellungen und Informationen

Mit folgenden Befehlen kann der WIFFI-voice  auf seiner Einstell-Webseite mit der über den Browser eingestellt oder bedient werden. Die aktuell verfügbaren Befehle lassen sich auf der Help1-Seite abrufen:

Expertenmodus

Normalerweise ist im Expertenmodus keine Einstellung notwendig!!!!! Einstellungen sollten auch nur dann vorgenommen werden, wenn man wirklich weiß, was man verändert. Im ungünstigen Fall kann der WIFFI-voice beschädigt werden und muß ggf. neu programmiert werden.

14 Datenausgabe im JSON-Format

Ein optionaler Abruf der aktuellen Sensordaten des WIFFI-voice im JSON-Format ist mit dem json-Befehl einfach möglich. Entweder man gibt im Browser den Befehl ein oder man schickt von einem Homeserver den json-Befel an den WIFFI-voice. Die zurückgeschickte Antwort ist dann etwa so :



15 Update des WIFFI-voice

Ein Update des WIFFI-voice kann ohne Demontage bzw. Geräteöffnung komplett über das WLAN erfolgen. Dabei ist derWIFFI-voice vorher im Heimnetz über WLAN eingeloggt und seine Webseite ist mit der vom Router vergebenen IP-Adresse aufrufbar.

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 WIFFI-voice.

Die Update-Seite desWIFFI-voice aufrufen (siehe nächstes Bild). Dort werden zwei Alternativen eines Updates angeboten: das Komplett-Update nur wenn das beim Update-File ausdrücklich angemerkt ist und das normalerweise verwendete Teil-Update (folgende Bilder sind vom WEATHERMAN, sind aber beim WIFFI-voice bis auf die Überschrift gleich).

Das Teil-Update über den Link Teil-Update auslösen und mindestens 15sec warten und erst dann den Link Update-Explorer betätigen.

Nach kurzer Zeit öffnet sich der Browser mit der Möglichkeit per „Durchsuchen“ den neuen update *.bin File einzugeben und dann mit dem Update-Button den Vorgang zu starten:


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

… und hier sind 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!

26.10.2016: wiffi_voice_12

01.12.2016: wiffi_voice_18  Update: mp3-Ausgabe von Listen oder zusammengesetzten Sätzen,

11.12.2016: wiffi_voice_24  Sonderzeichen in Router-Zugangsdaten erlaubt, SHT21  alternativ zum DHT22 verwendbar

09.01.2017: wiffi_voice_27  Taupunktberechnung und Absolutfeuchte hinzugefügt, DHT22 Abfrage verbessert

17.01.2017: wiffi_voice_30  Update über eigene Webseite, JSON-Telegramm überarbeitet

19.03.2017: wiffi_voice_36  Anpassung der 8181-Requests an CCU2-Firmware 2.27.7

28.03.2017: wiffi_voice_37  JSON Format angepasst

01.11.2017: wiffi_voice_41    schnellere Browserreaktion, schnelle zyklische JSON-Komplett-Datenabfrage (>8sec) möglich (wichtig für IObroker, MQTT, etc), Sonnenstandsberechnung korrigiert

16.01.2018: wiffi_voice_51    mit dem neuen Befehl setvar die u.a. CCU-Systemvariablen auch automatisch auf der CCU anlegen lassen., „Webseiten-Kosmetik“,
Wichtig: neuen param[28] nach Installation entsprechend verwendetem Sensor setzen: 1 >> BMP280; 0 >> BME280; 2 >> DHT22 verwenden

25.03.2018: wiffi_voice_52    Sonnenstandsberechnung bei Sommerzeit korrigiert

02.04.2018: wiffi_voice_55    Watchdog integriert, regelmässige Json-Ausgabe mit/ohne html-Header

07.06.2018: wiffi_voice_56    Anzahl der regelmässigen Resets reduziert

11.08.2018: wiffi_voice_56    Korrekturen auf der Webseite, JSON_Telegram jetzt an beliebige Ports sendbar

16 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:

17 Den WIFFI-voice 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 WIFFI-voice 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

18 Den WIFFI-voice mit Node-Red  abfragen

Ein User  des WEATHERMAN hat einen entsprechenden Adapter für das leistungsfähige Node-Red entwickelt. Sicher kann man dieses Beispiel auch auf den WIFFI-voice übertragen. Weitere Informationen zur RedMatic hier.

… wo gibt´s den Bausatz ?

Einen kompletten Bausatz des WIFFI-voice  kann man in meinem Webshop erwerben:  Bausatz WIFFI-voice  und hier ist die  Bauanleitung  dazu.

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.

WIFFI-pump-2… die intelligente Steuerung der Zirkulationspumpe mit Heizungsüberwachung

WIFFI-pump-2… die intelligente Steuerung der Zirkulationspumpe mit Heizungsüberwachung

Die Vorgeschichte

Ich verwende meine  intelligente Steuerung für die  Trinkwasser-Zirkulationspumpe schon seit Jahren. Dafür habe ich eine Lösung mit einem Mikrocontroller Attiny entwickelt , die sehr gut als preiswerte standalone-Lösung funktioniert. Mit einem zusätzlichen Aktor mit allerdings zusätzlichen Kosten ist die Steuerung auch in die Homematic-Hausautomation integrierbar. Diese Lösung wird als Bausatz in meinem Webshop angeboten, weil sie kostengünstig und einfach ist. Zirkulationspumpensteuerung Attiny

Das neue  WIFFI_pump-2  Konzept eröffnet aber viel mehr Möglichkeiten, die über die Funktionalität der „alten“ Zirkulationspumpen-Steuerung weit hinausgehen. Mit dem WIFFI-pump-2 wird wie bisher die intelligente Steuerung der WW-Zirkulationspumpe erreicht aber mit der jetzt verfügbaren WLAN-Anbindung ist ein Datenaustausch sowohl mit der Homematic als auch mit anderen Servern  einfach möglich. Darüberhinaus  lassen sich beim WIFFI-pump-2  zwei 1wire-Temperatursensoren anschließen , um beispielsweise  die Vor- und Rücklauftemperatur zu messen und an die Homematic zu übertragen. Zusätzlich ist sogar im Hutschienengehäuse ein lichtstarkes OLED-Minidisplay optional verfügbar. So kann man zusätzlich auch die Funktion der Heizung überwachen und mit diesen Informationen mit der Homematic  geeignete Aktionen auslösen. Der WIFFI-pump-2 löst das Vorläufermodell  WIFFI-pump ab.

Grundsätzliche Aspekte

Eine Warmwasser-Zirkulation ist ein in der Hausinstallation heute oft eingesetztes Komfortmerkmal, um an allen Zapfstellen im Haus nahezu sofort nach Aufdrehen des Wasserhahnes warmes Wasser verfügbar zu haben. Dazu verwendet man eine Ringleitung, in der eine kleine sog. Zirkulationspumpe  das warme Wasser dauernd oder nur zu bestimmmten Tagesabschnitten im Kreis pumpt. Im Hinblick auf Energieeinsparung kommt schnell der Gedanke auf, durch „intelligentere“ Steuerung das System zu verbessern.

Der erste Gedanke ist meist die Verringerung des Verbrauchs von elektrischer Leistung durch die Zirkulationspumpe. In einem typischen Einfamilienhaus hat die heute meist nur 5W. Das heißt im Dauerbetrieb verbraucht diese Pumpe übers Jahr ganze 44KWh, also mit 25ct/KWH macht das etwa 11€. Allerdings wird  meist eine Schaltuhr  verwendet, die vielleicht 12h schaltet und demnach die Verbrauchskosten auf 6€/Jahr halbiert. Für 6€/Jahr lohnt sich wohl keine  „intelligentere“ Steuerung als eine einfache Schaltuhr!

Also warum denn hier was machen??
Der Grund liegt darin, dass die eigentlichen Verluste nicht elektrisch sind, sondern die erheblichen Wärmverluste der Ringleitung. Dazu habe ich Messungen gemacht, die hier auf der Webseite nachgelesen werden können:

zirkulationspumpe-warmebedarfsgerecht-geschaltet

Das Ergebnis kann man mit wenigen Kennzahlen trendmässig beschreiben:

– Elektrische Verluste  der Zirkulationspumpe:  5W   >> Jahreskosten 11€
– Wärmeverluste  der Ringleitung ohne Schwerkraftzirkulation:  60W   >>  Jahreskosten 132€    (mit einem Absperrhahn im Rücklauf wurde die natürliche Zirkulation abgeschaltet )
– Wärmeverluste der Ringleitung mit Schwerkraftzirkulation: 128W   >>  Jahreskosten 282€ !!
– Wärmeverluste der Ringleitung mit 12h/Tag laufender Zirkulationspumpe : 562W   >>  Jahreskosten 616€ !!!

Ohne jetzt das nur als „Hausnummer“  zu wertende Ergebnis weiter im Einzelnen zu diskutieren, wird eines klar:

Eine intelligente Steuerung der Zirkulationspumpe ist nicht wegen der elektrischen Energieeinsparung sinnvoll, sondern hauptsächlich wegen der damit möglichen Reduzierung der Verlustwärme !!

