ESP8266 AM2302 (DHT22) Sensor für Akkubetrieb, ein Projekt zum Mitmachen! (1)

Kurz vor meinem Urlaub habe ich mir noch überlegt das es schön wäre einen kompakten Temperatur- und Luftfeuchtesensor zu haben der mit einem Akku betrieben wird und seine Daten in regelmäßigem Abstand an einen PC Client oder den Webservice ThingSpeak, sendet.

Da ich schon einmal ein Projekt mit dem MAX1811 Li-Akku-Lader gemacht habe fiel meine Wahl auf diesen Baustein. Als Sensor kommt der günstig beschaffbare AOSONG  AM2302 (DHT22) zum Einsatz. Spannungsregler wird ein 3,3V SOT-23-5 SMD LDO, sein.

DHT22-300x300 ESP8266 AM2302 (DHT22) Sensor für Akkubetrieb, ein Projekt zum Mitmachen! (1)AM2302 (DHT22)

Die Programme werde ich diesmal für die Arduino IDE mit ESP8266 Erweiterung programmieren.

Diesmal lade ich alle ein bei diesem Projekt von Anfang an mit dabei zu sein. Das heisst ich werde die Bestückung der Platine in Einzelschritten zeigen, danach wird die Software schrittweise erstellt und man kann zu jedem Schritt Kommentare mit Fragen, Anregungen und Wünschen abgeben.

Hier Links zu den weiteren Teilen dieses Projektes:

Teil 2 – Aufbau der Platine und erste Testsoftware
Teil 3 – Die endgültige „Produktivsoftware“

Folgende Grundvoraussetzungen sind vorgegeben:

  • Betrieb mit einem LiPo-Akku mit einer Zelle (3,7V) und min. 1000mAh
  • Anschluss des Akku über JST Stecker/Buchse bzw. alternativ über Lötpads
  • Laden des Akku über eine Mini USB Buchse
  • OnBoard Akku-Lader (Max1811)
  • Low-Drop Spannungsregler SOT-23-5 SMD (3,3V)
  • Signalisierung der Übertragung per LED
  • Signalisierung das Akku geladen wird per LED
  • ESP8266 Deep-Sleep Modus um Strom zu sparen
  • Regelmäßiges Aufwachen um Daten zu übertragen
  • Speicherung der (WLAN) Konfiguration im EEPROM des ESP8266
  • THT und SMD Bauweise um Platz zu sparen, Maße der Platine 48 x 34 mm
  • Einsatz des ESP-12 Moduls (es geht auch Version E oder F) oder das ESP-07
  • Einsatz eines AM2302 (DHT22) als Sensor
  • AM2302 (DHT22) komplett abschaltbar (Spannungsversorgung über ESP8266 I/O-Pin)

Die Platine (48 x 34 mm) sieht wie folgt aus:

ESP8266-DHT22-Sensor-TOP-300x217 ESP8266 AM2302 (DHT22) Sensor für Akkubetrieb, ein Projekt zum Mitmachen! (1)
Vorderseite

ESP8266-DHT22-Sensor-BOTTOM-300x210 ESP8266 AM2302 (DHT22) Sensor für Akkubetrieb, ein Projekt zum Mitmachen! (1)
Rückseite

Aktuell sind alle Platinen und Bausätze vergeben!

Schaltplan:

Schaltplan-300x205 ESP8266 AM2302 (DHT22) Sensor für Akkubetrieb, ein Projekt zum Mitmachen! (1)Zum Download als PDF bitte hier klicken.

Materialliste (grün = im Bausatz enthalten):

1x Platine
1x ESP-12 oder ESP-12E oder ESP-12F oder ESP-07 Modul
1x AM2302 (DHT22) Sensor THT (Datenblatt)
1x MAX1811ESA+ AKKU-Lader IC SO8 (Datenblatt)
1x AP2112K-3.3TRG1 (Datenblatt) (alternativ XC6210B332MR oder SPX3819M5-L-3-3 (Datenblatt) oder AX6608B-33BA oder SP6205EM5-L-3-3) Spannungsregler SOT23-5
2x 4,7µF o. 10µF Tantal oder Niob SMD Kondensator SMD-A
1x 330µF Tantal oder Niob SMD Kondensator SMD-E
2x 100nF SMD Kondensator 1206
1x 10nF SMD Kondensator 1206 wird bei Einsatz des AP2112K-3.3 oder XC6210B332MR  als Spannungsregler nicht benötigt/bestückt/mitgeliefert
3x 10K SMD Widerstand 1206
1x 4,7K SMD Widerstand 1206
1x 470R SMD Widerstand 1206
1x 220R SMD Widerstand 1206
1x LED grün 3mm THT
1x LED rot 3mm THT
1x Mini-Taster 6x3mm SMD
1x USB-Mini Buchse SMD
1x Stiftleite RM 2,54mm 3pol. gerade THT
1x Stiftleite RM 2,54mm 2pol. gerade THT
1x Stiftleite RM 2,54mm 2pol. gerade THT
1x Jumper RM 2,54mm

