{"id":1214,"date":"2016-02-09T12:56:00","date_gmt":"2016-02-09T11:56:00","guid":{"rendered":"http:\/\/iot.fkainka.de\/?p=1214"},"modified":"2016-02-09T12:57:11","modified_gmt":"2016-02-09T11:57:11","slug":"wettbewerbsbeitrag-polarfuchs","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/iot.fkainka.de\/en\/wettbewerbsbeitrag-polarfuchs","title":{"rendered":"Wettbewerbsbeitrag: Polarfuchs"},"content":{"rendered":"
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Beitrag zum Kalenderwettbewerb<\/a> 2015 von Nicolaus C\u00fcppers<\/h2>\n<\/div>\n
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Der Conrad-Adventskalender \u201eInternet of Things\u201c war f\u00fcr mich der Einstieg, mich einmal mit dem Thema Arduino zu befassen. Herausgekommen ist das Projekt \u201ePolarfuchs\u201c. Der Name ist angelehnt an das kleinste mir bekannte deutsche Forschungsschiff. Es handelt sich um einen Versuchsaufbau, der ein unbemanntes \u201eSchiff\u201c nachbildet, was einige Umgebungsdaten erfasst und weiterleitet und parallel dazu seinen eigenen Zustand \u00fcberwacht.<\/p>\n

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Es wurde nur der Kalender und zus\u00e4tzlich eine Stromquelle verwendet. Daher sind die Messmethoden auch nicht unbedingt praxisnahe. Normalerweise w\u00fcrde man f\u00fcr die einzelnen Werte passende Sensoren einsetzen.\u00a0 Das war allerdings nicht die Aufgabe. Vielmehr ging es ja darum, aus einer Hand voll vorhandener Bauelemente das Maximale herauszuholen. Als Schiffsrumpf wird daher der Kalender selbst verwendet. Er bildet durch seinen Plastikk\u00f6rper mit zahlreichen Einsenkungen eine ideale Schwimmplattform. Es wurden jedoch die \u00fcblichen konfektionierten Steckkabel verwendet. Das dem Kalender beiliegende Kabel h\u00e4tte aber auch gereicht, um die Schaltung aufzubauen. Dann h\u00e4tte man nur alles etwas enger am Board platzieren m\u00fcssen.<\/p>\n

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Folgende Umweltwerte sammelt \u201ePolarfuchs\u201c ein, um sie auf einer eigenen Webseite darzustellen:
\nWassertmperatur mittels NTC
\nBedeckungsgrad des Himmels mittels Photodiode
\nRegen mittels Spannungsabfall<\/p>\n

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Au\u00dferdem \u00fcberwacht Polarfuchs sich selbst auf Lecks (Wassereinbruch aka Bilgenalarm) mittels Spannungsabfall und gibt auf seiner Webseite Auskunft \u00fcber seine Betriebsspannung. Die \u00dcberwachung von Wasser beruht darauf, dass Wasser etwas Strom leitet ( und zwar nicht nur Leitungswasser haahaaa… ). \u00a0Taucht man zwei Kontakte, an denen eine Spannung anliegt, in Wasser, flie\u00dft ein geringer Strom, wodurch die Spannung abf\u00e4llt. Diesen Spannungsabfall kann man messen. Im Falle des Leckalarms (Bilgenalarm) platziert man einfach innenbords zwei Dr\u00e4hte an eine Stelle, die normalerweise trocken ist. An diese Dr\u00e4hte legt man eine Spannung an, die man wiederum mit einem Analogeingang \u00fcberwacht. Solange alles so ist wie es sein soll, flie\u00dft kein Strom, da die beiden Drahtenden nur durch Luft verbunden sind. \u00a0Gelangt jetzt Wasser an die \u00fcberwachte Stelle, flie\u00dft ein geringer Strom, was sich am angeschlossenen Analogeingang durch eine geringere Spannung bemerkbar macht. Man muss dann nur noch empirisch einen Schwellenwert definieren, und fertig ist der Wassersensor.<\/p>\n

Die \u00dcberwachung auf Regen funktioniert nach dem gleichen Prinzip. Hier hat man allerdings das Problem, dass man das Regenwasser nicht sammeln m\u00f6chte, also erst einmal keinen Ort hat, wo man es abgreifen kann. Eine kleine Hilfskonstruktion soll das Problem l\u00f6sen: Eine geneigte Ebene als Sammelfl\u00e4che f\u00fcr Wasser, die einen zentralen Auslaufpunkt hat. Dort platziert man die beiden Dr\u00e4hte so eng es nur irgendwie geht aneinander, ohne dass sie sich ber\u00fchren. Daf\u00fcr wird die R\u00fcckseite des Kalenders verwendet, die daf\u00fcr passend gefaltet auf die Oberseite des Kalenders gesteckt wird und so gleichzeitig ein Dach \u00fcber der Elektronik bildet. Die Messkontakte werden einfach am tiefsten Punkt dicht nebeneinander von unten durch die Pappe gesteckt.<\/p>\n

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Regnet es jetzt auf die Sammelfl\u00e4che, flie\u00dft das Wasser durch die Schwerkraft zusammen und in Richtung des Auslaufs, wo sich ab einer gewissen Regenintensit\u00e4t ein kleines Rinnsal bildet, was wiederum \u00fcber die Dr\u00e4hte flie\u00dft und diese so verbindet. Solange also Wasser flie\u00dft, ist ein Spannungsabfall messbar. H\u00f6rt es auf zu regnen, versiegt das Rinnsal, und der NanoESP wei\u00df, das es nicht mehr regnet. Im Badewannen-Versuch erwies sich das als der Schwachpunkt des Systems, denn die Pappe sog sich voll Wasser, weshalb \u201ePolarfuchs\u201c auch nach dem Begie\u00dfen mit Wasser erstmal weiterhin Regen anzeigte. Das \u00e4ndert aber nichts an der Funktionsf\u00e4higkeit des Konzepts.<\/p>\n

Die Temperatur wird \u00fcber einen NTC gemessen, der ebenfalls dem Kalender beilag. Er kann durch das Poti mit einer externen Referenztemperatur \u201egeeicht\u201c werden.<\/p>\n

F\u00fcr den Bedeckungsgrad des Himmels kann man den Photowiderstand des Kalenders verwenden. So wird das Umgebungslicht gemessen und anhand empirisch vordefinierter Bereiche einem von drei Zust\u00e4nden zugeordnet: sonnig, bedeckt, Nacht. Das ist zwar zugegeben nicht sehr genau, aber andererseits nicht unzuverl\u00e4ssig. \u00a0Wir haben also einen Wetterbericht mit Temperatur, Himmel und Niederschlag. Dies wird per WLAN auf einer Webseite zur Verf\u00fcgung gestellt. Nat\u00fcrlich wird hier vorausgesetzt, dass das Schiff Internetzugang hat und auch erreichbar ist.<\/p>\n

Neben der Webseite verf\u00fcgt das \u201eSchiff\u201c noch \u00fcber ein Toplicht (LED), was bei Dunkelheit automatisch leuchtet und einen Buzzer, der im Notfall (Wassereinbruch) zusammen mit der LED SOS signalisiert. Der Versuchsaufbau wurde tats\u00e4chlich erfolgreich in der Badewanne getestet!<\/p>\n