www-messdatenerfassung-sas:klimastation

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====== Eigene Klimamessstation für Schulen: Nachbauanleitung ======


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| [[www-messdatenerfassung-sas:klimastation|Hauptanleitung]]                                           | **Gesamtüberblick, Begriffsklärung, Teil 1–3 (FRITZ!Box, Raspberry Pi/EmonCMS, Sensor-Boxen), Ein-/Ausschalten, Zugänge-Checkliste, SENSOR_ID-Übersicht**  |   |
| [[www-messdatenerfassung-sas:sensoren_einbinden|Sensoren in EmonCMS einbinden]]                      | Wiederkehrender Ablauf für jede neue Sensor-Box: API-Key, Inputs, Feeds, Dashboard                                                                         |   |
| [[www-messdatenerfassung-sas:sensor_code|Programmcode der Sensor-Boxen]]                             | Vollständiger Arduino-Code: Testsensor, einfacher BME280-Sensor, Klimamessbox, Raummessbox                                                                 |   |
| [[www-messdatenerfassung-sas:raspi_rtc_hw111|Raspberry Pi um Echtzeituhr (RTC) erweitern – HW-111]]  | Nachrüstung eines DS1307-RTC-Moduls, Shutdown-Taster                                                                                                       |   |
| Schaltung | Platine |
| Gehäuse | 3D-Druck oder LASER-Cutter |


Diese Anleitung beschreibt den vollständigen Aufbau eines eigenständigen, WLAN-basierten Sensornetzwerks zur Erfassung von Klima- und Raumluftdaten, wie es an der Sankt-Ansgar-Schule Hamburg im Rahmen der Nachhaltigkeits-AG eingesetzt wird. Das System ist bewusst **ohne Internetzugang** und **ohne Abhängigkeit von der Schul-IT** aufgebaut – es funktioniert als geschlossenes Inselnetz und kommt größtenteils mit gebrauchter/ausgemusterter Hardware aus (Ausnahme: der Raspberry Pi, der als günstige Neuanschaffung eingeplant werden sollte).

**Systemüberblick:**

  * Eine ausgemusterte FRITZ!Box stellt ein isoliertes WLAN bereit (kein Internet nötig)
  * Ein Raspberry Pi 3 mit EmonCMS sammelt, speichert und visualisiert die Messdaten (preisgünstig und vorkonfiguriert)
  * ESP8266/ESP32-Mikrocontroller mit Sensoren senden ihre Daten per WLAN an EmonCMS

Die Anleitung ist in drei Teile gegliedert, die nacheinander umgesetzt werden können.

===== Begriffsklärung: "Klima" oder doch etwas anderes? =====

Der Name „Klimastation" hat sich für dieses Projekt eingebürgert, ist aber fachlich nicht ganz präzise – das lohnt sich, Schülerinnen und Schülern gleich zu Beginn zu erklären:

**Klima** bezeichnet in der Wissenschaft statistische **Langzeitmuster** des Wetters – die Weltorganisation für Meteorologie (WMO) definiert Klima über Mittelwerte aus mindestens 30 Jahren. Was die Sensor-Boxen hier tatsächlich liefern, sind dagegen **Momentanwerte einzelner Messgrößen**: Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftdruck, CO2-Gehalt, Feinstaub und Helligkeit, aufgezeichnet alle 20 bis 300 Sekunden. Das ist fachlich korrekt als **Wetter-** bzw. **Umweltdaten** zu bezeichnen (genauer: eine Mischung aus meteorologischen Größen und Luftqualitätsdaten) – nicht als Klimadaten im engeren Sinn. Erst wenn diese Werte über sehr lange Zeiträume gemittelt und ausgewertet würden, ließe sich daraus etwas über das lokale Klima ableiten.

Der Begriff **„Raumklima"** (für die Innenraum-Messungen der Raummessbox) ist davon ausgenommen – er ist im Deutschen ein etablierter, fachlich anerkannter Begriff aus der Gebäudetechnik für genau die hier gemessenen Größen (Temperatur, Feuchte, CO2 in Innenräumen).

<code>
Kurz gesagt: Trotz des Namens "Klimastation" erfassen die Boxen
keine Klimadaten im engeren Sinn, sondern lokale Wetter- und
Luftqualitätsdaten - als praktischer Beitrag zur Umweltbildung und
zum Verständnis der eigenen Umgebung. Der Projektname wird trotzdem
beibehalten, da er im Bildungskontext etabliert und gut verständlich
ist.
</code>

<code>
Hinweis: DokuWiki erzeugt bei mehr als drei Überschriften automatisch
ein Inhaltsverzeichnis rechts auf der Seite. Falls das aus irgendeinem
Grund nicht erscheint, mit ~~NOTOC~~ am Seitenanfang unterdrücken
lässt sich das TOC steuern; hier zusätzlich eine kurze manuelle
Übersicht für den schnellen Einstieg:
</code>

**Inhaltsübersicht:**

  - [[#begriffsklaerung-klima-oder-doch-etwas-anderes|Begriffsklärung: "Klima" oder doch etwas anderes?]] – fachliche Einordnung für den Unterricht
  - [[#teil-1-fritzbox-als-isoliertes-sensor-wlan-einrichten|Teil 1: FRITZ!Box als isoliertes Sensor-WLAN einrichten]] – Werksreset, WLAN-Konfiguration, IP-Adressbereich
  - [[#teil-2-raspberry-pi-3-mit-emoncms|Teil 2: Raspberry Pi 3 mit EmonCMS]] – Image, Ersteinrichtung, feste IP, RTC-Modul gegen Zeitversatz
  - [[#teil-3-sensor-boxen-klimamessbox-raummessbox|Teil 3: Sensor-Boxen]] – Klimamessbox (Außenbereich) und Raummessbox (Innenbereich)
  - [[#fotos-und-schaltplaene|Fotos & Schaltpläne]] – noch zu ergänzende Bilddokumentation
  - [[#uebersicht-vergebener-sensor-ids|Übersicht vergebener SENSOR_IDs]] – Vorlage zur Konfliktvermeidung bei mehreren Boxen
  - [[#wichtige-zugaenge-checkliste|Wichtige Zugänge – Checkliste]] – welche vier Zugänge bei der Installation gesetzt werden (NICHT öffentlich mit echten Passwörtern pflegen!)
  - [[biebl:anleitungen:sensoren_einbinden|Sensoren in EmonCMS einbinden]] – eigene Seite mit dem wiederkehrenden Ablauf für jede neue Box (API-Key, Inputs, Feeds, Dashboard)
  - [[biebl:anleitungen:sensor_code|Programmcode der Sensor-Boxen]] – eigene Seite mit dem vollständigen Arduino-Code (Testsensor, einfacher BME280-Sensor, Klimamessbox, Raummessbox)
  - [[biebl:anleitungen:raspi_rtc_hw111|Raspberry Pi um Echtzeituhr (RTC) erweitern – HW-111]] – eigene Seite zur Nachrüstung eines DS1307-RTC-Moduls gegen Zeitversatz nach Neustarts
  - [[#sicheres-ein--und-ausschalten-des-gesamtsystems|Sicheres Ein- und Ausschalten des Gesamtsystems]] – wichtig für den Koffer-/mobilen Einsatz

<code>
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den Überschriften (Kleinschreibung, Leerzeichen → Bindestriche,
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erzeugte Überschrift im Wiki prüfen und ggf. anpassen.
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----

===== Teil 1: FRITZ!Box als isoliertes Sensor-WLAN einrichten =====

Für dieses Projekt braucht es **keinen Internetanschluss** und **kein aktuelles Router-Modell**. Fast jede Schule hat irgendwo eine ausrangierte FRITZ!Box im Schrank liegen – genau die wird hier zur reinen WLAN-Basisstation für das Sensornetz.

In diesem Beispiel: eine **FRITZ!Box WLAN 3370** (Dual-Band N-Router, Baujahr ca. 2011), deren Zugangsdaten nicht mehr bekannt sind.

==== Warum eine alte, "nutzlose" FRITZ!Box perfekt geeignet ist ====

  * Sie muss **nicht** ans Internet/DSL angeschlossen werden – sie funktioniert als reine WLAN-Basisstation im lokalen Netz
  * Kein Zugriff von außen möglich, da kein Internet-Uplink besteht → datenschutz- und sicherheitstechnisch unkritisch
  * Alte Geräte unterstützen meist zuverlässig 2,4 GHz – genau das, was ESP8266/ESP32 brauchen
  * Nachhaltiger Zweitnutzen für Geräte, die sonst im Elektroschrott landen würden

==== Schritt 1: Werksreset ohne bekanntes Passwort ====

**Wichtiger Hinweis zur FRITZ!Box 3370:** Dieses Modell hat – anders als viele andere FRITZ!Box-Router – **keinen externen Reset-Knopf** und **keinen Telefonanschluss** (FON/DECT), über den sich sonst per Tastencode ein Reset auslösen ließe. Zwei Wege haben sich bewährt:

**Weg A – AVM-Wiederherstellungsprogramm (getestet, funktioniert zuverlässig):**

  - Auf ''download.avm.de/fritzbox/'' das eigene Modell auswählen, dann in den Ordner ''deutschland'' und weiter in den Unterordner ''recover'' wechseln
  - Die passende ''.exe''-Datei herunterladen (Namensschema z. B. ''fritz.box_wlan_3370-06.56.recover.exe'' – die Versionsnummer im Dateinamen kann je nach zuletzt installierter Firmware variieren) – das Tool läuft nur unter **Windows**
  - FRITZ!Box per LAN-Kabel direkt mit dem Windows-Rechner verbinden (kein Switch/Hub dazwischen)
  - Die Windows-Firewall kurzzeitig deaktivieren, falls das Tool die Box nicht findet
  - Das Wiederherstellungsprogramm starten und den Anweisungen folgen – es spielt die Firmware neu auf und versetzt die Box in den Auslieferungszustand
  - Die FRITZ!Box startet danach neu (einige Minuten); anschließend ist sie ohne Passwort erreichbar

**Weg B – „Kennwort vergessen?“ über die Bedienoberfläche (kein Windows-Rechner nötig, ggf. einen Versuch wert, bevor man das Recovery-Tool lädt):**

  - FRITZ!Box **für 1 Minute vom Stromnetz trennen**, dann wieder anschließen
  - **Innerhalb der nächsten 10 Minuten** die Bedienoberfläche aufrufen – ''http://fritz.box'', ''http://192.168.178.1'' oder Notfall-IP ''http://169.254.1.1''
  - Auf **„Kennwort vergessen?“** klicken, dann **„Werkseinstellungen wiederherstellen“**
  - Nach dem Neustart (1–2 Minuten) ist die Oberfläche ohne Passwort erreichbar

=== PC unter Linux mit der FRITZ!Box verbinden ===

Damit die Bedienoberfläche im Browser überhaupt erreichbar ist, muss der Rechner per **LAN-Kabel** (nicht WLAN) verbunden sein und eine IP-Adresse im selben Subnetz wie die FRITZ!Box haben.

**Zuerst probieren – meist reicht das schon:** Direkt nach dem Werksreset verteilt die Box selbst per DHCP Adressen im Bereich 192.168.178.20–200. Bei aktivem NetworkManager (Standard unter Kubuntu) genügt es normalerweise, das LAN-Kabel einzustecken – der Rechner bekommt automatisch eine passende IP, und ''http://192.168.178.1'' bzw. ''http://fritz.box'' ist direkt erreichbar.

Falls das nicht klappt (z. B. weil nur die Notfall-IP reagiert, oder DHCP der Box gerade nicht läuft), muss die IP manuell gesetzt werden. Zunächst den Namen der LAN-Schnittstelle ermitteln:

<code>
ip link
</code>

(üblich sind Namen wie ''eth0'', ''enp0s25'' oder bei USB-Adaptern ''enx...''; im Folgenden als Platzhalter ''IFACE'' verwendet)

**Variante A – schnell & temporär (bis zum nächsten Kabel-Stecken oder Neustart):**

<code>
sudo ip addr flush dev IFACE
sudo ip addr add 169.254.1.2/16 dev IFACE
sudo ip link set IFACE up
</code>

Danach im Browser ''http://169.254.1.1'' aufrufen. Für den regulären Adressbereich stattdessen:

<code>
sudo ip addr add 192.168.178.20/24 dev IFACE
</code>

und ''http://192.168.178.1'' aufrufen.

**Variante B – über NetworkManager (nmcli), als eigenes wiederverwendbares Profil:**

<code>
nmcli connection add type ethernet ifname IFACE con-name fritzbox-reset \
  ipv4.method manual ipv4.addresses 192.168.178.20/24
nmcli connection up fritzbox-reset
</code>

Nach getaner Arbeit wieder aufräumen:

<code>
nmcli connection down fritzbox-reset
nmcli connection delete fritzbox-reset
</code>

**Variante C – grafisch:** Netzwerkeinstellungen → Kabelgebunden → Zahnrad-Symbol → Reiter „IPv4“ → „Manuell“ → Adresse ''192.168.178.20'', Netzmaske ''255.255.255.0'' (bzw. ''/24''), kein Gateway nötig → Anwenden → die LAN-Verbindung einmal aus- und wieder einschalten.

