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Optimierungsanalyse Wetterstation (ESP32-S3)
Diese Seite fasst die Analyse der ESPHome-Konfiguration zusammen. Die Maßnahmen sind unterteilt in kritische Korrekturen, Code-Optimierungen und Erweiterungen (Software & Hardware).
1. Kritische Korrekturen & Bereinigungen
Die folgenden Punkte sollten priorisiert umgesetzt werden, um Fehler in den Daten zu vermeiden.
- Batterie-Status (SoC) korrigieren:
- Problem: Der aktuelle Sensor ``${SmartSolar} Batterie Prozent`` nutzt eine Spannungstabelle. Bei LiFePO4-Akkus (JBD BMS) ist die Spannungskurve zu flach für präzise Werte.
- Lösung: Den Template-Sensor entfernen. Stattdessen den SoC direkt aus dem BMS auslesen (``bms0_capacity_remaining`` / ``nominal``).
- Regenmesser Logik:
- Beobachtung: ``pulse_counter`` ist für Wippen-Regenmesser oft ungenau (Prellen, sehr niedrige Frequenz).
- Empfehlung: Prüfen, ob bei Nieselregen Pulse verloren gehen. Falls ja, Umbau auf ``binary_sensor`` mit Filter ``delayed_on`` und einem ``counter``.
- Taupunkt (Dew Point) reaktivieren:
- Status: Der Code ist aktuell auskommentiert.
- Maßnahme: Einkommentieren! Der Taupunkt ist essenziell für Nebelvorhersage, Wolkenuntergrenze und Schwüle-Empfinden.
- Datenflut JBD BMS:
- Problem: Das BMS sendet Dutzende Sensoren (Einzelzell-Spannungen, Bitmasks), die die Home Assistant Datenbank unnötig füllen.
- Lösung: Bei reinen Debug-Werten ``internal: true`` setzen oder ``entity_category: diagnostic`` verwenden.
2. Code & Konfigurations-Optimierung
Maßnahmen für Stabilität und Energieeffizienz.
- WiFi Power Save:
- Aktuell: ``power_save_mode: none``.
- Empfehlung: Im Winter (bei geringem Solarertrag) auf ``light`` ändern, um ca. 50-100mA zu sparen.
- Filter-Nutzung:
- Die Nutzung von ``delta`` und ``heartbeat`` ist bereits exzellent umgesetzt. Dies bei neuen Sensoren beibehalten.
- INA3221 Integration:
- Der Shunt auf Kanal 3 misst den Verbrauch. Diesem Sensor muss eine feste ID gegeben werden (z.B. ``id: verbraucher_power``), um damit die Energiebilanz zu rechnen.
3. Neue Berechnungen (Software-Sensoren)
Diese Werte können ohne neue Hardware rein rechnerisch ermittelt werden.
Meteorologie
- Absolute Luftfeuchtigkeit (g/m³): Zeigt die tatsächliche Wassermenge in der Luft (wichtig für Lüftungsempfehlungen).
- Wolkenuntergrenze (Cloud Base): Berechnet die theoretische Höhe von Cumulus-Wolken (``(Temp - Taupunkt) * 125 + Höhe``).
- Frostgrenze im Boden: Interpolation zwischen dem -5cm und -30cm Sensor, um zu errechnen, wie tief der Frost in den Boden eingedrungen ist.
- Luftdichte (kg/m³): Berechnet aus Druck, Temperatur und Gaskonstante.
Energie & Solar
- Energiebilanz Heute (Wh): ``Solar Ertrag (Yield) - Verbrauch (Integration)``. Zeigt sofort, ob der Akku geladen oder entladen wird.
- Sonnenschein-Status: Ein ``binary_sensor``, der “ON” geht, wenn ``Panel Spannung > Batterie Spannung + 5V`` ist (Workaround für fehlenden Lichtsensor).
- Autonomiezeit (Tage): ``Restkapazität (Ah) / Durchschnittsstrom (A) / 24``. Zeigt an, wie lange die Station ohne Sonne überlebt.
- Kabel-Diagnose: Differenz zwischen ``Victron Batterie Spannung`` und ``BMS Gesamtspannung``. Hohe Abweichungen deuten auf Korrosion hin.
