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Bennyfly

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1

Dienstag, 2. März 2021, 17:00

Windsensor II+III

Hallo


Ich möchte heute zwei weitere Eigenbau Windsensoren vorstellen.
Der erste, ich nenne ihn Version II stammt aus dem Internet. Ich habe diese Version bei Thingiverse entdeckt und der mutmaßliche Entwickler hat mir die Dateien übermittelt.
Das Design fand ich ansprechend und habe sofort den 3D Drucker arbeiten lassen und einen Windsensor zusammen gebaut.
Dann habe ich mich mit der Hardware und Software beschäftigt und habe festgestellt, dass dieses Projekt etwas überdimensioniert war. Ich meine den überflüssigen Atmega 168. Daraus entwickelte sich meine Idee, das Winkelgeber IC zu tauschen gegen ein IC AS5600. Dieses IC hat eine I2C Schnittstelle und benötigt auch keinen Atmega, Das WiFi Modul ESP8266 reicht völlig aus um die Drehzahl und die Richtung auszuwerten. Mit dieser Hardware ist es möglich verschiedene Übertragungsarten der Signale zu programmieren. Natürlich mit verschieden Layouts der Leiterplatten. Ich habe die NMEA0183 WiFiBridge Software genutzt für das UDP Protokoll.
Die Version III ist der Versuch selber einen Windsensor zu entwickeln der dann auch von mir selber genutzt wird. Was nun beide Versionen bestimmt ist der minimale Aufwand der mechanischen Teile und die gleiche Software. Ich benötige nur Normteile aus VA die leicht zu beschaffen sind.
Eigentlich gibt es jetzt drei Versionen wie man aus der Datenlage im Anhang sehen kann.
Im Video einige Infos und eine Bauanleitung für Version III.
Wer möchte kann nun selber entscheiden ob diese Versionen ihn ansprechen.
Meine umprofessionelle Programmierung bitte ich zu entschuldigen.


Viele Grüße Udo


Im Anhang gebe ich die Daten frei zur eigenen Verwendung.

Möglicherweise funktioniert das nicht. darum bitte per E-Mail nachfragen !


Video Link
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Dieser Beitrag wurde bereits 5 mal editiert, zuletzt von »Bennyfly« (3. März 2021, 10:59)


NoStress

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2

Dienstag, 2. März 2021, 17:39

Nettes Projekt, ich reparier Dir mal den Link
Zur Leiterplatte und SW finde ich in den Anhängen aber nichts, möchtest Du dazu noch ein bisschen erläutern?

Michael

Bennyfly

Smutje

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3

Dienstag, 2. März 2021, 18:17

Hallo Michael

konnte es leider nicht uploaden.
Habe zwei zip Dateien unter 3 MB

Udo

NoStress

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4

Dienstag, 2. März 2021, 18:34

Oja, das ist viel. Vielleicht möchtest Du es in Github,
oder GitLab einstellen. Dort hat ja auch @norbert-walter: seinen Windsensor hinterlegt.
Die Fragen dazu könnten dann hier kommen

Michael

norbert-walter

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5

Dienstag, 2. März 2021, 21:12

Hallo Udo,

herzlich willkommen hier im Forum. Schön, dass Du Deinen Windsensoren hier vorstellst.

Ich stand mit Udo schon länger im Mail-Kontakt zu seinen Windsensoren. Wir haben uns über technische Dinge ausgetauscht. Er hat auch meinen Windsensor nachgebaut, fand aber die anderen Windsensoren interessanter, da sie keine speziellen Drehteile wie bei meinem Windsensor benötigen. Das hat große Vorteile, wenn man den Windsensor nachbauen möchte. Seine eigene Konstruktion Version III ist am vielversprechendsten und entspricht auch in vielen Details einem kommerziellen Windsensor. Udo hat mir einige 3D-Teile und ältere Platinen von Version II überlassen, so dass ich auch einen Windsensor aufbauen kann. Meine Idee wäre, dass ich meine Firmware an Udos Windsensoren anpasse. Vom Konzept her habe ich es schon vorgesehen und kann auch andere Hardware unterstützen. Es sollte nicht viel Aufwand sein. Dann hätten wir eine gute Kombination aus einfacher Nachbaubarkeit und brauchbarer Software.

