haussteuerung:esphome:wetterstation
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Table of Contents
Wetterstation
kONVERTIERUNG Pi > ESP32
- Anschluss Pi
- Anschluss ESP32
| Pi Pin | ESP32 Pin | Funktion |
|---|---|---|
| GPIO 5 | GPIO21 | I2C SDA |
| GPIO 3 | GPIO22 | I2C SCL |
| GPIO 7 | GPIO17 | OneWire |
| GPIO21 | GPIO25 | Regenmesser |
| GPIO20 | GPIO27 | Windgeschwindigkeit |
| GPIO17 | GPIO26 | LED Wlan |
| GPIO27 | GPIO18 | LED Akku |
| GPIO22 | GPIO19 | LED Regen |
| GPIO23 | GPIO23 | LED Reserve |
| 5V | Vin ?? | 5V Versorgung |
| 3,3V | 3,3V Kommen vom Pi ! | |
| 6, 20, 25, 34, 39 | GND |
- Dallas Adressen
| Sensor Nr | Dallas MAC | Dallas MAC (Pi) | Funktion |
|---|---|---|---|
| 1 | 0xae01184286d5ff28 | 28-01184286d5ff | Bodentemperatur +5cm (Luft) |
| 2 | 0x270318408bf1ff28 | 28-0318408bf1ff | Bodentemperatur -5cm (Oberflaeche) |
| 3 | 0xd30118428444ff28 | 28-0118428444ff | Bodentemperatur -30cm |
| 4 | 0x370118428919ff28 | 28-0118428919ff | Bodentemperatur -100cm |
Extra Berechnungen U/I
| Bereich/Sensor | Gemessene Werte | Abgeleiteter Wert | Formel | Beschreibung | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
| µController (5V) | Spannung (V_µC)<br>Strom (I_µC) | Leistung (P_µC) | P_µC = V_µC * I_µC | Zeigt den aktuellen Leistungsverbrauch des Mikrocontrollers und aller angeschlossenen Peripheriegeräte in Watt; hilfreich zur Überwachung des Energiebedarfs und zur Erkennung von Anomalien wie Überlastungen. | ||
| Energie verbraucht (Wh_µC) | Wh_µC = ∫ P_µC dt (Integration über Zeit) | Kumulierte Energie, die der µController und seine Komponenten über einen bestimmten Zeitraum verbraucht haben; ideal für langfristige Analysen, z. B. tägliche oder monatliche Verbrauchsbilanzen und Optimierungen. | ||||
| Akku (12V) | Spannung (V_Akku)<br>Strom (I_Akku)<br>(positiv: Entladung; negativ: Ladung) | Leistung (P_Akku) | P_Akku = V_Akku * I_Akku | Gibt die aktuelle Leistung an, die der Akku abgibt (bei Entladung) oder aufnimmt (bei Ladung) in Watt; ermöglicht die Echtzeit-Überwachung des Akku-Zustands und der Lade-/Entladeprozesse. | ||
| SOC (State of Charge) in % (genau) | SOC = [(Kapazität_Ah - ∫ I_Akku dt * Effizienz) / Kapazität_Ah] * 100<br>(Effizienz ~0.95; Initial aus V-LUT) | Berechnet den genauen Füllstand des Akkus in Prozent unter Berücksichtigung von Coulomb-Zählung und Lade-/Entladeeffizienz; verbessert die Genauigkeit im Vergleich zu reiner Spannungsmessung und hilft bei der Vorhersage der Restkapazität. | ||||
| Restlaufzeit (h) | Restlaufzeit = (SOC/100 * Kapazität_Ah) / I_µC_eq<br>(I_µC_eq = I_µC * (V_µC / V_Akku) angepasst) | Schätzt die verbleibende Betriebszeit in Stunden basierend auf dem aktuellen Füllstand und dem angepassten Verbrauchsstrom; nützlich für Alarme bei niedrigem Ladestand und Planung von Ladezyklen (nur relevant bei Entladung). | ||||
| Energie entnommen/geladen (Wh_Akku) | Wh_Akku = ∫ P_Akku dt | Kumulierte Energiebilanz des Akkus, die entnommen oder geladen wurde; ermöglicht die Analyse von Zyklen, Degradation und Gesamteffizienz über längere Perioden. | ||||
| Solarpanel | Spannung (V_Solar)<br>Strom (I_Solar) | Leistung (P_Solar) | P_Solar = V_Solar * I_Solar | Zeigt den aktuellen Energieertrag des Solarpanels in Watt; hilft bei der Bewertung der Sonneneinstrahlung und der Panel-Leistung in Echtzeit. | ||
| Energie erzeugt (Wh_Solar) | Wh_Solar = ∫ P_Solar dt | Kumulierter Energieertrag des Solarpanels über Zeit; eignet sich für Statistiken wie täglichen Ertrag, Saisonalvergleiche und Systemoptimierung. | ||||
