Radar basierter WiFi-Niederschlagssensor für Regen, Hagel und Schnee

[chunter1]

Version 0.16.0 ist online.

Neuerungen:

*) Regenmengenmessung (EXPERIMENTELL !!!)
   
    Voraussetzungen:
      Freistehender, senkrecht nach unten blickender Sensor
      Publish interval = 60 s
      binGroups auf die zuletzt geposteten Werte eingestellt

    In FHEM stehen die neuen Readings "preciAmount" und "preciAmountAcc" zur Verfügung.

    "preciAmount" ist jene Regenmenge (mm) die von einer zur nächsten Messung (=publish intervall) angefallen ist.
    "preciAmountAcc" ist die akkumulierte Version die mit dem command "resetPreciAmount" resettiert werden kann.

     Ich empfehle den "preciAmount" auszuwerten, da bei einem Reset des Sensors der aktuelle Stand verloren geht.
     Mit einem userReading in FHEM kann man die Werte ganz einfach selber akkumulieren.

*) binGroup Nummerierung von 1..32 auf 0..31 geändert

*) Die binGroup boundaries werden ab jetzt nur mehr durch einen Wert (= obere bin-Nummer) festgelegt.
    Beispiel:
       "Bin group 0" = 6   (entspricht dem bin-Range 1...6)
       "Bin group 1" = 9   (entspricht dem bin-Range 7...9)
       "Bin group 2" = 12   (entspricht dem bin-Range 10...12)
        usw.

[chunter1]

Sollte jemand von euch schon einen Sensor aufgebaut und in ein Gehäuse montiert haben, wäre es toll, wenn er ein Foto davon hier posten könnte.
Ausgehend von PeMue's PCB Abmessungen (28 x 36 mm) könnten z.B. folgende Gehäuse passen:

https://www.elv.at/industrie-aufputz-gehaeuse-ip65-modell-g362.html
https://www.elv.at/industrie-aufputz-gehaeuse-ip65-modell-g201.html
https://www.elv.at/industrie-aufputz-gehaeuse-ip65-modell-g201c.html
http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/475000-499999/486321-da-01-en-GEHAEUSE_RITEC_RP1020.pdf
http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/1300000-1399999/001388464-da-01-de-UNIVERSAL_GEHAEUSE_ET_205.pdf

Allerdings sind die relativ hoch.
Ideal wäre ein möglichst quadratisches, flaches (=wenig Angriffsfläche von der Seite) und kompaktes (=wenig Fläche für Regen und Schneeablagerung bei gleichzeitig starken Signalen) Gehäuse.
Was auch noch berücksichtigt werden muss, ist eine wasserdichte Kabeldurchführung (PG?), der Ausschnitt für das idealerweise dünne Radar-Fenster im Boden und die Halterung, die zugleich die Tropfen von den schräg verlaufenden Abtropfkanten ableiten soll.

[PeMue]

Hallo chunter1,

Was auch noch berücksichtigt werden muss, ist eine wasserdichte Kabeldurchführung (PG?), der Ausschnitt für das idealerweise dünne Radar-Fenster im Boden und die Halterung, die zugleich die Tropfen von den schräg verlaufenden Abtropfkanten ableiten soll.

wie dünn stellst Du Dir denn das Radar-Fenster vor? Ich denke, ein transparentes Fenster ist kein Vorteil für den Radar 
Ansonsten wäre in der Rohr-Variante ein Deckel- bzw. ein Boden zu wählen, der die Elektronik dicht abschließt und noch die Kriterien Radar-Fenster und Abtropfkante erfüllt.

Gruß PeMue

[chunter1]

wie dünn stellst Du Dir denn das Radar-Fenster vor? Ich denke, ein transparentes Fenster ist kein Vorteil für den Radar 
Ansonsten wäre in der Rohr-Variante ein Deckel- bzw. ein Boden zu wählen, der die Elektronik dicht abschließt und noch die Kriterien Radar-Fenster und Abtropfkante erfüllt.

Ein transparentes Fenster hätte nur den Vorteil, dass man von Außen kontrollieren kann, ob Feuchtigkeit im Inneren ist.
Bei der Dicke gilt - je dünner, desto besser.
Ich werd für meinen nächsten Aufbau eine Overheadfolie verwenden.
Am besten, man schließt an den Preamp-Ausgang einen Kopfhörer an und testet einfach, wie sich das Rauschen verändert wenn man den Abstand des Materials zum Sensor gaaaaaaaanz langsam von 6 auf 12 mm erhöht.
Zum Vergleich sollte man auch einen Test mit z.B. einem Stück Blech durchführen, damit man ein Gefühl für die Auswirkungen bekommt.

[HCS]

Irgendwie ist mein ESP32 entweder zu dicht dran oder zu weit weg 
Mit 7m S/FTP habe ich schlechte Rauschwerte (Debug0 von links nach rechts alle irgendwo um die 50 rum)
Allerdings war das "ESP32-Ende" auf einem Breadboard.
Das muss ich wohl dann auch in "ordentlich" aufbauen und schauen, ob es dann besser wird.

[chunter1]

Taste dich mal an die Störquelle heran.

