Projekte

Wetterstation im Garten

Erstellt: 2020 - 2021

Erste Station mit zahlreichen Sensoren

Unsere selbstgebaute Wetterstation im Garten. Mit Temperatur, Luftdruck und -feuchtigkeit sowie 2× Boden­temperatur für das große Beet und das Gewächshaus. Zudem habe ich mittlerweile auch zwei Sensoren für Boden­feuchtigkeit ergänzt, was nochmal eine kleine Herausforderung war.

Das Ganze verbraucht sehr wenig Strom und läuft hauptsächlich auf einem 1000mAh LiPo, der lediglich durch eine kleine Solarzelle regelmäßig aufgeladen wird. Der Mikrocontroller braucht nur einige mA und wird für die Messungen alle 5min für ca. 3-5s aus dem Deep-Sleep Modus erweckt. Innerhalb des Deep-Sleep Modus braucht er knapp über 800μA. Entsprechend ergibt sich eine theoretische Laufzeit von mehreren Monaten im Batteriebetrieb, in denen es recht wahrscheinlich zu mindestens 2h Sonne kommen sollte, um die Batterie durch die Solarzelle wieder aufzuladen. Aufgrund der Vielzahl der verwendeten Komponenten und des geringeren Ladestroms für die Batterie, ist es aber realistischer, dass der LiPo nur einige Wochen hält und das Aufladen ca. 5h in Anspruch nimmt.

Zur Übertragung wird das sogenannte LoRaWAN verwendet, wodurch ein niedriger Stromverbrauch bei gleichzeitig sehr hoher Reichweite (mehrere Kilometer) ermöglicht wird. Aufgrund der niedrigen Bandbreite sollte man die zu übertragenden Pakete klein halten, was ja aber bei ein paar Temperaturdaten kein Problem ist. Ein passender Empfänger, der zudem auf einem kleinen OLED-Display immer die zuletzt erhaltenen Werte anzeigt, hängt in unserer Wohnung. Die primäre Anzeige ist aber unser Dashboard im Flur, welches weiter unten auch aufgeführt ist.

Eine kleine Herausforderung war es, die Sensoren für die Boden­feuchtigkeit für den Betrieb im Garten wasserdicht bzw. wetterfest zu bekommen. Im oberen Bereich des Sensors ist ungeschützt Elektronik verbaut, die nicht feucht werden darf. Hierbei war eine handvoll Schrumpfschläuche, Plastik-Spray und viel Klar- und Nagellack hilfreich. Der Vorteil des kapazitiven Sensors ist, dass man ihn komplett in Plastik und Lack hüllen und er trotzdem noch die umliegende Feuchtigkeit messen kann.

Zweite Station mit OLED-Display und weiteren Sensoren

Als nächste große Erweiterung kam ein kleines Display sowie diverse weitere Sensoren hinzu, um noch mehr nützliche Werte zu erhalten. Außerdem konnte ich hier nun endlich einen passiven Buzzer anschließen, um das Klingeln an unserer Haustür sowie unserem Briefkasten auch im Garten hörbar zu machen.

Das OLED-Display zeigt die aktuellen Werte fast aller Sensoren an. Es empfängt die Daten gleichermaßen über LoRaWAN, wie auch der Empfänger in unserer Wohnung. Zudem hängen hier weitere Sensoren, wie bspw. 2× Temperatur-, ein Licht- und 2× Ultraschall-Sensoren zur Messung des Füllstandes unserer Wasserfässer. Das Display sowie der Buzzer bleiben dabei nur an, wenn es draußen hell genug und die Batterie noch nicht zu leer ist. Ansonsten wird auch hier der Deep-Sleep Modus verwendet, um die Batterie zu schonen und ein unterbrechungsfreies Messen der Sensorwerte zu ermöglichen.

