AmbientGuard - Drahtloses Sensormodul
Ein kompakter Prototyp zur Erfassung, Übertragung und Visualisierung von Umweltdaten.
Dieser Prototyp zeigt, wie ein kompakter Mikrocontroller, präzise Sensorik und effizientes Energiemanagement zu einem autonomen Wettermodul kombiniert werden können. Die Station misst Temperatur, Feuchte und Luftdruck, überträgt die Daten drahtlos und optimiert ihren Verbrauch durch Deep-Sleep und optionales Solarladen. Das System dient als technische Grundlage für eine spätere Serienversion und für weitere Erweiterungen.
Die Wetterstation wurde entwickelt, um Temperaturdaten zuverlässig zu messen und drahtlos an eine bestehende App zu übertragen.
Der Fokus lag auf kompakter Bauform, robuster Messung und energieeffizientem Betrieb, damit das System auch über längere Zeit autonom laufen kann. Die Grundlage bildet ein ESP32-C6 Supermini, der WLAN, BLE und eine moderne, effiziente Architektur bietet. Ergänzt wird er durch einen BME280, der Temperatur, Feuchte und Luftdruck misst. Zur Batteriemessung kommt ein MAX17048 zum Einsatz, der den Ladezustand präzise berechnet.
Ein zentrales Element ist das Energiemanagement. Ein BQ25570 ermöglicht die Nutzung kleiner Solarzellen, wodurch der Akku im Tagesbetrieb nachgeladen werden kann. Parallel dazu bleibt das System über USB-C ladbar. Diese Kombination erlaubt flexible Energieversorgung und höhere Autonomie.
Das Gehäuse wurde vollständig selbst in Fusion 360 konstruiert und mit einem FDM-3D-Drucker hergestellt. Es wurde so gestaltet, dass Sensor, Elektronik und Akku präzise integriert werden können. Der Prototyp ist kompakt, modular und leicht zu warten.
Für die Firmware kam ESP-IDF zum Einsatz. Der Wechsel von Arduino zu Espressif machte die Entwicklung anspruchsvoller, brachte aber volle Kompatibilität zur ESP32 C6 Plattform. Die Software wurde strukturiert aufgebaut, inkl. Deep-Sleep-Betrieb, Datenübertragung und stabiler Sensorabfrage.
Tests zeigten, dass die Messwerte übertragen werden und die Wetterstation zuverlässig arbeitet. Der Deep-Sleep-Modus senkt den Verbrauch erheblich. Die grösste Energiemenge wird beim WLAN-Senden benötigt, was die Laufzeit stark beeinflusst. Solarbetrieb ist möglich und konnte den Akku nachweislich laden, was einen dauerhaften Betrieb ohne äusseren Einflüsse ermöglicht.
Während der Entwicklung wurden wertvolle Erfahrungen gesammelt, insbesondere beim Powerpath, der Wahl geeigneter Hardware und dem Zusammenspiel von denen. Der Umstieg auf ESP-IDF führte zu höherer Komplexität, brachte aber ein deutlich flexibleres und stabileres System.
Letztendlich war das Projekt ein voller Erfolg und zeichnet sich durch eine ausgeprägte Interdisziplinarität aus, da Elektronik, Energiemanagement, Sensorik, Softwareentwicklung und CAD-Gehäusedesign zu einem funktionierenden Gesamtsystem kombiniert wurden.
Luca Moser
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