**Vor dem Browser-Aufruf testen:**

<code>
ping -c 3 192.168.178.1
</code>

bzw. für die Notfall-IP:

<code>
ping -c 3 169.254.1.1
</code>

Kommt eine Antwort, ist die Bedienoberfläche im Browser erreichbar.

Nach erfolgreichem Reset sind Benutzername/Passwort wieder auf Werkszustand, und die Box ist ohne Kennwort erreichbar.

==== Schritt 2: Ersteinrichtung ====

  - FRITZ!Box per LAN-Kabel mit einem Computer verbinden (nicht WLAN, für die Ersteinrichtung ist LAN zuverlässiger)
  - Im Browser **http://fritz.box** oder **http://192.168.178.1** aufrufen
  - Den Einrichtungsassistenten ggf. **abbrechen/überspringen** – ein Internetanschluss wird nicht konfiguriert
  - Unter **System → Kennwörter** ein neues, für das Kollegium dokumentierbares Admin-Kennwort vergeben (z. B. im internen, nicht-öffentlichen Wiki-Bereich hinterlegen, NICHT auf der öffentlichen Anleitungsseite!)

==== Schritt 3: WLAN konfigurieren – wichtig: 2,4 GHz verwenden ====

Unter **WLAN → Funknetz**:

  * **Frequenzband auf 2,4 GHz stellen.** Die FRITZ!Box 3370 funkt wahlweise auf 2,4 GHz ODER 5 GHz (nicht gleichzeitig) – ESP8266- und die meisten ESP32-Boards unterstützen **ausschließlich 2,4 GHz**. Wird versehentlich 5 GHz aktiviert, finden die Sensor-Boards das Netz gar nicht erst.
  * SSID vergeben, z. B. ''ARDUINO-MESSNETZ''
  * Verschlüsselung: WPA2 (nicht WPA3, aus Kompatibilitätsgründen mit älteren ESP8266-WLAN-Chips)
  * WLAN-Kennwort vergeben und in der (internen) Projektdokumentation festhalten – dieses Kennwort landet später direkt im Arduino-Sketch jedes Sensors

==== Schritt 4: Kein Internetzugang – das ist so gewollt ====

Die FRITZ!Box bleibt **ohne DSL-/WAN-Anschluss**. Das hat zwei angenehme Nebeneffekte:

  * Die Box versucht zwar im Hintergrund gelegentlich, sich mit dem AVM-Server zu verbinden (Zeitserver, Firmware-Check) – das schlägt ohne WAN-Verbindung einfach folgenlos fehl und kann ignoriert werden
  * Optional lassen sich unter **System → Region und Sprache** sowie in den Internet-Einstellungen Cloud-Dienste (MyFRITZ!, Fernzugriff) deaktivieren – notwendig ist das aber nicht, da ohne WAN-Port ohnehin kein Zugriff von außen möglich ist

==== Schritt 5: IP-Adressbereich für die Sensoren ====

**Empfehlung: Subnetz auf 192.168.1.x umstellen.** Die FRITZ!Box arbeitet ab Werk im Adressbereich 192.168.178.x. Falls Sensor-Sketches (wie hier) bereits fest auf die IP-Adresse ''192.168.1.2'' für den EmonCMS-Server programmiert sind, lohnt es sich, gleich zu Beginn – **vor** dem Verbinden von Pi und Sensoren – die FRITZ!Box selbst auf das Subnetz 192.168.1.x umzustellen, statt später jeden Sketch anzupassen:

  - Unter **Heimnetz → Netzwerk → Netzwerkeinstellungen** auf **„IPv4-Adressen“** klicken
  - Die IPv4-Adresse der FRITZ!Box von ''192.168.178.1'' auf **''192.168.1.1''** ändern (Netzmaske ''255.255.255.0'' bleibt gleich)
  - Übernehmen – die Box startet neu und ist danach unter ''http://192.168.1.1'' bzw. weiterhin ''http://fritz.box'' erreichbar
  - Im Reiter „DHCP-Server“ prüfen, ob sich der Adresspool automatisch angepasst hat (z. B. 192.168.1.20–200), notfalls von Hand nachziehen

Unter **Heimnetz → Netzwerk → Netzwerkeinstellungen**:

  * Empfehlung: Jedem Gerät (Raspberry Pi, Sensor-Boards) unter **Heimnetz → Netzwerk → Netzwerkverbindungen → Gerät bearbeiten** eine **feste IP-Adresse** zuweisen ("Diesem Netzwerkgerät immer die gleiche IPv4-Adresse zuweisen"). Das erleichtert später die Fehlersuche enorm, weil jedes Gerät immer unter derselben Adresse erreichbar ist – der Raspberry Pi mit EmonCMS bekommt dabei sinnvollerweise ''192.168.1.2''

==== Stolpersteine ====

  * **ESP-Board verbindet sich nicht:** Fast immer liegt es am Frequenzband – prüfen, ob die FRITZ!Box wirklich auf 2,4 GHz steht und nicht auf 5 GHz umgeschaltet wurde
  * **Kein Reset-Knopf vorhanden:** Bei der 3370 (und einigen anderen Modellen) normal – hier führen nur Weg A (Recovery-Tool) oder Weg B ("Kennwort vergessen") zum Ziel, nicht die klassische "Büroklammer-Methode"
  * **Wiederherstellungsprogramm findet die Box nicht:** meist Firewall- oder Antivirus-Software auf dem Windows-Rechner, die die Kommunikation blockiert – kurzzeitig deaktivieren; alternativ direkt (ohne Switch dazwischen) per LAN-Kabel verbinden
  * **FRITZ!Box zeigt "Kein Internet"-Fehlermeldungen im Browser-Interface:** normal und unkritisch, da kein WAN-Port belegt ist – einfach ignorieren bzw. Hinweise in der Oberfläche wegklicken
  * **Alte FRITZ!OS-Version:** Ein Firmware-Update ist für den reinen WLAN-Basisstationsbetrieb nicht zwingend nötig, kann aber über das AVM-Wiederherstellungsprogramm nachgeholt werden, falls die Oberfläche stark veraltet wirkt
  * **Mehrere FRITZ!Boxen im gleichen Schulgebäude:** Falls parallel eine "echte" Schul-FRITZ!Box mit Internet existiert, unbedingt einen anderen WLAN-Kanal wählen (unter WLAN → Funkkanal → Funkkanal-Einstellungen anpassen), um Störungen zu vermeiden, und eine klar unterscheidbare SSID verwenden

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===== Teil 2: Raspberry Pi 3 mit EmonCMS =====

Als Basis dient das von der OpenEnergyMonitor-Community gepflegte, fertige **emonSD-Image** – eine vorbereitete Raspberry-Pi-OS-Installation mit vorinstalliertem EmonCMS. Der große Vorteil für den Nachbau ohne Vorkenntnisse: **das Image kann komplett ohne Internetzugang in Betrieb genommen werden**, da es bei fehlender Internet-/LAN-Verbindung beim ersten Start selbstständig einen eigenen WLAN-Zugangspunkt zur Einrichtung aufspannt.

==== Wichtig zum Verständnis: Welches Netzwerk braucht mein PC? ====

Für die Einrichtung verwechseln Neulinge leicht zwei völlig unabhängige Netzwerke:

  * Das **normale Internet-WLAN** des eigenen Rechners (Zuhause oder im Lehrerzimmer) – wird nur zum Surfen/für diese Anleitung gebraucht und hat mit dem Messnetz **nichts** zu tun
  * Das **isolierte Arduino-Messnetz** der FRITZ!Box aus Teil 1 – hier läuft alles, was mit Pi und Sensoren zu tun hat

**Wichtig:** Die FRITZ!Box verbindet LAN-Kabel-Anschluss und WLAN intern zu **einem einzigen Netzwerk**. Ein per Kabel an die FRITZ!Box angeschlossener Rechner ist also automatisch im selben Netz wie ein Gerät (z. B. der Pi), das per WLAN mit derselben FRITZ!Box verbunden ist – **unabhängig davon, ob dieser Rechner gleichzeitig noch über WLAN mit einem ganz anderen Netz (z. B. dem Internet) verbunden ist.** Ein Umschalten des eigenen Internet-WLANs ist zur Einrichtung also **nicht** nötig, solange das LAN-Kabel zur FRITZ!Box gesteckt ist.

**Konkret zur Einrichtung des Pi:**

  - In der FRITZ!Box-Oberfläche (über das LAN-Kabel erreichbar, z. B. ''http://192.168.1.1'') unter **Heimnetz → Netzwerk → Netzwerkverbindungen** die aktuelle IP-Adresse des Eintrags „emonpi" ablesen (z. B. ''192.168.1.5'')
  - Im Terminal per SSH verbinden:
<code>
ssh pi@192.168.1.5
</code>
    (die Adresse durch die tatsächlich angezeigte ersetzen)
  - Passwort: ''emonsd'' (Standard, unbedingt nach dem ersten Login ändern)

==== Schritt 1: Image herunterladen und auf SD-Karte schreiben ====

  - Aktuelles Image von der offiziellen Downloadseite laden: ''docs.openenergymonitor.org/emonsd/download.html'' (aktuell **emonSD-10Mar26**, ca. 2,2 GB, basierend auf Raspberry Pi OS Lite 64-bit; kompatibel mit Raspberry Pi Zero 2, 3B, 3B+, 4 und 5)
  - Die ''.zip''-Datei **muss nicht entpackt werden** – sowohl balenaEtcher als auch der Raspberry Pi Imager können direkt mit der ZIP-Datei arbeiten
  - Unter Linux (Kubuntu) den Raspberry Pi Imager installieren:
<code>
sudo apt install rpi-imager
</code>
  - Imager starten, unter „Operating System“ → „Use custom“ die heruntergeladene ''.zip''-Datei auswählen, passende SD-Karte auswählen (mind. 8 GB, empfohlen 16 GB+)

<code>
Wichtig: Der Benutzername darf beim Schreiben NICHT geändert werden
– er muss "pi" bleiben, sonst funktionieren interne emonSD-Skripte
nicht korrekt. Die OS-Customisation-Funktion des Imagers (WLAN
vorab eintragen o. Ä.) hier NICHT nutzen – das würde den in
Schritt 2 beschriebenen Einrichtungs-Zugangspunkt verhindern.
</code>

==== Schritt 2: Erstes Hochfahren – ganz ohne Internetzugang ====

Genau hier liegt der entscheidende Vorteil dieses Images für ein Inselnetz ohne Internet: Wird die SD-Karte **ohne** vorkonfiguriertes WLAN und **ohne** angeschlossenes LAN-Kabel gestartet, öffnet der Pi automatisch einen eigenen WLAN-Zugangspunkt zur Einrichtung. Ein Update-Versuch über das Internet wird in diesem Fall gar nicht erst unternommen.

  - SD-Karte in den Raspberry Pi 3 einlegen, **kein** LAN-Kabel anschließen
  - Mit Strom versorgen und ca. 1–2 Minuten warten
  - Auf einem Laptop oder Smartphone nach dem WLAN **„emonpi“** suchen und verbinden (Passwort: ''emonpi2016'')
  - Im Browser ''http://192.168.42.1'' aufrufen – dort öffnet sich die integrierte Netzwerk-Einrichtungsseite

==== Schritt 3: Mit dem isolierten Arduino-Messnetz verbinden ====

  - In der Netzwerk-Einrichtungsseite das WLAN **„ARDUINO-MESSNETZ“** (aus Teil 1) aus der Liste auswählen und das dort vergebene Passwort eingeben
  - Der Pi verbindet sich daraufhin mit dem isolierten FRITZ!Box-Netz und ist ab sofort nur noch dort erreichbar
  - In der FRITZ!Box (Teil 1, Schritt 5) dem Pi wie gehabt die feste IP-Adresse **192.168.1.2** zuweisen, damit EmonCMS dauerhaft unter dieser (auch in den Sensor-Sketches hinterlegten) Adresse erreichbar bleibt

<code>
Bekannter FRITZ!OS-Bug: Bei manchen FRITZ!Box-Firmwareständen lässt
sich das Adressfeld für "immer gleiche IPv4-Adresse zuweisen" bei
einzelnen Geräten nicht speichern – ein seit Jahren bekanntes,
nicht restlos geklärtes Verhalten. Funktioniert die Reservierung
über die FRITZ!Box-Oberfläche nicht, ist der robustere Weg, die
feste IP direkt auf dem Pi selbst zu setzen (siehe Kasten
"Wichtig zum Verständnis" oben für den SSH-Zugriff):
sudo nmcli connection modify "NETZWERKNAME" ipv4.method manual \
  ipv4.addresses 192.168.1.2/24 ipv4.gateway 192.168.1.1 ipv4.dns 192.168.1.1
sudo nmcli connection down "NETZWERKNAME" && sudo nmcli connection up "NETZWERKNAME"
(NETZWERKNAME = Name des WLANs, z. B. "ARDUINO-MESSNETZ";
mit "nmcli connection show" auf dem Pi anzeigen lassen)
</code>

==== Schritt 3b: SSH-Zugriff auf den Pi aktivieren ====

Für den nächsten Schritt (feste IP-Adresse per Kommandozeile setzen) wird ein SSH-Login auf den Pi benötigt. Bei aktuellen emonSD-Images ist SSH aus Sicherheitsgründen **standardmäßig deaktiviert**:

  - Pi kurz vom Strom trennen, SD-Karte entnehmen, in den Kartenleser des PCs stecken
  - Die **Boot-Partition** (FAT32, meist automatisch als „bootfs" o. Ä. eingebunden) öffnen
  - Dort eine **leere Datei ohne Dateiendung** namens ''ssh'' anlegen, z. B. per Terminal:
<code>
lsblk
sudo mkdir -p /mnt/bootfs
sudo mount /dev/mmcblk0p1 /mnt/bootfs
sudo touch /mnt/bootfs/ssh
sudo umount /mnt/bootfs
</code>
    (Gerätenamen mit ''lsblk'' vorher prüfen und anpassen)
  - SD-Karte zurück in den Pi, Strom wieder anschließen, ca. 1 Minute warten

Danach ist SSH-Login möglich:

<code>
ssh pi@192.168.1.5
</code>
(Adresse aus der FRITZ!Box-Geräteliste, siehe Kasten oben; Passwort: ''emonsd'')

<code>
Hinweis zu "REMOTE HOST IDENTIFICATION HAS CHANGED"-Warnungen:
Wurde eine IP-Adresse während der Einrichtung mehrfach für
unterschiedliche Geräte verwendet (z. B. testweise), merkt sich
SSH pro Adresse einen "Fingerabdruck" und schlägt bei einer
Änderung Alarm – das ist in diesem Fall harmlos (kein Angriff),
sondern nur die Folge der Testerei mit IP-Adressen. Lösung:
ssh-keygen -f '~/.ssh/known_hosts' -R 'DIE-BETROFFENE-IP'
und danach erneut verbinden.
</code>

==== Schritt 4: EmonCMS-Ersteinrichtung ====

  - Im Browser die feste IP-Adresse des Pi aufrufen (solange die WLAN-Umstellung noch nicht abgeschlossen ist, weiterhin ''http://192.168.42.1'')
  - Anmeldung mit den Standard-Zugangsdaten: Benutzername ''emonsd'', Passwort ''emonsd''
  - **Sofort das Passwort ändern** (über die Konto-Einstellungen)
  - Unter **Administration → Setup** lässt sich der Systemstatus prüfen (Dienste emonhub, feedwriter, redis-server, mosquitto sollten „Active Running“ zeigen)
  - Inputs und Feeds werden erst angelegt, sobald die ersten Sensor-Boxen Daten senden – siehe Teil 3

<code>
Optionales System-Update: Beim Einrichtungsweg über den
Access-Point wird das automatische Erst-Update übersprungen. Es
kann bei Bedarf später bequem über die Emoncms-Administrations-
oberfläche nachgeholt werden – dafür braucht der Pi dann kurzzeitig
eine Verbindung mit Internetzugang (z. B. per LAN-Kabel an einem
Router mit Internet). Für den Betrieb im isolierten Messnetz ist
das aber nicht zwingend nötig.
</code>

<code>
Wichtiger Hinweis zu PHPFina-Feeds: Das Speicherintervall eines
PHPFina-Feeds (Standard-Feed-Engine von EmonCMS) lässt sich NUR bei
der Erstellung festlegen und danach nicht mehr ändern! Das passende
Intervall unterscheidet sich je nach Boxtyp (siehe Teil 3):
Klimamessbox (Außenbereich) = 300 Sekunden (5 Min.), Raummessbox
(Innenbereich) = 20 Sekunden. Unbedingt gleich bei der ersten
Feed-Anlage korrekt setzen.
</code>

==== Schritt 6: Echtzeituhr (RTC) nachrüsten – dringend empfohlen ====

**Der Raspberry Pi hat werksseitig keine batteriegepufferte Uhr.** Im isolierten Messnetz ohne Internetzugang kann er sich außerdem **nicht per NTP** die korrekte Uhrzeit holen. Nach jedem Neustart oder Stromausfall fällt die Systemzeit daher auf einen falschen Wert zurück – neue Feed-Daten bekommen dann falsche Zeitstempel und erscheinen in Diagrammen/CSV-Exports als fehlend, obwohl sie eigentlich geschrieben wurden.

Die vollständige Einrichtung (Verkabelung, I²C aktivieren, Device-Tree-Overlay, Software-Ersatzuhr entfernen, Uhrzeit setzen) beschreibt eine eigene Seite: [[biebl:anleitungen:raspi_rtc_hw111|Raspberry Pi um Echtzeituhr (RTC) erweitern – HW-111]].

==== Stolpersteine ====

  * **WLAN „emonpi“ taucht nicht auf:** Meist, weil doch ein LAN-Kabel eingesteckt war oder versehentlich schon vorher ein WLAN konfiguriert wurde (z. B. über die Imager-OS-Customisation) – dann startet der Pi direkt ins reguläre Netz statt in den Einrichtungs-Zugangspunkt. Zur Kontrolle die SD-Karte am PC prüfen, ob im Boot-Verzeichnis eine ''wpa_supplicant.conf'' o. Ä. existiert, und diese ggf. entfernen
  * **Emoncms-Login mit ''emonsd''/''emonsd'' funktioniert nicht:** Zugangsdaten können sich mit neueren Image-Versionen ändern – im Zweifel auf der aktuellen Downloadseite unter „Credentials“ nachsehen
  * **Feste IP-Adresse in der FRITZ!Box vergessen:** Ohne feste IP wechselt die Adresse des Pi bei jedem Neustart – vor dem produktiven Einsatz unbedingt nachholen (Teil 1, Schritt 5)
  * **PHPFina-Intervall nachträglich ändern wollen:** geht nicht – nur eine Neuanlage des Feeds hilft. Intervall (120 s) daher gleich richtig bei Feed-Erstellung setzen
  * **Raspberry Pi 3 wirkt „langsam“:** Für ein Schulnetz mit überschaubarer Anzahl Sensor-Boxen und Dashboards reicht die Leistung eines Pi 3 problemlos aus
  * **Feeds zeigen aktuelle „Last value“, aber Diagramm/CSV-Export bleiben leer (''null''):** Klassisches Symptom einer falschen Systemzeit (siehe Schritt 6) – der Redis-Cache zeigt den Wert sofort an, die eigentliche PHPFina-Datei wird aber mit dem (falschen) Systemdatum beschrieben. Mit ''date'' prüfen, ob das angezeigte Datum stimmt; falls nicht, RTC nachrüsten oder Uhrzeit zumindest manuell setzen (''sudo date -s "JJJJ-MM-TT HH:MM:SS"'')

===== Teil 3: Sensor-Boxen (Klimamessbox & Raummessbox) =====

Beide Sensor-Boxen basieren auf demselben Grundprinzip: Ein ESP8266 D1 Mini liest mehrere Sensoren aus und sendet die Werte in festen Zeitabständen per WLAN und HTTP an EmonCMS. Beide Boxen teilen sich denselben Netzwerk- und Retry-Mechanismus – nur die angeschlossenen Sensoren unterscheiden sich.

<code>
Der vollständige Programmcode (inkl. eines einfachen Testsensors
zum Ausprobieren der EmonCMS-Einrichtung ohne fertige Box) steht
auf einer eigenen Seite: [[biebl:anleitungen:sensor_code|Programmcode
der Sensor-Boxen]]. Diese Seite hier beschreibt nur Pin-Belegung,
Konfiguration und Funktionsprinzipien.
</code>

==== Klimamessbox (Außenbereich) ====

**Verbaute Sensoren:**
  * **BME280** (I²C) – Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftdruck
  * **MH-Z19B** (UART) – CO2-Gehalt
  * **SDS011** (UART) – Feinstaub PM2.5 und PM10
  * **LDR** (analog) – Helligkeit

**Hardware:** ESP8266 D1 Mini. In der Arduino-IDE als Board **„LOLIN(WEMOS) D1 R2 & mini“** wählen. Bei Boot-Abstürzen ersatzweise auf **„Generic ESP8266 Module“** mit den Einstellungen **Flash Mode: DIO, Flash Frequency: 40MHz, VTables: Flash** umstellen.

**Pin-Belegung:**

^ Sensor ^ Pin(s) ^ Hinweis ^
| BME280 | I²C Standard: D1 (SCL), D2 (SDA) | I²C-Adresse 0x76 (ggf. 0x77 prüfen) |
| MH-Z19B | RX = D6 (GPIO12), TX = D5 (GPIO14) | An 5V betrieben; **RX-Leitung braucht einen Spannungsteiler 5V→3,3V** (1kΩ + 2kΩ), da der ESP8266 nur 3,3V-tolerant ist |
| SDS011 | RX = D7 (GPIO13), TX = D8 (GPIO15) | An 5V betrieben, **ohne** Spannungsteiler |
| LDR | A0 (analog) | Über Spannungsteiler mit Festwiderstand an A0 |

**Konfiguration (nur diese Zeilen pro Box anpassen):**

<code>
#define SENSOR_ID 134        // Eindeutige Nummer je Sensor-Box (bestimmt Name UND IP-Adresse)
#define MODE_LIVE false      // true = echte Daten (LIVE-API-Key), false = Testbetrieb
#define CO2_OFFSET 40        // Kalibrierungs-Offset, siehe unten
#define MESSINTERVALL_MS 120000  // Sendetakt in Millisekunden (120000 = alle 2 Minuten)
#define DEBUG true           // Ausführliche serielle Ausgaben zur Fehlersuche
</code>

<code>
Sicherheitshinweis: WLAN-Passwort und EmonCMS-API-Schlüssel stehen
im Original-Sketch als Klartext-Zugangsdaten. Diese NIEMALS in eine
öffentliche Wiki-Seite kopieren! Beim Nachbau durch andere Schulen
müssen eigene, geheime Werte eingetragen werden:

const char* ssid     = "<WLAN-NAME>";
const char* password = "<WLAN-PASSWORT>";
const char* APIKEY_LIVE = "<API-KEY-LIVE-AUS-EMONCMS>";
const char* APIKEY_TEST = "<API-KEY-TEST-AUS-EMONCMS>";

Die API-Keys findet man in EmonCMS unter dem jeweiligen Nutzerkonto
("My Account" → "API Keys").
</code>

**Wichtige Funktionsprinzipien:**

  * **Feste IP statt DHCP:** Jede Box bekommt ihre IP direkt aus ''SENSOR_ID'' gebildet (''192.168.1.SENSOR_ID''), fest im Code über ''WiFi.config()'' eingetragen – kein DHCP nötig, jede Box ist damit sofort unter einer vorhersehbaren Adresse erreichbar
  * **Server-Adresse:** Fest auf ''192.168.1.2'' eingestellt (die feste IP des Raspberry Pi aus Teil 2)
  * **CO2-Kalibrierung:** Die automatische Baseline-Korrektur (ABC) des MH-Z19B wird beim Boot abgeschaltet, weil sie bei einem dauerhaft im Freien montierten Sensor zu falschen Werten führen würde (ABC geht von regelmäßiger Frischluft-Referenz aus – im Außeneinsatz nicht gegeben). Stattdessen wird ein manueller ''CO2_OFFSET'' verwendet: An einem Frischluft-Referenzpunkt (z. B. früh morgens) ablesen, was der Sensor anzeigt, und den Offset so wählen, dass ca. 420–440 ppm (aktueller globaler Referenzwert) erreicht werden
  * **SDS011-Energiesparmodus:** Der Feinstaubsensor hat einen Lüfter, der sich abnutzt. Er wird zwischen den Messungen in den Sleep-Modus versetzt und nur für die eigentliche Messung (10 Sekunden Vorlaufzeit) aufgeweckt – das verlängert die Lebensdauer von ca. 8.000 auf ca. 20.000 Betriebsstunden
  * **Robuste Datenübertragung:** Schlägt ein Upload fehl, versucht die Box es bis zu 5-mal: zunächst 3 normale Versuche mit steigender Pause, danach zwei Versuche mit vorherigem WLAN-Soft-Reset. Das macht die Box widerstandsfähig gegen kurze WLAN-Aussetzer, wie sie im Schulalltag (viele Geräte, dicke Wände) vorkommen können
  * **Watchdog:** Gelingt binnen 3 Minuten nach dem Booten kein einziger Upload, oder ist das WLAN länger als 2 Minuten am Stück weg, startet sich der ESP8266 selbstständig neu

**Übertragene Messwerte (JSON an EmonCMS):**

^ Feldname ^ Bedeutung ^ Einheit ^
| F_rel | Relative Luftfeuchtigkeit | % |
| T_C | Temperatur | °C |
| P_hPa | Luftdruck (auf Meereshöhe umgerechnet) | hPa |
| CO2_ppm | CO2-Gehalt | ppm |
| PM25 | Feinstaub PM2.5 | µg/m³ |
| PM10 | Feinstaub PM10 | µg/m³ |
| H_bit | Helligkeit (invertiert: hell=klein, dunkel=groß) | – |

**EmonCMS-Einrichtung pro Box:**

  - Node/Input-Name entspricht der ''SENSOR_ID'' aus dem Sketch (z. B. „134“) – erscheint automatisch unter **Inputs**, sobald die Box zum ersten Mal sendet
  - Für jedes der sieben Felder oben einen **Feed** anlegen (PHPFina, Interval **300 Sekunden (5 Min.)** – muss zum ''MESSINTERVALL_MS'' im Sketch passen und lässt sich nur bei der Erstellung setzen, siehe Teil 2)

==== Raummessbox (Innenbereich) ====

**Verbaute Sensoren:**
  * **DHT22** – Luftfeuchtigkeit (Temperaturwert des DHT22 wird hier nicht verwendet, siehe BMP180)
  * **BMP180** (I²C) – Temperatur, Luftdruck
  * **MH-Z19B** (UART) – CO2-Gehalt
  * **LDR** (analog) – Helligkeit
  * **NeoPixel-LED-Band** (4 oder 5 LEDs) – CO2-Ampel zur direkten Anzeige im Klassenraum, ohne dass jemand ein Display ablesen muss

Im Gegensatz zur Außenbox entfällt der Feinstaubsensor (SDS011) – dafür kommt die LED-Ampel als zusätzliche Ausgabe hinzu.