Ich freue mich, dass sich Udo entschlossen hat das hier selbst zu veröffentlichen. Eigentlich wollte er das anfänglich nicht machen, da er das Projekt nur für sich gemacht hat. Es ist so zu sagen sein Erstlingswerk in der Öffentlichkeit. Ich bitte um etwas Nachsicht, wenn nicht alles gleich ganz perfekt ist.

Norbert

NoStress

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6

Mittwoch, 3. März 2021, 08:54

Perfektion wird gar nicht erwartet, ausser bei jenen, die sie versprechen und damit ordentlich Profit machen. Wie hier haben Freude am Tüfteln, und wenn dabei was Nützliches rauskommt, umso besser. Unter den PR-Mäntelchen der großen Hersteller sehen die Sachen meist auch nicht so perfekt aus.

Mit Rückmeldungen Gleichgesinnter und manch ausgewiesener Spezialisten in der Runde hier, wird da oft dann was richtig Spannendes draus.

Vorteile von Udos Konstruktion sehe ich im Entfall der Notwendigkeit zur fummeligen Blendenjustierung. Auch die Massenvereilung scheint günstiger, damit vielleicht etwas besserer Leichtlauf?
Ich bin gespannt, mehr dazu zu lesen.

Michael

norbert-walter

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7

Donnerstag, 4. März 2021, 21:20

@Bennyfly:

Hallo zusammen,

ich habe die Dateien zu Udo's Windsensoren hier abgelegt:

Windsensor II
Windsensor III

Norbert

Bennyfly

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8

Freitag, 5. März 2021, 12:18

Hallo

hier noch die aktuellen Stücklisten.
Hatte ein Fehler bei den Maßen der Kugellager.

Udo
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NoStress

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9

Samstag, 6. März 2021, 09:15

Danke, Udo für die Veröffentlichung (und Norbert fürs Hosting).

Was hat Dich an früheren Versionen gestört, dass Du dann noch weitere Varianten entwickelt hast?
Gibt es schon Erfahrungen zu Langzeitnutzung bei Wind und Wetter?

Ich habe ja Norberts Version im Einsatz und das Ding sitzt ganzjährig seit bald 2 Jahren am Mast ohne mich ein einziges Mal im Stich gelassen zu haben.
Betreffend SW-Wünschen liege ich Norbert ja gelegentlich im Ohr, aber das sind Kleinigkeiten.
Wenn 'mein' Exemplar mal ersetzt werden muss, findet sich in Deinen Projekten sicher die eine oder andere Idee

Michael

Bennyfly

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10

Samstag, 6. März 2021, 11:56

Hallo Michael,

wir fragen uns alle warum mach ich dies oder das. Ich möchte hier keine Diskussion für das für und wider entfachen. Im letzten Sommer habe ich den Windsensor vom Norbert entdeckt
und versucht ihn sofort nachzubauen obwohl an meinen Boot schon ein Windsensor ist. Im November war er dann fertig, dank der sehr guten Veröffentlichung. Ich sah keinen erhöhten Bauaufwand,
da ich Drehbank usw. schon hatte. Um das nicht sichtbare Magnetfeld zu begreifen habe ich mir dann doch "einen abgebrochen". Schließlich war auch das erledigt und er arbeitete wie gewünscht.
Dann habe ich bei Thingiverse einen Windsensor entdeckt der es mir wiederum angetan hat.
Also wieder nachgebaut und dabei alle 3D Druckteile neu konstruiert mit Fusion360 da die stl. Dateien sehr groß waren im Original. Auch waren die Eagle Dateien und der Arduino-Code dabei.
Was ich dann noch geändert habe war, der Austausch des AS5040 gegen den AS5600 und das Weglassen vom Atmega 168. Das war für mich nun meine Herausforderung
das alles mit meinen Programmierkenntnissen zu realisieren.
Heute kann ich sagen ich habe mein Ziel erreicht. Einen Windsensor der sich im Axiom7 abbilden lässt und darüber hinaus im iPad mit MID WiFi.
Der Windsensor III entstand nur aus Freude am konstruieren und nicht um hier anzutreten.