Das intelligentes Steuerungskonzept

Optimal ist danach, daß die Zirkulationspumpe auch nur dann läuft, wenn auch irgendwo im Haus warmes Wasser möglichst ohne Wärmeverzug gezapft werden soll. Dazu gehört erst mal eine Strategie, um den Nutzerwunsch nach warmem Wasser zu erkennen. Denkbar wäre  ein Bewegungssensor im Badezimmer oder ein  Geräuschmelder in den „Wasserräumen“. Aber oftmals geht man in diese Räume, ohne den Warmwasserhahn zu betätigen . Also doch vielleicht einen Taster in Wasserhahnnähe installieren, den man anstößt, wenn warmes Wasser benötigt wird ? Das widerspricht aber einer „intelligenten“ automatischen Bedienung!
Also vielleicht einen Sensor installieren, der den Durchfluss mißt? Zu teuer und das erfordert   einen geeigneten Sensor und einen Eingriff in die Installation… Nein, lieber nicht!

Die Lösung ist einfach und auch nicht neu: Am Vorlauf-Ausgang des Warmwasserspeichers wird einfach mit einem Temperatursensor die Temperatur gemessen. Wenn dann warmes Wasser gezapft wird, dann erhöht sich schlagartig dort die Temperatur. Diese Temperaturerhöhung wertet man mit einer Elektronik entsprechend aus und schaltet umgehend die Zirkulationspumpe ein. Diese schiebt nun das warme Wasser schnellstens in die Ringleitung, so dass bereits nach relativ kurzer Zeit  das warme Wasser an der Zapfstelle ist.  Und spätestens jetzt wird klar, daß hierfür eine Pumpe mit möglichst hoher Leistung viel besser geeignet wäre, als die heute mit Schaltuhr eingesetzten Kleinleistungs-Typen.

Abgeschaltet wird die Pumpe entweder nach 3 bis 4 Minuten ( wenn die Ringleitung gut und komplett durchspült ist) oder wenn im Rücklauf am Warmwasserspeicher die Temperatur angestiegen ist. Dazu würde allerdings noch ein zweiter Temperatursensor benötigt.

Nach mehreren Versuchen mit und ohne zweiten Temperatursensor im Rücklauf wurde die einfache Lösung mit nur einem Temperatursensor im Vorlauf praktisch umgesetzt. Die Vorteile mit einem zweiten Sensor wären nur sehr gering!

Die erste Steuerung war analog mit wenigen Bauelementen umgesetzt (siehe Link oben) und hat ein Jahr problemlos gelaufen. Allerdings hatten einige Nachbauer mit Bauteiltoleranzen der analogen Steuerung zu kämpfen, so daß der Wunsch nach einer robusteren digitalen Lösung aufkam, die zudem optional in meine Homematic-Haussteuerung gut integriert werden kann. Damit meine ich, daß die Homematic sowohl die Zirkulationspumpe einschalten kann, als auch bei selbsttätiger Einschaltung die Homematic über den Schaltzustand rückinformiert wird. (bidirektionale Einbindung).

Vielleicht wird der eine oder andere Leser die Frage stellen, warum denn nicht gleich die Zirkulationspumpe mit der Homematic steuern?
Die Antwort ist einfach, weil die aktuell verfügbaren Homematic-Temperatursensoren mit Aktualisierungsintervallen von 3 und mehr Minuten  viel zu langsam sind!

Technische Daten

Mit Verwendung des WeMos D1 mini Controllermoduls mit dem  hochintegrierten Wifi-Chip ESP8266 eröffnen sich ganz neue Möglichkeiten für die kompakte Realisierung eines Steuerungsmoduls im praktischen Hutschienengehäuse. Dabei wird nicht nur die intelligente Steuerung der Zirkulationspumpe nach oben beschriebenen Steuerungsprinzip möglich sondern zusätzlich werden mit dem Modul auch zwei sog. 1wire-Temperatursensoren abgefragt, deren Meßsignal an die Homematic-CCU übertragen und auf einem optionalen OLED-Minidisplay angezeigt wird.

Hier die wesentlichen Eigenschaften des WIFFI-pump-2:

  • schnelle Temperaturmessung am Warmwasser (WW)-Ausgang mit NTC und …
  • Einschalten der Zirkulationspumpe in Abhängigkeit von der WW-Temperaturerhöhung
  • Einschalten mit integrierter Internet-Wochenzeitschaltuhr mit 10 Schaltzeiten
  • beliebiges Einschalten der Zirkulationspumpe auch von der Homematic-CCU direkt
  • zusätzliche Messung von zwei Heizungstemperaturen mit optionalen 1wire-Sensoren (z.B. Vorlauf- und Rücklauftemperatur )
  • optionales lichtstarkes OLED-Minidisplay zur Anzeige  der Temperaturen
  • kompaktes Hutschienengehäuse nur 2TE
  • einfache Einstellung auf eigenen Webseiten mit dem Browser
  • WLAN-Kommunikation mit dem heimischen Router
  • automatische Kommunikation mit  der Homematic-CCU  oder unabhängiger Standalone-Betrieb
  • Einfaches Update über WLAN  (OTA) auch im verbauten Zustand
  • JSON-Datentelegramm abrufbar für die Integration in andere Systeme der Hausautomation

Die elektronische Schaltung

Die gesamte Schaltung konnte auf einer so kleinen Platine realisiert werden, daß sie in ein 2TE Hutschienengehäuse paßt. Auf der einen Seite werden die 5V-Spannungsversorgung (externes 5V-Netzteil mit mindestens  0,5A)  an die Schraubklemmen geschaltet. Auf der anderen Netzspannungsseite ist der Einschaltkontakt für die Zirkulationspumpe verfügbar. Die Statusanzeige erfolgt mit einer LED, die im Betrieb durch ein Schraubklemmenloch erkennbar ist. Diese LED-Anzeige benötigt man nur zum Anlernen und oder zur Funktionskontrolle.

wiffi_pump2_13

Die gesamte Verschaltung des Moduls zeigt das folgende Bild. Der NTC-Temperaturfühler mißt die WW-Auslauftemperatur und schaltet bei schnellen Temperaturerhöhungen am WW-Auslauf das Relais zum Einschalten der Zirkulationspumpe. Danach bleibt die Zirkulationspumpe für etwa 4min eingeschaltet, damit das warme Wasser in der WW-Zirkulationsleitung verteilt wird. Die Einschaltzeit von 4min kann an die individuellen Bedürfnisse  im sog. Expertenmodus angepasst werden. Wie das geht, ist weiter unten beschrieben. Aber die gewählten 4min sind für typische Zirkulationsleitungen ein guter Wert. Darüberhinaus können wie im Bild dargestellt sog. 1wire Temperatursensoren angeschaltet werden, mit denen ohne Eichung eine recht genaue Temperaturmessung möglich ist. Ich verwende diese Sensoren für die Messung der Vorlauftemperatur im Kesselkreis und zur Messung der Vorlauftemperatur für die Fussbodenheizung (nach dem Mischer). Aber was man letztlich damit macht,  kann man flexibel nach eigenen Bedürfnissen anpassen.

Folie13

Wichtige Anmerkung zu den 1Wire-Temperatursensoren mit dem DS18B20:
Die Sensoren werden teilweise mit unterschiedlichen Farben der Anschlussdrähte geliefert. Ich kenne aktuell folgende Versionen:
– wie Bild oben :    SCHWARZ=gnd, BLAU=data, ROT=+3.3V
– oder alternativ :  GELB = gnd,  GRÜN = data, ROT = +3.3V
– oder alternativ:   SCHWARZ = gnd,   GELB = data,  ROT = +3.3V

Der Nachbau

Zum Nachbau des WIFFI-pump habe ich einen Bausatz zusammen gestellt, der auch weniger löterfahrenen Elektronikern den Nachbau möglich macht.  Beim WeMos  D1 mini Modul müssen nur die Buchsenleisten eingelötet werden. Die wenigen restlichen Bauteile lassen sich mit meiner Bauanleitung recht schnell zusammenbauen.

wiffi_pump2_8

Den Bausatz gibt es optional auch mit den zusätzlich verwendbaren  zwei  1wire-Temperatursenoren vom Typ DS18B20. Diese Sensoren sind schon fertig mit einem 1m Kabel konfektioniert, wobei der Sensor in einer Edelstahlhülse sitzt.

Darüberhinaus gibt es optional ein lichtstarkes OLED-Minidisplay, das auch nachträglich einfach hinzugefügt werden kann. Nur das Displaymodul aufstecken, die Software erkennt automatisch das Modul. Damit das auch alles sehr professionell aussieht gibt´s zum Display einen passenden Kunststoffrahmen und eine Blende im 3D-Druck für das Hutschienengehäuse dazu.

wiffi_pump2_1

Die Inbetriebnahme

Die Steuerung sollte in einem Installationsgehäuse an einem trockenen Platz in der Nähe der Heizung untergebracht sein. Leitungslängen für die Messsignale sollten möglichst nicht länger als 3m sein. Im Hinblick auf zuverlässige Funktion sind die Messleitungen aber so kurz wie möglich zu dimensionieren. Bei den Signaleitungen sollte man immer Netzleitungen und Signalleitungen getrennt verlegen. Dazu sind alle entsprechenden Sicherheitsregeln für den Umgang mit Netzspannungen unbedingt zu berücksichtigten.

