Mit Open-Source-Platinen Umgebungsvariable überwachen

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Open-Source-Hardware bietet alles, um Umgebungsbedingungen wie Temperatur und Luftdruck sorgfältig im Auge zu behalten. Was dabei zu beachten ist, verrät dieser Beitrag.

Mithilfe entsprechender IoT-Services ist Open-Source-Hardware – einschließlich schlüsselfertiger Platinen und Sensormodule – für fast jede Anwendung geeignet, von kleinen Wetterstationen bis hin zu industriellen Systemen zur Umgebungsüberwachung.

Aktuelle Open-Source-Platinen profitieren von praktischen Wireless- und Internetverbindungen und schaffen so ideale Voraussetzungen zur Überwachung von Umgebungsbedingungen.

Für Maker könnten die Informationen, die eine kleine eigenständige Wetterstation liefern, von Interesse sein. Dank leicht zugänglicher cloudbasierender Dienstleistungen, die beliebte Open-Source-Ökosysteme unterstützen, verfügen Projekte auf Basis von Boards wie Raspberry Pi, Arduino, BeagleBoard oder Udoo über die erforderliche Skalierbarkeit für zahlreiche kommerzielle und industrielle Anwendungen.

Umgebungsüberwachung für Einsteiger

Die Entwickler des Raspberry Pi haben ein Kit für eine Wetterstation für Schulen bereitgestellt – ein interessantes Projekt, um Schülern die Vorteile nahezubringen, die Elektronik und Informatik im Alltag bieten können. Das Wetterstationskit ist eine HAT für die Raspberry-Pi-Basisplatine und umfasst Sensoren für Feuchtigkeit, Druck und Luftqualität sowie Anschlussstellen für externe Sensoren, wie eine Bodensonde und einen Windstärkemesser (siehe Abbildung 1).

Dieses Projekt basiert auf einer Raspberry-Pi-Platine wie dem Raspberry Pi 3 Model B. Es spricht jedoch nichts dagegen, eine der zahlreichen Arduino-Optionen oder BeagleBoard-Hardware zu verwenden, die vergleichbare Ergebnisse ermöglichen. Das Projekt umfasst auch eine Anleitung zur Anbindung der Wetterstation an ein Drahtlosnetzwerk (entweder mithilfe der integrierten WLAN-Funktionalität auf Platinen wie dem Raspberry Pi 3 Model B oder mit einem zusätzlichen WLAN-Dongle), um die Daten auf einem PC zu speichern und auszuwerten.

Für alle, die von dieser praktischen Lösung profitieren möchten, gibt es einen wesentlichen Nachteil: Sie ist auf dem freien Markt nicht erhältlich. Doch die Welt gehört den Makern, und es spricht nichts dagegen, eine eigene Lösung zu entwickeln. Ein Projekt auf instructables.com zeigt, wie es geht. Detailliert werden die nötige Hardware und der erforderliche Code beschrieben, um eine komplette Wetterstation zu entwickeln, die Windgeschwindigkeit und -richtung, Niederschlag, Feuchtigkeit, Temperatur, Druck und andere Bedingungen messen kann.

Alle gesammelten Daten werden auf einer Website zusammengestellt, über die auf ältere Informationen zugegriffen werden kann. Eine API unterstützt die Erfassung weiterer Daten wie Höchst- und Tiefstwerte sowie Mondphasen von Weather Underground (einem globalen Netzwerk aus Wetterstationen und anderen Überwachungssystemen, um zum Beispiel die Luftqualität zu überwachen und Radarübersichten zu erstellen und so Umwelttrends zu erkennen).

In diesem Projekt werden grundlegende Prinzipien zur Entwicklung von Umgebungssensoren und ihre Integration in einen Single-Board-Computer wie Raspberry Pi beschrieben. Es umfasst Hardwaredesign, wie die Verwendung von Reed-Schaltern zur Herstellung eines Windrichtungssensors und einer Waage zur Bestimmung der Niederschlagsmenge oder die Entwicklung eines Windstärkemessers mit Hall-Sensoren zur Messung der Rotationsgeschwindigkeit.

Ein GPS-Modul kann über einen der USB-Anschlüsse des Raspberry Pi angeschlossen werden, um Längen- und Breitengrad sowie die genaue Tageszeit zu bestimmen. Zudem lässt sich die Platine über einen WLAN-Adapter mit dem Heimnetzwerk des Nutzers verbinden. Die Aufzeichnung von Daten von Sensoren durch eine Software, die in Python geschrieben ist, wird ebenfalls geschildert. Eine in PHP geschriebene Webanwendung dient zur Anzeige der erfassten Informationen. Ein interessanter Aspekt der Webentwicklung ist die Verwendung von RRDtool, einem Round-Robin-Database-Tool zur grafischen Darstellung der Daten.

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