Radar basierter WiFi-Niederschlagssensor für Regen, Hagel und Schnee

[AxelSchweiss]

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

Da wäre ich gerne dabei. Fürs erste würde mir auch "Regen/kein Regen" ausreichen.  Hagel wäre dann der zweite Schritt.
(Dafür hätte ich auch eine Alternative mittels Beschleunigungssensor den man mit deinem Aufbau wunderbar kombinieren kann)
Regenmenge könnte ich mit meiner WS1600 vergleichen ... die ist aber nicht so besonders.

[justme1968]

hast du mal einen link zu den sensoren mit dom?

ich kenne nur diese: http://rainsensors.com. die arbeiten aber optisch. können angeblich aber auch die menge bestimmen.

[chunter1]

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/

[xbmAsTeR]

Also ich wäre eigentlich auch dabei. Schreibst du noch ein Sketch und lädst es hoch ?

Hast du dann auch noch einen kleinen Schaltplan?

[mi.ke]

Sensationeller Ansatz !

Und man könnte tatsächsilich den Unterschied zwischen Regen und Schnee erkennen?! Fallgeschwindigkeit?

Da bin ich auf jeden Fall mit dabei.

Zur Zeit laufen hab ich Regensensoren (Regen ja/nein) und einen 28 cm Regenmengenmesser.
Damit könne ich schon mal Vergleiche anstellen.

Die zusätzliche Möglichkeit Regen/Schnee/Hagel/Nieselregen unterscheiden zu können wäre brilliant.
Vor allen Dingen Schnee und Dauer des Schneefalls . . .

cheers
mi.ke

[chunter1]

Also ich wäre eigentlich auch dabei. Schreibst du noch ein Sketch und lädst es hoch ?

Hast du dann auch noch einen kleinen Schaltplan?

Ja, mach ich.
Hoffe ich finde heute Abend etwas Zeit hier mal einen Schaltplan hochzuladen.

Was meint ihr welche maximale Geschwindigkeit gemessen werden muss? (bitte realistisch da Ressourcen begrenzt sind)
Der Radarsensor arbeitet auf 24 GHz.
Das heißt die Dopplerfrequenz liegt bei 44 Hz pro 1 km/h.
Fällt also ein Regentropfen mit z.B. 6 m/s (= 22 km/h) dann erhält man eine Dopplerfrequenz von 968 Hz am Ausgang des Sensors.
Hilfreich wäre eine Tabelle aus der man die Geschwindigkeiten für die verschienenen Niederschlagstypen (Schnee, Regen, Hagel...) herauslesen kann.

Derzeit werden alle 250ms 512 Samples mit 8kSps vom ADC eingelesen und anschließend ausgewertet.
Alternativ könnte man die 512 Samples erst dann einlesen wenn der ADC einen gewissen threshold übersteigt - also tatsächlich ein Tropfen detektiert wird.
Permanentes samplen geht leider wegen der WiFi Tasks, die im ESP8266 regelmäßig abgearbeitet werden müssen, nicht.

Die Diskussion/Ideensammlung ist damit eröffnet

[the ratman]

Haste sicher selber gefunden, aber sicher is sicher ...
wäre ein guter startpukt: https://de.wikipedia.org/wiki/Regen#Fallgeschwindigkeit

[AxelSchweiss]

Permanentes samplen geht leider wegen der WiFi Tasks, die im ESP8266 regelmäßig abgearbeitet werden müssen, nicht.

Lässt sich das eventuell mit einem externen ADC (z.B.: ADS1115 https://de.aliexpress.com/item/1PCS-16-Bit-I2C-ADS1115-Module-ADC-4-channel-with-Pro-Gain-Amplifier-for-Arduino-RPi/32659391217.html?spm=2114.13010608.0.0.6j7IV1)  abfedern?

[chunter1]

Lässt sich das eventuell mit einem externen ADC (z.B.: ADS1115 https://de.aliexpress.com/item/1PCS-16-Bit-I2C-ADS1115-Module-ADC-4-channel-with-Pro-Gain-Amplifier-for-Arduino-RPi/32659391217.html?spm=2114.13010608.0.0.6j7IV1)  abfedern?