Ohne entsprechende Fachkenntnisse muß die Installation unbedingt von Fachpersonal  durchgeführt werden. Siehe auch nochmal meine Warnhinweise hierzu: Warnhinweise

Anlernen und Einstellen des WIFFI-pump-2

Für die Einstellung des Moduls muß man nur zwei Taster  betätigen:

>> den Reset-Taster an der Seite des WeMos-Moduls

>>  den Prog-Taster auf der Platine

Achtung: nie den PROG-  und RESET-Taster gleichzeitig drücken, da das Modul dann in den Programmiermodus geht und u.U. die Firmware beschädigt wird.

Im Werkszustand weiß der WIFFI-pump-2 noch nicht die Zugangsdaten des heimischen WLAN. Deshalb muß man zuerst diese Zugangsdaten einprogrammieren. Dazu braucht man ein Smartphone oder besser ein Notbook mit WLAN. Und das geht so:

>> Reset-Taster kurz drücken.

>> Nach etwa 12 sec beginnt die LED im 1sec-Takt zu blinken. Damit wird signalisiert, daß ein WLAN-Hotspot gesucht wird. Da aber noch die Zugangsdaten fehlen, macht der WIFFI-pump-2 das einige Zeit so und geht dann nach längstens nach 60sec wegen Erfolglosigkeit in den Standalone-Modus (sehr kurze Blitze im 1sec-Takt).

>>Will man aber seinen WIFFI-pump-2 an den heimischen Router anlernen , dann sollte man während der 60sec-Suchphase den Prog-Taster etwa 2sec drücken. Die LED quittiert das mit einem gleichmäßigen Blinken mit etwa 2Hz. Jetzt ist der WIFFI-pump-2 dauerhaft im sog. Hotspot-Modus. Damit stellt er einen eigenen Hotspot mit dem Namen (ssid)  wiffi auf der festen IP 192.168.4.1 zur Verfügung. Mit einem Smartphone oder besser mit einem Notebook kann man im WLAN-Modus nun mit diesem Hotspot eine gesicherte Verbindung herstellen. Das Passwort (pwd) ist wiffi1234.

> Danach mit dem Browser die Webseite zur Einstellung  des WIFFI-pump-2  aufrufen. Diese Webseite hat die feste IP 192.168.4.1  Achtung, diese IP-Adresse hat nichts mit der späteren IP-Adresse  des WIFFI-pump-2 im Heimnetz zu tun! Also man ruft im Browser einfach folgende Adresse auf   192.168.4.1/?  und erhält als Antwort die Hotspot-Webseite des WIFFI:

>> Mit wenigen verfügbaren Befehlen kann der WIFFI-pump-2  nun an den eigenen Router und die CCU angelernt werden: (… und nie den Doppelpunkt am Ende des Befehls  vergessen!)

  • 192.168.4.1/?ssid:meineSSID:    setzt die SSID des Routers, die SSID muß weniger als 47 Zeichen haben und keine Sonderzeichen enthalten
  • 192.168.4.1/?pwd:meinPasswort:   setzt den Router WLAN-Netzwerkschlüssel   ( WPA2) , Restriktionen wie bei SSID
  • 192.168.4.1/?ccu:192.168.178.41:   setzt die Homematic CCU-IP, dafür muß die CCU eine feste IP haben. Einstellen im Router !!

>> Damit ist schon der WIFFI-pump-2 für das Heimnetz eingestellt und kann mit dem Reset-Taster neu gestartet werden. Wenn die Router-Zugangsdaten richtig eingegeben worden sind, dann müßte nach etwa 12 sec der Wiffi-pump-2 beginnen, sich beim Router einzuloggen (LED blinkt jede Sekunde).  Meist dauert das einige Sekunden, bis das Einloggen erfolgreich ist und die LED dies signalisiert, indem sie jede Sekunde einen Doppelblitz sendet. Jetzt ist der WIFFI-pump-2 im Heimnetz mit einer eigenen IP und dem Namen  wiffi_pump.local  registriert. Welche IP das genau ist, das kann man im Router nachsehen.

>> An dem regelmässigen LED-Blitz kann man die Verbindungssituation erkennen:

  • sehr kurze und schwache regelmässige Blitze im 1sec-Takt: keine WLAN-Verbindung, stand-alone Betrieb!
  • helle regelmässige Blitze im 1sec-Takt: WLAN-Verbindung hergestellt. Aber keine CCU-Verbindung vorhanden!
  • helle regelmässige Doppelblitze  im 1sec-Takt: WLAN und CCU-Verbindung vorhanden!
  • helle regelmässige Blitze im 0,5sec-Takt: im Hotspot-Modus

Wichtig: Die Funktion der temperaturabhängigen Steuerung der Zirkulationpumpe funktioniert völlig unabhängig davon, ob WLAN-Verbindung da ist oder nicht! Ein Stand Alone Betrieb ist immer gewärleistet, auch wenn die CCU oder die WLAN-Verbindung ausfällt!

>> Jetzt läßt sich die Webseite des WIFFI-pump-2 mit jedem beliebigen Browser anzeigen. Man gibt in die Adresszeile einfach nur die IP oder den Namen ein:
http://<ip-wiffi>   oder einfach wiffi_pump.local. Das folgende Bild zeigt das Ergebnis.

Dabei ist zu beachten, daß die Messwerte nur beim Aktualisieren der Webseite oder Bedienen des Buttons „Aktualisierung Messwerte“ auch aktuell sind; eine permanente Aktualisierung der Anzeige erfolgt wegen Minimierung des Datenverkehrs nicht!

Einstellen der CCU

Damit  die Sensordaten und die Zustandsinformationen des Wiffi-pump-2 automatisch an korrespondierende Systemvariable in der Homematic-CCU geschickt werden, müssen einerseits in der CCU entsprechende Systemvariablen festgelegt werden und andererseits müssen die individuellen Namen dieser Systemvariablen auch  im Wiffi-pump-2 gespeichert werden. Das Anlernen des WIFFI-pump-2 an die CCU erfolgt also ganz einfach, indem man in der CCU die folgenden vier  Systemvariablen definiert:

Anmerkung: ab Firmware wiffi_pump_81 kann man mit dem Befehl setvar die u.a. CCU-Systemvariablen auch automatisch auf der CCU anlegen lassen. Einfach den setvar-Link anklicken und ca. 60sec warten. Damit entfällt das folgend beschriebene manuelle Eingeben der Systemvariablen!

>> wiffi_pump_ip  vom Typ Zeichenkette

>> wiffi_pump  vom Typ Logikwert , Werte EIN und AUS

>> wiffi_ww_temp  vom Typ Zahl, Maßeinheit °C    ( Anmerkung: ich verwende diesen Sensor zur Messung der Temperatur im WW-Speicher; kann natürlich individuell geändert werden! )

>> wiffi_vorlauftemp  vom Typ Zahl, Maßeinheit°C  ( Anmerkung: ich verwende diesen Sensor zur Messung derVorlauftemperatur der Heizung; kann natürlich individuell geändert werden! )

>> wiffi_ntc  vom Typ Zahl, Maßeinheit°C  ( Anmerkung:diese Systemvariable ist nur optional und wird nur in der CCU aktualisiert, wenn param 9 auf 1 steht! )

Eine funktionierende Kommunikation zwischen dem Wiffi-pump und der CCU erfordert absolut  gleiche Benamung der Systemvariablen in der CCU und im Wiffi-pump!

Wenn notwendig kann man mit dem name-Befehl  die HM-Systemvariablen auch mit eigenen Namen versehen . Standardmässig sind die oben im Bild gezeigten Systemvariablen benannt worden. Im ersten Schritt sollte man möglichst die von mir verwendeten Namen verwenden und kann dann die Erläuterung der nächsten 4 Befehle einfach überspringen !

  • 192.168.4.1/?name:o:meine_wiffi_ip:   setzt den individuellen Namenskürzel für die  entsprechenden HM-Systemvariable, welche die IP-Adresse dese Wiffi-pump enthält.
  • 192.168.4.1/?name:1:zustand_Pumpe:   setzt den individuellen Namenskürzel für die  entsprechenden HM-Systemvariable, welche den Schaltzustand der Zirkulationspumpe enthält.
  • 192.168.4.1/?name:2:meine_Temp_A:   setzt den individuellen Namenskürzel für die  entsprechenden HM-Systemvariablen, welche die Temperatur des 1Wire-Sensors an D12 /A enthält.
  • 192.168.4.1/?name:3:meine_Temp_B:   setzt den individuellen Namenskürzel für die  entsprechenden HM-Systemvariablen, welche die Temperatur des 1Wire-Sensors an D13 /B enthält.
  • 192.168.4.1/?name:3:meine_Temp_NTC   setzt den individuellen Namenskürzel für die  entsprechenden HM-Systemvariablen, welche die Temperatur des NTC-Sensors enthält.

