IoT #2: Die Bauteile

Die Aufgabenstellung habe ich bereits erläutert. Daraus ergeben sich die Anforderungen an die Hardware.

Anforderungen

  1. Sensoren zur Temperaturerfassung
  2. Optokoppler / Relais zur Ansteuerung der Zirkulationspumpe
    (vorerst irrelevant)
  3. Mikrocontroller mit den entsprechenden Ein- und Ausgängen
  4. WLAN-Modul oder Mikrocontroller mit WLAN-Unterstützung für die Cloud-Anbindung

Hardware

Temperatursensoren

Ich habe mich für die Temperatursensoren DS18B20 entschieden. Dabei handelt es sich um digitale Sensoren. Somit benötigt der Mikrocontroller keine analogen Eingänge bzw. keine AD-Wandler. Analoge Eingänge sind häufig rar und sie lösen bei günstigen Mikrocontrollern oft nur mit 10 – 12 Bit aus. Dies wäre für die vorliegende Anwendung ausreichend. Dennoch möchte ich flexibel bleiben, um das System zukünftig um weitere Temperatursensoren ergänzen zu können.

Der DS18B20 hat eine Genauigkeit von ca. 0,5 °C und nutzt ein 1-Draht-Protokoll. Dieses benötigt nur einen einzigen Eingangs-Pin. Ein großer Vorteil ist der, dass an den einen Pin mehrere Sensoren angeschlossen werden können. Zur Maximalanzahl konnte ich leider keine Informationen finden. Ich werde mit 5 Sensoren ins Rennen gehen und schauen, ob’s funktioniert.

Ich werde die wasserdichte Variante mit bereits angebrachtem Kabel verwenden. In der Verdrahtung macht dies keinen Unterschied. Es ist so jedoch einfacher, die Sensoren an verschiedenen Stellen im Bereich der Wassertechnik zu platzieren.

In der folgenden Abbildung habe ich bereits die losen Enden an eine Stiftleiste gelötet. Den Versuchsaufbau werde ich mittels einer Steckplatine (Breadboard) lösen und kann die Sensorik zusammenstecken und testen.

Digitaler Temperatursensor DS18B20 mit angelöteter Stiftleiste und 1 m Kabel

Mikrocontroller

Einen Platinen-PC wie den Raspberry-PI möchte ich nicht verwenden. Ein PC sollte ordnungsgemäß heruntergefahren werden, da das Dateisystem sonst beschädigt werden kann. Daher setze ich auf einen, meiner Meinung nach, robusteren Mikrocontroller.

Sehr verbreitet im Testbereich ist ein sog. Arduino. DIesen gibt es in den verschiedensten Ausführungen. Der kleine Arduino Nano wird übrigens im TonUINO verwendet. Mit WLAN-Modul ist dieser relativ groß und nicht mehr so kostengünstig.

Ein anderer verbreiteter Mikrocontroller ist der ESP8266 des chinesischen Herstellers espressif. Dieser 32-Bit-Mikrocontroller hat bereits ein WLAN-Modul integriert. Die enthaltenen Schnittstellen und der Speicher sind für die weniger umfangreiche Anwendung ausreichend, denke ich. Programmieren lässt sich dieser mit LUA oder der Arduino IDE in C. Diesen bzw. dessen sog. NodeMCU-Entwickler-Board werde ich verwenden.
Anmerkung: Die größere Variante des Mikrocontrollers ESP8266, den ESP32 mit u. a. einem Bluetooth-Modul, benötige ich hier nicht.

Ich verwende übrigens nicht die Original-Platine, sondern eine kompatible Platine des deutschen Herstellers AZ-Delivery (der die Bauteile sicher auch aus China bezieht). Hier erfolgt die Lieferung sehr zügig.

NodeMCU V2 Amica mit ESP8266
NodeMCU V2 Amica mit ESP8266

Weitere Informationen folgen, wenn ich mit der Verdrahtung fertig bin.

NodeMCU V2 Amica mit ESP8266 (links) und 5 Temperatursensoren DS18B20 (rechts)

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