**Hardware:** ESP8266 D1 Mini, gleiches Board-Profil wie bei der Klimamessbox (**„LOLIN(WEMOS) D1 R2 & mini“**, bei Bootproblemen alternativ „Generic ESP8266 Module“ mit DIO/40MHz/VTables:Flash).

**Pin-Belegung:**

^ Sensor ^ Pin(s) ^ Hinweis ^
| DHT22 | D7 (GPIO13) | Nur Luftfeuchtigkeit wird ausgelesen |
| BMP180 | I²C Standard: D1 (SCL), D2 (SDA) | Adresse fest in der Bibliothek (SFE_BMP180) |
| MH-Z19B | RX = D6 (GPIO12), TX = D5 (GPIO14) | Wie bei der Klimamessbox: an 5V betrieben, RX-Leitung braucht Spannungsteiler 5V→3,3V |
| LDR | A0 (analog) | Invertiert ausgewertet (hell → kleiner Wert) |
| NeoPixel-LED-Band | D4 (GPIO2) | 4- oder 5-LED-Variante, siehe ''NUM_LEDS'' |

**Konfiguration (nur diese Zeilen pro Box anpassen):**

<code>
#define SENSOR_ID 106     // Eindeutige Nummer je Sensor-Box (bestimmt Name UND IP-Adresse)
#define MODE_LIVE true    // true = echte Daten (LIVE-API-Key), false = Testbetrieb
#define NUM_LEDS  4       // Anzahl verbauter LEDs: 5 = Normalausführung, 4 = kompakte Bauform
#define CO2_OFFSET 40     // Kalibrierungs-Offset, wie bei der Klimamessbox
</code>

<code>
Sicherheitshinweis: Wie bei der Klimamessbox stehen im Original-
Sketch echte Zugangsdaten (WLAN-Passwort, API-Keys) im Klartext.
Auch hier gilt: niemals in die öffentliche Wiki-Seite kopieren,
sondern durch eigene, geheime Werte ersetzen (siehe Hinweis-Kasten
bei der Klimamessbox oben).
</code>

**Besonderheiten gegenüber der Klimamessbox:**

  * **Kürzeres Messintervall:** 20 Sekunden statt 300 Sekunden (''const int Schreibpause = 20000;''), gedacht für engmaschiges Langzeit-Monitoring im Klassenraum. **Der EmonCMS-Feed muss dafür mit Intervall 20 statt 300 angelegt werden** – nicht mit der Klimamessbox verwechseln!
  * **CO2-Ampel über NeoPixel-LEDs:** Ein Farbverlauf von Blau (< 500 ppm, sehr gut) über Grün und Gelb bis Rot (> 2250 ppm, kritisch) zeigt die Luftqualität direkt vor Ort an – nützlich für den Unterricht, da Schüler:innen die CO2-Ampel ohne Bildschirm ablesen können. Ab 2700 ppm blinkt das Band fünfmal abwechselnd Rot/Weiß als Alarm, danach leuchtet es dauerhaft Rot
  * **''NUM_LEDS''-Umschalter:** Da im Einsatz zwei Bauformen (4 und 5 LEDs) existieren, passt sich das Anzeigemuster automatisch an – nicht verbaute LED-Positionen werden einfach dunkel gelassen
  * **Kein Feinstaubsensor:** Entsprechend fehlt im gesendeten JSON das Feld für PM2.5/PM10 (siehe unten)

**Übertragene Messwerte (JSON an EmonCMS):**

^ Feldname ^ Bedeutung ^ Einheit ^
| F_rel | Relative Luftfeuchtigkeit (DHT22) | % |
| T_C | Temperatur (BMP180) | °C |
| P_hPa | Luftdruck (auf Meereshöhe umgerechnet) | hPa |
| CO2_ppm | CO2-Gehalt | ppm |
| H_bit | Helligkeit (invertiert) | – |

**EmonCMS-Einrichtung pro Box:**

  - Node/Input-Name entspricht der ''SENSOR_ID'' (z. B. „106“)
  - Für jedes der fünf Felder oben einen **Feed** anlegen (PHPFina, **Interval 20 Sekunden** – abweichend von der Klimamessbox!)

==== Stolpersteine ====

  * **MH-Z19B liefert unplausible Werte direkt nach dem Einschalten:** Der Sensor braucht ca. 3 Minuten Aufwärmzeit – erste Messwerte in dieser Zeit ignorieren
  * **BME280 wird nicht gefunden (Endlosschleife beim Boot):** I²C-Verkabelung prüfen (SDA/SCL vertauscht?) sowie die I²C-Adresse – manche Module nutzen 0x77 statt 0x76
  * **SDS011 liefert dauerhaft Fehler:** Meist Verkabelungsfehler bei RX/TX (leicht zu vertauschen) oder zu kurze Aufwachzeit bei sehr kurz eingestelltem ''MESSINTERVALL_MS'' – die Konstante ''schreibpauseRoh'' zieht die 10 Sekunden SDS011-Aufwachzeit automatisch vom Gesamtintervall ab, bei Intervallen unter 15 Sekunden greift eine Mindestpause von 2 Sekunden
  * **Zwei Boxen mit derselben ''SENSOR_ID'':** Führt zu IP- und Node-Konflikten – vor der Inbetriebnahme einer neuen Box unbedingt sicherstellen, dass die Nummer noch nicht vergeben ist (Übersicht am besten zentral im Wiki oder in EmonCMS unter „Inputs“ pflegen)
  * **Box startet ständig neu (Watchdog):** Deutet meist auf ein instabiles WLAN-Signal am Aufstellort hin – Empfangsstärke (RSSI) über die Debug-Ausgabe prüfen, ggf. Position ändern oder FRITZ!Box-Sendeleistung erhöhen
  * **LED-Band zeigt bei der Raummessbox falsche/fehlende LEDs:** ''NUM_LEDS'' muss zur tatsächlich verbauten Bauform passen (4 oder 5) – falsch eingestellt, bleibt entweder die letzte LED immer dunkel oder es wird versucht, eine nicht vorhandene LED anzusteuern
  * **BMP180 wird nicht gefunden (Endlosschleife beim Boot der Raummessbox):** I²C-Verkabelung prüfen (D1=SCL, D2=SDA, GND, 3V3) – anders als beim BME280 der Klimamessbox hat der BMP180 keine wählbare Adresse

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===== Fotos & Schaltpläne =====

**Noch zu ergänzen** – dieser Abschnitt dient als Platzhalter und Checkliste, welche Bilder für den Nachbau durch andere Schulen besonders hilfreich sind. Bilder lassen sich in DokuWiki mit der Syntax ''{{:pfad:zum:bild.jpg?600|Bildbeschreibung}}'' einbinden (Upload über den „Bild hinzufügen“-Button im Editor oder Medien-Manager).

**Empfohlene Aufnahmen:**

  * FRITZ!Box von hinten/unten (Anschlüsse, ggf. Typenschild mit Modellbezeichnung)
  * Aufbau Raspberry Pi (Gehäuse, SD-Karte, Stromversorgung) im Praxiseinsatz
  * Klimamessbox (Außenbereich): Platinenaufbau von oben, mit beschrifteten Sensoren
  * Klimamessbox: Verkabelung des Spannungsteilers am MH-Z19B (RX-Leitung), Nahaufnahme
  * Raummessbox (Innenbereich): Platinenaufbau von oben, mit LED-Band
  * Raummessbox: LED-Ampel in Aktion (Foto bei unterschiedlichen CO2-Werten, falls möglich)
  * Montageort im Klassenraum bzw. draußen (Beispielfoto für Aufhängung/Wetterschutz)
  * Screenshot des EmonCMS-Dashboards mit Live-Daten
  * Schaltplan/Fritzing-Skizze je Sensor-Box (Verdrahtung BME280/BMP180, MH-Z19B, SDS011, LDR, LED-Band)

<code>
{{ :platinen:klimamessbox_verkabelung.jpg?600 |Verkabelung der Klimamessbox: MH-Z19B mit Spannungsteiler}}
</code>

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===== Übersicht vergebener SENSOR_IDs =====

Damit beim Nachbau nicht versehentlich zwei Boxen dieselbe ''SENSOR_ID'' (und damit dieselbe IP-Adresse) bekommen, empfiehlt sich eine zentral gepflegte Tabelle – idealerweise direkt hier im Wiki, gut sichtbar für alle, die neue Boxen in Betrieb nehmen.

^ SENSOR_ID ^ IP-Adresse ^ Boxtyp ^ Standort ^ Node-Name (EmonCMS) ^ Bemerkung ^
| 106 | 192.168.1.106 | Raummessbox | z. B. Klassenraum 2.14 | 106 | 4-LED-Variante |
| 134 | 192.168.1.134 | Klimamessbox | z. B. Außenfassade Nordseite | 134 | mit Wetterschutzgehäuse |
| ... | 192.168.1.... | ... | ... | ... | ... |

<code>
Empfehlung zur Nummernvergabe: Feste Wertebereiche pro Boxtyp
reservieren, z. B. 100-149 für Raummessboxen und 150-199 für
Klimamessboxen (Außenbereich) - das erleichtert auf einen Blick,
worum es sich bei einer bestimmten SENSOR_ID handelt, ohne die
Tabelle nachschlagen zu müssen. IDs 2-99 bleiben für Infrastruktur
(Raspberry Pi = 2, FRITZ!Box = 1, Reserve für Zukünftiges) frei.
</code>

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===== Sicheres Ein- und Ausschalten des Gesamtsystems =====

Praktisch relevant, sobald die komplette Station (FRITZ!Box, Raspberry Pi, ggf. Sensorboxen) gemeinsam an einer Steckdosenleiste hängt, z. B. in einem Koffer für den mobilen/temporären Einsatz.

**Nur der Raspberry Pi braucht eine kontrollierte Abschaltung** – FRITZ!Box und ESP8266-Sensorboxen vertragen einfaches Stromwegnehmen problemlos. Beim Pi dagegen kann ein abrupter Stromausfall während eines Schreibvorgangs die SD-Karte beschädigen.

**Richtig ausschalten:**

  - Per SSH mit dem Pi verbinden: ''ssh pi@192.168.1.2''
  - Sauber herunterfahren: ''sudo shutdown -h now''
  - **Warten**, bis die grüne Aktivitäts-LED am Pi **dauerhaft aus** ist (meist 10–20 Sekunden) – erst dann ist die SD-Karte sicher „geparkt“
  - Erst danach die Steckdosenleiste ausschalten

**Wieder einschalten:**

  - Steckdosenleiste einschalten – alle Komponenten fahren gleichzeitig hoch
  - Der Pi braucht am längsten (ca. 1–2 Minuten bis EmonCMS erreichbar ist)
  - Dank der Retry-Logik in allen Sensor-Sketches (3 WLAN-Versuche mit Backoff, siehe Programmcode-Seite) verbinden sich die Sensorboxen automatisch, sobald FRITZ!Box und Pi bereit sind – kein manuelles Eingreifen nötig

<code>
Dank RTC-Modul (siehe eigene Seite zur HW-111-Nachrüstung) bleibt die
Uhrzeit ab jetzt automatisch korrekt erhalten - ein manuelles
Nachstellen der Systemzeit nach dem Wiedereinschalten ist nicht mehr
nötig.
</code>

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===== Wichtige Zugänge – Checkliste =====

<code>
ACHTUNG - NICHT ÖFFENTLICH AUSFÜLLEN!
Diese Tabelle dient nur als Checkliste, WELCHE vier Zugänge bei der
Installation gesetzt werden und WO sie zu finden sind. Die echten
Passwörter/Keys gehören NICHT auf diese öffentliche Wiki-Seite,
sondern in einen Passwort-Manager oder eine interne, nicht-
öffentliche Wiki-Seite (z. B. im geschützten Kollegiumsbereich).
Wer diese Anleitung nachbaut, trägt eigene, neue Zugangsdaten ein -
niemals die aus einem Beispiel oder einer anderen Schule übernehmen.
</code>

Bei der Einrichtung werden vier voneinander unabhängige Zugänge gesetzt bzw. sichtbar:

^ # ^ Zugang ^ Wo gesetzt/geändert ^ Wo zu finden ^ Notiz ^
| 1 | **FRITZ!Box Admin-Kennwort** | Teil 1, Schritt 2 (Ersteinrichtung) | FRITZ!Box-Weboberfläche → System → Kennwörter | Schützt die Router-Konfiguration selbst |
| 2 | **WLAN-Kennwort „SAS-ARDUINO“ / „SAS-ARDUINO-mobil“** | Teil 1, Schritt 3 | FRITZ!Box-Weboberfläche → WLAN → Funknetz | Wird 1:1 in jeden Sensor-Sketch eingetragen (Bereich A/B/C, siehe Sensorcode-Seite) |
| 3 | **Raspberry Pi – SSH-Login** (Benutzer ''pi'') | Teil 2, Schritt 4 (bzw. per ''passwd'' nachträglich) | Direkt am Pi per SSH änderbar: ''ssh pi@[IP-Adresse]'' → ''passwd'' | Getrennt vom EmonCMS-Weblogin, eigenes Passwort |
| 4 | **EmonCMS – Weblogin** (Benutzer ''emonsd'', änderbar) | Teil 2, Schritt 4 | EmonCMS-Oberfläche → My Account | Zusätzlich dort: Read-&-Write- und Read-Only-API-Key (siehe „Sensoren einbinden“, Schritt 1) |

<code>
Empfehlung: Für jede Installation (Produktiv-Pi UND ggf. separater
Test-/Entwicklungs-Pi) diese vier Zugänge getrennt und mit klarem
Bezug zum jeweiligen Gerät im Passwort-Manager ablegen - gerade bei
mehreren Pis (z. B. Schul-Livesystem und ein mobiler Test-Pi)
erleichtert das die spätere Übersicht erheblich.
</code>
===== Begriffsklärung: "Klima" oder doch etwas anderes? =====

Der Name „Klimastation" hat sich für dieses Projekt eingebürgert, ist aber fachlich nicht ganz präzise – das lohnt sich, Schülerinnen und Schülern gleich zu Beginn zu erklären:

**Klima** bezeichnet in der Wissenschaft statistische **Langzeitmuster** des Wetters – die Weltorganisation für Meteorologie (WMO) definiert Klima über Mittelwerte aus mindestens 30 Jahren. Was die Sensor-Boxen hier tatsächlich liefern, sind dagegen **Momentanwerte einzelner Messgrößen**: Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftdruck, CO2-Gehalt, Feinstaub und Helligkeit, aufgezeichnet alle 20 bis 300 Sekunden. Das ist fachlich korrekt als **Wetter-** bzw. **Umweltdaten** zu bezeichnen (genauer: eine Mischung aus meteorologischen Größen und Luftqualitätsdaten) – nicht als Klimadaten im engeren Sinn. Erst wenn diese Werte über sehr lange Zeiträume gemittelt und ausgewertet würden, ließe sich daraus etwas über das lokale Klima ableiten.

Der Begriff **„Raumklima"** (für die Innenraum-Messungen der Raummessbox) ist davon ausgenommen – er ist im Deutschen ein etablierter, fachlich anerkannter Begriff aus der Gebäudetechnik für genau die hier gemessenen Größen (Temperatur, Feuchte, CO2 in Innenräumen).

<code>
Kurz gesagt: Trotz des Namens "Klimastation" erfassen die Boxen
keine Klimadaten im engeren Sinn, sondern lokale Wetter- und
Luftqualitätsdaten - als praktischer Beitrag zur Umweltbildung und
zum Verständnis der eigenen Umgebung. Der Projektname wird trotzdem
beibehalten, da er im Bildungskontext etabliert und gut verständlich
ist.
</code>

<code>
Hinweis: DokuWiki erzeugt bei mehr als drei Überschriften automatisch
ein Inhaltsverzeichnis rechts auf der Seite. Falls das aus irgendeinem
Grund nicht erscheint, mit ~~NOTOC~~ am Seitenanfang unterdrücken
lässt sich das TOC steuern; hier zusätzlich eine kurze manuelle
Übersicht für den schnellen Einstieg:
</code>

**Inhaltsübersicht:**

  - [[#begriffsklaerung-klima-oder-doch-etwas-anderes|Begriffsklärung: "Klima" oder doch etwas anderes?]] – fachliche Einordnung für den Unterricht
  - [[#teil-1-fritzbox-als-isoliertes-sensor-wlan-einrichten|Teil 1: FRITZ!Box als isoliertes Sensor-WLAN einrichten]] – Werksreset, WLAN-Konfiguration, IP-Adressbereich
  - [[#teil-2-raspberry-pi-3-mit-emoncms|Teil 2: Raspberry Pi 3 mit EmonCMS]] – Image, Ersteinrichtung, feste IP, RTC-Modul gegen Zeitversatz
  - [[#teil-3-sensor-boxen-klimamessbox-raummessbox|Teil 3: Sensor-Boxen]] – Klimamessbox (Außenbereich) und Raummessbox (Innenbereich)
  - [[#fotos-und-schaltplaene|Fotos & Schaltpläne]] – noch zu ergänzende Bilddokumentation
  - [[#uebersicht-vergebener-sensor-ids|Übersicht vergebener SENSOR_IDs]] – Vorlage zur Konfliktvermeidung bei mehreren Boxen
  - [[#wichtige-zugaenge-checkliste|Wichtige Zugänge – Checkliste]] – welche vier Zugänge bei der Installation gesetzt werden (NICHT öffentlich mit echten Passwörtern pflegen!)
  - [[biebl:anleitungen:sensoren_einbinden|Sensoren in EmonCMS einbinden]] – eigene Seite mit dem wiederkehrenden Ablauf für jede neue Box (API-Key, Inputs, Feeds, Dashboard)
  - [[biebl:anleitungen:sensor_code|Programmcode der Sensor-Boxen]] – eigene Seite mit dem vollständigen Arduino-Code (Testsensor, einfacher BME280-Sensor, Klimamessbox, Raummessbox)
  - [[biebl:anleitungen:raspi_rtc_hw111|Raspberry Pi um Echtzeituhr (RTC) erweitern – HW-111]] – eigene Seite zur Nachrüstung eines DS1307-RTC-Moduls gegen Zeitversatz nach Neustarts
  - [[#sicheres-ein--und-ausschalten-des-gesamtsystems|Sicheres Ein- und Ausschalten des Gesamtsystems]] – wichtig für den Koffer-/mobilen Einsatz

<code>
Hinweis zu den Sprungmarken: DokuWiki erzeugt Anker automatisch aus
den Überschriften (Kleinschreibung, Leerzeichen → Bindestriche,
Sonderzeichen entfernt). Sollte ein Link nach dem Einfügen ins Wiki
nicht funktionieren, den Anker-Namen einmal über die tatsächlich
erzeugte Überschrift im Wiki prüfen und ggf. anpassen.
</code>

----

===== Teil 1: FRITZ!Box als isoliertes Sensor-WLAN einrichten =====

Für dieses Projekt braucht es **keinen Internetanschluss** und **kein aktuelles Router-Modell**. Fast jede Schule hat irgendwo eine ausrangierte FRITZ!Box im Schrank liegen – genau die wird hier zur reinen WLAN-Basisstation für das Sensornetz.

In diesem Beispiel: eine **FRITZ!Box WLAN 3370** (Dual-Band N-Router, Baujahr ca. 2011), deren Zugangsdaten nicht mehr bekannt sind.

==== Warum eine alte, "nutzlose" FRITZ!Box perfekt geeignet ist ====

  * Sie muss **nicht** ans Internet/DSL angeschlossen werden – sie funktioniert als reine WLAN-Basisstation im lokalen Netz
  * Kein Zugriff von außen möglich, da kein Internet-Uplink besteht → datenschutz- und sicherheitstechnisch unkritisch
  * Alte Geräte unterstützen meist zuverlässig 2,4 GHz – genau das, was ESP8266/ESP32 brauchen
  * Nachhaltiger Zweitnutzen für Geräte, die sonst im Elektroschrott landen würden

==== Schritt 1: Werksreset ohne bekanntes Passwort ====

**Wichtiger Hinweis zur FRITZ!Box 3370:** Dieses Modell hat – anders als viele andere FRITZ!Box-Router – **keinen externen Reset-Knopf** und **keinen Telefonanschluss** (FON/DECT), über den sich sonst per Tastencode ein Reset auslösen ließe. Zwei Wege haben sich bewährt:

**Weg A – AVM-Wiederherstellungsprogramm (getestet, funktioniert zuverlässig):**

  - Auf ''download.avm.de/fritzbox/'' das eigene Modell auswählen, dann in den Ordner ''deutschland'' und weiter in den Unterordner ''recover'' wechseln
  - Die passende ''.exe''-Datei herunterladen (Namensschema z. B. ''fritz.box_wlan_3370-06.56.recover.exe'' – die Versionsnummer im Dateinamen kann je nach zuletzt installierter Firmware variieren) – das Tool läuft nur unter **Windows**
  - FRITZ!Box per LAN-Kabel direkt mit dem Windows-Rechner verbinden (kein Switch/Hub dazwischen)
  - Die Windows-Firewall kurzzeitig deaktivieren, falls das Tool die Box nicht findet
  - Das Wiederherstellungsprogramm starten und den Anweisungen folgen – es spielt die Firmware neu auf und versetzt die Box in den Auslieferungszustand
  - Die FRITZ!Box startet danach neu (einige Minuten); anschließend ist sie ohne Passwort erreichbar

**Weg B – „Kennwort vergessen?“ über die Bedienoberfläche (kein Windows-Rechner nötig, ggf. einen Versuch wert, bevor man das Recovery-Tool lädt):**

  - FRITZ!Box **für 1 Minute vom Stromnetz trennen**, dann wieder anschließen
  - **Innerhalb der nächsten 10 Minuten** die Bedienoberfläche aufrufen – ''http://fritz.box'', ''http://192.168.178.1'' oder Notfall-IP ''http://169.254.1.1''
  - Auf **„Kennwort vergessen?“** klicken, dann **„Werkseinstellungen wiederherstellen“**
  - Nach dem Neustart (1–2 Minuten) ist die Oberfläche ohne Passwort erreichbar

=== PC unter Linux mit der FRITZ!Box verbinden ===

Damit die Bedienoberfläche im Browser überhaupt erreichbar ist, muss der Rechner per **LAN-Kabel** (nicht WLAN) verbunden sein und eine IP-Adresse im selben Subnetz wie die FRITZ!Box haben.

**Zuerst probieren – meist reicht das schon:** Direkt nach dem Werksreset verteilt die Box selbst per DHCP Adressen im Bereich 192.168.178.20–200. Bei aktivem NetworkManager (Standard unter Kubuntu) genügt es normalerweise, das LAN-Kabel einzustecken – der Rechner bekommt automatisch eine passende IP, und ''http://192.168.178.1'' bzw. ''http://fritz.box'' ist direkt erreichbar.

Falls das nicht klappt (z. B. weil nur die Notfall-IP reagiert, oder DHCP der Box gerade nicht läuft), muss die IP manuell gesetzt werden. Zunächst den Namen der LAN-Schnittstelle ermitteln:

<code>
ip link
</code>

(üblich sind Namen wie ''eth0'', ''enp0s25'' oder bei USB-Adaptern ''enx...''; im Folgenden als Platzhalter ''IFACE'' verwendet)

**Variante A – schnell & temporär (bis zum nächsten Kabel-Stecken oder Neustart):**

<code>
sudo ip addr flush dev IFACE
sudo ip addr add 169.254.1.2/16 dev IFACE
sudo ip link set IFACE up
</code>

Danach im Browser ''http://169.254.1.1'' aufrufen. Für den regulären Adressbereich stattdessen:

<code>
sudo ip addr add 192.168.178.20/24 dev IFACE
</code>

und ''http://192.168.178.1'' aufrufen.

**Variante B – über NetworkManager (nmcli), als eigenes wiederverwendbares Profil:**

<code>
nmcli connection add type ethernet ifname IFACE con-name fritzbox-reset \
  ipv4.method manual ipv4.addresses 192.168.178.20/24
nmcli connection up fritzbox-reset
</code>

Nach getaner Arbeit wieder aufräumen:

<code>
nmcli connection down fritzbox-reset
nmcli connection delete fritzbox-reset
</code>

**Variante C – grafisch:** Netzwerkeinstellungen → Kabelgebunden → Zahnrad-Symbol → Reiter „IPv4“ → „Manuell“ → Adresse ''192.168.178.20'', Netzmaske ''255.255.255.0'' (bzw. ''/24''), kein Gateway nötig → Anwenden → die LAN-Verbindung einmal aus- und wieder einschalten.

**Vor dem Browser-Aufruf testen:**

<code>
ping -c 3 192.168.178.1
</code>

bzw. für die Notfall-IP:

<code>
ping -c 3 169.254.1.1
</code>

Kommt eine Antwort, ist die Bedienoberfläche im Browser erreichbar.

Nach erfolgreichem Reset sind Benutzername/Passwort wieder auf Werkszustand, und die Box ist ohne Kennwort erreichbar.

==== Schritt 2: Ersteinrichtung ====

  - FRITZ!Box per LAN-Kabel mit einem Computer verbinden (nicht WLAN, für die Ersteinrichtung ist LAN zuverlässiger)
  - Im Browser **http://fritz.box** oder **http://192.168.178.1** aufrufen
  - Den Einrichtungsassistenten ggf. **abbrechen/überspringen** – ein Internetanschluss wird nicht konfiguriert
  - Unter **System → Kennwörter** ein neues, für das Kollegium dokumentierbares Admin-Kennwort vergeben (z. B. im internen, nicht-öffentlichen Wiki-Bereich hinterlegen, NICHT auf der öffentlichen Anleitungsseite!)