Und bei der Homematic immer beachten, daß für die Namen der Systemvariablen nie Sonderzeichen außer dem Tiefstrich verwendet werden. Das gibt nur Ärger !!

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!

Das Modul holt sich die Zeit aus dem Internet von den gängigen Zeitservern. Standardmässig ist pool.ntp.org  als ntp-Zeitserver voreingestellt. Wegen der tageszeitabhängig manchmal schlechten Verfügbarkeit dieser Server wird empfohlen, den Zeitserver z.B. in der Fritzbox (mit der Adresse der Fritzbox)  zu verwenden. Vorher muss diese Funktion allerdings in der Fritzbox freigeschaltet werden:

>>Heimnetz > Netzwerk > Netzwerkeinstellungen > Zeitsynchronisation

Die Befehle des WIFFI-pump-2

Im WIFFI-pump-2 sind eine Reihe von Befehlen integriert, mit denen der WIFFI nach den eigenen individuellene Bedürfnissen eingestellt werden kann (… aber nicht muß!). Dazu sind 3 Webseiten vorhanden, die durch Anklicken der blauen Schrift-Buttons aufgerufen werden. Die Seite Normalmodus  zeigt die Messwerte , alle relevanten Statusinformationen und die möglichen Browser-Befehle.  Mit Anklicken des EIN/AUS-Buttons kann man die Zirkulationspumpe manuell dauerhaft schalten und mit Aktualisierung der Messwerte werden die Messwerte erneut ermittelt.

Folgende Befehle können aktuell per Browsereingabe verwendet werden (Achtung nie den abschließenden Doppelpunkt vergessen !) .

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.

Die Internet-Schaltuhr

Seht praktisch ist eine integrierte Schaltuhr mit 10 Schaltzeiten, die sich automatisch mit der aktuellen Internetzeit setzt. Die Schaltuhr kann hilfreich sein, wenn man beispielsweise in der Heizung feste Zeiten für die Desinfektion eingestellt hat. An diesen festen Zeiten kann man dann automatisch auch die Zirkulationspumpe einschalten. Zwar könnte man das auch über die Homematic machen, aber das Gerät soll auch ohne Homematic komfortabel funktionieren. Die Anwendungsmöglichkeiten einer integrierten Schaltuhr sind sicher vielfältig und müssen nicht näher erläutert werden.

Mit der Webseite „Schaltzeiten“ können insgesamt 10 Schaltsequenzen gesetzt werden. Das folgende Bild zeigt die Einstellseite:

Gesetzt werden die Schaltzeiten mit dem time-befehl in der Adresszeile des Browsers. Will man beispielsweise mit der Schaltzeit 1 die Zirkulationspumpe am Samstag (Wochentag 7) um 7h15 bis 8h15 einschalten, dann erfolgt dies mit dem Befehl in der Adresszeile des Browsers::

<ip-wiffi>/?time:1:7:0715:0815:

Weitere Erklärungen ergeben sich sicher aus dem obigen Bild der Webseite.

Der Experten-Modus

Als dritte Webseite ist der Expertenmodus vorhanden. Normalerweise sind hier keine Veränderungen durchzuführen. Und man sollte dies auch nur dann tun, wenn man weiß was man da einstellt. Ansonsten kann das Gerät u.U. danach nicht mehr funktionieren. Veränderungen von Kennwerten sind mit dem param-Befehl möglich. Wenn man beispielsweise die Laufzeit der Zirkulationspumpe von den eingestellten 240sec auf 300sec vornehmen will, dann macht man das mit dem Befehl:  <IP-wiffi>/?param:7:300:

Update der Firmware über WLAN

Ein Update des WIFFI erfolgt ohne Demontage bzw. Geräteöffnung komplett über das WLAN. Dabei ist der WIFFI im Heimnetz über WLAN eingeloggt und seine Webseite ist mit der vom Router vergebenen IP-Adresse aufrufbar. Hier ist für die ersten Versionen die genaue Beschreibung der Vorgehensweise als pdf-Dokument zum Runterladen :  wiffi_update_anleitung22

Ab der Firmwareversion wiffi_pump2_60a  ist das Update deutlich einfacher über die eigene Update-Webseite des WIFFI durchzuführen !
Im folgenden wird am Beispiel des WEATHERMAN das auch beim WIFFI-pump angewendete  Verfahren gezeigt:

Ein Update des WIFFI-pump kann ohne Demontage bzw. Geräteöffnung komplett über das WLAN erfolgen. Dabei ist der WIFFI-pump vorher im Heimnetz über WLAN eingeloggt und seine Webseite ist mit der vom Router vergebenen IP-Adresse aufrufbar.

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 WIFFI-pump.

Die Update-Seite des WIFFI-pump aufrufen (siehe nächstes Bild). Dort werden zwei Alternativen eines Updates angeboten: das Komplett-Update nur wenn das beim Update-File ausdrücklich angemerkt ist und das normalerweise verwendete Teil-Update.


Das Teil-Update über den Link Teil-Update auslösen und mindestens 15sec warten und erst dann den Link Update-Explorer betätigen.

Nach kurzer Zeit öffnet sich der Browser mit der Möglichkeit per „Durchsuchen“ den neuen update *.bin File einzugeben und dann mit dem Update-Button den Vorgang zu starten:


Nach einigen Sekunden wird ein erfolgreiches Update bestätigt und der WIFFI-pump einige Sekunden später mit der upgedateten Firmware  neu gestartet:

.

… und hier ist die aktuelle Firmware zum Download:

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 ggf. auf veränderte Standardeinstellungen gesetzt werden!

diese Versionen  werden alle mit und ohne 64×48- Display verwendet:

wiffi_pump_47 mit/ohne 64×48 Display
Ab 10/2016 wird als ein etwas breiteres OLED-Display mit 128×64 Pixel verwendet. Die dafür entsprechend geänderte Firmware ist:

wiffi_pump_53a mit/ohne 128×64 Display   >> besser einstellbarer Schaltalgorithmus (auch bei langsameren  Temperatursteigerungen) , Help-Funktion erweitert, PWD und SSID jetzt auch mit Sonderzeichen möglich

wiffi_pump_57a mit/ohne 128×64 Display  >> PWD und SSID mit Leerzeichen, verbesserte 1Wire-Temperaturmessung,Temperaturen mit Korrekturmöglichkeit, Update mit/ohne Erhalt der Zugangsdaten und Parameter, Parameter für Urlaubsabschaltung

wiffi_pump_60a mit/ohne 128×64 Display  >> vereinfachtes Update , zusätzliche Helpseite

wiffi_pump_61 mit/ohne 128×64 Display  >> verbessertes Verhalten bei WLAN-Störungen, Komplett-Update notwendig (siehe Update Menue)

wiffi_pump_66 mit/ohne 128×64 Display  >> Fix für neue CCU2-Firmware 2.27.7: 8181-Request angepasst, damit systemvariablen aktualisiert werden

wiffi_pump_69 mit/ohne 128×64 Display  >> JSON-Format angepasst, Bitte beachten: param[20] entsprechend der vorhandenen Hardwareversion setzen !

wiffi_pump_71 mit/ohne 128×64 Display  >> Die 1Wire-Eingänge können optional (param[21] einstellen!) auch als Tastereingänge verwendet werden. Taster über 330Ohm nach Ground! Die Taster schalten die Pumpe für die normale Pumpenzeit ein. Alternativ kann anstelle eines Tasters auch ein Bewegungsmelder etc. mit Open-Kollektor-Ausgang verwendet werden.

wiffi_pump_72 mit/ohne 128×64 Display  >> JSON-Telegramm korrigiert

01.11.2017 wiffi_pump_78 mit/ohne 128×64 Display  >> schnellere Browserreaktion, schnelle zyklische JSON-Komplett-Datenabfrage (>8sec) möglich (wichtig für IObroker, MQTT, etc),

30.12.2017 wiffi_pump_81 mit/ohne 128×64 Display  >>  Befehl setvar hinzugefügt: damit ist automatisches Setzen der für den WIFFI-pump relevanten CCU-Systemvariablen möglich

16.01.2018   wiffi_pump_85 mit/ohne 128×64 Display>> alternativ manuelle oder automatische  Browser-Datenaktualisierung möglich

11.03.2018   wiffi_pump_87 mit/ohne 128×64 Display >> Höhere Schaltempfindlichkeit mit Hardwareänderung: R3 jetzt 33k und  Wemos-Modul modifiziert. Siehe aktuelle Bauanleitung. Achtung: param[20] = 4 !