Verwendete Bauteile

• 3× Heltec ESP32 Mikrocontroller
  Zwei Mikrocontroller für die Sensoren im Garten und einen als Empfänger der LoRa-Pakete bei uns in der Wohnung. In unserem Fall mit bereits verbautem OLED-Display, LoRa-Transceiver und WiFi-Modul.
• GY-BME280 Sensor
  Zur Messung von Temperatur, Luftdruck und -feuchtigkeit.
• 4× DS18B20 Sensor
  Zur Messung der Bodentemperaturen im Beet, Gewächshaus und Schuppen.
• 2× Capacitive Soil Moisture Sensor v1.2
  Zur Messung der Bodenfeuchtigkeit. Ich habe gleich das 3er-Pack genommen, um direkt Ersatz zu haben, falls irgendwann die Maßnahmen zur Wetterfestigkeit nicht mehr reichen.
• GY-302 BH170 Sensor
  Zur Messung der Lichtintensität in lux. Der resultierende Wert wird auch verwendet, bei Dämmerung das OLED-Display abzuschalten und stattdessen den Deep-Sleep Modus zu verwenden.
• WH-1080 Anemometer Ersatzteil
  Mit Reedschaltern zur Messung der Windgeschwindigkeit. Die Zählung der Umdrehungen findet während des Deep Sleep aufgrund der Nutzung des ULP Co-Prozessors statt. Dadurch ist die Messung nicht nur auf die Zeit begrenzt, in welcher der ESP32 wach ist.
• WS-1080 Rain Gauge Ersatzteil
  Mit Reedschaltern zur Messung der aktuellen Niederschlagsmenge. Die Zählung der Kippungen des integrierten Löffels findet während des Deep Sleep aufgrund der Nutzung des ULP Co-Prozessors statt. Dadurch ist die Messung nicht nur auf die Zeit begrenzt, in welcher der ESP32 wach ist.
• 2× HC-SR04 Sensor
  Die Ultraschall-Sensoren zur Messung der Entfernung des Wasserspiegels zur Oberkante des Wasserfasses, wodurch der Füllstand ermittelt wird. Um die 5V der Echo-Leitung auf 3,3V herunter zu regeln, habe ich den Voltage Divider direkt auf dem Sensor als Mod aufgelötet. Zudem habe ich zur parallelen und damit schnelleren Messung beider Ultraschall-Sensoren die HC-SR04 Bibliothek selbst neu geschrieben. Diese ist mittlerweile sogar offiziell in der Arduino IDE Bibliotheksverwaltung integriert.
• 2× 3,7V 1000mAh LiPo
  Für den Langzeit-Betrieb ohne Stromquelle. In unserem Fall gleich eine ganze Ladung für mögliche zukünftige Projekte oder als Ersatz.
• 2× 5V 500mAh Solarzelle
  Um die Batterie entsprechend in ca. 2-4h bei voller Sonne wieder voll aufzuladen.
• 2× MT3608 Step-Up Modul
  Um die Stromstärke für die Bodenfeuchtigkeit- und Ultraschall-Sensoren auch im Batteriebetrieb auf 5V zu halten.
• 2× IRF520 Mosfet Driver Modul
  Hatte ich noch herumliegen und daher für das An- und Abschalten einiger Sensoren verwendet, um die Batterielaufzeit zu verlängern. Für noch mehr Energieeffizienz und zur weiteren Optimierung, habe ich den IRF520 auf dem Modul durch einen IRLZ44N Mosfet ersetzt, der bei 3,3V noch besser durchschaltet.
• KY-006 Passives Piezo Buzzer
  Ein passive Buzzer, mit dem man unterschiedliche Töne erzeugen kann. Wird verwendet um das Tür- und Briefkasten-Klingeln auch im Garten hörbar zu machen.
• TFA Dostmann Schutzhülle

Werkzeuge und Hilfsmittel

• Schrumpfschlauch-Set
  Gleich mehrere Größen, um den Bodenfeuchtigkeit-Sensor optimal wetterfest zu bekommen.
• Isolierlack bzw. Plastik-Spray und Klarlack-Spray
  Um die Ränder des Schrumpfschlauchs und des Bodenfeuchtigkeit-Sensors vollständig in Plastik und Lack zu hüllen.
• Set mit Lötkolben, usw.
  Falls noch nicht im Haushalt, kann ich dieses recht günstige Set empfehlen. Reicht für den gelegentlichen Hobbygebrauch.
• Set mit Lochrasterplatinen, Widerständen, usw.
  Da man einige Sachen am Ende löten muss, helfen ein paar Lochrasterplatinen und Widerstände. Zudem sind die LEDs und Taster immer mal beim herumprobieren hilfreich.
• Steckbrett/Breadboard mit Male-Jumperkabeln sowie zahlreiche Female-Jumperkabel
  Das Steckbrett hilft beim ausprobieren der Schaltungen und die Kabel sind natürlich für allerlei Verkabelung nötig.
• Abisolierzange
  Falls noch nicht im Haushalt und nicht genug Übung mit dem Messer, sollte man sich direkt eine mit bestellen.