Geplanter Funktionsablauf:

Wird das System gestartet (mit Spannung versorgt) und sind keine WLAN Zugangsdaten im internen EEPROM hinterlegt, oder es wird S1 gedrückt oder WIFI-Reset geschlossen, so wird ein AP zur Konfiguration gestartet.

Wird das System gestartet (mit Spannung versorgt) und es sind WLAN Zugangsdaten im internen EEPROM vorhanden und es wird S1 gedrückt oder WiFi-Reset geschlossen so werden die Zugangsdaten im EEPROM gelöscht und es wird wieder ein AP zur Konfiguration gestartet.

Wird das System gestartet (mit Spannung versorgt) und es sind WLAN Zugangsdaten im internen EEPROM vorhanden und S1 wird nicht gedrückt und WiFi-Reset bleibt offen so wird der normale Ablauf gestartet.

 AP zur Konfiguration:
– IP-Adresse 192.168.4.1
– Anzeige aller WLAN Netzwerke die gerade in Reichweite sind
– Möglichkeit ein WLAN Netzwerk zu wählen und ggf. ein Passwort einzugeben
– Auswahl ob Daten an ThingSpeak Service oder PC-Client gesendet werden sollen
– Möglichkeit der Angabe eines Thingspeak API-Keys
– Auswahlmöglichkeit für die Zeit in Minuten (10/30/60/120/180/360/720/1440) die zwischen den Übertragungen im Deep-Sleep Mode verbracht werden soll
– Speicherung aller Konfigurations-Werte im internen EEPROM

Normaler Ablauf:
– Aufwachen und Verbindung zum gespeicherten WLAN Netzwerk herstellen
– Sensor aktivieren und Messung durchführen
– Sensor deaktivieren um Strom zu sparen
– Werte an PC Client oder ThingSpeak Service übertragen
– Verbindung beenden
– Zurück in den Deep-Sleep Mode für die konfigurierte Zeit

So geht es weiter:

Als erstes wird der Teil der Platine bestückt werden der für die Akku-Ladung zuständig ist,
danach erfolgt ein Test dieses Bereichs.

Weiter wird es mit dem Spannungsregler gehen, nach der Bestückung wird auch dieser Teil getestet.

Danach wird das ESP-Modul eingelötet werden, nach erfolgtem Test wird zuletzt der Sensor bestückt und getestet,

Was wird mindestens benötigt?

  • Ein kleiner (ca. 30W) Lötkolben oder eine Lötstation, Lötzinn (am besten d=max. 1mm)
  • Ein Multimeter und/oder ein einfaches Oszilloskop
  • Ein kleiner Seitenschneider um zu lange Bauteilbeine zu entfernen
  • Eine Lupe um die Lötstellen zu kontrollieren
  • Eine Pinzette zum festhalten der Bauteile beim Löten
  • Feine Entlötlitze (zum Entfernen von Lötbrücken etc.)
  • Ein USB – UART Wandler der mit 3,3V Pegeln funktioniert
  • Ein Steckernetzteil mit 5V (min. 1A) und USB Ausgang
  • USB-Kabel USB -> Mini USB zur Verbindung des Netzteils mit der Platine
  • Zeit, Geduld und ggf. frischer Kaffee 😉

Ein Wort zum Akku…

…der eingesetzte Akku-Lader Schaltkreis MAX1811 kann 1 Zellen (1S) Li-Ion und Li-Polymer Akkus laden.

Ich werde eine 18650 Li-Ion Zelle (1S) mit 2400mAh und integrierter Schutzschaltung einsetzen. Der Akku wird in eine Halterung mit fest montierten kurzen Litzen kommen welche dann an die Platine angelötet werden.

