Klimaüberwachung

In diesem Beitrag geht es um ein Projekt, das schon kurz nach dem Bau meiner Werkstatt im Jahr 2013 angefangen hat und in mehreren Etappen entstanden ist: Die Klimaüberwachung. Vor ein paar Tagen habe ich die letzten Baustellen beseitigt, Grund genug, mal etwas darüber zu schreiben.

Der ein oder andere aufmerksame Leser hat bestimmt schon die Klimadaten bemerkt, die rechts neben den Beiträgen stehen. Die angezeigten Werte kommen nicht aus einem Zufallsgenerator, sondern werden wirklich live in und an der Werkstatt gemessen und direkt auf den Blog gestellt. Bei diesem Projekt habe ich verschiedene Hobbys kombiniert: Das Holzwerken (zumindest ein bisschen), das Basteln mit Elektronik und das Programmieren.

Zunächst aber kurz zur Frage „Warum eigentlich?“. Meine Werkstatt befindet sich in einer Holzhütte im Garten und ist nicht dauerhaft beheizt. In den Wintermonaten habe ich daher das Problem, dass die Temperaturen hier auch schon mal unter den Gefrierpunkt sinken können. Das ist schlecht für Weißleim und wasserbasierte Lacke, aber auch Akkus fühlen sich da nicht sonderlich wohl. Ich habe in den Wintermonaten daher immer eine kleine Kiste mit den wichtigsten Sachen, die ich zum Basteln dann mit raus nehme (nachdem die Werkstatt etwas angewärmt wurde). Positiver Nebeneffekt: Ich horte keine Unmengen angefangener Lacke und Leime. Es stellt sich dabei aber immer die Frage „Wann ist der Zeitpunkt gekommen, die Werkstatt aus- bzw. wieder einzuräumen?“. Da bin ich auf die Idee mit der Klimaüberwachung gekommen. Diese misst alle 10 Minuten die Temperatur und die Luftfeuchtigkeit und gibt per E-Mail Alarm, wenn es zu kalt, zu feucht oder zu trocken wird. Darüber hinaus werden die Werte auf dem Blog gepostet.

Das Zentrale Element der Klimaüberwachung ist ein Raspberry Pi, ein kleiner Einplatinencomputer im Format einer Kreditkarte. Er basiert auf einem ARM-Mikroprozessor, wie er auch in Smartphones verbaut wird und verfügt über 1GB Haupspeicher, 4 USB-Ports, einen LAN-Port sowie einen HDMI-Anschluss zum optionalen Anschließen eines Monitors. An Stelle einer Festplatte wird eine SD-Karte als Speichermedium verwendet, auf dem das Betriebssystem und die Software installiert werden. Als Betriebssystem verwende ich Raspbian, eine für den Raspberry Pi optimierte Variante des Debian-Linux.

Der Raspberry Pi ist startbereit

Neben den Standard-Schnittstellen bietet der Raspberry einen individuellen Anschluss für verschiedene Baulemente, die GPIO-Schnittstelle. Üblicherweise wird eine zweite Platine mit einer passenden Buchse auf die GPIO-Pins gesteckt. Für die Klimaüberwachung greife ich auf drei DHT-22-Sensoren zurück, die am GPIO-Port angeschlossen werden. Die Sensoren messen sowohl die Temperatur, als auch die relative Luftfeuchtigkeit, in einem Messbereich und einer Auflösung, die für eine Klimaüberwachung mehr als ausreichend ist. Zum Anschluss habe ich mir eine kleine Platine gelötet, an der die Sensoren angeschlossen werden können. Um die Sensoren mit einem längeren Kabel zu verbinden, ohne dass es Signalstörungen gibt, habe ich auf der Platine für jeden Sensor einen „Pull-Up-Widerstand“ aufgelötet.

Die Platine zum Anschluss der Sensoren
Die Buchse für den Anschluss an der GPIO-Schnittstelle

In der ersten Version der Klimaüberwachung habe ich den Raspberry in ein Gehäuse zur Wandmontage gebaut und zusätzlich mit einer Kamera versehen. Die Verbindung mit der Außenwelt wurde per WLAN hergestellt. Die Software zum Auslesen der Sonsoren und zum Veröffentlichen der Messwerte habe ich selber geschrieben. Als Java-Entwickler habe ich dafür natürlich Java verwendet und bin erstaunt, wie schnell die Software auf dem kleinen Comuter läuft, wenn man eine JVM mit nativer Fließkommauntersützung für den ARM-Prozessor verwendet.