1. Bias Spannungsteiler an ADC Eingang und messen (so klein wie möglich aufbauen und fern von der Antenne anbringen)
....messen
2. Kabel mit satt angebundenem Schirm dranlöten. Das ferne Ende offen lassen.
....messen

EDIT:
So löte ich immer das Koax-Kabel an (optional auch noch die Stiftleiste rausziehen):
Das Board im Foto ist übrigens auch eins mit Chip-Rev.1.

[chunter1]

Als Richtwert...
Frisch gelöteter Preamp inkl. Testaufbau und Messwerte bei absolut ruhiger Umgebung und 2s publish interval.

P.S.: Wer die Tantals sucht, die sind auf der Unterseite

[chunter1]

Mit 7m S/FTP habe ich schlechte Rauschwerte (Debug0 von links nach rechts alle irgendwo um die 50 rum)

Meine Ergebnisse mit einem 10m CAT-7 Kabel sind anbei zu sehen.
Ohne aufgelegten Schirm (ESP32 seitig) bekomme ich auch Werte um die 50 im Debug0 Reading.
Mit aufgelegtem Schirm schauts dann natürlich wesentlich besser aus.
Allerdings bin ich noch nicht ganz zufrieden, da manche bins trotzdem ab und zu geringfügig von 0 abweichen.

[HCS]

Meine Ergebnisse mit einem 10m CAT-7 Kabel sind anbei zu sehen.
Ohne aufgelegten Schirm (ESP32 seitig) bekomme ich auch Werte um die 50 im Debug0 Reading.
Mit aufgelegtem Schirm schauts dann natürlich wesentlich besser aus.

Ich muss da dringend nochmal ran.

Ein noch ungelöstes Problem ist, dass man für Hardware vorort sein muss, im Gegensatz zu Software, was an fast jedem Fleck dieser Erde machbar ist 

[Ellert]

...
Bei der Dicke gilt - je dünner, desto besser.
...

Ist die Dicke nicht abhängig von der Wellenlänge im Material? Es müsste doch auch hier lambda/2 gelten.

[chunter1]

Ist die Dicke nicht abhängig von der Wellenlänge im Material? Es müsste doch auch hier lambda/2 gelten.

Bei einem, im Verhältnis zur Wellenlänge, dünnen Dielektrikum, löschen sich die vom Übergang Luft->Dielektrikum und Dielektrikum->Luft (phasenverschoben) reflektierte Welle aus.

Anbei Fotos vom soeben fertiggestellten, neuen Test-Setup.
Aus Zeitmangel hab ich vorerst auf ein möglichst dünnes Radar-Fenster verzichtet.
Eines der beiden ungenutzten Löcher im Boden könnte man evtl. für die Befestigung mittels Gewindestange nutzen?
Ich fürchte allerdings, dass das eine wackelige Angelegenheit wird. 

[PeMue]

Hallo chunter1,

ich hätte vermutlich das Gehäuse rumgedreht, so dass der Radarsensor im Deckel sitzt. Dann hätte ich ein Alublech unter das Gehäuse geschraubt, an dem der Sensor hängt.
Aber das ist eine tolle Idee, wie man das Ganze ohne Rohr machen kann. Vielleicht bekomme ich den Regensensor noch neben meinen Feinstaubsensor aufs Dach  .

Gruß PeMue

[chunter1]

ich hätte vermutlich das Gehäuse rumgedreht, so dass der Radarsensor im Deckel sitzt. Dann hätte ich ein Alublech unter das Gehäuse geschraubt, an dem der Sensor hängt.

Mit dem Gedanken, den Sensor im Deckel zu platzieren, hab ich auch lange gespielt.
Hab ihn dann doch in den Boden verbannt, weil zum einen die Dichtlippe des Gehäuses damit nach oben schaut und zum anderen beim Öffnen nicht alles rausfällt.
Den Kabelauslass hätte ich lieber auf der Seite gehabt, dafür war jedoch die Mutter der PG-Verschraubung zu groß.
Naja... der Aufbau ist sicher noch nicht perfekt aber für Tests zumindest kompakt und halbwegs nachbausicher.

Vielleicht bekomme ich den Regensensor noch neben meinen Feinstaubsensor aufs Dach  .

Die Lösung mit dem Feinstaubsensor ist cool! 

[chunter1]

Version 0.16.2 ist jetzt online.

Wichtigste Neuerungen:

-) Threshold factor geändert in threshold offset!
-) Für jede binGroup kann jetzt ein "precipitation amount factor" angegeben werden, auf dessen Basis die akkumulierte Niederschlagsmenge errechnet wird. (Sehr experimentell & Setup abhängig!)

[chunter1]

Irgendwie ist mein ESP32 entweder zu dicht dran oder zu weit weg 
Mit 7m S/FTP habe ich schlechte Rauschwerte (Debug0 von links nach rechts alle irgendwo um die 50 rum)

Probier mal direkt am Ausgang des Preamps einen 1k in Serie bevor du in das Kabel gehst.
Bei meinem 20m CAT-7 Kabel war der OPV scheinbar mit der Kabelimpedanz überfordert/instabil - mit Serienwiderstand war dann Ruhe.