Arduino Funk-Wetterstation: DIY Tragbares Wetter-Monitoring-Kit

Komponenten und Zubehör

	Arduino Due oder Arduino Mega.	×	1
	3,2" TFT HX8357C	×	1
	DS3231 Real Time Clock Modul	×	1
	DHT22 Temperatursensor	×	1
	SparkFun Transceiver Breakout - nRF24L01+	×	1
	Breadboard (generisch)	×	1
	Male-Header 36 Position 1 Row Long (0,1") 7 Pins	×	1
	Jumper Wires (generisch) mehrere	×	1
	Arduino Nano R3	×	1
	Xiaomi Powerbank	×	1

Über dieses Projekt

Der Bau einer Funk-Wetterstation ist ein großartiges Lernprojekt. Nach Abschluss verstehst du drahtlose Kommunikation, Sensoren und die Leistungsfähigkeit der Arduino-Plattform. Mit diesem Projekt als Basis und den gesammelten Erfahrungen kannst du zukünftig komplexere Projekte leicht realisieren.

Eine Wetterstation sammelt Umweltdaten über verschiedene Sensoren. Messbar sind z. B.:

• Temperatur
• Luftfeuchtigkeit
• Wind
• Luftdruck
• UV-Index
• Regen

Unsere Station misst Temperatur und Luftfeuchtigkeit an zwei Orten und zeigt Datum und Uhrzeit an. Eine Wetterstation zu bauen ist einfach. Aber kann ein Maker ein Gerät mit Farb-TFT-Display und Funktionen bauen, die einem kommerziellen Gerät entsprechen? Die Antwort ist JA! Mit Open-Source-Hardware und -Software lässt sich diese beeindruckende Wetterstation leicht bauen!

Das Projekt besteht aus zwei Teilen: Sender und Empfänger.

Sender: Misst Temperatur und Luftfeuchtigkeit und sendet die Daten drahtlos an den Empfänger.
Empfänger: Misst ebenfalls Temperatur und Luftfeuchtigkeit, empfängt die Daten des entfernten Sensors und stellt alles auf einem großen Farb-TFT-Display dar.

Los geht's!

Schritt 1: Alle Teile besorgen

Benötigte Teile:

• Arduino Due ▶ Link
• Arduino Mega ▶ Link
• Arduino Nano ▶ Link
• 3,2" TFT Display ▶ Link
• DHT22 ▶ Link
• NRF24L01 ▶ Link
• DS3231 RTC ▶ Link
• Breadboard ▶ Link
• Kabel ▶ Link
• Header-Pins ▶ Link
• Xiaomi Powerbank ▶ Link

Projektkosten ca. 40 $. Mit Arduino Mega statt Due sparst du ~5 $. Ich wählte den Due für den Empfänger wegen hoher Geschwindigkeit und viel Speicher – nützlich für spätere Erweiterungen.

Schritt 2: Temperatur- und Luftfeuchtigkeitssensor – DHT22

Der DHT22 ist ein beliebter, günstiger Sensor mit guter Genauigkeit. Er besteht aus kapazitivem Feuchtesensor, Thermistor und einem Chip für Analog-Digital-Wandlung mit digitalem Ausgang. Anschluss an Arduino ist einfach: VCC an 5V/3,3V, GND an GND, OUT an einen Digitalpin.

Eigenschaften:

• Geringer Preis
• 3–5 V Betrieb
• 2,5 mA max. Strom während Messung
• 0–100 % Feuchte, 2–5 % Genauigkeit
• -40 bis 125 °C, ±0,5 °C Genauigkeit
• Langsam

Bibliothek: Adafruit DHT Sensor Library

Schritt 3: DS3231 Real Time Clock Modul

Der DS3231 ist eine Echtzeituhr mit Batteriepufferung (Jahre Laufzeit bei minimalem Verbrauch). Kosten ca. 2 $ inkl. Batterie. Wir nutzen ihn für die Uhrzeit in der Wetterstation.

Schritt 4: NRF24L01+ – Funkmodule

Der NRF24L01+ ist ein günstiger bidirektionaler Transceiver (< 3 $). Er arbeitet im 2,4-GHz-Band mit bis zu 2 Mbit/s. SPI-Schnittstelle für einfache Arduino-Anbindung. 7 von 8 Pins müssen verbunden werden. Wichtig: VCC an 3,3 V (nicht 5 V – zerstört das Modul!). Pinbelegung: GND, VCC, CE (beliebiger Digitalpin, hier 7), CSN (beliebiger Digitalpin, hier 8), SCK (Pin 13), MOSI (Pin 11), MISO (Pin 12).

