Temperatur- und Luftfeuchtigkeitssensor für Batteriebetrieb
Die Frage nach einem batteriebetriebenen, möglichst sparsamen Luftfeuchtigkeitssensor mit Funkübertragung und Logging-Funktion ergab sich, als meine Eltern den von Feuchtigkeit befallenen Keller renovierten: Im Gästebad sollte die Luftfeuchtigkeit überwacht, aber kein Stromanschluss verwendet werden, was zum Beispiel eine einfache Lösung per WLAN und ESP8266 erlaubt hätte.
Der erste Versuch war ein Batteriebetriebener ESP8266 mit Deep-Sleep Funktion und alle 5 Minuten aufwachen. Als Stromversorgung dienten 3 AA-Batterien, die Spannung wurde mit einem energiesparenden HT7333 Konstantspannungsregler auf 3,3V geregelt. Obwohl schon Energiesparend, hielt die Konstruktion nur 6 Wochen durch – viel zu wenig für ein realistisches Einsatzszenario.
Das nächste Augenmerk fiel auf den NRF24L01+, ein beliebtes und kostengünstiges Funkmodul im Arduino-Umfeld. Im Gegensatz zu WLAN hat die Übertragungsmethode viel weniger Overhead, bietet aber bereits eine Parketorientierte Übertragung mit Checksum und Bestätigung an. Als Mikrocontroller dient ein Atmega88 mit minimaler Beschaltung und 32kHz Quarz. Diese Kombination erlaubt sehr starke Energiespareinstellungen. Als Sensor wird der HTU21D verwendet, dieser liefert direkt digitale Messwerte über I2C. Die verwendeten Bauteile funktionieren in einem Spannungsbereich von 2V bis 3,6V und sind somit ideal geeignet für die Versorgung von 2 AA-Batterien. Zudem liegt der erwartete Maximalstrom unter 30mA. Während des Sleep-Modus liegt der Stromverbrauch im einstelligen Mikroamperebereich. Leider erwies sich das einfache NRF24L01+ Modul mit PCB-Antenne als nicht nicht stark genug, um eine Mauer zu durchdringen. Abhilfe schaffte ein Modul mit externer Antenne, aber ohne integrierten Verstärker (ein solcher hätte wieder mehr Energie verbraucht). Im Flur sitzt ein Raspberry Pi, ebenfalls mit NRF24L01 Funkmodul und verarbeitet die Messwerte.
Die Konstruktion läuft bei meinen Eltern nun schon seit 2,5 Jahren mit einem Batteriesatz. Das hat meine Erwartungen bei weitem übertroffen. Mittlerweile habe auch ich diesen Sensor-Typ im Einsatz.