18650-LiIon-1S-Zellen-300x300 ESP8266 AM2302 (DHT22) Sensor für Akkubetrieb, ein Projekt zum Mitmachen! (1)                                                       18650-Halter-300x300 ESP8266 AM2302 (DHT22) Sensor für Akkubetrieb, ein Projekt zum Mitmachen! (1)

Wichtig ist auf jeden Fall das es sich um einen 1 Zellen (1S) Akku mit einer Ladeendspannung von 4,2V und einem Ladestrom von min. 500mA (mit integrierter Schutzschaltung) handelt. Das Layout sieht eine Konfiguration des MAX1811 mit diesen Werten, Ladeendspannung 4,2V und Ladestrom 500mA, fest vor.

Hier ein paar über ThingSpeak visualisierte Demodaten des ersten Prototypen…


Update 29.12.2015:

Es ist geschafft, die letzten vorbestellten Bausätze sind heute zur Post gegangen und sollten noch dieses Jahr bei den Empfängern eintreffen 😉

Weiter geht es dann Mitte/Ende Januar mit der Bestückung der Platine.

Bis dahin wünsche ich allen einen guten Rutsch in das neue Jahr.

Update 26.01.2016:

HIER geht es jetzt weiter.

Verlinke diesen Beitrag:

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Thomas H.

Als Betreiber dieses Blog versuche ich hier interessante Projekte und Tipps rund um die Elektronik zu bieten.
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Bild der Platine hinzugefügt und Bausatz Zusammenstellung aktualisiert.

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Die letzten vorbestellten Bausätze wurden heute versendet.

Aktualisiert am: 2. Februar 2016

Links zu den weiteren Teilen dieses Projektes hinzugefügt.

29 Gedanken zu „ESP8266 AM2302 (DHT22) Sensor für Akkubetrieb, ein Projekt zum Mitmachen! (1)

  1. Klaus

    Hallo

    Erstmal Danke für deinen ausführlichen Post.
    Ich finde deinen test mit dem Spannungsregler(AP2112K-3.3) interessant.
    Mit meinem LM1117 komm ich da nicht weit 🙁 (zu hohe droupout spannung)
    Bei meinen ESP_DHT_MQTT TempSensoren habe ich derzeit diese MB102 Netzteile dran.
    Da wird per SteckerNetzteil mit Strom versorgt.

    Ich würde deine idee mit dem Spannungswandler der ja sparsam mit dem Dropout zu sein scheint bei mir dann auch aufgreifen bzw. kommt dann noch ein micro usb charger(18650), dropdown regler ind solarpanel 200mA dazu

    Eine Frage hätte ich da mal zu deinem schaltplan:
    Gpio15 versorgt den DHT mit strom, verträgt das der esp auf dauer ?

    gruß Klaus

    Antworten
    1. Thomas H. Beitragsautor

      Hallo Klaus,

      die GPIO des ESP8266 können dauerhaft 12mA liefern was für den DHT22 Sensor ausreicht.

      Ich habe das erste Muster jetzt seit 7 Tagen laufen ohne Probleme.

      Größere Lasten würde ich natürlich über einen Transistor oder MOSFET schalten 😉

      Gruß
      Thomas

      Antworten
  2. Klaus

    so mal reingeworfen:

    Bin am basteln mit deep_sleep :
    funktioniert ansich aber nach ein paar aufwachvorgängen , will der esp nicht wach werden ausser nat. mit manuellem reset.
    probiert und probiert ….
    mhhhh, des Rätsels lösung ist scheint’s : Pullup widerstände 2~10K an GPIO0, GPIO2(da is eh scho einer vom dht22) und Pulldown am GPIO15

    getestet hab ichs noch nicht , kann das jemand bestätigen ?

    Antworten
    1. Thomas H. Beitragsautor

      Hallo Klaus,

      also mit einer stabilen Spannungsversorgung laufen die ESP-12 und ESP-07 bei mir wie im Schaltplan oben stabil, auch unter Nutzung des Deep-Sleep Modus.

      Gruß
      Thomas

      Antworten
    1. Thomas H. Beitragsautor

      Hallo Daniel,

      neue Platinen wird es ca. Februar 2016 geben wenn dieses Mitmach-Projekt hier abgeschlossen ist.