Bibliothek: RF24 Library

Video-Tutorial für Einsteiger im vorherigen Schritt verlinkt.

Schritt 5: Sender bauen

Sender-Komponenten:

• Arduino Nano
• DHT22 Sensor
• NRF24L01+ Funkmodul
• Breadboard
• Kabel

DHT22 OUT an Digitalpin 4 des Nano. VCC/GND anschließen. NRF24L01+ gemäß drittem Bild verdrahten. Details im Video. Sender fertig.

Schritt 6: Empfänger bauen

Empfänger-Komponenten:

• Arduino Due oder Mega
• DS3231 RTC Modul
• DHT22 Sensor
• NRF24L01+ Funkmodul
• 3,2" Farb-TFT Display
• Breadboard
• 7 Header-Pins
• Kabel

7 Header-Pins biegen und an Arduino Due anbringen: GND, 3,3V, zwei an I2C-Pins, drei an Digitalpins 6–8. Drei Drähte an Hardware-SPI-Pins (MOSI, MISO, SCK) löten. Diagramme beachten.

DS3231 anschließen: VCC an 3,3V, GND an GND, SDA an SDA, SCL an SCL.
DHT22 anschließen: VCC an 3,3V, GND an GND, OUT an Digitalpin 8.
NRF24L01 anschließen: GND an GND, VCC an 3,3V, Pin 3 an Digitalpin 6, Pin 4 an Digitalpin 7, Pin 5 an SCK (gelötet), Pin 6 an MOSI (gelötet), Pin 7 an MISO (gelötet).

Schritt 7: Sender-Code

Bibliotheken: RF24 (NRF24L01), DHT (DHT22). Der Sender-Code sendet eine Datenstruktur mit zwei Floats (Temperatur, Luftfeuchtigkeit). Kommunikation über einen „Pipe“ mit Adresse (hier „0“) und Kanal (hier 115). Maximale Sendeleistung und niedrigste Datenrate (250 kbps) für maximale Reichweite. Pipe zum Schreiben öffnen. Im Loop: Sensorwerte lesen, in Struktur speichern, in Pipe schreiben. Code im Tutorial angehängt ( FU361QHIQFCEYSE.ino).

Schritt 8: Empfänger-Code

Benötigte Bibliotheken:

• Display: TFT_HX8357_Due – in User_Setup.h Zeile 13 auskommentieren, Zeile 14 einkommentieren (HX8357C Treiber).
• NRF24L01: RF24
• DHT22: Adafruit DHT
• DS3231: Sodaq DS3231

Code-Ablauf: In setup() alle Sensoren/Module initialisieren und UI zeichnen. RTC-Zeit einstellen: Aktuelles Datum/Zeit in setRTCTime eintragen, Aufruf auskommentieren, hochladen, dann wieder auskommentieren und erneut hochladen. Im loop() kontinuierlich auf Funkdaten prüfen. Neue Daten speichern und auf Display anzeigen. Lokale Sensorwerte einmal pro Minute lesen, Display nur bei Wertänderung aktualisieren (weniger Flackern). Version mit Fahrenheit ebenfalls vorhanden. Codes angehängt ( F053BTXIQFCEZ09.ino, FNV3X4LIQFCEZ0C.ino).

Schritt 9: Projekt testen

Alles einschalten. Oben: Datum/Uhrzeit. Unten: Temperatur/Feuchte beider Sensoren.

Keine Daten vom Fernsensor? Sender näher heranbringen (evtl. außer Reichweite). Bei anhaltenden Problemen alle Verbindungen prüfen.

Dieses Projekt zeigt, was Open-Source-Hardware/Software leisten kann. In wenigen Stunden baut man so ein beeindruckendes Gerät! Das ist erst der Anfang: Buttons für Graphen/Modi, weitere Sensoren, Datenlogging, Internetanbindung – der Due bietet genug Speicher. Meinung und Ideen willkommen in den Kommentaren! Mehr Details im YouTube-Video (Intro) oder auf meiner Website.

Code

GitHub Links

• DHT Sensor Library: https://github.com/adafruit/DHT-sensor-library
• RF24 Library: https://github.com/TMRh20/RF24
• Display Library: https://github.com/Bodmer/TFT_HX8357_Due
• DS3231 Library: https://github.com/SodaqMoja/Sodaq_DS3231