4. Hardware Fehlteile (Empfehlung zur Nachrüstung)
Um aus der Station eine “vollständige” Wetterstation zu machen, fehlen folgende Sensoren:
| Priorität | Sensor-Typ | Hardware Empfehlung | Nutzen |
|---|---|---|---|
| Hoch | Helligkeit / Licht | BH1750 (Lux) oder VEML6075 (UV) | Unterscheidung Sonnig/Bewölkt, UV-Warnung, unabhängige Sonnenscheindauer |
| Mittel | Bodenfeuchte | Kapazitiver Sensor (v1.2) | Gießempfehlung. Die Bodentempsensoren sind vorhanden, Feuchte fehlt. |
| Mittel | Feinstaub | SDS011 oder SPS30 | Luftqualität (Winter: Kaminrauch, Frühling: Pollen-Indikator) |
| Niedrig | Blitzsensor | AS3935 | Erkennung von Gewitterfronten (Distanzschätzung) |
| Wartung | Gehäuse-Feuchte | SHT3x / BME280 | Überwachung des Elektronik-Gehäuses auf Kondenswasser (Silica-Gel Check) |
5. YAML Code-Schnipsel (Copy & Paste)
Hier die wichtigsten Ergänzungen für die ``sensor:`` bzw. ``binary_sensor:`` Sektion.
# --- BERECHNETE WETTERWERTE --- # Absolute Luftfeuchtigkeit - platform: template name: "${WetterCalc} Absolute Luftfeuchtigkeit" unit_of_measurement: "g/m³" lambda: |- float T = id(aht_temp).state; float rh = id(aht_hum).state; if (std::isnan(T) || std::isnan(rh)) return NAN; float e = 6.112 * exp((17.67 * T) / (T + 243.5)); return (e * rh * 2.1674) / (273.15 + T); # Wolkenuntergrenze (Benötigt Taupunkt ID!) - platform: template name: "${WetterCalc} Wolkenuntergrenze (NN)" unit_of_measurement: "m" lambda: |- float T = id(aht_temp).state; float td = id(taupunkt_sensor).state; // ID vom Taupunkt prüfen! if (std::isnan(T) || std::isnan(td)) return NAN; return ((T - td) * 125.0) + ${hoehe_in_m}; # Frostgrenze Tiefe (Interpolation Boden) - platform: template name: "${WetterCalc} Frostgrenze Tiefe" unit_of_measurement: "cm" lambda: |- float t5 = id(dallas_temp_addr_2).state; // -5cm float t30 = id(dallas_temp_addr_3).state; // -30cm if (t5 > 0) return 0.0; if (t30 < 0) return 30.0; return 5.0 + ((0.0 - t5) * (30.0 - 5.0) / (t30 - t5)); # --- BERECHNETE ENERGIEWERTE --- # Sonnenschein Erkennung (Via Solarpanel) - platform: template name: "${WetterCalc} Sonnenschein Status" id: sun_is_shining lambda: |- // Wenn Panelspannung deutlich über Akkuspannung liegt if (id(pv).state > (id(bv).state + 4.0)) return true; if (id(panel_power).state > 15.0) return true; return false; # Spannungsabfall Kabel (Diagnose) - platform: template name: "${WetterCalc} Spannungsverlust Kabel" unit_of_measurement: "V" lambda: |- return abs(id(bv).state - id(bms0_total_voltage).state);
Optimierung der ESPHome-Wetterstation
Diese Seite fasst alle Verbesserungsvorschläge und Optimierungen zusammen, die in einer ausführlichen Diskussion mit Grok für die ESPHome-Konfiguration der Outdoor-Wetterstation (basierend auf ESP32-S3, Victron MPPT, JBD BMS, diversen Sensoren) erarbeitet wurden.
Ziel ist es, die Konfiguration übersichtlicher, effizienter, stromsparender und informativer zu machen – bei gleichzeitiger Reduktion der Entity-Anzahl in Home Assistant und Erhöhung der meteorologischen Aussagekraft.
1. Allgemeine Struktur und Wartbarkeit
- accuracy_decimals ohne Anführungszeichen definieren (z. B.
accuracy: 2statt“2”). - Auskommentierte und ungenutzte Blöcke komplett entfernen:
- ADS1115-Hub (wird nicht mehr benötigt, da interner ADC für Windrichtung verwendet wird)
- SHT3x-Sensor (falls nicht verbaut)
- Alte GPIO-Pins für „normalen“ ESP32
- Auskommentierte Berechnungen (Wind Chill, Heat Index, Dew Point) – stattdessen aktivieren (siehe Abschnitt 3)
- Pin-Definitionen konsolidieren – nur die aktuellen ESP32-S3-Pins behalten.
- INA3221 erweitern, falls weitere Kanäle (1 oder 2) für zusätzliche Strommessungen genutzt werden können.
2. Reduktion der Sensoren (weniger Entities, weniger Load)
Die aktuelle Config erzeugt sehr viele Entities – besonders durch JBD BMS und Victron. Viele davon sind redundant oder nur für Debugging relevant.