| Systemweit (kombiniert) | - | Effizienz Laderegler (Solar → Akku) | Eff_Laden = (\ | P_Akku\ | / P_Solar) * 100<br>(nur bei Ladung, I_Akku < 0) | Misst den Wirkungsgrad des Ladereglers, d. h. welcher Anteil der Solarleistung effektiv im Akku gespeichert wird; niedrige Werte können auf Verluste durch Wärme, falsche MPPT-Einstellungen oder Defekte hinweisen. |
| Effizienz DC-DC-Wandler (Akku → µC) | Eff_Wandler = (P_µC / P_Akku) * 100<br>(nur bei Entladung, I_Akku > 0) | Berechnet den Wirkungsgrad des Spannungswandlers von 12V auf 5V; zeigt Verluste und hilft bei der Diagnose von Ineffizienzen oder Hardwareproblemen. | ||||
| Gesamteffizienz (Solar → µC) | Eff_Gesamt = (P_µC / P_Solar) * 100<br>(bei direkter Solarversorgung) | Gibt den Gesamtwirkungsgrad des Systems von Solarerzeugung bis zum Verbrauch am µController an; nützlich für die Bewertung der Systemeffizienz und Identifikation von Optimierungspotenzialen. | ||||
| Autarkie-Grad (%) | Autarkie = [min(P_Solar, P_µC) / P_µC] * 100 | Prozentsatz, zu dem der µController-Verbrauch direkt durch Solarenergie gedeckt wird, ohne den Akku zu belasten; fördert die Analyse der Systemunabhängigkeit von externen Quellen. |
Sensoren
| Sensor | Typ | Adresse | Notes | IO / NIO |
|---|---|---|---|---|
| AHT20 | I2C | 0x38 | Variante AHT20 angeben! | IO |
| SHT 3x | I2C | 0x44 | Kein SHT2x wie bei Thomas | IO |
| INA 3221 | I2C | 0x40 | Thomas → 0x41 ! | IO |
| ADS1115 | I2C | 0x48 | IO | |
| BME280 | I2C | 0x76 | BME und nicht BMP ! | IO |
AHT20
# AHT10/AHT20 Sensor
- platform: aht10
variant: AHT20
i2c_id: wetter_i2c_bus
address: 0x38
update_interval: 60s
temperature:
name: "AHT20 Aussentemperatur"
icon: 'mdi:thermometer'
id: aht_temp
humidity:
name: "AHT20 Aussenluftfeuchtigkeit"
icon: 'mdi:water-percent'
id: aht_hum
BME280
# --- ATMOSPHÄRISCHE SENSOREN ---
- platform: bme280_i2c
i2c_id: wetter_i2c_bus
address: 0x76
update_interval: 60s
temperature:
name: "BME280 Temperatur"
icon: 'mdi:thermometer-alert'
oversampling: 1x
filters:
- or:
- heartbeat: 900s
- delta: 0.25
pressure:
name: "BME280 Luftdruck (hPa)"
icon: 'mdi:gauge'
oversampling: 16x
filters:
- or:
- heartbeat: 900s
- delta: 0.35
humidity:
name: "BME280 Luftfeuchte"
oversampling: 1x
filters:
- or:
- heartbeat: 900s
- delta: 0.25
- platform: wifi_signal
name: "BME280 WiFi Signal"
update_interval: 900s
SHT3x
- platform: sht3xd
temperature:
name: "SHT3x Temperature"
humidity:
name: "SHT3x Humidity"
address: 0x44
update_interval: 60s
INA3221
# INA3221 Sensor (Solar-Ladekontrolle)
- platform: ina3221
i2c_id: wetter_i2c_bus
address: 0x40
update_interval: 5min
channel_1: # Meist Batterie
shunt_resistance: 0.022
bus_voltage:
name: "INA3221 Batterie-Spannung Gesamt (V)"
icon: 'mdi:battery-charging-100'
current:
name: "INA3221 Batterie-Strom (A)"
icon: 'mdi:battery-charging-100'
power:
name: "INA3221 Batterie-Leistung (W)"
icon: 'mdi:battery-charging-100'
channel_2: # Meist Solarpanel
shunt_resistance: 0.022
bus_voltage:
name: "INA3221 Panel-Spannung (V)"
icon: 'mdi:solar-panel-large'
current:
name: "INA3221 Panel-Strom (A)"
icon: 'mdi:solar-panel-large'
power:
name: "INA3221 Panel-Leistung (W)"
icon: 'mdi:solar-panel-large'
channel_3: # Meist Last/Verbraucher
shunt_resistance: 0.022
current:
name: "INA3221 Verbrauch (mA)"
unit_of_measurement: "mA"
icon: 'mdi:battery-minus-variant'
filters:
- multiply: 1000
bus_voltage:
name: "INA3221 Verbraucher-Spannung (V)"
unit_of_measurement: "V"
icon: 'mdi:battery-minus-variant'
power:
name: "INA3221 Verbraucher-Leistung (W)"
unit_of_measurement: "W"
icon: 'mdi:battery-minus-variant'
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