02.04.2018   wiffi_pump_88 mit/ohne 128×64 Display >> Watchdog integriert. Json-Ausgabe mit/ohne html-Header

Stable 07.06.2018   wiffi_pump_89 mit/ohne 128×64 Display >> Anzahl der regelmässigen Resets reduziert. „Schönheitsfehler“!

Stable 28.10.2018   wiffi_pump_90 mit/ohne 128×64 Display >> Fehler bei der Zeitumstellung korrigiert

Beta 14.07.2019   wiffi_pump_91mit/ohne 128×64 Display >> JSON-port einstellbar

Stable 23.10.2019   wiffi_pump_92 mit/ohne 128×64 Display >> DDarstellungsprobleme mit verschiedenen Browsern beseitigt

Beta-Komplett-Update 08.01.2020:  Wiffi_pump_2_96    größeres Update mit vielen Detailverbesserungen zur effektiveren Messwertübertagung an die CCU oder zum Datenserver. 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. Der  Schaltalgorithmus wurde verbessert und ist nun leichter an die individuellen Heizungsverhältnisse anpassbar (mit nur einem Parameter (param 1). 
Nach diesem größerem Update sollte man sicherheitshalber ein Factory-Reset (Taster 10sec  drücken) machen und den Router-Zugang im Hotspotmodus neu einrichten.. 

Beta 21.01.2020   wiffi_pump2_97 Update-Seite überarbeitet

Beta 01.03.2020   wiffi_pump2_98 Umschaltung Sommer/Winterzeit korrigiert

Beta 31.03.2020   wiffi_pump2_99a  Komplett-Update! Stabilitätsverbesserungen bei häufigem Webseitenaufruf, Nach dem Update  prüfen, ob param 20 auf  gleichem Wert wie vor dem Update steht (meistens 4)

Beta 12.04.2020   wiffi_pump2_100 Netzwerkeinstellungen bei fester IP verbessert.

Beta 16.05.2020   wiffi_pump2_104 schnellerer Webseitenaufbau durch Erhöhung der CPU-Taktfrequenz  von 80 auf 160Mhz,  ntp Zeitsynchronisation verbessert, keine Klartext-Darstellung des WLAN-Passwortes, watchdog optimiert

Beta 03.07.2020   wiffi_pump2_110 keine wesentlichen Funktionsveränderungen, aber stabileren Webseitenserver eingebaut. WLAN-Konnektivität wird auf Expertenseite angezeigt

Zum Updaten die heruntergeladenen Zip-Archive in ein temporäres Verzeichnis entpacken und zum Update nur die *.bin Datei verwenden, nicht den  Zip-File !!!

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:

Rückstellen in den Werkszustand

Manchmal kann es notwendig sein, die im EEPROM abgelegten Zugangsdaten für den heimischen WLAN-Router zu löschen und den WIFFI-pump in den Auslieferungszustand zu versetzen. Hierfür wird durch 2 sec-Drücken des PROG-Tasters zuerst in den  Hotspot-Modus geschaltet, was durch schnelles Blinken der roten LED angezeigt wird. Danach hält man den PROG-Taster für mehr als  10 sec gedrückt, was mit einer langsam blinkenden LED bestätigt wird, die dann in Dauerleuchten übergeht.  Jetzt sind alle Nutzerdaten gelöscht und mit Druck auf den RESET-Taster kann wieder neu gestartet 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.

Alternativ kann man das auch mit dem oben beschrieben factory-Befehl durchführen.

Schalten der Zirkulationspumpe mit der Homematic

Eigentlich braucht man die Zirkulationspumpe nicht von der CCU schalten, da sie ja vom WIFFI-pump-2 automatisch in Abhängigkeit von der Temperaturerhöhung am WW-Auslauf eingeschaltet wird.  Aber aus verschiedenen Gründen ist es dennoch sinnvoll, die Zirkulationspumpe zu bestimmten Zeiten einzuschalten. Beispielsweise wenn die Heizung zur Legionellendesinfektion zu einem bestimmten Zeitpunkt die Temperatur im WW-Speicher hochfährt, dann macht ein gleichzeitiges Spülen der Ringleitung durchaus Sinn. Oder wenn man morgens immer zu einer bestimmten Zeit duscht, dann will man nicht warten, bis nach Aufdrehen des Wasserhahnes die Zirkulationspumpe das warme Wasser erst ranbringt. In all diesen Fällen ist ein vorausschauendes zeitgesteuertes Einschalten absolut sinnvoll.

Das Einschalten erfolgt mit einem einfachen HM-Skript, das zum gewünschten Zeitpunkt die Pumpe eine bestimmte Zeit einschaltet.

HM_wiffi_prog

und hier ist das HM-Skript dazu, das in meinem Beispiel alle 15min zwischen 7h00 und 8h00 aufgerufen wird.

!hiermit wird die z_pump  für 300 sec eingeschaltet 
string befehl = "/?trigger:300:";   
string IP = dom.GetObject("wiffi_pump_ip").Value();  !Holt IP_adresse des WIFFI_wz
var send_data = "http://" + IP  + befehl; !Befehl zusammensetzen
 
WriteLine(send_data);
string stdout; string stderr;           !und Befehl ausgeben
system.Exec("wget -q -O - '"#send_data#"'", &stdout, &stderr);

Man kann auch einfach mit einem Browser dies ausprobieren, indem man folgenden Befehl eingibt:

<ip-wiffi>/?trigger:300:       Danach schaltet die Zirkulationspumpe für 300sec ein.

Natürlich kann man solch einen String auch von anderen Rechnern wie Rasberry und Co. abschicken. Somit ist der WIFFI-pump sehr zukunftssicher. Vielleicht mache ich dazu mal eine einfache App . Anregungen dazu nehme ich gerne entgegen!

Die Montage des NTC-Temperatursensors

Der Temperatursensor muß am vorlaufseitigen Ausgangsrohr des Wasserspeichers so nah angebracht werden, daß bei Zapfen von warmem Wasser möglichst schnell eine Temperaturerhöhung gemessen wird. Andererseits darf der Sensor nicht zu nah am Wasserspeicher sein, weil sonst die wasserseitige Wärmeausstrahlung das Rohr immer erwärmt. Mein Erfahrungswert für die optimale Leitungsentfernung zwischen Sensor und Speicherausgang ist  etwa 40cm bis 60cm; das hängt vom Leitungsquerschnitt und den räumlichen Gegebenheiten ab. Muß man halt etwas probieren!
Test: Wenn die Zirkulationspumpe längere Zeit nicht gelaufen ist, dann sollte der geplante Anbringungsort für den Sensor höchstens handwarm sein!
Folie8

Besonders wichtig für eine gute Funktion ist natürlich eine gut entlüftete Ringleitung. Wenn hier sich Luftblasen angesammelt haben, dann ist eine effektive Pumpfunktion nicht möglich. Besonders die Schwerkraftbremse muß einwandfrei funktionieren, damit bei abgeschalteter Zirkulationspumpe auch wirklich kein Wasser zirkuliert. Prüfen kann man das folgendermaßen:
Zirkulationspumpe stromlos machen und mindestens 2 Stunden den Kreislauf abkühlen lassen. wenn  danach der Rücklauf  kalt ist und der Vorlauf nur auf dem ersten Meter handwarm, dann ist keine natürliche Zirkulation da und die Schwerkraftbremse ist in Funktion.

Danach wird die Zirkulationspumpe eingeschaltet und die Zeit gemessen, bis das warme Wasser am Rücklauf angekommen ist. Wenn nach 2 bis 5 Minuten das warme Wasser im Rücklauf angekommen ist, dann scheint der hydraulische Pumpenkreis wohl in Ordnung zu sein!

Hinweise bei Funktionsproblemen

Ein ganz einfacher Funktionstest ist nun möglich, indem man den noch nicht montierten kalten NTC-Temperatursensor zwischen den Fingern einige Sekunden anwärmt. Dann muß sofort das Relais einschalten und nach etwa 4min die Zirkulationspumpe wieder abschalten. Wenn das so funktioniert, dann funktioniert der Wiffi-pump richtig!

Wenn es nicht funktioniert, dann sind nachfolgend einige mögliche Fehlerursachen aufgelistet:

  • Ist die Leitung für den NTC-Sensor nicht länger als 1 bis 2m und liegt möglichst nicht mit anderen Kabeln nah zusammen
  • Ist das Netzteil in Ordnung ? Oft neigen Billig-Netzteile zu Störungen.
  • Ist der NTC-Sensor an einem metallischen Rohr montiert ? Kunststoffrohre funktionieren nicht !
  • Hat der NTC-Sensor guten Wämekointakt mit dem Rohr am WW-Auslauf ?
  • Ist der Sensor auch nicht zu nah am WW-Auslauf positioniert, so daß bei  Erwärmung des WW_Speichers die Erwärmung bis in das WW-Auslaufrohr einwirkt.
  • Hat die Zirkulationspumpe eine sog. Schwerkraftbremse ? Bei modernen WW-Pumpen ist das Ventil in der Pumpe. Es gibt aber auch Rückschlagventile, um ein Zirkulation bei abgeschalteter Pumpe zu verhindern.
  • Wenn die Pumpe trotzdem zu häufig schaltet, dann kann in den Experteneinstellungen der Wert param[1] erhöht werden. Typischer Einstellbereich 4 (zu empfindlich)  bis 20 ( unempfindlich). Wenn param[11] vorhanden, dann diesen Wert nicht kleiner als param[1] einstellen.

