Radar basierter WiFi-Niederschlagssensor für Regen, Hagel und Schnee

[chunter1]

Ich bin grade beim Entwickeln eines Radar-basierten Niederschlagssensors auf ESP8266 Basis.
Anhand der gemessenen Fallgeschwindigkeit (Dopplerfrequenz) wird erkannt, ob es sich um leichten/starken Regen, Hagel oder Schneefall handelt.
Der Code ist soweit fertig, dass er eine Statistik über die gemessenen Geschwindigkeiten/Dopplerfrequenzen erstellt.
Zur Auswertung der Frequenzen kommt übrigens kein simpler counter sondern eine FFT zum Einsatz.
Datenübergabe an FHEM ist zwar schon drin aber noch sehr rudimentär (einfache Übergabe an dummy).

Benötigte Hardware:
-) ESP8266 Update: ESP32
-) Radar Sensor inkl. Preamp http://shop.weidmann-elektronik.de/index.php?page=product&info=8
Update 07.08.2017: Für den Rohr-Aufbau wird der Radar-Sensor IPM-170  (= RSM1700) mit selbst aufgebautem & geschirmten Preamp (siehe Diskussion ab Post: 273) empfohlen.

Mich würde interessieren, ob wer von euch schon sowas ähnliches umgesetzt hat bzw. wer Interesse hat daran mitzuwirken?

============ UPDATE 06.07.2017 ==============

Da der ESP32 eine wesentlich schnellere und vorallem kontinuierliche Signalverarbeitung bei gleichzeitiger Kommunikation ermöglicht, wird die Entwicklung auf dieser Platform fortgeführt.

============ UPDATE 22.07.2017 ==============

Hier der Link zum Sourcecode:
https://github.com/chunter1/precipitationSensorESP32

============ UPDATE 04.02.2018 ==============

Schaltplan und Bestückung der neuen Platine v1.1 verfügbar:
https://forum.fhem.de/index.php/topic,73016.msg688927.html#msg688927

[AxelSchweiss]

Geil ...
Also ich bin da sehr daran interessiert.
Auf die Variante mit Radar bin ich noch nicht gekommen.
Da hat man die ganzen Trocknungsprobleme nicht.
Was braucht den der Sensor an Leistung ?

Kannst du den Schaltplan und den Sourcecode hier veröffentlichen ?

[chunter1]

Was braucht den der Sensor an Leistung ?
Kannst du den Schaltplan und den Sourcecode hier veröffentlichen ?

Der ESP8266 + Radarsensor brauchen in Summe ca. 1W.
Wenn eine Heizung im Winter notwendig ist, kommt die natürlich leistungsmäßig noch dazu.
Allerdings könnte es sein, dass der geplante Aufbau (siehe unten) den Aufwand einer Heizung minimiert.
Bisher hat sich folgende Anordnung als recht brauchbar erwiesen (ja ich weiß, Regen kommt auch schräg daher ):

[justme1968]

kann man den sensor mit dem dach nicht sogar horizontal ausrichten und so noch besser schützen?

[AxelSchweiss]

Ich sehe jetzt nicht wo da eine Heizung notwendig sein sollte.
Aber 1 Watt ist im Dauerbtrieb auch nicht wenig aber verschmerzbar 

( Zukunftsmusik: Eventuell kamm man den Source ja auf einen Atmel328 portieren ... und dann via 868Mhz ...  WLAN schluckt ja so einiges.)

[chunter1]

kann man den sensor mit dem dach nicht sogar horizontal ausrichten und so noch besser schützen?

Ja, das wäre sicher besser - allerdings passiert es dann, dass Regentropfen, die am Gehäuse herunter laufen, direkt vor der Sensorfläche runter tropfen und damit die Messung stark verfälschen.
Noch dazu kommt, dass durch ihre Nähe das Signal sehr stark ist.
Jedenfalls muss man verhindern, dass das Wasser vom Gehäuse neben dem Sensor runter tropft.
Darum mein Ansatz das Gehäuse 45° zu kippen sodass die Tropen zumindest quer zum Radarstrahl ablaufen.
Hier sind guten Ideen immer willkommen 

Ich sehe jetzt nicht wo da eine Heizung notwendig sein sollte.
Aber 1 Watt ist im Dauerbtrieb auch nicht wenig aber verschmerzbar 
( Zukunftsmusik: Eventuell kamm man den Source ja auf einen Atmel328 portieren ... und dann via 868Mhz ...  WLAN schluckt ja so einiges.)