Nun könnten beide Versionen mit der gleichen Software betrieben werden.
Getestet wird erst mal nur am Balkon und am Boot werde ich dann zwei Windsensoren haben ;)
Ich habe sehr viel Freude am basteln und irgendwie entwickelt man sich dabei weiter.

Grundsätzlich habe ich mich immer gescheut etwas zu veröffentlichen.

Ich freue mich natürlich auch über positive Kritik.


Udo

Bennyfly

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11

Dienstag, 9. März 2021, 18:15

Mir wurde berichtet, das die Dateien von Sprint Layout sich nicht öffnen lassen.
Es ist möglich das dies am Mac liegt, da ich die Dateien vom Windowsrechner zum Mac übertragen habe.

Darum hier noch einmal ein Versuch.Udo
»Bennyfly« hat folgende Dateien angehängt:

12

Sonntag, 30. Mai 2021, 14:35

Hallo Udo,

mit großem Interesse habe ich mich erst durch die aktuell 46 Seiten Forum über Norberts Windsensor gearbeitet und bin dadurch auf deinen aufmerksam geworden.

Ich finde deinen Ansatz sehr spannend und falls bei dir Interesse besteht würde ich mich gern anbieten um bei der Weiterentwicklung aktiv zu unterstützen (das wäre zumindest endlich mal eine sinnvolle Anwendung des Informatik-Studiums).

Mein Drucker ist gerade dabei die Plastikteile der Variante III zu drucken und die Platine werde ich in den nächsten Tagen ätzen. Allerdings habe ich in der Stückliste keine Info zur Dimensionierung der Kondensatoren gefunden, hättest du da noch eine Richtung für mich?


Beste Grüße und vielen Dank für das Veröffentlichen

Julian

Bennyfly

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13

Sonntag, 30. Mai 2021, 15:14

Hallo Julian,
danke für dein Interesse. Einer Weiterentwicklung steh ich nicht im Wege.
Die Kondensatoren sind etwa100nF und ein 10uF.
Die übliche Beschaltung denke ich. Bei der stl Datei fehlt der Magnetkörper
4x 1,5x1. Dieser befindet sich aber auch in der Variante Windsensor II.
Ich habe auch noch Platinen übrig. Schicke mir deine Adresse und du bekommst eine.
Auch ein paar diametrale Magnete sind noch da.
Ich bin aber nur noch nächste Woche zu Haus. Dann geht es auf’s Boot.

Udo

14

Sonntag, 30. Mai 2021, 16:43

Hallo Udo,

vielen Dank für das Angebot, das nehme ich gern an und schicke dir dann noch eine PN.

Ich würde dann vermutlich damit anfangen, meinen Zusammenbau schriftlich zu dokumentieren (gerade den Teil rund um die Einrichtung des ESP, Anbindung der Schnittstelle etc), als Ergänzung zu deinem sehr guten Zusammenbau-Video.

Oder gibt es sonst noch irgendwas, wo ich mich ad hoc mit einbringen könnte?

Julian

15

Mittwoch, 16. Juni 2021, 23:27

Nochmal vielen Dank an Udo für die sehr hilfreiche Unterstützung bisher, ohne die hätte ich vermutlich bereits aufgegeben.

Aber so habe ich mir mal die Software vorgenommen und aktualisiert. Es werden jetzt nur noch aktuelle Bibliotheken verwendet und sie hat ein paar nette Tricks gelernt:

- Integration des WiFi-Managers, so dass keine Anpassungen im Code mehr vorgenommen werden müssen, um den Windsensor im eigenen Netzwerk anzubinden, das geht jetzt über eine Weboberfläche.
Im Besonderen ist es somit nun möglich, den Windsensor vollkommen ohne IDE und USB-Seriell-Wandler einzurichten, wenn er einmal geflasht wurde.
Zusätzlich bietet der WiFi-Manager die Möglichkeit, Binärdateien direkt OTA flashen zu können
- Integration des ArduinoOTA-Codes, so dass die Software auch ohne serielle Verbindung aus der IDE heraus aktualisiert werden kann
- Verwendung der besser dokumentierten und mächtigeren Standart-Bibliothek für den AS5600 (https://github.com/Seeed-Studio/Seeed_Arduino_AS5600 )
- Er startet jetzt auch ohne angeschlossene Sensoren, so dass es im Fall eines Sensordefekts nicht zu einem Totalausfall kommt

Darüber hinaus ist der Code jetzt komplett kommentiert, um es einfacher zu machen, sich an der Weiterentwicklung zu beteiligen.