Hier noch entsprechende Hinweise von der Help2-Seite des WIFFI-pump:

 

Daten nach FHEM schicken

Hier ist eine schöne Beschreibung, wie man die Daten zu FHEM schickt und dort auswertet:

https://homematic-forum.de/forum/viewtopic.php?f=31&t=32030&start=40#p519715

… wo gibt´s den Bausatz ?

Einen kompletten Bausatz des WIFFI-pump-2  kann man in meinem Webshop erwerben: 

Bausatz WIFFI-pump-2

 

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. Auch die notwendigen Eingriffe in das Heizungssystem dürfen nur von ausgebildeten Fachpersonal durchgeführt werden. Es sind die geltenden Sicherheitsvorschriften und die DVGW-Richtlinien einzuhalten.

 

 

Perfekte Videoüberwachung mit preiswerten Kameras und einem NAS

Perfekte Videoüberwachung mit preiswerten Kameras und einem NAS

Vorweg…

Ja ich habe eigentlich schon viele negative Erfahrungen mit verschiedenen Billig-Überwachungskameras mit WLAN (im folgenden von mir einfach IPCAMs genannt) sammeln können. Mit dem Preisverfall kam schon vor Jahren der Wunsch auf, eine Videoüberwachung für den Haustürbereich und für einige Wohnräume eben mit diesen preiswerten IPCAMs zu realisieren. Im Prinzip ging das auch alles mehr schlecht als recht, aber letztlich waren die Lösungsansaätze nicht überzeugend und hatten mehr Spielcharakter als professionellen Nutzwert. Die mitgelieferte Software war so „grottenschlecht“, daß die Inbetriebnahme meistens einige Stunden in Anspruch nahm. Auch die „Bedienungsanleitungen“ sind in der Regel nicht das Papier wert, auf dem sie gedruckt sind. Also das Thema entweder beiseite legen oder eben teure Kameras kaufen! Und das war es mir bisher einfach nicht Wert bzw. der Nutzeffekt für die Hausautomation war mir persönlich einfach zu gering. Allein die Bewegungsmeldungen der verschiedenen IPCAMs sich als Email mit Schnappschuss-Anhang zuschicken zu lassen, ist ein Drama. Jede Kamera hat ihr eigenes „Betriebssystem“ mit völlig unterschiedlichen Einrichtungsmöglichkeiten. Dementsprechend verwendet auch jede Kamera von unterschiedlichen Herstellern meist verschiedene Überwachungsprogramme für den PC. Es gibt zwar Software-Ansätze, um mit einem Programm die unterschiedlichsten  Kameras einzubinden, aber die Installation ist gerade bei Billig-Kameras meist ein Riesenprobem. Und irgendwann hat man dann „die Nase voll“!

Der Lösungsansatz Synology-NAS

Ein neuer Anlauf kam mit der Anschaffung eines NAS-Laufwerkes für das häusliche Rechnernetz. Ursprünglich als Backup-Laufwerk geplant zeigen sich sehr schnell die überzeugenden Möglichkeiten auf, die ein rund um die Uhr laufender kleiner Rechnerserver im Haus hat. Gleichzeitig verbraucht so ein Gerät nur einige Watt, so daß ein 24/7-Betrieb auch unter Berücksichtigung des Energieverbrauchs durchaus akzeptabel ist. Ich habe mir von Synology eine DS215 mit zwei Festplatten zugelegt. Mittlerweile gibt es Nachfolgemodelle, die ähnliche Eigenschaften haben. Der Vorteil eines solchen NAS ist aber, daß eine Reihe von Softwaremodulen mitgeliefert werden, die insbesondere für die Videoüberwachung von großem Wert sind! Bei Synology wird den NAS-Laufwerken eine professionelle Software namens SURVEILLANCE mitgegeben, die eine durchgehende Aufzeichung verschiedenster Kameras der Videoüberwachung möglich macht. Dabei sind die Lizenzen für zwei Kameras schon im Anschaffungspreis des NAS inbegriffen. Zusätzliche Kameras benötigen weitere Lizenzen, welche nicht ganz billig sind (ca 50€ je Kamera). Aber mit zwei IPCAMs ist man für den häuslichen Betrieb ja auch schon ganz gut ausgerüstet.

Der Vorteil dieses Systems liegt darin, daß man die meistens unbefriedigende eingebaute Bild- und Alarmauswertung der verschiedenen Kameras  nicht mehr benötigt, weil dies zentral in der Surveillance-Software auf dem NAS sehr professionell gemacht wird. Damit hat man dort für jede Kamera, egal von welchem Hersteller, eine zentrale Auswertung. Diese kann ausgelöst von den verschiedensten Events dem Nutzer Emails oder Push-Nachrichten usw. aus der eigenen gesicherten Softwareumgebung zuschicken. Kein Umweg über den Server des Kameraherstellers, der auch noch gerne Zugang zum häuslichen Rechner hätte! Von den IPCAMs wird also nur die reine Basis-Videofunktionalität gefordert und verwendet.

…und das öffnet dann die Tür auch zu einfachen und teilweise spottbilligen IPCAMs aus Fernost!

Die verwendeten IPCAMs

Das Problem bei den Billig-Kameras ist, daß jeder Hersteller andere Parameter des Videostreams verwendet. Die Inbetriebnahme mit standardisierten Videosignalen ist im Prinzip meistens möglich, wenn man nur die verwendeten Ports etc.durch fleißiges Googeln heraus bekommt. Ich habe mir eine WLAN-Kamera von SRICAM zugelegt, die aktuelI in China schon für 12€, in Europa bei Ebay schon für deutlich unter 20€ zu haben ist!  Bei dem Preis sollte man gar nicht erst, die unpraktischen sog. PTZ-Kameras (mit Schwenkmöglichkeit) verwenden, sondern fest eingestellte Blickwinkel einsetzen. Ich verwende zwei verschiedene sehr kompakte Kameras …

-SRICAM SP009 mit HD-Auflösung und normaler Brennweite, IR-Nachtbeleuchtung ,eingebautes Mikrofon und Lautsprecher für Wohnräum und besonderen Aussenbereichen.(Preis 12/2017 unter 15€)

– SRICAM HD 960P mit HD-Auflösung und Fischauge(!)-Objektiv, IR-Nachtbeleuchtung ,eingebautes Mikrofon und Lautsprecher für den Eingangsbereich (Preis 12/2017 unter 20€)

Achtung: Diese Kameras funktionieren nur dann an einer Fritzbox, wenn bei den WLAN Funkkanal-Einstellungen das Protokoll 802.11 n+g+b aktiviert ist !!!!

Diese Kameras sind nicht ausgesprochen geeignet für Outdoor-Anwendungen. Da sie aber so klein sind, habe ich sie in den wettergeschützten Ecken der Fensterlaibungen gut wettergeschützt und fast unsichtbar unterbringen können. Ein weiterer Vorteil ist die Versorgung nur mit 5V (USB-Netzteil) anstatt mit 12V. Insgesamt verbrauchen sie nur einige wenige Watt, abhängig davon ob die IR-LEDS nachts eingeschaltet sind.

Die Kameras sind alle WLAN-Kameras und müssen natürlich mit den Zugangsdaten des heimischen Routers ( SSID und PWD ) programmiert werden. Das erfolgt mit der kameraspezifischen App auf dem Smartphone. Bei der  Sricam ist sogar die mitgelieferte Anleitung und die App ganz brauchbar!

Nach der Installation sollte man im Router unbedingt überprüfen, daß die IPCAM auch keinen internetzugang mehr hat. Bei der Fritzbox sollte man dazu die Freigabe bzw. das Zugangsprofil für die Internetnutzung von „Standard“- auf „Gesperrt“ umschalten. Ansonsten überträgt die Kamera möglicherweise alles in die weite Welt!

Die Installation auf dem NAS

Die Basis-Installation des Synology-NAS mit der SURVEILLANCE-Software möchte ich hier nicht beschreiben, denn dafür gibt es recht gute Tutorials und youtube-Videos. Nachdem das erfolgt ist steht die folgende Weboberfläche zur Verfügung.

Von den verschiedenen dort angebotenen Apps braucht man meistens nur eine Untermenge, die mit rechter Maustaste zum Desktop hinzugefügt wird (siehe folgendes Bild).

