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In meinem vorigen Beitrag zu dem Thema Energy Harvesting mittels BQ25570 habe ich einen Ausblick auf die Leiterplatte geben. Das Ziel war es, dass alle Komponenten auf eine Leiterplatte passen, welche genau so groß ist wie zwei Solarzellen. Die Maße betragen hierfür 36mm x 53mm.
Design Daten
Es kommen die gleichen Komponenten, wie in meinem vorigen Beitrag beschrieben, zum Einsatz.
Mit den Buttons Flash und Reset lässt sich der ESP-12F steuern. Genau wie beim NodeMCU muss zuerst der Flash Button gedrückt werden, bevor der Reset Button gedrückt wird, umso in den Flash Modus zu gelangen!
Die bestückte Leiterplatte sieht wie folgt aus:
Über den Pin-Header (siehe PCB Rückseite, links unten) kann der USB-Adapter für das Flashen der Firmware angeschlossen werden.
Die Design Daten stehen hier zum Download bereit:
Finale Ausführung
Die finale Bestückung der Spannungsteiler sieht bei mir wie folgt aus
- VBAT_OV = 5.4V -> R_OV2 = 1.1Meg, R_OV1 = 550k
- VOUT = 3.343V -> R_OUT1 = 560k, R_OUT2 = 1Meg
- VBAT_OK = 3.553V, VBAT_OK_HYST = 5.318V -> R_OK3 = 750k, R_OK2 = 1Meg, R_OK1 = 510k
Wie im nachfolgenden Bild zu sehen ist, steigt die Spannung der Super Caps (gelbe Kurve) auf ca. 5.31 Volt an, bis VBAT_OK auf High geht (grüne Kurve). An diesem Punkt wird der ESP-12F enabled. Nach ungefähr 21 Sekunden fällt die Spannung auf ca. 3.54 Volt und VBAT_OK geht wieder auf LOW zurück. In diesen 21 Sekunden werden nun Daten an den FHEM Server gesendet.
Gehäuse
Die Leiterplatte wird zum Schluss noch in einem Gehäuse verpackt, das weiters auch den kapazitiven Bodenfeuchtesensor und die zwei Solarzellen beinhaltet. Somit kann der Sensor auf die nächsten Sonnenstrahlen warten und Messdaten an den FHEM-Server senden.
Die Solarzellen habe ich mit der Heißkleberpistole im Gehäuse fixiert. Auch der Spalt zwischen den zwei Solarzellen habe ich großzügig mit Kleber ausgefüllt, damit auch kein Wasser durchkommt.
Den kapazitiven Bodenfeuchtesensor habe ich zusätzlich noch mit Heißkleber ausgegossen, bevor ich den Deckel draufgeklebt habe.
Die 3D-Daten stehen hier zum Download bereit:
Der Zusammenbau des Gehäuse ist rasch erledigt. Die losen Kabelenden müssen nur noch an das PCB angelötet werden:
- ROT -> Vcc
- SCHWARZ -> GND
- GELB -> SIG
Zusammenfassung
Wieder ein sehr interessantes Projekt, leider wird es meine batteriebetriebenen Bodenfeuchtesensoren nie ersetzen können. So werden weiter Lithium Ionen Zellen in meiner Hausautomatisierung zum Einsatz kommen. Dies hat zweierlei Gründe. Erstens ist die Sonneneinstrahlung im Winter viel zu gering und es passiert, dass über Tage keine Sonne scheint. Der Sensor übermittelt somit auch keine Daten. Für Pflanzen die wenig Wasser benötigen ist dies kein Problem, wenn ich nicht regelmäßig benachrichtigt werde.
Zweitens gibt es viele Bereiche in meinen Räumen, wo die Sonne kaum hinscheint. Somit sind diese Sensoren dort auch ungeeignet.
Dennoch bin ich von diesen Sensoren überzeugt. Sie sind daher bestens geeignet, wenn sie an der Fensterbank oder am Balkon zum Einsatz kommen.
