Funk Regenwarner in der Brotdose

Über den Beitrag

In diesem Beitrag möchte ich zwei Dinge vorstellen: einen Funk Regenwarner in der Brotdose und wie man den eigentlichen Regensensor aus diesem Projekt selbst basteln kann. Dabei baue ich auf die früheren Beiträge über 433 MHz Funk und Funksteckdosen auf.

Warum aber eine Brotdose? Ganz einfach: Brotdosen sind vergleichsweise regendicht, preisgünstig und man kann sie leicht öffnen um die Batterie zu wechseln. Mit anderen Worten: eine gute Alternative zu den eigentlich für solche Dinge vorgesehenen Gehäusen. Außerdem fand ich die Idee einfach lustig. 

Regensensoren

Regensensoren wie die hier abgebildeten sind für wenige Euro z.B. bei Amazon erhältlich: 

Zwei Beispiele für Regensensoren
links: Regensensor mit separatem Modul, rechts: kompaktes Modell

Es gibt Regensensoren, bei denen der Detektor und das Ansteuerungsmodul separate Bauteile sind und dann gibt es noch die kompakten Modelle. Ich würde immer Erstere nehmen, weil man bei ihnen die Elektronik besser vor Feuchtigkeit schützen kann. Ein Regensensor der nicht nass werden darf ist ja nicht wirklich sinnvoll.

Die Sensoren werden üblicherweise mit 3-5 V versorgt. Das oben rechts abgebildete Modell liefert im trockenen Zustand zwischen „S“ und „-“ eine Spannung von 0 V.  Bei Kontakt mit Wasser geht die Spannung hoch und kann über einen analogen Eingang ausgewertet werden. Bei Versorgung mit 5 V habe ich bei Berührung mit einem feuchten Finger ca. 2,5 V gemessen. Das Modell oben links hat neben dem Analogausgang noch einen Digitalausgang. Am Analogausgang misst man im trockenen Zustand eine hohe Spannung, die bei Wasserkontakt sinkt. Der Digitalausgang ist bei trockenem Detektor „HIGH“ und feucht ist er „LOW“. Über den kleinen Poti auf dem Modul lässt sich einstellen bei welcher Analogspannung der Digitalausgang seinen Status ändert. 

Wie man solche Regensensoren selbst baut, ist am Ende des Beitrags beschrieben. 

Das Funk Regensensorprojekt

Die Empfängerseite

Der Regensensor soll mich warnen, wenn zum Beispiel meine Wäsche draußen zum Trocknen hängt und es zu regnen beginnt. In meinem Projekt schaltet er dazu eine Funksteckdose an der eine Alarmsirene hängt. So eine Sirene bekommt man für ca. 20 Euro in Elektronikshops. Man kann sich natürlich auch andere Warnmechanismen auf der Empfängerseite einfallen lassen. Mit einem Funk Receivermodul und einem Arduino o. ä. sind da keine Grenzen gesetzt. 

Die Empfängerseite des Funk Regenwarner in der Brotdose - Funksteckdose mit Alarmsirene
Funksteckdose mit Alarmsirene

Die Senderseite

Auf der Senderseite verwende ich einen Arduino Nano, den man für wenige Euros bei Amazon bekommt. Als Funkmodul kommt ein einfaches 433 MHz Transmittermodul zum Einsatz. Als Antenne habe ich ein Steckbrückenkabel verwendet. Das ist nicht ideal, aber ich wollte das Gehäuse nicht zu groß werden lassen. Es reicht auf jeden Fall um Signale aus dem Garten nach drinnen zu senden. Um die Sendeeinheit nicht zu groß werden zu lassen, habe ich einen 3.7 V / 720 mAh Akku aus dem Drohnenbau verwendet. Da der Arduino Nano 5 Volt benötigt, habe ich ein entsprechendes Step Up Modul verwendet. Alternativ könnte man auch gut einen 9 V Block nehmen und sich den Konverter sparen. Dabei muss man beachten, dass je nach Spannung unterschiedliche Pins am Nano verwendet werden müssen. Entweder man schließt konstante 5 Volt am Pin „5V“ an oder man nimmt 7 bis 12 Volt und geht an „VIN“. Als kleines Extra habe ich noch eine Kontroll LED verbaut, die leuchtet, solange die Batteriespannung über 3.3 V liegt. 