Öffnet man die „IP-Kamera“, dann kann man die erste Kamera anlegen. Bei mir ist das die „sricam“, welche man mit „Hinzufügen“ im IP-Kamera-Fenster  sichtbar macht:

Bearbeiten kann man den Eintrag nun in dem folgenden Menue

Die IP-adresse der IPCAM kann man vom Router erfahren oder aber hier im Menue suchen lassen (Vergrößerungsglas). Da die von mir verwendete IPCAM von Sricam aktuell noch nicht in der Liste der originär von SURVEILLANCE unterstützten Kameras enthalten ist, muß man die im Bild verwendeten Parameter verwenden. Der Benutzername  und das Passwort sind auf der Rückseite der Kamera aufgedruckt. Wenn dann mit  „Verbindung testen“ .ein positives Ergebnis kommt, dann ist mit „Speichern“ die Einrichtung der Kamera schon fertig. Jetzt kann man auf den Kameraeintrag der soeben erstellten IPCAM klicken und erhält ein neues Fenster mit dem aktuellen Videosignal:

Jetzt kann man noch weitere Kameras anlegen (2 Lizenzen sind kostenlos enthalten) und sich falls gewünscht die Bilder mit der Live-Ansicht_App ansehen:

Da wir ja auf einem NAS sind, ist eine optionale Daueraufzeichnung überhaupt kein Problem. Mit der  „Chronik“-App kann man sehr komfortabel die Aufzeichnungen ansehen:

Über das Smartphone kann man natürlich sich die verschiedenen Videoquellen auch von extern ansehen. Dazu steht eine geeignete App für IOS oder Android zur Verfügung, die man installieren muß .Damit hat man dann nur eine professionelle  App für alle Kameras zuhause!

Benachrichtigung  versenden

Die einzelne IPCAM hat in der Regel eigene Möglichkeiten, bei Bewegungserkennung beispielsweise eine Email mit optionalem Bildanhang zu verschicken. Das ist bei jeder IPCAM aber immer eine neue Herausforderung, die Bewegungserkennung und die Email-Versendung zu programmieren. Bei SURVEILLANCE ist das aber kein Problem mit der App „Benachrichtigung“. Dabei kann man sowohl Emails, Pushmeldungen als auch SMS verschicken.

Kommunikation mit der Homematic

Dieser Abschnitt ist natürlich für den ambitionierten Homematiker von besonderem Interesse, denn man möchte beispielsweise in Abhängigkeit von erkannten Bewegungen gezielte  Aktionen mit der Homematik auslösen. Das kann ein Aussenlicht sein, welches bei Bewegung eingeschaltet wird, das kann aber auch eine Sprachausgabe sein, die bei erkannten Geräuschen gestartet wird. Entscheidend ist auch hierfür die bereits genannte „Benachrichtigung“-App, denn wir wollen in Abhängigkeit von Events die CCU benachrichtigen. An einem einfachen Beispiel möchte ich das Vorgehen aufzeigen.

Die Aufgabe soll sein, bei erkannten Bewegungen auf der CCU eine logische Systemvariable auf true  zu setzen. Falls diese Variable nicht nachgetriggert wird, soll nach einer programmierbaren Zeit sie wieder auf  false gesetzt werden. Dazu definieren wir auf der CCU eine neue Systemvariable, wir nennen sie „sricam“ und legen sie als logische Systemvariable fest. Dann machen wir eine einfaches WebUI-Programm, welches diese Variable beispielsweise nach 60sec wieder zurücksetzt:

Die CCU-Systemvariable muß natürlich von SURVEILLANCE bei Bewegung auf true gesetzt werden. Das passiert mit der „Aktionsregel“-App. Das ist ein sehr leistungsfähiges Werkzeug, um in Abhängigkeit von Kamera-Events etwas auszulösen. Wir wollen jetzt aber  „nur“ die CCU-Systemvariable bei Bewegung auf true setzen. Dazu öffnen wir die Aktionsregel-App…

und öffnen den Reiter „Bearbeiten“…

und weiter den Reiter „Ereignis“…

… und den besonders wichtigen Reiter „Aktion“:

Hier muß man als URL einen bestimmten String eingeben, um die CCU-Systemvariable  (hier mit dem Namen sricam ) auf true zu setzen. Der String muß den eigenen Verhältnissen angepasst werden, in dem man  myCCUip durch die IP-Adresse der eigenen CCU ersetzt. Hier die Befehlszeile, die exakt so eingegeben werden muß :

Url:   http://myCCUip:8181/GET/xy.exe?antwort=dom.GetObject(„sricam“).State(„true“)

danach speichern und  kontrollieren, ob bei Bewegung auch in der CCU die Systemvariable sricam auch auf true gesetzt wird und nach einer Minute wieder auf false geht.

Fertig !

 

Der WIFFI-WZ 2.0 … der Wohnzimmersensor

Der WIFFI-WZ 2.0 … der Wohnzimmersensor

Update 05.10.2018 : JSON an beliebige IP mit beliebigem Port „sendbar“

Das ist der  WIFFI-WZ !

Der WIFFI-WZ ist das erste Modul einer Reihe von weiteren Sensor- und Aktor-Modulen, die hauptsächlich zur  Erweiterung  und  Ergänzung der Hausautomation mit der Homematic konzipiert sind.  Die WIFFI´s sind allesamt Funkmodule , die das in nahezu jedem Haushalt vorhandene gesicherte WLAN-Funknetz verwenden, um mit der Homematic-CCU zu kommunizieren.

Der WIFFI-wz bringt  8 (!)  Sensoren und einen Warnmelder unter einen Hut:IR-Bewegungsmelder links

  • IR-Bewegungsmelder rechts
  • Temperaturmessung (mit DHT22)  (BME280 alternativ verfügbar)
  • Luftfeuchtemessung (mit DHT22)  (BME280 alternativ verfügbar)
  • Luftdruckmessung (mit BMP180 oder BMP280 oder BME280 )
  • Geräuschmelder mit einstellbarer Empfindlichkeit
  • Helligkeitsmessung /Luxmeter  mit BH1750
  • Luftgütesensor  mit MQ135 oder optional mit MH-Z14
  • Beeper als akustischer Warnmelder

Zusatzlich werden aus diesen Messwerten für die Hausautomation sehr nützliche Kennwerte berechnet und an die Homematic oder andere Server übertragen:

  • Elevationswinkel der Sonne  (für Rollladen- und Beschattungssteuerung)
  • Azimutwinkel der Sonne  (für Rollladen- und Beschattungssteuerung)
  • Taupunkt-Temperatur (für scimmelvermeidung und Steuerung von Lüftungen und Entfeuchter)
  • absolute Feuchtigkeit (für scimmelvermeidung und Steuerung von Lüftungen und Entfeuchter)
  • Luftdrucktrend zur Erkennung von Wetteränderungen

Und so sieht das Gerätchen im zusammengebauten Zustand aus. Mit einer Stromversorgung über ein einfaches 5v/1A-Steckernetzteil sind keine Batterien notwendig. Das macht auch Sinn, weil ja im Wohnraum eh eine Steckdose vorhanden ist und regelmäßiger Batteriewechsel nur nervt! Darüberhinaus benötigen fast alle Gassensoren eine Beheizung, die mit Batterien gar nicht sinnvoll darstellbar ist!

Der WIFFI-WZ ist ein Selbstbauprojekt; der Bausatz dafür mit bereits programmierten Chips kann über  meinen Webshop bezogen werden. Ein mitgelieferte bebilderte Bauanleitung macht den Nachbau auch für „Nicht-Nerds“ gut machbar. Lediglich etwas Erfahrung mit Elektronik-Bauteilen und Lötkolben ist notwendig. Der WIFFI selbst ist bereits programmiert. Die Eingabe der Zugangsdaten für den heimischen WLAN-Router und der IP-Adresse der eigenen Homematic-CCU erfolgt sehr komfortabel mit einem Smartphone/Tablet oder Notebook auf der eigenen Webseite des WIFFI-WZ .

Die Vorgeschichte

Eigentlich war dieser Sensor als reiner „Wohnzimmersensor“ konzipiert, aber die Diskussion hier zeigte, daß ein großes Interesse an einem solchen Sensor besteht und  eine universelle Verwendbarkeit in jedem Raum gewissermaßen als „Raumsonde“  für viele Hausautomatisierer sehr interessant ist. Entsprechende geeignete Multifunktionssensoren gibt es zumindest für die Homematic nicht, sondern man müßte die komplexe Multifunktion mit einer Vielzahl von Einzelsensoren darstellen, was nicht nur hohe Kosten bedeutet sondern auch wegen des dann verwendeten „Gemischtwarenladens“ auch sehr unschön aussieht! So ist unter dem Pseudonym „Wohnzimmersensor“ dieser nachfolgend als WIFFI-WZ  bezeichnete Multifunktionssensor entstanden, der die Anforderungen an eine anspruchsvolle intelligente Hausautomation ausgezeichnet erfüllt.