Jukebox für die Kleine

Erstellt: 2020

Beschreibung

Eine Jukebox zum Abspielen von Kinderliedern, Hörspielen und Podcasts für unsere Kleine. Gestartet wird es mit Hilfe von Figuren oder Karten, die einen RFID-Chip haben. Über große Arcade-Knöpfe und den Nasen-Drehknopf kann die Jukebox bedient werden. Eine Aufnahme-Funktion ist auch integriert. Zudem kann man sie aufgrund der eingebauten Powerbank herumtragen, das magnetische Ladekabel einfach abziehen und die ganze Jukebox per Web-App fernsteuern.

Die Jukebox-Software selbst kommt von MiczFlor. Inspiriert durch die aufgeführten Beispiele auf der Phoniebox-Webseite, haben wir die Jukebox selbst konzipiert und gebaut. Die größten Herausforderungen dabei waren für mich, das Löten des Elko, die Konzipierung und der Aufbau des Schaltplans sowie der handwerkliche Teil bei der Gestaltung der Holzkiste. Mit genügend Vorsicht und Recherche, lief es mit der Elektrotechnik ziemlich gut.

Einkaufsliste

• Raspberry Pi
  Ich empfehle den Raspberry Pi 3 aufgrund der höheren Geschwindigkeit und des integrierten WLAN. Es reicht aber auch, wie ich es selbst verwendet habe, ein Raspberry Pi 1 B+. Dann sollte man sich aber noch einen WLAN-Adapter dazu bestellen.
• Jonkuu 10000mAh Mini-Powerbank
  Kann während dem Betrieb auch geladen werden und ist angenehm klein. Hat aber wie viele Powerbanks das Problem, dass beim Anstecken und Abziehen der Stromversorgung die Spannung auf den USB-Ausgängen für wenige Millisekunden einbricht, wodurch der Raspberry Pi resettet. Daher die nachfolgenden Bestandteile, um diesen kurzen Spannungsverlust abzufangen.
• RAD 10000μF 6,3V Elektrolytkondensator, L-07HCP 33μ Stehende-Induktivität und Widerstände
  Die Spule und der Elko in Reihe geschalten, fangen den oben genannten kurzen Spannungsverlust ab. Dabei ist die Spule nötig, damit die Powerbank den hohen Einschaltstrom des Elko nicht als Kurzschluss erkennt (siehe c't Raspberry Pi 2017).
  Der Haken bei der Sache ist, dass bei der Übertragung vom Steckbrett auf die Lochrasterplatine, aufgrund des fehlenden Eigenwiderstandes von ca. 2Ω des Steckbretts/ der Steckverbindungen, die Schaltung möglicherweise plötzlich nicht mehr funktioniert (siehe Powerbank-Problem). Das habe ich gelöst, indem ich 5 × 10Ω Widerstände zwischen die Spule und den Elko auf eine kleine Lochrasterplatine gelötet habe. Denn parallel geschalten summiert sich der Widerstand nicht, sondern wird durch alle Widerstände geteilt.
  Reihe: 5 × 10Ω = 50Ω | Parallel: 10Ω ÷ 5 = 2Ω
• TOPK Magnetisches USB-Kabel

Jukebox-Funktionalität

• Neuftech RFID-Kartenleser und RFID-Karten
  Erkennt die RFID-Chips und -Karten auch aus 3-4cm Entfernung, was für den dicken Deckel und die Grasmatte darauf recht hilfreich war. Die Innereien lassen sich auch problemlos aus dem Plastegehäuse herausholen.
• Trust Leto 2.0 Lautsprecher
  Die eigentlichen Boxen und die kleine Platine habe ich aus dem Plastegehäuse herausgeholt. Dazu einfach aufschrauben und mit dem Seitenschneider die Gehäuse zerschneiden.
• AUKEY Entstörfilter
  Um das Brummen und Rauschen am Klinkenausgang zu entfernen.
• USB-Mikrofon

Bedienelemente

• HOTSYSTEM 16mm Power-Schalter
• EG STARTS 30mm Arcade-Taster
  Sehen sehr gut aus und lassen sich gut öffnen um die Beschriftung reinlegen zu können. Habe ich gleich 2× bestellt.
• KY-040 Drehwinkelgeber
  Kann unendlich in beide Richtungen gedreht werden, was sehr nützlich für die Bedienung von Kindern ist.
• IRF520 Mosfet Driver Modul
  Habe ich verwendet, um die 5V LEDs des Power-Schalters und der Arcade-Taster mit den 3,3V GPIO Pins gezielt schalten zu können.