Ich hatte das Projekt auf einem Atmega328 begonnen, allerdings ist ein remote FW-update damit ein Graus
Daher bin ich auf den ESP8266 umgestiegen der OTA und mehr Ressourcen bietet.

[AxelSchweiss]

Ich hatte das Projekt auf einem Atmega328 begonnen, allerdings ist ein remote FW-update damit ein Graus
Daher bin ich auf den ESP8266 umgestiegen der OTA und mehr Ressourcen bietet.

Schau die mal diesen Thread ( von papa) hier an: https://forum.fhem.de/index.php/topic,71413.330.html
Der tauscht den Bootloader und verwendet die AskSin-Lib ... dann hast du OTA und bist Homematic kompatibel.

[justme1968]

wenn man an der vorderkante eine tropfnasse hat die von einer seite zur anderen schräg verläuft sollten die tropfen daran entlang laufen. oder nicht nach oben kippen sondern zur seite.

[chunter1]

wenn man an der vorderkante eine tropfnasse hat die von einer seite zur anderen schräg verläuft sollten die tropfen daran entlang laufen. oder nicht nach oben kippen sondern zur seite.

Das wäre einen Versuch wert!
Oder doch so wie die 2000 ... 3000,-€ teuren, kommerziellen Sensoren den Sensor vertikal nach oben ausrichten und einen Dome oben drauf setzen.
Allerdings frag ich mich wie die Signalauswertung dort genau läuft. Evtl. verwenden die einen Radar Sensor Typ der auch die Distanz Information liefert.
Man erhält nämlich bei so einer Anordnung starke Signal von den abperlenden und wegspritzenden Tropfen nach dem Auftreffen.
Zumindest hat das meine Auswertung gezeigt.

Hier zwei Beispiele kommerzieller Sensoren:
https://www.lufft.com/de-de/produkte/niederschlags-sensoren-304/radar-regen-sensor-r2s-umb-1793/
https://www.lufft.com/de-de/produkte/intelligente-wettersensoren-309/ws400-umb-intelligente-wettersensorik-2259/

[chunter1]

Damit man einen Eindruck von der Statistik bekommt, anbei ein Foto von einer der ersten Messungen (lange her) während eines Regenschauers.
Damals hatte die FFT nur 32 Frequenz bins (mitlerweile sind 256 möglich - sinnvoll?).
Ich bin mir absolut nicht mehr sicher aber ich glaube die Skala (1...31) entsprach damals 0...70 km/h ?

[the ratman]

sag mal:
was würde dein sensor eig. kosten, wenn er mal läuft - so fertig zusammengelötet und in geschenkpapier verpackt?

[Ma_Bo]

sag mal:
was würde dein sensor eig. kosten, wenn er mal läuft - so fertig zusammengelötet und in geschenkpapier verpackt?

Das würde mich auch interessieren... [emoji6]


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[Lomi]

Super spannend!
Sowas wollte ich im Profibereich schonmal haben, aber Chefin hat nein gesagt.
Kannst du damit auch quantifizieren?

[chunter1]

sag mal:
was würde dein sensor eig. kosten, wenn er mal läuft - so fertig zusammengelötet und in geschenkpapier verpackt?

Ich fürchte der wäre wegen des Geschenkpapiers unbezahlbar 

Die wichtigsten Elektronik Komponenten kosten grob:
1,50 € ESP12-F Modul
27,- € Radarsensor (7,-€ bei Aliexpress allerdings ohne Preamp)
1,- € Schaltregler und Widerstände

Kannst du damit auch quantifizieren?

Gute Frage.
Die kommerziellen Lösungen geben an, dass sie das können.
Ob man aus der einfachen Statistik etwas quantifizieren kann, müsste man sich mal in Echtzeit im direkten Vergleich mit einem Regenmesser anschaun.
Momentan möchte ich erst mal einen schnell ansprechenden, und Niederschlagstyp erkennenden Sensor fertigstellen.

Aber wie eingangs geschrieben, wären Leute die ebenfalls ein Testsetup bauen würden beim Erfahrungsaustausch und der Weiterentwicklung sehr willkommen.

[Lomi]

Ich bin zwar eher der fortgeschrittene Leie mit wenig Zeit, aber vielleicht kann ich dir ja doch helfen. Vielleicht komme ich an professionelle Geräte, um Vergleichsmessungen (Menge) zu machen

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