1. Der WIFFI-WZ  … 8 (!) Sensoren unter einem Dach!

Die Anforderungen an einen Raumsensor sind bestimmt durch die Anforderungen der in diesem Raum wohnenden Menschen an Funktionalität, Komfort und Lebensqualität. Und da spielen Licht, Luft, Geräusche und Bewegungen eine zentrale Rolle. Deshalb wurde die Auswahl der notwendigen Sensoren im Hinblick auf die entsprechenden Zustandsparameter des Wohnraumes vorgenommen. Mit den Eigenschaften der verwendeten Sensoren ergeben sich daraus die Technischen Eigenschaften des WIFFI-WZ:

Lufttemperatur, Messung mit DHT22, Technische Details hier: DHT22 Daten oder alternativ mit dem BME280
Luftfeuchtigkeit, Messung mit DHT22  oder alternativ mit dem BME280
Luftqualität, Messung mit MQ135, Technische Eigenschaften hier: MQ 135 Datenblatt
Luftdruck, Messung mit BMP180, Technische Eigenschaften hier: BMP 180 Datenblatt oder alternativ mit dem BME280
Helligkeit, Messung mit BH1750,  Datenblatt hier: BH 1750 Datenblatt
Geräusche / Lautstärke:   Messung mit Elektret-Mikrofon und Auswertung mit geeigneter Schaltung
–  2 Bewegungen in zwei Raumrichtungen: nach rechts und  links. Bewegungsmelder nach dem PIR-Prinzip, Datenblatt : http://www.mpja.com/download/31227sc.pdf

Insgesamt sind das 8  Sensorsignale, die abhängig von den Veränderungen der gemessenen Signale mehr oder weniger häufig an die Homematic-Zentrale gesendet werden. Die Übertragung der Sensorsignale  an die Homematic erfolgt ausschließlich drahtlos, natürlich  mit WPA2 abgesichertem WLAN.

2. Der WIFFI-WZ …  Nachbau ganz einfach!

Damit der Nachbau auch für den weniger versierten Elektroniker möglich ist, wurde ein Komplettbausatz entwickelt. Dabei ist die Basisplatine mit dem Prozessor ESP8266-12 und den den vielen kleinen SMD-Bauelementen bereits auf der Trägerplatine verlötet. Lediglich größere Steckverbinder müssen selbst konfektioniert und verlötet werden. Sorgfalt und der fachgerechte Umgang mit dem Lötkolben sind aber
schon erforderlich!

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Alle Teile und alle zu verlötenden oder steckbaren Sensoren sind beim Bausatz schon dabei. Das Netzteil wird allerdings nicht mitgeliefert. Benötigt wird ein 5V/1A Steckernetzteil mit 5,5mm/2.1mm Hohlstecker.  Dabei sollte man beim Netzteil auf gute Qualität achten, weil diese ja immerhin im Dauerbetrieb arbeiten.  Die einschlägigen Elektronikhändler bieten hier genügend Alternativen an.

In der Bauanleitung  hier wird Schritt für Schritt der Zusammenbau erklärt.  In deutlich weniger als einer Stunde müßte normalerweise ein erfolgreicher Zusammenbau  erledigt sein.

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Mehr Infos zum Selbstbau in der WIFFI-WZ Bauanleitung ab Firmware wiffi_wz_37

3. So sieht der WIFFI-WZ im Gehäuse aus

Damit der WIFFI-wz auch im Zimmer eine gute Figur macht und an geeigneten Stellen optisch ansprechend platziert werden kann, wurde eine kubische Gehäuseform entwickelt. Diese nimmt die Platinen mit allen Sensoren auf und ist im 3D-Druckverfahren hergestellt. Es muß nicht nachbearbeitet werden, da bereits alle Bohrungen und Ausschnitte enthalten sind. Das verwendete Kunststoffmaterial ist PLA-Filament. Deshalb ist kein Betrieb im Aussenbereich oder unter sehr warmen Umgebungsbedingungen möglich. Das Gehäuse ist formstabil bis ca. 60°C, was für den sinnvollen Betrieb des WIFFI-wz mit eingebautem Temperatursensor normalerweise ausreichend sein sollte. Die Oberfläche ist nicht völlig glatt sondern hat aufgrund des Herstellverfahrens eine schichtweise Struktur wie man in den beigefügten Bildern erkennen kann.


Das Gehäuse ist unten offen, damit die Eigenerwärmung der Platine und insbesondere des beheizten Gassensors mit den rückwärtigen Lüftungsschlitzen abgeführt wird. Der Temperatursensor ist ganz unten montiert, damit Fehlmessungen durch thermische Effekte im Gehäuse möglichst gering sind.

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Man kann das Gehäuse noch weiter „veredeln“ . Dazu sind die Gehäuseflächen möglichst glatt zu schleifen und ein sog. Dickschichtfüller aufzutragen (aus dem Autozubehörhandel). Dann kann man abschließend mit Acryllack die Deckschicht in der gewünschten Farbe aufbringen. Das Gehäuse ist aus 3D-Ausdruck in meinem Webshop als Option für den WIFFI-wz verfügbar. Wer einen eigenen 3D-Drucker hat, der kann auch das Gehäuse selber ausdrucken. Hier der stl-Datenfile als Download dazu: WIFFI-wz 3D-Gehäuse  Unter Windows 10 kann man sich das Gehäuse mit dem standardmäßig verfügbaren Programm  3D Builder ansehen und ggf. editieren bzw. anpassen.

Wer die Montage im Deckengehäuse vorzieht, für den ist diese Lösung gedacht:

4. Programmierung und Einstellung

Der WIFFI hat schon einen komplett programmierten Mikrocontroller mit WLAN auf dem Board. Die bei WLAN notwendigen Zugangsdaten für den heimischen Router können sehr komfortabel eingegeben werden, indem man den WIFFI-WZ als Hotspot arbeiten läßt.  Auf der eigenen Webseite des WIFFI-WZ kann man dann die notwendigen Daten und Einstellungen mit einem Browser durchführen. Dafür sind keinerlei Programmierkenntnisse notwendig, also alles sehr einfach :)) Die folgenden Schritte zeigen kochrezeptartig das Vorgehen:

1. RESET-Taster drücken, etwa 20sec warten bis die rote LED etwa alle 2sec blinkt (dabei versucht der WIFFI sich ins WLAN einzuloggen, was natürlich wegen des Fehlens der Zugangsdaten noch nicht geht)

2. Dann den PROG-Taster etwa 2sec drücken bis die rote LED in 1sec-Takt blinkt.  Jetzt ist der WIFFI-WZ im Hotspot-Modus. Achtung: nie den PROG-  und RESET-Taster gleichzeitig drücken, da das Modul dann in den Programmiermodus geht und u.U. die Firmware beschädigt wird.

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 zum „wiffi“ vorhanden sein.

4. Auf dem so im WLAN eingeloggten Smartphone oder Tablet in die Adresszeile des Browsers die Webseite des WIFFI-WZ  aufrufen mit: 192.168.4.1/? Die Antwort sieht dann so aus:

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 WIFFI-WZ startbereit und kann mit Druck auf den RESET-Taster neu gestartet werden. Nach etwa 15 bis 30 sec blinkt die LED  solange im 2sec Takt bis der WIFFI sich im heimischen WLAN eingeloggt hat. Danach, im normalen Betrieb,  blinkt die rote LED immer dann, wenn die Bewegungsmelder „anschlagen“. Jetzt kann die Webseite des WIFFI-WZ im Heimnetz aufgerufen werden. Dazu schaut man im Router nach, welche IP der WIFFI 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: wiffi_wz.local.  Allerdings kann diese letzte Methode in manchen 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 WIFFI-WZ immer diese gleiche IP zuteilt.

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. Die 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 definieren. Im ersten Schritt sollte man aber diese Vorgabe erst mal behalten! Darunter werden auf dieser Webseite die Sensorsignale des WIFFI-WZ dargestellt.  Diese Werte werden nicht automatisch in einem festen Zeitraster aktualisiert, um das Datenaufkommen zu begrenzen. Erst durch Aktualisierung der Webseite oder Klick auf den Link Aktualisierung der Messwerte wird die Anzeige auch aktualisiert. Später ist eine APP geplant, welche die Daten anzeigen und möglichst als Diagramm darstellen soll. Mit Klick auf die Buzzer-Links kann man manuell den Buzzer ein- und ausschalten. Natürlich geht das auch mit der CCU mit dem unten beschriebenen Skript. Die Webseite des WIFFI-WZ ist haupsächlich zum komfortablen Einstellen und Anschauen der Daten.

Die Kommunikation mit der CCU läuft im Hintergrund völlig automatisch ab.

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

Anmerkung: ab Firmware wiffi_wz_89 kann man mit dem Befehl setvar die u.a. CCU-Systemvariablen auch automatisch auf der CCU anlegen lassen. Einfach den setvar-Link anklicken und ca. 60sec warten. Damit entfällt das folgend beschriebene manuelle Eingeben der Systemvariablen!

wz_ip vom Typ „Zeichenkette“
wz_motion_left vom Typ „Logikwert“
wz_motion_right vom Typ „Logikwert“
wz_temp vom Typ „Zahl“ mit Maßeinheit „°C“
wz_taupunkt  vom Typ „Zahl“ mit Maßeinheit „°C“
wz_feuchte vom Typ „Zahl“ mit Maßeinheit „%“
wz_feuchte_abs