==== Schritt 3: WLAN konfigurieren – wichtig: 2,4 GHz verwenden ====

Unter **WLAN → Funknetz**:

  * **Frequenzband auf 2,4 GHz stellen.** Die FRITZ!Box 3370 funkt wahlweise auf 2,4 GHz ODER 5 GHz (nicht gleichzeitig) – ESP8266- und die meisten ESP32-Boards unterstützen **ausschließlich 2,4 GHz**. Wird versehentlich 5 GHz aktiviert, finden die Sensor-Boards das Netz gar nicht erst.
  * SSID vergeben, z. B. ''ARDUINO-MESSNETZ''
  * Verschlüsselung: WPA2 (nicht WPA3, aus Kompatibilitätsgründen mit älteren ESP8266-WLAN-Chips)
  * WLAN-Kennwort vergeben und in der (internen) Projektdokumentation festhalten – dieses Kennwort landet später direkt im Arduino-Sketch jedes Sensors

==== Schritt 4: Kein Internetzugang – das ist so gewollt ====

Die FRITZ!Box bleibt **ohne DSL-/WAN-Anschluss**. Das hat zwei angenehme Nebeneffekte:

  * Die Box versucht zwar im Hintergrund gelegentlich, sich mit dem AVM-Server zu verbinden (Zeitserver, Firmware-Check) – das schlägt ohne WAN-Verbindung einfach folgenlos fehl und kann ignoriert werden
  * Optional lassen sich unter **System → Region und Sprache** sowie in den Internet-Einstellungen Cloud-Dienste (MyFRITZ!, Fernzugriff) deaktivieren – notwendig ist das aber nicht, da ohne WAN-Port ohnehin kein Zugriff von außen möglich ist

==== Schritt 5: IP-Adressbereich für die Sensoren ====

**Empfehlung: Subnetz auf 192.168.1.x umstellen.** Die FRITZ!Box arbeitet ab Werk im Adressbereich 192.168.178.x. Falls Sensor-Sketches (wie hier) bereits fest auf die IP-Adresse ''192.168.1.2'' für den EmonCMS-Server programmiert sind, lohnt es sich, gleich zu Beginn – **vor** dem Verbinden von Pi und Sensoren – die FRITZ!Box selbst auf das Subnetz 192.168.1.x umzustellen, statt später jeden Sketch anzupassen:

  - Unter **Heimnetz → Netzwerk → Netzwerkeinstellungen** auf **„IPv4-Adressen“** klicken
  - Die IPv4-Adresse der FRITZ!Box von ''192.168.178.1'' auf **''192.168.1.1''** ändern (Netzmaske ''255.255.255.0'' bleibt gleich)
  - Übernehmen – die Box startet neu und ist danach unter ''http://192.168.1.1'' bzw. weiterhin ''http://fritz.box'' erreichbar
  - Im Reiter „DHCP-Server“ prüfen, ob sich der Adresspool automatisch angepasst hat (z. B. 192.168.1.20–200), notfalls von Hand nachziehen

Unter **Heimnetz → Netzwerk → Netzwerkeinstellungen**:

  * Empfehlung: Jedem Gerät (Raspberry Pi, Sensor-Boards) unter **Heimnetz → Netzwerk → Netzwerkverbindungen → Gerät bearbeiten** eine **feste IP-Adresse** zuweisen ("Diesem Netzwerkgerät immer die gleiche IPv4-Adresse zuweisen"). Das erleichtert später die Fehlersuche enorm, weil jedes Gerät immer unter derselben Adresse erreichbar ist – der Raspberry Pi mit EmonCMS bekommt dabei sinnvollerweise ''192.168.1.2''

==== Stolpersteine ====

  * **ESP-Board verbindet sich nicht:** Fast immer liegt es am Frequenzband – prüfen, ob die FRITZ!Box wirklich auf 2,4 GHz steht und nicht auf 5 GHz umgeschaltet wurde
  * **Kein Reset-Knopf vorhanden:** Bei der 3370 (und einigen anderen Modellen) normal – hier führen nur Weg A (Recovery-Tool) oder Weg B ("Kennwort vergessen") zum Ziel, nicht die klassische "Büroklammer-Methode"
  * **Wiederherstellungsprogramm findet die Box nicht:** meist Firewall- oder Antivirus-Software auf dem Windows-Rechner, die die Kommunikation blockiert – kurzzeitig deaktivieren; alternativ direkt (ohne Switch dazwischen) per LAN-Kabel verbinden
  * **FRITZ!Box zeigt "Kein Internet"-Fehlermeldungen im Browser-Interface:** normal und unkritisch, da kein WAN-Port belegt ist – einfach ignorieren bzw. Hinweise in der Oberfläche wegklicken
  * **Alte FRITZ!OS-Version:** Ein Firmware-Update ist für den reinen WLAN-Basisstationsbetrieb nicht zwingend nötig, kann aber über das AVM-Wiederherstellungsprogramm nachgeholt werden, falls die Oberfläche stark veraltet wirkt
  * **Mehrere FRITZ!Boxen im gleichen Schulgebäude:** Falls parallel eine "echte" Schul-FRITZ!Box mit Internet existiert, unbedingt einen anderen WLAN-Kanal wählen (unter WLAN → Funkkanal → Funkkanal-Einstellungen anpassen), um Störungen zu vermeiden, und eine klar unterscheidbare SSID verwenden

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===== Teil 2: Raspberry Pi 3 mit EmonCMS =====

Als Basis dient das von der OpenEnergyMonitor-Community gepflegte, fertige **emonSD-Image** – eine vorbereitete Raspberry-Pi-OS-Installation mit vorinstalliertem EmonCMS. Der große Vorteil für den Nachbau ohne Vorkenntnisse: **das Image kann komplett ohne Internetzugang in Betrieb genommen werden**, da es bei fehlender Internet-/LAN-Verbindung beim ersten Start selbstständig einen eigenen WLAN-Zugangspunkt zur Einrichtung aufspannt.

==== Wichtig zum Verständnis: Welches Netzwerk braucht mein PC? ====

Für die Einrichtung verwechseln Neulinge leicht zwei völlig unabhängige Netzwerke:

  * Das **normale Internet-WLAN** des eigenen Rechners (Zuhause oder im Lehrerzimmer) – wird nur zum Surfen/für diese Anleitung gebraucht und hat mit dem Messnetz **nichts** zu tun
  * Das **isolierte Arduino-Messnetz** der FRITZ!Box aus Teil 1 – hier läuft alles, was mit Pi und Sensoren zu tun hat

**Wichtig:** Die FRITZ!Box verbindet LAN-Kabel-Anschluss und WLAN intern zu **einem einzigen Netzwerk**. Ein per Kabel an die FRITZ!Box angeschlossener Rechner ist also automatisch im selben Netz wie ein Gerät (z. B. der Pi), das per WLAN mit derselben FRITZ!Box verbunden ist – **unabhängig davon, ob dieser Rechner gleichzeitig noch über WLAN mit einem ganz anderen Netz (z. B. dem Internet) verbunden ist.** Ein Umschalten des eigenen Internet-WLANs ist zur Einrichtung also **nicht** nötig, solange das LAN-Kabel zur FRITZ!Box gesteckt ist.

**Konkret zur Einrichtung des Pi:**

  - In der FRITZ!Box-Oberfläche (über das LAN-Kabel erreichbar, z. B. ''http://192.168.1.1'') unter **Heimnetz → Netzwerk → Netzwerkverbindungen** die aktuelle IP-Adresse des Eintrags „emonpi" ablesen (z. B. ''192.168.1.5'')
  - Im Terminal per SSH verbinden:
<code>
ssh pi@192.168.1.5
</code>
    (die Adresse durch die tatsächlich angezeigte ersetzen)
  - Passwort: ''emonsd'' (Standard, unbedingt nach dem ersten Login ändern)

==== Schritt 1: Image herunterladen und auf SD-Karte schreiben ====

  - Aktuelles Image von der offiziellen Downloadseite laden: ''docs.openenergymonitor.org/emonsd/download.html'' (aktuell **emonSD-10Mar26**, ca. 2,2 GB, basierend auf Raspberry Pi OS Lite 64-bit; kompatibel mit Raspberry Pi Zero 2, 3B, 3B+, 4 und 5)
  - Die ''.zip''-Datei **muss nicht entpackt werden** – sowohl balenaEtcher als auch der Raspberry Pi Imager können direkt mit der ZIP-Datei arbeiten
  - Unter Linux (Kubuntu) den Raspberry Pi Imager installieren:
<code>
sudo apt install rpi-imager
</code>
  - Imager starten, unter „Operating System“ → „Use custom“ die heruntergeladene ''.zip''-Datei auswählen, passende SD-Karte auswählen (mind. 8 GB, empfohlen 16 GB+)

<code>
Wichtig: Der Benutzername darf beim Schreiben NICHT geändert werden
– er muss "pi" bleiben, sonst funktionieren interne emonSD-Skripte
nicht korrekt. Die OS-Customisation-Funktion des Imagers (WLAN
vorab eintragen o. Ä.) hier NICHT nutzen – das würde den in
Schritt 2 beschriebenen Einrichtungs-Zugangspunkt verhindern.
</code>

==== Schritt 2: Erstes Hochfahren – ganz ohne Internetzugang ====

Genau hier liegt der entscheidende Vorteil dieses Images für ein Inselnetz ohne Internet: Wird die SD-Karte **ohne** vorkonfiguriertes WLAN und **ohne** angeschlossenes LAN-Kabel gestartet, öffnet der Pi automatisch einen eigenen WLAN-Zugangspunkt zur Einrichtung. Ein Update-Versuch über das Internet wird in diesem Fall gar nicht erst unternommen.

  - SD-Karte in den Raspberry Pi 3 einlegen, **kein** LAN-Kabel anschließen
  - Mit Strom versorgen und ca. 1–2 Minuten warten
  - Auf einem Laptop oder Smartphone nach dem WLAN **„emonpi“** suchen und verbinden (Passwort: ''emonpi2016'')
  - Im Browser ''http://192.168.42.1'' aufrufen – dort öffnet sich die integrierte Netzwerk-Einrichtungsseite

==== Schritt 3: Mit dem isolierten Arduino-Messnetz verbinden ====

  - In der Netzwerk-Einrichtungsseite das WLAN **„ARDUINO-MESSNETZ“** (aus Teil 1) aus der Liste auswählen und das dort vergebene Passwort eingeben
  - Der Pi verbindet sich daraufhin mit dem isolierten FRITZ!Box-Netz und ist ab sofort nur noch dort erreichbar
  - In der FRITZ!Box (Teil 1, Schritt 5) dem Pi wie gehabt die feste IP-Adresse **192.168.1.2** zuweisen, damit EmonCMS dauerhaft unter dieser (auch in den Sensor-Sketches hinterlegten) Adresse erreichbar bleibt

<code>
Bekannter FRITZ!OS-Bug: Bei manchen FRITZ!Box-Firmwareständen lässt
sich das Adressfeld für "immer gleiche IPv4-Adresse zuweisen" bei
einzelnen Geräten nicht speichern – ein seit Jahren bekanntes,
nicht restlos geklärtes Verhalten. Funktioniert die Reservierung
über die FRITZ!Box-Oberfläche nicht, ist der robustere Weg, die
feste IP direkt auf dem Pi selbst zu setzen (siehe Kasten
"Wichtig zum Verständnis" oben für den SSH-Zugriff):
sudo nmcli connection modify "NETZWERKNAME" ipv4.method manual \
  ipv4.addresses 192.168.1.2/24 ipv4.gateway 192.168.1.1 ipv4.dns 192.168.1.1
sudo nmcli connection down "NETZWERKNAME" && sudo nmcli connection up "NETZWERKNAME"
(NETZWERKNAME = Name des WLANs, z. B. "ARDUINO-MESSNETZ";
mit "nmcli connection show" auf dem Pi anzeigen lassen)
</code>

==== Schritt 3b: SSH-Zugriff auf den Pi aktivieren ====

Für den nächsten Schritt (feste IP-Adresse per Kommandozeile setzen) wird ein SSH-Login auf den Pi benötigt. Bei aktuellen emonSD-Images ist SSH aus Sicherheitsgründen **standardmäßig deaktiviert**:

  - Pi kurz vom Strom trennen, SD-Karte entnehmen, in den Kartenleser des PCs stecken
  - Die **Boot-Partition** (FAT32, meist automatisch als „bootfs" o. Ä. eingebunden) öffnen
  - Dort eine **leere Datei ohne Dateiendung** namens ''ssh'' anlegen, z. B. per Terminal:
<code>
lsblk
sudo mkdir -p /mnt/bootfs
sudo mount /dev/mmcblk0p1 /mnt/bootfs
sudo touch /mnt/bootfs/ssh
sudo umount /mnt/bootfs
</code>
    (Gerätenamen mit ''lsblk'' vorher prüfen und anpassen)
  - SD-Karte zurück in den Pi, Strom wieder anschließen, ca. 1 Minute warten

Danach ist SSH-Login möglich:

<code>
ssh pi@192.168.1.5
</code>
(Adresse aus der FRITZ!Box-Geräteliste, siehe Kasten oben; Passwort: ''emonsd'')