JBD BMS (von ~40 auf ~15–20 Sensoren reduzieren):
Behalte nur das Wesentliche:
- State of Charge (%), Capacity Remaining + Nominal Capacity
- Total Voltage, Average/Min/Max/Delta Cell Voltage + Min/Max Voltage Cell
- Current (inkl. average_current), Power, Charging/Discharging Power
- Temperaturen 1–3
- Binary Sensoren: Balancing, Charging, Discharging
- Switches: Charging/Discharging
- Remaining Charging/Discharging Time (Packages)
- Errors Bitmask + Balancer Status Bitmask (als diagnostic)
Entfernen:
- Einzelne Cell Voltage 1–4 (Delta/Min/Max reichen)
- Alle einzelnen Error Counts (Short Circuit, Overcurrent etc.)
- Operation Status Bitmask, Software Version, Battery Strings, Charging Cycles, Battery Cycle Capacity
Victron MPPT (von ~20 auf ~12 reduzieren):
Behalte:
- Panel Voltage/Power/Current
- Battery Voltage/Current
- Yield Today/Yesterday/Total
- Max Power Today/Yesterday
- Error Code + Charging Mode (Text)
- FVE Prozent + Tages Medianwert
Entfernen/Ersetzen:
- Load Current (redundant)
- Day Number
- Batterie-Prozent aus Voltage (ungenau – besser SOC vom BMS nutzen)
- Tracking Mode
Weitere Reduktionen:
- Interne Sensoren (z. B. raw Hz, total_pulses, wind_direction_raw_voltage) auf
internal: truesetzen. - Debug-Sensoren (loop_time etc.) nur bei Bedarf aktivieren.
3. Neue und aktivierte berechnete Sensoren
Pflicht-Aktivierungen (aus auskommentierten Blöcken):
- Taupunkt (Dew Point) – Magnus-Formel
- Wind Chill (Windkühle)
- Heat Index (gefühlte Temperatur bei Hitze)
Neue Sensoren hinzufügen:
- Absolute Feuchte (built-in Component – präziser als manuelles Template):
- platform: absolute_humidity temperature: aht_temp humidity: aht_hum name: "${WetterCalc} Absolute Feuchte"
- Gefühlte Temperatur (kombiniert „Feels Like“) – schaltet je nach Bedingung zwischen realer Temp, Wind Chill und Heat Index:
- Template-Sensor mit Bedingungen (T < 10°C + Wind → Wind Chill; T > 27°C → Heat Index; sonst reale Temp)
- Täglicher Niederschlag (automatischer Reset um Mitternacht):
- platform: integration source_id: niederschlag_total_mm name: "${Wetter} Niederschlag heute" time_unit: day
- Solar-Effizienz Heute (aktuelle Power im Verhältnis zur Panel-Nennleistung, z. B. 75 W):
- platform: template name: "${SmartSolar} Effizienz Heute" unit_of_measurement: "%" lambda: |- return (id(panel_power).state / 75.0) * 100.0;
- Wind Gust standardisieren: Die „+10 km/h“-Bedingung entfernen → reiner 10-Minuten-Maximum-Gust (meteorologisch korrekter).
4. Effizienz und Stromspar-Optimierungen
- Update-Intervalle anpassen:
- Windrichtung-ADC von 1s auf 5s (Richtung ändert sich langsam)
- JBD BMS von 2s auf 10s
- Bodentemperaturen auf 600s
- WiFi-Signal auf 1800s
- I²C-Frequenz von 50 kHz auf 100 kHz erhöhen (schneller, immer noch sparsam).
- Victron-Throttle von 10s auf 30s erhöhen.
- Viele Sensoren mit
exponential_moving_averageoder anderen Filtern glätten, um Updates zu reduzieren.
5. WiFi Power Save Mode
Aktuell: power_save_mode: none (maximale Stabilität, höherer Verbrauch).
Empfehlung:
- Auf
lightwechseln (ESP32-Default) oder die Zeile komplett entfernen → moderates Stromsparen bei guter Stabilität. - Testen: 1–2 Wochen beobachten (Akku-Verlauf, Disconnections).
- Fallback: Bei Problemen zurück zu
none.
Fazit
Durch diese Änderungen wird die Station:
- Übersichtlicher (ca. 50 % weniger Entities)
- Informativer (professionelle meteorologische Werte wie Taupunkt, Absolute Feuchte, Feels Like)
- Stromsparender (besonders wichtig bei Solarbetrieb)
- Wartbarer (sauberer Code)
Die Vorschläge sind schrittweise umsetzbar – am besten mit Versionskontrolle testen und Akku-Verhalten beobachten.