Die erste Version der Klimaüberwachung

Diese Version hat fast drei Jahre existiert. In dieser Zeit gab es aber leider immer mal wieder Ausfälle der WLAN-Verbindung. Durch den Umbau der Werkstatt im Jahre 2016 mit einer vollständig neuen Elektrik nebst Zuleitung war die alte Stromversorgungsleitung überflüssig. Ich habe diese dann exklusiv für die Klimaüberwachung verwendet. Dabei kommen D-LAN-Adapter zum Einsatz, die das Netzwerk über die Stromleitung verfügbar machen. Außerdem wird die gesamte Installation inklusive Netzteil und D-LAN-Adapter in einem Staubdichten Gehäuse untergebracht. Ist schon beeindruckend, wie viel Staub sich in drei Jahren in dem alten Gehäuse gesammelt hat.

Der Raspberry in staubfreier Umgebung

Auch die zweite Version der Klimaüberwachung wird wieder mit einer Kamera ausgestattet, diese wird aber außerhalb des Gehäuses separat montiert.

Die Kamera ist separat montiert
Die zweite Version der Klimaüberwachung

Die Sensoren in den beiden Innenräumen, dem Werk- und dem Maschinenraum sind offen installiert.

Der Sensor im Maschinenraum
Der Sensor im Werkraum

Für den Außensensor habe ich einen kleinen Kasten gebaut, um ihn vor direktem Regen zuschützen. Hier wird es jetzt etwas „holzwerklerisch“. Der Kasten wird auf die Außenwand geschraubt, Richtung Norden, damit er meist im Schatten hängt. Um das Klima auch an den Sensor herankommen zu lassen, hat der Kasten eine Front aus Lamellen, die zwar die Luft durchlassen, den Regen aber abhalten sollen. Um den Sensor zu installieren und bei Bedarf tauschen zu können, kann die Front abgeschraubt werden.

Der Kasten für den Außensensor wird zusammengleimt…
…und bekommt ein kleines Dach gegen den Regen
Der fertige Sensorkasten
Die Rückseite hat ein Querholz zur Befestigung des Kastens
Die Front des Kastens ist abnehmbar

Der Kasten ist aus Fichtenholz und wird, passend zur Außenfassade der Hütte, mit dunkler Holzschutzlasur behandelt.

Holzschutzlasur macht den Kasten witterungsbeständig

Nach zwei Anstrichen kann montiert werden. Damit kein Wasser in den Kasten läuft, habe ich den Anschluss zur Wand mit Silikon abgedichtet, so kann der dritte Sensor sicher installiert werden.

Der Außensensor im Sensorkasten
Der fertig installierte Sensorkasten

Diese zweite Version der Klimaüberwachung ist jetzt bereits seit zwei Jahren im Einsatz, das ganze läuft einfach leise und stabil vor sich in, so soll das sein. Die letzte Baustelle in dem Projekt war die Software. Auch die zweite Version hat zwar regelmäßig die aktuellen Messwerte veröffentlicht und Mails gesendet, wenn es in der Werkstatt zu „ungemütlich“ wurde. Die geplante Funktion zum Anzeigen einer Klima-Statistik fehlte aber noch. Seit ein paar Wochen ist diese aber auch fertig. Es gibt jetzt zwei Seiten auf dem Blog: Eine, um die Entwicklung der letzten 24 Stunden anzusehen und eine, die den Jahresverlauf darstellt. Damit ist dieses Projekt nach über 5 Jahren (mit langen Pausen) endlich fertig geworden.

Das war jetzt mal ein Projekt, das nur sehr bedingt mit dem Holzwerken zu tun hat. Ich dachte mir aber: Vielleicht interessiert es den einen oder anderen Leser trotzdem. Bei den nächsten Projekten werden aber wieder mehr Späne fliegen, versprochen.

 

Ein Kommentar bei „Klimaüberwachung

  1. Ja, als Programmierer hat man es bei solchen Aufgaben leichter. Da tue ich mir als reiner Lötknecht schon ein wenig schwerer.
    Darum habe ich jetzt alles über IObroker laufen…ebenfalls auf einen Raspberry 🙂 Ich werde darüber berichten.
    Jedenfalls eine nette Spielerei, und ich hoffe, mal wieder was davon zu lesen.

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