<code>
Hinweis zu "REMOTE HOST IDENTIFICATION HAS CHANGED"-Warnungen:
Wurde eine IP-Adresse während der Einrichtung mehrfach für
unterschiedliche Geräte verwendet (z. B. testweise), merkt sich
SSH pro Adresse einen "Fingerabdruck" und schlägt bei einer
Änderung Alarm – das ist in diesem Fall harmlos (kein Angriff),
sondern nur die Folge der Testerei mit IP-Adressen. Lösung:
ssh-keygen -f '~/.ssh/known_hosts' -R 'DIE-BETROFFENE-IP'
und danach erneut verbinden.
</code>

==== Schritt 4: EmonCMS-Ersteinrichtung ====

  - Im Browser die feste IP-Adresse des Pi aufrufen (solange die WLAN-Umstellung noch nicht abgeschlossen ist, weiterhin ''http://192.168.42.1'')
  - Anmeldung mit den Standard-Zugangsdaten: Benutzername ''emonsd'', Passwort ''emonsd''
  - **Sofort das Passwort ändern** (über die Konto-Einstellungen)
  - Unter **Administration → Setup** lässt sich der Systemstatus prüfen (Dienste emonhub, feedwriter, redis-server, mosquitto sollten „Active Running“ zeigen)
  - Inputs und Feeds werden erst angelegt, sobald die ersten Sensor-Boxen Daten senden – siehe Teil 3

<code>
Optionales System-Update: Beim Einrichtungsweg über den
Access-Point wird das automatische Erst-Update übersprungen. Es
kann bei Bedarf später bequem über die Emoncms-Administrations-
oberfläche nachgeholt werden – dafür braucht der Pi dann kurzzeitig
eine Verbindung mit Internetzugang (z. B. per LAN-Kabel an einem
Router mit Internet). Für den Betrieb im isolierten Messnetz ist
das aber nicht zwingend nötig.
</code>

<code>
Wichtiger Hinweis zu PHPFina-Feeds: Das Speicherintervall eines
PHPFina-Feeds (Standard-Feed-Engine von EmonCMS) lässt sich NUR bei
der Erstellung festlegen und danach nicht mehr ändern! Das passende
Intervall unterscheidet sich je nach Boxtyp (siehe Teil 3):
Klimamessbox (Außenbereich) = 300 Sekunden (5 Min.), Raummessbox
(Innenbereich) = 20 Sekunden. Unbedingt gleich bei der ersten
Feed-Anlage korrekt setzen.
</code>

==== Schritt 6: Echtzeituhr (RTC) nachrüsten – dringend empfohlen ====

**Der Raspberry Pi hat werksseitig keine batteriegepufferte Uhr.** Im isolierten Messnetz ohne Internetzugang kann er sich außerdem **nicht per NTP** die korrekte Uhrzeit holen. Nach jedem Neustart oder Stromausfall fällt die Systemzeit daher auf einen falschen Wert zurück – neue Feed-Daten bekommen dann falsche Zeitstempel und erscheinen in Diagrammen/CSV-Exports als fehlend, obwohl sie eigentlich geschrieben wurden.

Die vollständige Einrichtung (Verkabelung, I²C aktivieren, Device-Tree-Overlay, Software-Ersatzuhr entfernen, Uhrzeit setzen) beschreibt eine eigene Seite: [[biebl:anleitungen:raspi_rtc_hw111|Raspberry Pi um Echtzeituhr (RTC) erweitern – HW-111]].

==== Stolpersteine ====

  * **WLAN „emonpi“ taucht nicht auf:** Meist, weil doch ein LAN-Kabel eingesteckt war oder versehentlich schon vorher ein WLAN konfiguriert wurde (z. B. über die Imager-OS-Customisation) – dann startet der Pi direkt ins reguläre Netz statt in den Einrichtungs-Zugangspunkt. Zur Kontrolle die SD-Karte am PC prüfen, ob im Boot-Verzeichnis eine ''wpa_supplicant.conf'' o. Ä. existiert, und diese ggf. entfernen
  * **Emoncms-Login mit ''emonsd''/''emonsd'' funktioniert nicht:** Zugangsdaten können sich mit neueren Image-Versionen ändern – im Zweifel auf der aktuellen Downloadseite unter „Credentials“ nachsehen
  * **Feste IP-Adresse in der FRITZ!Box vergessen:** Ohne feste IP wechselt die Adresse des Pi bei jedem Neustart – vor dem produktiven Einsatz unbedingt nachholen (Teil 1, Schritt 5)
  * **PHPFina-Intervall nachträglich ändern wollen:** geht nicht – nur eine Neuanlage des Feeds hilft. Intervall (120 s) daher gleich richtig bei Feed-Erstellung setzen
  * **Raspberry Pi 3 wirkt „langsam“:** Für ein Schulnetz mit überschaubarer Anzahl Sensor-Boxen und Dashboards reicht die Leistung eines Pi 3 problemlos aus
  * **Feeds zeigen aktuelle „Last value“, aber Diagramm/CSV-Export bleiben leer (''null''):** Klassisches Symptom einer falschen Systemzeit (siehe Schritt 6) – der Redis-Cache zeigt den Wert sofort an, die eigentliche PHPFina-Datei wird aber mit dem (falschen) Systemdatum beschrieben. Mit ''date'' prüfen, ob das angezeigte Datum stimmt; falls nicht, RTC nachrüsten oder Uhrzeit zumindest manuell setzen (''sudo date -s "JJJJ-MM-TT HH:MM:SS"'')

===== Teil 3: Sensor-Boxen (Klimamessbox & Raummessbox) =====

Beide Sensor-Boxen basieren auf demselben Grundprinzip: Ein ESP8266 D1 Mini liest mehrere Sensoren aus und sendet die Werte in festen Zeitabständen per WLAN und HTTP an EmonCMS. Beide Boxen teilen sich denselben Netzwerk- und Retry-Mechanismus – nur die angeschlossenen Sensoren unterscheiden sich.

<code>
Der vollständige Programmcode (inkl. eines einfachen Testsensors
zum Ausprobieren der EmonCMS-Einrichtung ohne fertige Box) steht
auf einer eigenen Seite: [[biebl:anleitungen:sensor_code|Programmcode
der Sensor-Boxen]]. Diese Seite hier beschreibt nur Pin-Belegung,
Konfiguration und Funktionsprinzipien.
</code>

==== Klimamessbox (Außenbereich) ====

**Verbaute Sensoren:**
  * **BME280** (I²C) – Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftdruck
  * **MH-Z19B** (UART) – CO2-Gehalt
  * **SDS011** (UART) – Feinstaub PM2.5 und PM10
  * **LDR** (analog) – Helligkeit

**Hardware:** ESP8266 D1 Mini. In der Arduino-IDE als Board **„LOLIN(WEMOS) D1 R2 & mini“** wählen. Bei Boot-Abstürzen ersatzweise auf **„Generic ESP8266 Module“** mit den Einstellungen **Flash Mode: DIO, Flash Frequency: 40MHz, VTables: Flash** umstellen.

**Pin-Belegung:**

^ Sensor ^ Pin(s) ^ Hinweis ^
| BME280 | I²C Standard: D1 (SCL), D2 (SDA) | I²C-Adresse 0x76 (ggf. 0x77 prüfen) |
| MH-Z19B | RX = D6 (GPIO12), TX = D5 (GPIO14) | An 5V betrieben; **RX-Leitung braucht einen Spannungsteiler 5V→3,3V** (1kΩ + 2kΩ), da der ESP8266 nur 3,3V-tolerant ist |
| SDS011 | RX = D7 (GPIO13), TX = D8 (GPIO15) | An 5V betrieben, **ohne** Spannungsteiler |
| LDR | A0 (analog) | Über Spannungsteiler mit Festwiderstand an A0 |

**Konfiguration (nur diese Zeilen pro Box anpassen):**

<code>
#define SENSOR_ID 134        // Eindeutige Nummer je Sensor-Box (bestimmt Name UND IP-Adresse)
#define MODE_LIVE false      // true = echte Daten (LIVE-API-Key), false = Testbetrieb
#define CO2_OFFSET 40        // Kalibrierungs-Offset, siehe unten
#define MESSINTERVALL_MS 120000  // Sendetakt in Millisekunden (120000 = alle 2 Minuten)
#define DEBUG true           // Ausführliche serielle Ausgaben zur Fehlersuche
</code>

<code>
Sicherheitshinweis: WLAN-Passwort und EmonCMS-API-Schlüssel stehen
im Original-Sketch als Klartext-Zugangsdaten. Diese NIEMALS in eine
öffentliche Wiki-Seite kopieren! Beim Nachbau durch andere Schulen
müssen eigene, geheime Werte eingetragen werden:

const char* ssid     = "<WLAN-NAME>";
const char* password = "<WLAN-PASSWORT>";
const char* APIKEY_LIVE = "<API-KEY-LIVE-AUS-EMONCMS>";
const char* APIKEY_TEST = "<API-KEY-TEST-AUS-EMONCMS>";

Die API-Keys findet man in EmonCMS unter dem jeweiligen Nutzerkonto
("My Account" → "API Keys").
</code>

**Wichtige Funktionsprinzipien:**

  * **Feste IP statt DHCP:** Jede Box bekommt ihre IP direkt aus ''SENSOR_ID'' gebildet (''192.168.1.SENSOR_ID''), fest im Code über ''WiFi.config()'' eingetragen – kein DHCP nötig, jede Box ist damit sofort unter einer vorhersehbaren Adresse erreichbar
  * **Server-Adresse:** Fest auf ''192.168.1.2'' eingestellt (die feste IP des Raspberry Pi aus Teil 2)
  * **CO2-Kalibrierung:** Die automatische Baseline-Korrektur (ABC) des MH-Z19B wird beim Boot abgeschaltet, weil sie bei einem dauerhaft im Freien montierten Sensor zu falschen Werten führen würde (ABC geht von regelmäßiger Frischluft-Referenz aus – im Außeneinsatz nicht gegeben). Stattdessen wird ein manueller ''CO2_OFFSET'' verwendet: An einem Frischluft-Referenzpunkt (z. B. früh morgens) ablesen, was der Sensor anzeigt, und den Offset so wählen, dass ca. 420–440 ppm (aktueller globaler Referenzwert) erreicht werden
  * **SDS011-Energiesparmodus:** Der Feinstaubsensor hat einen Lüfter, der sich abnutzt. Er wird zwischen den Messungen in den Sleep-Modus versetzt und nur für die eigentliche Messung (10 Sekunden Vorlaufzeit) aufgeweckt – das verlängert die Lebensdauer von ca. 8.000 auf ca. 20.000 Betriebsstunden
  * **Robuste Datenübertragung:** Schlägt ein Upload fehl, versucht die Box es bis zu 5-mal: zunächst 3 normale Versuche mit steigender Pause, danach zwei Versuche mit vorherigem WLAN-Soft-Reset. Das macht die Box widerstandsfähig gegen kurze WLAN-Aussetzer, wie sie im Schulalltag (viele Geräte, dicke Wände) vorkommen können
  * **Watchdog:** Gelingt binnen 3 Minuten nach dem Booten kein einziger Upload, oder ist das WLAN länger als 2 Minuten am Stück weg, startet sich der ESP8266 selbstständig neu

**Übertragene Messwerte (JSON an EmonCMS):**

^ Feldname ^ Bedeutung ^ Einheit ^
| F_rel | Relative Luftfeuchtigkeit | % |
| T_C | Temperatur | °C |
| P_hPa | Luftdruck (auf Meereshöhe umgerechnet) | hPa |
| CO2_ppm | CO2-Gehalt | ppm |
| PM25 | Feinstaub PM2.5 | µg/m³ |
| PM10 | Feinstaub PM10 | µg/m³ |
| H_bit | Helligkeit (invertiert: hell=klein, dunkel=groß) | – |

**EmonCMS-Einrichtung pro Box:**

  - Node/Input-Name entspricht der ''SENSOR_ID'' aus dem Sketch (z. B. „134“) – erscheint automatisch unter **Inputs**, sobald die Box zum ersten Mal sendet
  - Für jedes der sieben Felder oben einen **Feed** anlegen (PHPFina, Interval **300 Sekunden (5 Min.)** – muss zum ''MESSINTERVALL_MS'' im Sketch passen und lässt sich nur bei der Erstellung setzen, siehe Teil 2)

==== Raummessbox (Innenbereich) ====

**Verbaute Sensoren:**
  * **DHT22** – Luftfeuchtigkeit (Temperaturwert des DHT22 wird hier nicht verwendet, siehe BMP180)
  * **BMP180** (I²C) – Temperatur, Luftdruck
  * **MH-Z19B** (UART) – CO2-Gehalt
  * **LDR** (analog) – Helligkeit
  * **NeoPixel-LED-Band** (4 oder 5 LEDs) – CO2-Ampel zur direkten Anzeige im Klassenraum, ohne dass jemand ein Display ablesen muss

Im Gegensatz zur Außenbox entfällt der Feinstaubsensor (SDS011) – dafür kommt die LED-Ampel als zusätzliche Ausgabe hinzu.

**Hardware:** ESP8266 D1 Mini, gleiches Board-Profil wie bei der Klimamessbox (**„LOLIN(WEMOS) D1 R2 & mini“**, bei Bootproblemen alternativ „Generic ESP8266 Module“ mit DIO/40MHz/VTables:Flash).