      Gruß
      Thomas

      Antworten
  3. FlorianW

    Hallo Thomas,

    gibt es die Möglichkeit das du die Vorlagedatei zum erstellen der Platine veröffentlichst?
    In meinem Fall auch gerne für einen kleinen Beitrag an dich.

    Gruß Florian

    Antworten
    1. Thomas H. Beitragsautor

      Hallo Florian,
      die aktuelle Version ist ja die Erste und wird sich in Zukunft, basierend auf den Erfahrungen die sich jetzt ergeben, noch ändern. Bei einer zweiten Version werde ich es mir dann aber sicher überlegen ob man die Dateien der Platine herausgibt 😉

      Gruß
      Thomas

      Antworten
      1. FlorianW

        Hallo Thomas,

        ok. Gibt es dann die Möglichkeit das ich noch an einen Bausatz von dir komme? Vielleicht auch nur eine Platine?
        Ich würde gerne auch mitmachen.

        Danke und Gruß Florian

        Antworten
        1. Thomas H. Beitragsautor

          Hallo Florian,

          leider habe ich keine Platinen mehr und neue wird es nach dem Ende dieses Projekts geben.

          Es werden sich sicher noch ein paar Änderungen an der Platine ergeben und ich werde dann erst
          wieder welche anbieten wenn die neue Revision fertig ist. Sorry, aber du kannst ja ab und zu mal
          hier vorbei schauen um zu sehen ob es schon die neuen Platinen gibt 😉

          Gruß
          Thomas

          Antworten
  4. Lübbe

    Hallo Thomas,

    bin beim Stöbern nach Anregungen für die Kombination DHT-22 und ESP über dieses Projekt gestolpert. Sieht echt klasse aus!
    Da ich kein E-Techniker bin, möchte ich hier mal eine Frage loswerden. Mir ist beim Betrachten der Schaltung die Idee gekommen, ob sich die DHT-22 vielleicht sogar multiplexen lassen. Also von mehreren DHT-22 die Datenleitung parallel an den gleichen GPIO hängen und die DHT-22 nacheinander über jeweils einen eigenen GPIO mit Spannung versorgen und auslesen. Wäre das möglich oder fließen dann irgendwelche Ströme hinten herum, die das verhindern oder sogar die Sensoren beschädigen?

    Gruß
    Lübbe

    Antworten
  5. Ulli

    Hallo!

    Klasse projekt. Was ich mich frage, was passiert wenn man eine Solarzelle anstatt dies immer via USB läd.

    Da ja der MAX1811 nicht das Laden der Batterie unterbinden kann, wenn diese voll ist? – Was passiert wenn dort immer spannung angelegt ist? geht dann der Akku kaputt?

    Vielen Dank!

    Antworten
  6. Micha

    Hallo zusammen,

    Dein Projekt ist recht interessant. Vieleicht kannst du es noch um eine ATINY25 erweitern und diesen dann den EN Eingang des Spannungsreglers schalten lassen. Vorteil: alles kann in einen Tiefschlaf versetzt werden.

    Schau dir mal dieses Projekt an:https://github.com/8n1/ESP8266-Tiny-Door-and-Window-Sensor/blob/master/Firmware/ATtiny%20Arduino%20Sketch/tiny-vreg-controller/tiny-vreg-controller.ino

    Dieses wird in dem Projekt: ESP8266 – Tür und Fenster Sensor/Alarm mit sehr geringem Standby verbrauch ( Der ATtiny wird durch einen PinChange(PC) Interrupt (Wechsel sowohl von HIGH nach LOW als auch umgekehrt möglich) am Pin PB0 oder PB3 geweckt.
    + 2. -> Der Tiny setzt PB2 auf HIGH und aktiviert dadurch den Spannungsregler (und somit den ESP).
    + 3. -> Jetzt wird gewartet bis (vom ESP) ein Signal über PB4 kommt dass ihn veranlasst den Regler wieder abzuschalten,
    Ausserdem wird der Zustand des Schalters(PB0) immer wieder neu eingelesen und über PB1 ausgegeben.
    + 4. -> Ist nach „timerInterval“ Sekunden noch kein Signal gekommen wird der Spannungsregler um Strom zu sparen vom tiny wieder abgeschaltet -> PB2 geht auf LOW
    + Zusätzlich wird auch PB1 auf LOW gesetzt (deaktiviert den Spannungsteiler/Pegelwandler)
    + 5. -> Zu guter letzt geht der ATtiny wieder in den Tiefschlaf(Power-down) und wartet auf den nächsten Interrupt.
    + Der Stromverbrauch des ATtiny liegt während er schläft bei ca. ~300nA @3.8V. Im Datenblatt steht genauers.

