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CLT · PraxiswissenKuratiert

Drahtlose Sensordatenerfassung mit Linux

Zusammenfassung

Axel Wachtler, Jörg Wunsch und Matthias Vorwerk zeigten bei den Chemnitzer Linux-Tagen 2011, wie man Temperatur und Luftfeuchte mit drahtlosen Sensoren erfasst. Als Funk dienten Sender nach IEEE 802.15.4, weil sie einfach anzusteuern sind und wenig Strom brauchen. Am Beispiel einer verteilten Temperaturmessung führte der Vortrag von der Firmware für AVR-Mikrocontroller bis zur Aufbereitung der Daten im Webserver.

Warum drahtlose Sensoren?

Messwerte wie Temperatur oder Luftfeuchte helfen, Prozesse zu überwachen und zu verbessern, etwa in Gebäuden, Gewächshäusern oder Serverräumen. Drahtlose Sensoren lassen sich auch an schwer zugänglichen Orten anbringen, ohne Kabel zu verlegen. Entscheidend ist der Stromverbrauch: Ein Sensor soll mit einer Batterie möglichst lange durchhalten.

IEEE 802.15.4 ist ein Funkstandard für genau solche Anwendungen mit kleinen Datenmengen und sehr geringem Energiebedarf. Das Projekt µracoli stellte dafür Bibliotheken und Beispiele für AVR-Mikrocontroller bereit; Linux übernahm die Sammlung, Speicherung und Darstellung der Daten.

Was daraus wurde

IEEE 802.15.4 ist heute die Grundlage von Zigbee, Thread und damit auch von Matter-Geräten im Smart Home. Für Bastler sind inzwischen günstige Funkmodule wie der ESP32 und Plattformen wie Home Assistant verbreitet. Der Aufbau ist aber derselbe geblieben: stromsparender Sensor, Funkstrecke, Linux-Rechner als Sammelstelle, Webseite zur Auswertung.

Ideen

  • Funk mit geringem Energiebedarf ermöglicht batteriebetriebene Sensoren.
  • Ein Linux-Rechner sammelt die Messwerte und stellt sie im Webbrowser dar.
  • Die ganze Kette von der Firmware bis zur Auswertung lässt sich mit freier Software bauen.

Einsichten

  • Bei Sensoren entscheidet der Stromverbrauch über die Praxistauglichkeit.
  • Der Aufbau aus Sensor, Funk und Sammelstelle hat sich über Jahre kaum verändert.

Fakten

  • Die Funkmodule arbeiteten nach dem Standard IEEE 802.15.4.
  • Die Firmware lief auf AVR-Mikrocontrollern.
  • Vorausgesetzt wurden Kenntnisse in Linux, C und Python.

Referenzen

Bemerkungen

  • Zigbee und Thread, die Grundlage vieler heutiger Smart-Home-Geräte, bauen auf IEEE 802.15.4 auf.

Empfehlungen

  • Plane bei Funksensoren zuerst den Energiebedarf und die Sendeintervalle.
  • Speichere Messwerte in einer Zeitreihendatenbank, damit du Verläufe später auswerten kannst.

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