Das Ganze habe ich auf eine kleine Platine gelötet und diese mit 2.5 mm Plastikschräubchen und Abstandshaltern in der Brotdose fixiert. Der An-/Ausschalter und das Kabel zum Detektor wurden über kleine Bohrungen aus dem Gehäuse herausgeführt. Mit Silikonkleber habe ich die Löcher wieder abgedichtet. Und so sieht das Resultat aus:

Die fertige Sendeeinheit des Funk Regenwarner in der Brotdose
Die fertige Sendeeinheit

Eigentlich wollte ich noch einen Schaltplan mit Fritzing erstellen, aber es war mir dann doch zu viel Aufwand für das Step Up Modul und den Regensensor neue Bauteile zu erstellen. Ich habe stattdessen TinyCAD und ein bisschen Photoshop verwendet.

Schaltplan für die Sendeeinheit, den Funk Regenwarner in der Brotdose

Den Widerstand an der LED habe ich übrigens nicht vergessen. Es handelt sich um eine 5 V LED. Bei „normalen“ LEDs sollte noch ein 330 Ω Widerstand ergänzt werden.

Der Sketch

Der Sketch dazu dürfte selbsterklärend sein. In der loop Schleife wird wiederholt geprüft ob ein Regensignal vorliegt. Ist das der Fall, geht die Alarmsirene fünf Sekunden lang an und dann für fünf Sekunden aus. Außerdem wird die Batteriespannung überprüft. Die RCSwitch Bibliothek und wie man mit Funkmodulen Funksteckdosen schaltet, habe ich in einem anderen Beitrag erklärt.  

#include <RCSwitch.h>
RCSwitch mySwitch = RCSwitch();
int analogRainPin = 0;
int analogVoltPin = 1;
int ledPin = 12;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  mySwitch.enableTransmit(10);
  mySwitch.setPulseLength(311);
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
}

void loop() {
  if(analogRead(analogVoltPin) > 675) /* Batteriespannung > 3.3 V */
    digitalWrite(ledPin, HIGH);
  else{
    digitalWrite(ledPin, HIGH);
    delay(500);
    digitalWrite(ledPin, LOW);
  }
  if(analogRead(analogRainPin) <= 800){ /* empirischer Grenzwert */
    mySwitch.switchOn("10010", "00100");
    delay(5000);
    mySwitch.switchOff("10010", "00100");
    delay(5000);
  }
  delay(500);
}

Was man anders (besser?) machen könnte

Sollte ich den Regenwarner noch einmal bauen, würde ich zwei Dinge ändern. Zum einen würde ich einen ATtiny (z.B. 85) anstelle eines Arduino Nano nehmen. Der reicht völlig aus und man könnte sich den Step Up Wandler sparen. Zum anderen würde ich den Detektor selbst bauen. Wie man das macht beschreibe ich im letzten Teil des Beitrages. 

Den Regensensor selber bauen

Als mein Projekt schon fertig war, kam mir – leider etwas zu spät – die Idee den Sensor selber zu bauen. Dazu sägt man zunächst aus einer Streifenrasterplatine ein rechteckiges Stück aus. Soll der Detektor beidseitig funktionieren, legt man einfach zwei Platinenstücke aufeinander. Dann verbindet man den ersten, dritten, fünften, usw. Streifen und macht dasselbe mit dem zweiten, vierten, sechsten, usw.. Beide Streifengruppen bekommen einen Anschluss. Die Lötstellen für meine Verbindungen waren recht hässlich, weshalb ich sie noch abgeklebt habe. 

Selbstgebauter Regendetektor aus Lochstreifenplatine
links: Verbinden der Streifengruppen, rechts: der fertige Feuchtedetektor.

Die Elektronik dazu habe ich gemäß dem unten abgebildeten Schaltplan realisiert. Ich verwende einen 10 kΩ Widerstand und einen npn-Transistor (BC 547B).  Bei Trockenheit kann kein Strom über den Sensor fließen. Entsprechend sperrt der npn-Transistor und die Spannung an A0 beträgt 5 V. Bei Feuchtigkeit fließt ein kleiner Strom, der den Transistor öffnet, so dass die Spannung an A0 absinkt. Das war’s schon.

Schaltung für den selbsgebauten Regensensor

Das Auslesen ist dann einfach. Ich mache es in dem Sketch mit einem analogen Eingang. Wie man aber unten sieht, ist das Signal so scharf, dass auch ein Digitaleingang funktionieren würde. 

int analogRainPin = 0;

void setup(){
  Serial.begin(9600);
}

void loop(){
  Serial.println(analogRead(analogRainPin));
  delay(1000);
}

Und so sieht es dann in Aktion aus:

Der Selbstbausensor in Aktion. Für die nächste Version des Funk Regenwarner in der Brotdose
Der Selbstbausensor in Aktion

Ich hoffe der Funk Regenwarner in der Brotdose hat Spaß gemacht und Euch vielleicht Anregungen für eigene Projekte gegeben.  

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