    Gruß

    Micha

    Antworten
    1. Thomas H. Beitragsautor

      Hallo Micha,

      eigentlich eine sehr gute Idee, ich lasse mir da bestimmt noch etwas einfallen 😉

      Aber zuerst müssen andere Projekte zuende gebracht werden und dann kommt in Kürze
      noch etwas zum Thema Hausautomatisierung, aus einem gegebenen Anlass, mit 1-Wire
      Sensoren. Danach werde ich mich wieder dem ESP8266 und ESP32 widmen.

      Gruß
      Thomas

      Antworten
  7. Benjamin K.

    Hallo Thomas,

    wirst du nochmal Baustätze anbieten? Ich möchte die Temperatur und Luftfeuchtigkeit in mehreren Räumen messen und dafür ist dein Ansatz ideal 😉

    Viele Grüße
    Benjamin

    Antworten
    1. Thomas H. Beitragsautor

      Hallo Benjamin,

      ja es wird wieder Bausätze geben, allerdings mit einer neuen Platinen revision und es wird noch etwas dauern da ich aktuell noch sehr eingespannt bin mit der Hausautomatisierung eines Bekannten 😉

      Gruß
      Thomas

      Antworten
      1. Benjamin K.

        Hallo Thomas,

        ich hätte Interesse an bis zu 6 Bausätze (je nach Preis). Kannst du abschätzen, wann du die genannte Überarbeitung an der Platine machst? Oder mir ggf. 6 der „alten“ Version zusammenstellen?

        Danke und viele Grüße
        Benjamin

        Antworten
  8. Matthias

    Hallo,

    beim Stöbern im Internet stieß ich auf diese Seite. Ich bin Neuling in der ganzen Materie und lese mich ein.
    An diesem Projekt bin ich sehr in­te­r­es­siert und wäre überglücklich auch ein oder zwei Platinen zu bekommen (für jeden Wohraum eines).

    Eine Idee hätte ich noch zur einen Pro Version der Platine mit Luftdrucksensor (optional).

    Viel Erfolg weiterhin.

    Antworten
  9. Udo Nacken

    Hallo,
    bin auch gerade durch Google hier gelandet :).
    Habe gerade meine ersten Experimente mit dem DHT22 und einem Onion Omega erfolgreich gemeistert.
    da ich gern einige DHT22 nutzen wollen würde finde ich den Onion Omega etwas zu Overpowerd 🙂
    Währe sehr interessiert an diesem Bausatz. Gibt es sowas wie eine Liste um Informiert zu werden wen der Bausatz wieder zur Verfügung steht?
    Vielen Dank im voraus 🙂

    Antworten
  10. Helmut Richter

    Hallo Thomas,

    könntest du in der Stückliste noch die Buchse für den Akku aufnehmen? Ich suche schon geraume Zeit im Internet nach so einem Teil, verwende aber scheinbar nicht die richtigen Suchbegriffe.

    Vielen Dank
    Helmut

    Antworten
  11. Chris

    Hallo Thomas,

    klasse Projekt ich bastle grade das selbe mti einer Vielzahl an weiteren SEnsoren die über ESP udn Akku laufen sollen. (Ultraschall, IR, Druck, Gaß)
    Wann gibt es den bei dir mal wieder die Platinen würde mir gerne mal eine für ein paar messungen bestellen.
    Desweiteren such ich nach Sinnvollen Indeen wie ich meine Sensoren am besten mit dem Deepsleep des esp abschalten udn bei aufwecken wieder anschalten kann.

    Grüße an alle Bastler

    Antworten
  12. Pete

    Klasse Projekt! Mich würde es auch interessieren ob es wieder Bausätze gibt.
    Die Teile bekommt man meist nur um 20iger Pack und es ist schwierig, bei der Anzahl an Infos, die richtigen Artikel zu ergoogeln und somit eine EInkaufliste zu erstellen.

    VG

    Antworten
  13. Candy

    Hallo,

    ich finde diesen Bausatz sehr interessant und möchte auch ein paar Räume damit ausrüsten, ist geplant diese nochmal ins Sortiment aufzunehmen?

    Viele Grüße

    Antworten

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