Sensor Nodes

Meine bisherigen Experimente mit den Attiny Sensor Boards nehmen langsam Gestalt an. Nachdem ich verschiedene Sensoren getestet und verglichen habe, werden Thermistoren als Temperatursensoren, LDR als Lichtsensor und Umweltsensoren vom Typ DHT11 und DHT22 als fertige Sensor Nodes aufgebaut.

Die Logik des Sensor Nodes ist ein kleiner Microcontroller vom Typ ATtiny84. Die Daten werden mittels 433 Mhz-Transceiver RFM12B übertragen. Diese Lösung basiert auf dem TinyTX Wireless Sensor.

Sensor Node PCB Wireless Attiny Sensor Board

Neben dem Transceiver und dem ATtiny-Controller (IC1) ist auf dem Board ein Pullup-Widerstand (R1), eine 3-polige Stiftleiste (K1) für den Anschluss von Sensoren sowie eine kleine Prototypenfläche vorhanden. Die Spannungsversorgung wird an den Anschlüssen +Bat und GND angeschlossen. Falls eine Spannungsversorgung von mehr als 3.3 Volt angeschlossen wird, muss ein 3.3V-Spannnungsregler (IC2) aufgelötet werden. Andernfalls kann Spannungsregler mit einer Drahtbrücke überbrückt werden. Die Antenne wird am Anschluss A aufgelötet.

Attiny Sensor Board

Die Schaltung des Sensor Nodes ist sehr einfach. Der ATtiny84 benötigt keine externe Beschaltung. Das Sensorsignal wird an Pin13 angeschlossen welcher als digitaler Pin D10 oder als analoger Pin A0 verwendet werden kann. Die Versorgung des Sensors wird über Pin 12 (D9) geschaltet. Im Standby-Modus, also wenn keine Daten gesendet werden, ist Pin D9 auf Low.

Attiny Sensor Board Schaltung

Mit einer Batteriebox für 2 AA-Batterien versorgt, werden die drahtlosen Sensormodule in ein kleines und dichtes Gehäuse verpackt.

Attiny Sensorboard Bodenfeuchte Sensor Node

Als Gehäuse habe ich dazu günstige Verteilerboxen aus dem Baumarkt ausgewählt. Ein einzelnes Gehäuse aus Kunststoff kostet etwa 2 EUR und lässt sich gut bearbeiten. An allen 4 Aussenseiten sind runde Aussparungen vorgesehen welche mit einem scharfen Messer oder einem Bohrer entfernt werden können.

Sensor Node Gehäuse Sensor Node Case

Die einzelnen Sensor Nodes bekommen noch einen Label mit der Node-ID und Infos zum verwendeten Sensortypen.

Wireless Sensor Node

Fritzing Projekt:
Download V1.0 (.fzz, 67kB)

Stückliste:
1 Leiterplatte Attiny Sensor Board
1 RFM12B Transceiver
1 IC ATtiny84A-PU (IC1)
1 IC-Sockel 14 pol.
1 Spannungsregler 3.3V, TO-92 (IC2) (siehe Text)
1 Widerstand, je nach Sensortyp (R1)
1 Stiftleiste 3 pol. (K1)
1 Draht 165mm (Antenne)
1 Batteriebox für 2 AA-Batterien
2 Batterien AA

Code:
Für die Ansteuerung des RFM12B Transceivers kann die Library JeeLib verwendet werden. Diese universelle Bibliothek bietet viele Beispiele für drahtlose Anwendungen mit dem RFM12B-Baustein. Für die einzelnen Sensortypen eignen sich die Beispiele des TinyTx-Projektes.

Als Empfänger oder Basismodul kann ein Arduino mit RF Sensor Shield verwendet werden.

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14 Responses to “Sensor Nodes”  

  1. 1 Peter

    Hallo,
    was für einen Spannungsregler der ohne kondensator auskommt verwendest du denn?

  2. 2 arduino-praxis

    @Peter
    In dieser ersten Version verwende ich den Spannungsregler nicht da die Schaltung mit 2 AA-Batterien betrieben wird.
    In der Tat sollte für einen Betrieb mit Spannungsregler Kondensatoren vorgesehen werden. Danke für den Hinweis 😉

  3. 3 Alex

    Moin Moin,

    klasse Projekt! Ich überlege deine Platinen über Fritzing zu ordnern.
    Ist es zwingend erforderlich, dass die Antenne (ich vermute es ist die Antenne), so kringelig aus dem Gehäuse schaut?

    Beste Grüße,
    Alex

  4. 4 arduino-praxis

    @Alex

    Du kannst im Fritzing-Projekt auch Gerber-Daten erstellen und diese bei verschiedenen Leiterplattenherstellern ordern. Ich bestelle meist bei Iteadstudio

    http://imall.iteadstudio.com/open-pcb/pcb-prototyping/im120418001.html

    Der kringelige Draht ist in der Tat die Antenne. Ich habe die besten Erfahrungen gemacht wenn die Antenne aus dem Gehäuse schaut. Bei den ersten Prototypen habe ich die Antenne auf einen Bleistift aufgedreht, darum die kringelige Form.

    Gruss
    Thomas

  5. 5 Alex

    Moin Moin Thomas,

    Danke für deine schnelle Antwort!

    Wie hoch ist denn in etwa die Reichweite, wenn die Antenne im Gehäuse liegt?

    Ich befürchte nämlich meine heimische Regierung möchte nichts an der Wand haben, wo so eine Kabelantenne hinausguckt. Ersetzen möchte ich nämlich unsere digitalen Raumthermostate.

    Ggf. finde ich ja auch ein geeignetes Gehäuse, das so groß ist, dass die Antenne bequem darin ausgebreitet werden kann um die Reichweite ggf. zu erhöhen.

    Beste Grüße und einen schönen Abend,
    Alex

  6. 6 arduino-praxis

    @Alex

    Mit der gekringelten Antenne im Gehäuse konnte ich im Haus nur Daten vom nächsten Raum empfangen.

    Mit Variante wie auf den Bildern kann ich Daten von Sensoren empfangen die 3 Stockwerke tiefer (Keller) platziert sind.

    Gruss
    Thomas

  7. 7 Achim Kern

    Hallo – ich habe mit Freude ihre Artikel über die arduino sensor node hier gelesen.
    Nun hätte ich noch einige Fragen – viellleicht können wir per emall uns austauschen ?
    1. Werden die nodes in ihrem Buch aufgefühet ?
    2. Gibt es die komplette software zum download.
    3. Können sie Hardware liefern – Platinen, komplette Bausätze.
    4. Gibt es Alternativen – komplette detaillierte Anleitung alles selber zu bauen.

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