Holzkiste und Dekoration

• Creative Deco Holzkiste und Grasmatte
• McPaint Holzlasur und Artico Acrylfarben
• Baby-Groot Actionfigur
• ZJW Miniatur Fehengarten-Set

Werkzeuge und Hilfsmittel

• Set mit Lötkolben, usw.
  Falls noch nicht im Haushalt, kann ich dieses recht günstige Set empfehlen. Reicht für den gelegentlichen Hobbygebrauch.
• Set mit Lochrasterplatinen, Widerständen, usw.
  Falls man einige Sachen am Ende löten möchte, helfen ein paar Lochrasterplatinen und Widerstände sehr. Zudem sind die LEDs und Taster immer mal beim herumprobieren hilfreich.
• Steckbrett/Breadboard mit Male-Jumperkabeln sowie zahlreiche Female-Jumperkabel
  Das Steckbrett hilft beim ausprobieren der Schaltungen und die Kabel sind natürlich für allerlei Verkabelung nötig.
• MK Forstnerbohrer
  Braucht man, um saubere Löcher in die Holzkiste zu bekommen.
• Flachsteckhülsen mit Crimpzange
  Hilft sehr dabei, die Kabel an den Arcade-Tastern und dem Power-Schalter festzumachen.
• Abisolierzange
  Falls noch nicht im Haushalt und nicht genug Übung mit dem Messer, sollte man sich direkt eine mit bestellen.

Dashboard im Flur

Erstellt: 2020 - 2021

Beschreibung

Eine PWA die bei mir zu Hause im Flur auf einem fest an der Wand installierten Android-Tablet läuft. Es zeigt uns nützliche Informationen für den Alltag an und dient gleichzeitig als digitaler Bilderrahmen. Unter anderem wird die Uhrzeit, das Wetter, Verkehrsinformationen und einiges mehr angezeigt. Schau es dir ruhig selbst an. Manche Funktionen sind aber nur nach erfolgreichem Einloggen mit einem zugelassenen Google-Account verfügbar. Beachte jedoch, dass es keine Konfigurationsmöglichkeiten gibt, wodurch nur die Informationen (wie bspw. Abfahrtszeiten des ÖPNV) meines Wohnortes angezeigt werden.

Als kleine Übung habe ich hierbei, wie schon bei dieser Webseite, möglichst auf fertige Frameworks und Bibliotheken verzichtet. Es werden Service Worker, Web Worker, WebSocket, TTS und diverse weitere Features direkt verwendet.

Features

• Datum und Uhrzeit
• Bilder-Slideshow im Hintergrund per Google Photos API
  Aus einem Google-Album und nur tagsüber.
• Temperatur und Wetter per OpenWeatherMap API und Agro API
  Für das Wetter aus Dresden. Das Wetter aus dem Garten kommt von der Wetterstation im Garten, welche weiter oben auch aufgeführt ist.
• Klima-Informationen per DWD OpenData
  Pollen, UV-Index und Unwetterwarnungen.
• Termine und Geburtstage per Google Calendar API
  Erinnerungen mit Sound und TTS.
• Abfahrtszeiten des ÖPNV per VVO WebAPI und Twitter API + Regex der DVB AG Tweets
  Mit Umschaltmöglichkeit von mehreren Haltestellen sowie Hinweisen auf Umleitungen oder Störungen.
• Stauinformationen und Sperrungen per Here Traffic API
  Der umliegenden Autobahnen und Bundesstraßen.
• Live- und Tabellenstand für Fußball per Football-Data API
  Für die 1. Bundesliga, Champions League, Europa- und Weltmeisterschaft inkl. Sound-Ausgabe für Tore und Spielstände.
• Türklingel- und Briefkasten-Log, Sound und Push-Notification per RSR-402 Ruf-Steuerrelais (Türklingel), Heltec ESP32 Mikrocontroller (Türklingel) und Heltec CubeCell Mikrocontroller (Briefkasten) und Home Assistant
  Um genau zu Wissen, ob und wann der Postbote wirklich geklingelt oder etwas in den Briefkasten gelegt hat. Die Öffnung wird per Reed-Kontakt und die Füllung per LiDAR-Sensor erkannt. Zudem werden die Signale per LoRaWAN auch an den Buzzer im Garten weitergeleitet, sodass es in der Wohnung und im Garten gleichzeitig klingelt.
• Automatische Abschaltung einiger Funktionen (bspw. Slideshow und Sound) zur abendlichen/ nächtlichen Stunde