Ja, den hab ich auch hier - allerdings bleibt das Problem bestehen, dass der ESP8266 während seiner internen periodischen WiFi-Tasks keine Messungen durchführen kann.
Nach den bisherigen Messungen glaub ich aber sowieso, dass es ausreichend ist, immer nur kurz zu messen - ist im Endeffekt eh alles Statistik

Hier mein aktueller Aufbau zum Nachbau (einen Tiefpass hab ich mir gespart ).
Der Sensor inkl. Preamp ist von Weidmann-Elektronik (wer eine günstigere Quelle findet - bitte mitteilen).
Das Poti am Preamp auf die niedrigste Verstärkung (40dB) ganz nach links drehen.
Der A0 Anschluss ist der ADC Eingang am ESP8266.
Hinweis1:
Wenn ihr ein Entwicklungsboard wie z.B. Wemos D1, NodeMcu o.ä. verwendet, müsst ihr die Spannungsteiler Widerstände auf dem Modul entfernen damit der A0 Eingang unbeeinflusst ist.
Hinweis2:
Der Radarsensor ist sehr ESD empfindlich.
Vorsicht im Umgang ist geboten!

[chunter1]

Der Laser-basierte Niederschlagsmonitor hier schaut auch recht interessant aus:
http://dk0te.dhbw-ravensburg.de/laserdistrometer.html

Die Klassifikationstabelle war übrigens genau das was ich gesucht hab

[chunter1]

Für alle interessierten gibts anbei zwei Beispielmessungen.

Die erste zeigt einen Tropfen der direkt auf das Gehäuse mit nach oben ausgerichtetem Radar Sensor trifft.
Hier sieht man, dass nach dem Auftreffen hauptsächlich niederfrequente Frequenzanteile durch das Abprallen auftreten.

Bei der zweiten Messung ist der Sensor so wie in meiner Skizze vom Post#2 45° schräg nach unten schauend ausgerichtet.
Hier erhält man ein eindeutiges Signal.

[Per]

Der Doppler-Effekt geht ja in beide Richtungen:

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 ):

Warum nicht einfach dem Regen hinterher schauen? Dann haben wir halt kein Plus, sondern Minus zu berechnen. Der Sicht-Ausschnitt wird ^-förmig gemacht, da stört auch kein Tropfwasser.
Lediglich Schneeverwehungen machen dann noch Probleme .

[chunter1]

Der Doppler-Effekt geht ja in beide Richtungen:Warum nicht einfach dem Regen hinterher schauen? Dann haben wir halt kein Plus, sondern Minus zu berechnen. Der Sicht-Ausschnitt wird ^-förmig gemacht, da stört auch kein Tropfwasser.
Lediglich Schneeverwehungen machen dann noch Probleme .

Ja, genau - das Hinterherschauen, wie skizziert, scheint mir momentan der beste Kompromiss zwischen Empfindlichkeit, Signalreinheit und Wartungs-/Heizungsfreiheit zu sein.

Off-toppic...
Vielleicht erstell ich damit mal eine Statistik über die Geschwindigkeit der vorbeifahrenden Autos 

[Per]

wie skizziert

Ah, jetzt habe ich die "Radarwellen" gesehen! 

[chunter1]

Ah, jetzt habe ich die "Radarwellen" gesehen! 

Mit dem Entwurf unten hoffe ich folgende Punkte abzudecken:

-) Tropfenbildung sowie deren Abtropfen direkt vor dem Sensor verhindern
-) Rinne (umlaufend) direkt oberhalb der Sensorfläche soll Tropfen auffangen und seitlich am Gehäuse orthogonal zum Radarstrahl bis zum Mast ableiten
-) Hagelschutz
-) massive Schneeablagerung vor Sensor verhindern
-) möglichst keine Heizung

Ich glaub das wär was für einen 3D Drucker 

Um den Abstand des Radarsensors zu den Tropfen möglichst gering zu halten ist die kleine Rinne so klein wie möglich gehalten und zusätzlich noch das obere Vordach gedacht.

EDIT:
Aber so ganz gefällt mir das Konzept noch nicht - vorallem bei Starkregen hilft die Rinne nix.
Evtl. doch die Verstärkung hochdrehen und das Vordach wesentlich weiter überstehen lassen?
Siehe Gehäusekonzept2:

EDIT:
Oder das Abrinnen bewusst, kontrolliert zulassen - über eine Aussparung um den Sensor herum.
Tropft dann wahrscheinlich unten, wo die Aussparung wieder zusammenläuft.
Siehe Gehäusekonzept3:
(perspektifisch nicht ganz korrekt)