Ich stelle ihn euch hier auf GitHub bereit: https://github.com/jukolein/NMEA0183-Windsensor. Außerdem findet ihr da eine bereits kompilierte und lauffähige Binärdatei.

Ein paar mathematische Spielereien wird es sicher noch brauchen, bis die Windgeschwindigkeit auch wirklich korrekt berechnet wird, aber ansonsten funktioniert soweit alles sehr robust, allerdings stellt sich noch eine Design-Frage: UDP oder TCP?
Ich habe mich aufgrund des geringeren Overheads und aus dem Grund, dass Windsensor und OpenPlotter bei mir eh immer gemeinsam ein und ausgeschaltet werden für UDP entschieden, außerdem kann ich so einfacher zusätzliche Anzeigegeräte einbinden, bin aber auch gern dafür offen, das noch mal in ein robusteres TCP-Protokoll zu ändern, falls das gewünscht und sinnvoll sein sollte.


Sobald ich meine zweite Leiterplatte fertig habe, werde ich den gesamten Prozess, von der Einrichtung der IDE über den Zusammenbau bis hin zur Integration in Signal K auch noch mal Schritt für Schritt dokumentieren, um die Hemmschwelle, sich mit zu beteiligen und davon zu profitieren, so gering wie möglich zu halten.

Über Anregungen würde ich mich sehr freuen, denn je länger ich mich damit jetzt beschäftigt habe desto überzeugter bin ich davon geworden, dass das ein sehr einfach zu bauender, robuster (und bezahlbarer) Windsensor werden kann.

Ich hoffe, ihr könnt etwas damit anfangen

Julian

PS: Ich habe auch noch jede Menge Material bei mir rum liegen, besonders ESPs und 3D-Teile, sollte da also Bedarf bestehe, kann ich gern noch was beisteuern

norbert-walter

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16

Donnerstag, 17. Juni 2021, 00:06

allerdings stellt sich noch eine Design-Frage: UDP oder TCP?

Ich wäre für TCP, da fehlerkorrigiert. Broadcast-Telegramme würde ich grundsätzlich vermeiden, um das Netzwerk nicht voll zu müllen. Das ist aber auch Geschmackssache.

Nochmal vielen Dank für Deine Initiative den Windsensor von Udo zu erweitern. Ich sehe das genau so wie Du. Der Windsensor ist recht einfach ohne spezielle Drehteile aus Metall aufgebaut. Das ist ein großer Vorteil.

Norbert

17

Freitag, 18. Juni 2021, 16:37

Ja, das mit der Fehlerkorrektur ist natürlich ein gutes Argument.

Ich habe meine Firmware von daher noch mal angepasst, so dass sie jetzt einen TCP-Webserver aufbaut, die UDP-Version jedoch auch weiterhin online gelassen.

Denn meine Überlegung bei der Erstellung der FW war es, sie so einfach wie möglich zu gestalten. Ich möchte am Ende gern etwas haben, was auch komplett ohne entsprechende Vorkenntnisse und mit dem geringstmöglichen Aufwand verwendet werden kann. Denn sicherlich schaffen Leute mit entsprechender technischer Vorbildung es immer, das irgendwie hin zu kriegen, aber das ist für mich nicht der Anspruch dabei. Gerade weil das Design so schön einfach und problemlos für jeden nachbaubar ist, sollte es am Ende nicht an der FW scheitern. Jetzt, wo ich mich sehr intensiv mit der Hard- und Software beschäftigt habe sind sehr viele Dinge auch vollkommen klar, allerdings erinnere ich mich noch sehr gut daran, dass das nicht so war, als ich angefangen habe mich hier durch die Foren zu arbeiten.