XBMCee

Erstellt: 2012 - 2014

Beschreibung

Eine Windows 8 App zur Fernsteuerung eines XBMC (10+) oder einer Boxee (1.1+), also eines Media Centers. Dabei kann man seine Bibliothek durchstöbern, Playlisten erstellen, seine Quellen durchforsten und natürlich mit Hilfe der Suche nach Allem suchen.

Features

• Media Library
  Movies, TV-Shows, Artists, Albums, Files, …
• Playlists erstellen und verwalten
• Aktuellen Player steuern
• Angebunden an die Windows Suche
• Teilen verschiedener Inhalte
  Bspw. "Ich sehe gerade Scott Pilgrim vs. The World."

TS3-Bot

Erstellt: 2010 - 2014

Beschreibung

Du brauchst mehr Funktionen im TeamSpeak3-Server unter Windows? Dann probiere meinen TS3-Bot. Dieser ist performant und bietet besonders einfache Möglichkeiten zum Konfigurieren. Ändere mit einem Editor oder gar über ein angebundenes PHP-Skript die XML-Konfiguration und der Bot aktualisiert sich sofort vollkommen selbstständig. Keine manuellen Neustarts. Keine aufwendige Konfiguration. Zudem ist in naher Zukunft auch ein kleines Konfigurationsprogramm geplant.

Features

• Auto AFK Channel
• Auto Idle Channel
• Bot-Befehle
  !help, !files, !hours, !seen, !seengroup, !stick und !unstick mit einstellbaren Berechtigungen.
• Gewinnspiel-System
  Beliebige Anzahl und beliebiger Intervall.
• Mehrere Bot-Instanzen
  Auf unterschiedlichen Servern und mit individueller Konfiguration
• Namensfilter
• Punish bei Aufnahme
  Sticky-Channel, Channel-Kick, Server-Kick
• Sticky Channel
  Ist man einmal in diesem Raum, kommt man für einen einstellbaren Zeitraum nicht mehr heraus.
• Vote-System
• Verschiedene zeitgesteuerte Nachrichten
  Beliebige Anzahl und beliebiger Intervall: Willkommennachricht, Werbenachricht, Globale Werbenachricht.

GoogleSync Outlook Add-In

Erstellt: 2010

Beschreibung

Wie synchronisiert man seine Kontakte und Termine zwischen Outlook und Google ohne kostenintensive Add-Ins? Mit einem kostenlosen Add-In. Mein Add-In gibt dir die Möglichkeit dein Outlook mit der Google-Cloud zu verschmelzen. Dabei ist es möglichst simpel implementiert und vorallem schonend für den Geldbeutel. Freiwillige Spenden sind natürlich trotzdem gern gesehen.

Features

• Outlook-Addin
  Kein Zusatzprogramm! Kein Tray-Icon! Startet und Beendet sich automatisch mit Outlook
• Kontakte synchronisieren
  Zwei-Wege-Synchronisierung von Stammdaten, Bildern und Kategorien
• Kalender synchronisieren
  Zwei-Wege-Synchronisierung von Terminen und wiederholten Ereignissen

AntMe! d03n3rAmeisen

Erstellt: 2009

Beschreibung

Aus purer Langeweile ist dieses kleine Ameisenvolk entstanden. Obwohl AntMe! eher ein Projekt für Programmier-Einsteiger ist, fand ich es ziemlich interessant und anspruchsvoll die KI eines ganzen Ameisenvolks umzusetzen. Dabei ist es die Kunst trotz wechselnder oder schwieriger Umstände die größtmögliche Effektivität aufrecht zu erhalten.