**Pin-Belegung:**

^ Sensor ^ Pin(s) ^ Hinweis ^
| DHT22 | D7 (GPIO13) | Nur Luftfeuchtigkeit wird ausgelesen |
| BMP180 | I²C Standard: D1 (SCL), D2 (SDA) | Adresse fest in der Bibliothek (SFE_BMP180) |
| MH-Z19B | RX = D6 (GPIO12), TX = D5 (GPIO14) | Wie bei der Klimamessbox: an 5V betrieben, RX-Leitung braucht Spannungsteiler 5V→3,3V |
| LDR | A0 (analog) | Invertiert ausgewertet (hell → kleiner Wert) |
| NeoPixel-LED-Band | D4 (GPIO2) | 4- oder 5-LED-Variante, siehe ''NUM_LEDS'' |

**Konfiguration (nur diese Zeilen pro Box anpassen):**

<code>
#define SENSOR_ID 106     // Eindeutige Nummer je Sensor-Box (bestimmt Name UND IP-Adresse)
#define MODE_LIVE true    // true = echte Daten (LIVE-API-Key), false = Testbetrieb
#define NUM_LEDS  4       // Anzahl verbauter LEDs: 5 = Normalausführung, 4 = kompakte Bauform
#define CO2_OFFSET 40     // Kalibrierungs-Offset, wie bei der Klimamessbox
</code>

<code>
Sicherheitshinweis: Wie bei der Klimamessbox stehen im Original-
Sketch echte Zugangsdaten (WLAN-Passwort, API-Keys) im Klartext.
Auch hier gilt: niemals in die öffentliche Wiki-Seite kopieren,
sondern durch eigene, geheime Werte ersetzen (siehe Hinweis-Kasten
bei der Klimamessbox oben).
</code>

**Besonderheiten gegenüber der Klimamessbox:**

  * **Kürzeres Messintervall:** 20 Sekunden statt 300 Sekunden (''const int Schreibpause = 20000;''), gedacht für engmaschiges Langzeit-Monitoring im Klassenraum. **Der EmonCMS-Feed muss dafür mit Intervall 20 statt 300 angelegt werden** – nicht mit der Klimamessbox verwechseln!
  * **CO2-Ampel über NeoPixel-LEDs:** Ein Farbverlauf von Blau (< 500 ppm, sehr gut) über Grün und Gelb bis Rot (> 2250 ppm, kritisch) zeigt die Luftqualität direkt vor Ort an – nützlich für den Unterricht, da Schüler:innen die CO2-Ampel ohne Bildschirm ablesen können. Ab 2700 ppm blinkt das Band fünfmal abwechselnd Rot/Weiß als Alarm, danach leuchtet es dauerhaft Rot
  * **''NUM_LEDS''-Umschalter:** Da im Einsatz zwei Bauformen (4 und 5 LEDs) existieren, passt sich das Anzeigemuster automatisch an – nicht verbaute LED-Positionen werden einfach dunkel gelassen
  * **Kein Feinstaubsensor:** Entsprechend fehlt im gesendeten JSON das Feld für PM2.5/PM10 (siehe unten)

**Übertragene Messwerte (JSON an EmonCMS):**

^ Feldname ^ Bedeutung ^ Einheit ^
| F_rel | Relative Luftfeuchtigkeit (DHT22) | % |
| T_C | Temperatur (BMP180) | °C |
| P_hPa | Luftdruck (auf Meereshöhe umgerechnet) | hPa |
| CO2_ppm | CO2-Gehalt | ppm |
| H_bit | Helligkeit (invertiert) | – |

**EmonCMS-Einrichtung pro Box:**

  - Node/Input-Name entspricht der ''SENSOR_ID'' (z. B. „106“)
  - Für jedes der fünf Felder oben einen **Feed** anlegen (PHPFina, **Interval 20 Sekunden** – abweichend von der Klimamessbox!)

==== Stolpersteine ====

  * **MH-Z19B liefert unplausible Werte direkt nach dem Einschalten:** Der Sensor braucht ca. 3 Minuten Aufwärmzeit – erste Messwerte in dieser Zeit ignorieren
  * **BME280 wird nicht gefunden (Endlosschleife beim Boot):** I²C-Verkabelung prüfen (SDA/SCL vertauscht?) sowie die I²C-Adresse – manche Module nutzen 0x77 statt 0x76
  * **SDS011 liefert dauerhaft Fehler:** Meist Verkabelungsfehler bei RX/TX (leicht zu vertauschen) oder zu kurze Aufwachzeit bei sehr kurz eingestelltem ''MESSINTERVALL_MS'' – die Konstante ''schreibpauseRoh'' zieht die 10 Sekunden SDS011-Aufwachzeit automatisch vom Gesamtintervall ab, bei Intervallen unter 15 Sekunden greift eine Mindestpause von 2 Sekunden
  * **Zwei Boxen mit derselben ''SENSOR_ID'':** Führt zu IP- und Node-Konflikten – vor der Inbetriebnahme einer neuen Box unbedingt sicherstellen, dass die Nummer noch nicht vergeben ist (Übersicht am besten zentral im Wiki oder in EmonCMS unter „Inputs“ pflegen)
  * **Box startet ständig neu (Watchdog):** Deutet meist auf ein instabiles WLAN-Signal am Aufstellort hin – Empfangsstärke (RSSI) über die Debug-Ausgabe prüfen, ggf. Position ändern oder FRITZ!Box-Sendeleistung erhöhen
  * **LED-Band zeigt bei der Raummessbox falsche/fehlende LEDs:** ''NUM_LEDS'' muss zur tatsächlich verbauten Bauform passen (4 oder 5) – falsch eingestellt, bleibt entweder die letzte LED immer dunkel oder es wird versucht, eine nicht vorhandene LED anzusteuern
  * **BMP180 wird nicht gefunden (Endlosschleife beim Boot der Raummessbox):** I²C-Verkabelung prüfen (D1=SCL, D2=SDA, GND, 3V3) – anders als beim BME280 der Klimamessbox hat der BMP180 keine wählbare Adresse

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===== Fotos & Schaltpläne =====

**Noch zu ergänzen** – dieser Abschnitt dient als Platzhalter und Checkliste, welche Bilder für den Nachbau durch andere Schulen besonders hilfreich sind. Bilder lassen sich in DokuWiki mit der Syntax ''{{:pfad:zum:bild.jpg?600|Bildbeschreibung}}'' einbinden (Upload über den „Bild hinzufügen“-Button im Editor oder Medien-Manager).

**Empfohlene Aufnahmen:**

  * FRITZ!Box von hinten/unten (Anschlüsse, ggf. Typenschild mit Modellbezeichnung)
  * Aufbau Raspberry Pi (Gehäuse, SD-Karte, Stromversorgung) im Praxiseinsatz
  * Klimamessbox (Außenbereich): Platinenaufbau von oben, mit beschrifteten Sensoren
  * Klimamessbox: Verkabelung des Spannungsteilers am MH-Z19B (RX-Leitung), Nahaufnahme
  * Raummessbox (Innenbereich): Platinenaufbau von oben, mit LED-Band
  * Raummessbox: LED-Ampel in Aktion (Foto bei unterschiedlichen CO2-Werten, falls möglich)
  * Montageort im Klassenraum bzw. draußen (Beispielfoto für Aufhängung/Wetterschutz)
  * Screenshot des EmonCMS-Dashboards mit Live-Daten
  * Schaltplan/Fritzing-Skizze je Sensor-Box (Verdrahtung BME280/BMP180, MH-Z19B, SDS011, LDR, LED-Band)

<code>
{{ :platinen:klimamessbox_verkabelung.jpg?600 |Verkabelung der Klimamessbox: MH-Z19B mit Spannungsteiler}}
</code>

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===== Übersicht vergebener SENSOR_IDs =====

Damit beim Nachbau nicht versehentlich zwei Boxen dieselbe ''SENSOR_ID'' (und damit dieselbe IP-Adresse) bekommen, empfiehlt sich eine zentral gepflegte Tabelle – idealerweise direkt hier im Wiki, gut sichtbar für alle, die neue Boxen in Betrieb nehmen.

^ SENSOR_ID ^ IP-Adresse ^ Boxtyp ^ Standort ^ Node-Name (EmonCMS) ^ Bemerkung ^
| 106 | 192.168.1.106 | Raummessbox | z. B. Klassenraum 2.14 | 106 | 4-LED-Variante |
| 134 | 192.168.1.134 | Klimamessbox | z. B. Außenfassade Nordseite | 134 | mit Wetterschutzgehäuse |
| ... | 192.168.1.... | ... | ... | ... | ... |

<code>
Empfehlung zur Nummernvergabe: Feste Wertebereiche pro Boxtyp
reservieren, z. B. 100-149 für Raummessboxen und 150-199 für
Klimamessboxen (Außenbereich) - das erleichtert auf einen Blick,
worum es sich bei einer bestimmten SENSOR_ID handelt, ohne die
Tabelle nachschlagen zu müssen. IDs 2-99 bleiben für Infrastruktur
(Raspberry Pi = 2, FRITZ!Box = 1, Reserve für Zukünftiges) frei.
</code>

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===== Sicheres Ein- und Ausschalten des Gesamtsystems =====

Praktisch relevant, sobald die komplette Station (FRITZ!Box, Raspberry Pi, ggf. Sensorboxen) gemeinsam an einer Steckdosenleiste hängt, z. B. in einem Koffer für den mobilen/temporären Einsatz.

**Nur der Raspberry Pi braucht eine kontrollierte Abschaltung** – FRITZ!Box und ESP8266-Sensorboxen vertragen einfaches Stromwegnehmen problemlos. Beim Pi dagegen kann ein abrupter Stromausfall während eines Schreibvorgangs die SD-Karte beschädigen.

**Richtig ausschalten:**

  - Per SSH mit dem Pi verbinden: ''ssh pi@192.168.1.2''
  - Sauber herunterfahren: ''sudo shutdown -h now''
  - **Warten**, bis die grüne Aktivitäts-LED am Pi **dauerhaft aus** ist (meist 10–20 Sekunden) – erst dann ist die SD-Karte sicher „geparkt“
  - Erst danach die Steckdosenleiste ausschalten

**Wieder einschalten:**

  - Steckdosenleiste einschalten – alle Komponenten fahren gleichzeitig hoch
  - Der Pi braucht am längsten (ca. 1–2 Minuten bis EmonCMS erreichbar ist)
  - Dank der Retry-Logik in allen Sensor-Sketches (3 WLAN-Versuche mit Backoff, siehe Programmcode-Seite) verbinden sich die Sensorboxen automatisch, sobald FRITZ!Box und Pi bereit sind – kein manuelles Eingreifen nötig

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Dank RTC-Modul (siehe eigene Seite zur HW-111-Nachrüstung) bleibt die
Uhrzeit ab jetzt automatisch korrekt erhalten - ein manuelles
Nachstellen der Systemzeit nach dem Wiedereinschalten ist nicht mehr
nötig.
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===== Wichtige Zugänge – Checkliste =====

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ACHTUNG - NICHT ÖFFENTLICH AUSFÜLLEN!
Diese Tabelle dient nur als Checkliste, WELCHE vier Zugänge bei der
Installation gesetzt werden und WO sie zu finden sind. Die echten
Passwörter/Keys gehören NICHT auf diese öffentliche Wiki-Seite,
sondern in einen Passwort-Manager oder eine interne, nicht-
öffentliche Wiki-Seite (z. B. im geschützten Kollegiumsbereich).
Wer diese Anleitung nachbaut, trägt eigene, neue Zugangsdaten ein -
niemals die aus einem Beispiel oder einer anderen Schule übernehmen.
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Bei der Einrichtung werden vier voneinander unabhängige Zugänge gesetzt bzw. sichtbar:

^ # ^ Zugang ^ Wo gesetzt/geändert ^ Wo zu finden ^ Notiz ^
| 1 | **FRITZ!Box Admin-Kennwort** | Teil 1, Schritt 2 (Ersteinrichtung) | FRITZ!Box-Weboberfläche → System → Kennwörter | Schützt die Router-Konfiguration selbst |
| 2 | **WLAN-Kennwort „SAS-ARDUINO“ / „SAS-ARDUINO-mobil“** | Teil 1, Schritt 3 | FRITZ!Box-Weboberfläche → WLAN → Funknetz | Wird 1:1 in jeden Sensor-Sketch eingetragen (Bereich A/B/C, siehe Sensorcode-Seite) |
| 3 | **Raspberry Pi – SSH-Login** (Benutzer ''pi'') | Teil 2, Schritt 4 (bzw. per ''passwd'' nachträglich) | Direkt am Pi per SSH änderbar: ''ssh pi@[IP-Adresse]'' → ''passwd'' | Getrennt vom EmonCMS-Weblogin, eigenes Passwort |
| 4 | **EmonCMS – Weblogin** (Benutzer ''emonsd'', änderbar) | Teil 2, Schritt 4 | EmonCMS-Oberfläche → My Account | Zusätzlich dort: Read-&-Write- und Read-Only-API-Key (siehe „Sensoren einbinden“, Schritt 1) |

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Empfehlung: Für jede Installation (Produktiv-Pi UND ggf. separater
Test-/Entwicklungs-Pi) diese vier Zugänge getrennt und mit klarem
Bezug zum jeweiligen Gerät im Passwort-Manager ablegen - gerade bei
mehreren Pis (z. B. Schul-Livesystem und ein mobiler Test-Pi)
erleichtert das die spätere Übersicht erheblich.
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