WWW: D1-mini Messdatenerfassung

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  • D1-mini und EMONCMS 2025

Projektimpulsgeber

  • Alexander Pusch - Uni Münster
    • Arduinofortbildung der DPG
    • 3-D-Druck-Fortbildung der DPG
  • Angela Fösel - Uni Erlangen
    • Raspifortbildung der DPG
  • Dr. Cecilia Scorza und Harald Lesch
    • Klimakoffer - Fortbildungen in Weimar

Ziel

  • Zugang zur automatisierten Datenerfassung,
  • Verständnis der gemessenen Größen
  • Organisation von Projekten
  • Umsetzung und Skalierung der Projektidee
  • Unterstützung von Nachhaltigkeit
  • Arbeit mit open-Source-Produkten - Grundidee der freien Wissenschaft
  • Einbindung unterschiedlicher Fachbereiche

Inhalt

  • Messung von Umweltdaten, Sensorenkunde
  • aufbereitet der Daten und öffentliche zur Verfügungstellung
  • Schaltungsaufbau (Arduino, D1-mini)
  • Platinenerstellung
  • Gehäuseplanung und Herstellung (3-D-Druck, …)

Daten Aufnahme

Datensammlung

  • Gehäuse
    • Planung
    • 3D-Druck
  • Energieversorgung
    • Einsparung
  • Orte
    • Raumplanung
  • Übertragung
    • WLAN-Netz
    • Sicherheit
  • Speicherung
    • Datenbank
  • Sicherung
    • Backupsystem
    • Fremdzugriff

Datenaufbereitung

  • Zusammenstellung
    • Auswahl
    • Zeitintervall
  • Visualisierung
    • Diagramm
    • Maxima/Minima

Datenpräsentation

  • Dashboard
    • im internen Bereich
  • www
    • Zugriff über das Internet
    • Kreis der berechtigten

Methode

kleine Teams oder Partnerarbeit
  • Schnupperunterricht: erste Programmierungen in Klasse 5/6 möglich mittels Open Roberta - (Stand bei uns noch nicht zur Verfügung)
  • Wahlpflichtbereich: ARDUINO-Programmierung in Klasse 8 z. B. mit Funduino Starter Kit für Arduino mit Arbeitsbuch + passenden Sensoren
  • Projektarbeit während einer Projektwoche in Teams
  • AG-Arbeit - Jahrgangsübergeifend
  • Oberstufenkurse im nicht abiturrelevantem Bereich (Grundkurs, grundlegendem Niveau, … je nach Bundesland)

Software

  • eingesetzte Software
    • ARDUINO IDE
    • BlocksCAD
    • OpenSCAD
    • onshape (lizenzfreie Version) - keine kommerziellen Projekte!
    • Fritzing (lizenzfreie Version) - keine kommerziellen Projekte!
    • Linux Kubuntu (als lizenzfreie Variante zu MS oder OS)
    • Slicer (je nach verwendetem Drucker CURA, BambulabStudio - Lizenz beachten)

Hardware

  • verwendete Hardware
    • Laptops (mit ARDUINO IDE, Fritzing und Internetzugang)
    • Raspi (für EMonCMS)
    • Router (als DHCP-Server)
    • 6 x hornet artillery (130 EUR) - gut zum Lernen, wenn mehrere Geräte zur Verfügung stehen
    • 3 x Bambulab X1 Carbon (1200 EUR) - für schnelles und unkompliziertes 3-D-Drucken
    • alternativ können die Projekte in einem Makespace erstellt werden

Mikrocontroller

Sensoren

Klassenraum - ohne Feinstaub

Messgröße Einheit Bezeichnung Preislage
CO2 400 - 2000 ppm MHT-19B 15 EUR
Luftdruck 300 … 1100hPa (+9000m … -500m relating to sea level) BMP-180 2 EUR
Fuftfeuchtigkeit humidity 0-100%RH; temperature -40~80Celsius DHT 22 2 EUR
Helligkeit bei 10 LUX 50 KΩ - Dunkelheit 5 MΩ GL 5539 + 4,7KΩ < 1 EUR
Co2-Qualitätsanzeige 400 - 1800 ppm LED-Band (5xRGB WS2812B) < 2 EUR

+ Feinstaub (Kopierraum und Außenbereich)

  • Sensoren siehe Klassenraum + Feinstaub
Messgröße Einheit Bezeichnung Preislage
Feinstaub PM10 und PM2.5: 0-999μg/m³ SDS011 20 EUR

Testaufbau D1-mini

Variante 1: PWM-CO2-Datenübertragung

Variante 2: UART-CO2-Datenübertragung und LED-Anzeige

Ergebnisauszug

zwei der vier Messgrößen in einem Klassenraum

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