TCP stellt auch schon deswegen wieder eine Hürde da, weil man nun die IP des ESP kennen muss, um sich mit ihm verbinden zu können. Sicherlich kein großer Aufwand, aber doch wieder nervig und eine potentielle Hemmschwelle.
Meine Übergangslösung dafür: Die IP wird beim Start ziffernweise geblinkt, so dass man sie ablese und dann einfach eintragen kann. Sicher nicht ideal, aber es funktioniert und lässt sich für die, die das nicht haben wollen, einfach durch das Auskommentieren einer Zeile wieder entfernen.


Vielleicht übertreibe ich es damit auch ein wenig, bei mir ist bloß die Erinnerung daran, wie frustrierend das alles am Anfang war, trotz Informatikstudium und jahrelanger Bastlererfahrung, noch sehr präsent...

Deshalb setze ich auch so große Hoffnungen in diesen Windsensor, denn die Hardware ist sehr übersichtlich und der gesamte Steuercode hat inklusive sehr ausführlicher Kommentare nur knapp über 300 Zeilen, man kann also sehr gut verstehen, wann dort wo was passiert.

So, genug davon, eigentlich sollte ich euch nur mitteilen, dass Udos Windsensor jetzt auch TCP kann. (https://github.com/jukolein/NMEA0183-Win…in/Firmware/TCP )

Beste Grüße

Julian

18

Dienstag, 22. Juni 2021, 22:15

Update:

Ich habe den Code der Firmware nun um einen HTTP-Webserver erweitert, der es erlaubt einen Offset für den Winkel sowie einen linearen Korrekturfaktor für die Windgeschwindigkeit zu setzen.
Der Code ist wieder vollständig kommentiert in meinem GitHub-Repo abrufbar (aktuell ist nur die TCP-Version auf Version 1.1 angepasst).
Ich habe die Firmware außerdem um mDNS erweitert, so dass er nun im lokalen Netzwerk unter "windsensor.local" erreichbar ist. Das gilt sowohl für den Webserver auf Port 80 als auch für das Empfangen der MNEA-Telegramme auf Port 8080.
Außerdem gibt es nun die Möglichkeit das Blinken der IP-Adresse über den Browser zu deaktivieren. Ich habe überlegt, es wieder ganz raus zu nehmen, allerdings funktioniert mDNS nicht unter Android, und die Verwendung eines Android-Handys oder Tablets auf dem Boot erschient mir ein sehr wahrscheinliches Szenario, so dass ich es zur Sicherheit noch drin gelassen habe.

Der Code hat sich dadurch fast verdoppelt, ich hoffe aber, dass er immer noch übersichtlich und halbwegs verständlich ist. Das Gröbste sollte damit ja aber auch geschafft sein.

Beste Grüße

Julian

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »jukolein« (23. Juni 2021, 14:21)


Bennyfly

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19

Montag, 28. Juni 2021, 17:13

Nun nach einem viertel Jahr am Balkongeländer und dem Test am Boot kann ich sagen, es funktioniert wie erwartet. Es gab keine Aussetzer der Elektronik und auch keine Wassereinbrüche.
Ein Problem gab es dennoch. Beim Maststellen wurde das Schalenrad zerbrochen. Nach der Reparatur konnte ich dann nur an einem provisorisch angebrachten 2 m Stab den Windsensor
wieder montieren. Der Grundkörper wurde aus PETG gedruckt, das Schalenrad mit einem UV Harz Drucker und die Windfahne aus PLA.
Bei den hohen Temperaturen mitte Juni hat sich dann die Windfahne etwas verformt. Ich empfehle vom Druck mit PLA abzusehen wegen dem geringen Schmelzpunkt bzw. dem weich werden.
Also ein Filament mit besserer Temperaturbeständigkeit verwenden.
Oder mit UV Harz was eine perfekte Oberfläche gibt.


Gruß Udo

Bennyfly

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Montag, 28. Juni 2021, 17:33

Ich möchte mich an dieser Stelle bei Julian herzlich bedanken, der meine Software überarbeitet bzw. neu programmiert hat.
Die Software ist für alle geeignet denen das Programmieren etwas schwerer fällt. Es ist damit möglich mehrere Programme
zu bedienen die dann die Daten sichtbar machen.

Danke noch mal

Udo

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