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norbert-walter

Salzbuckel

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1

Donnerstag, 26. August 2021, 22:31

Boots-Windsensor Ventus W132 für 50 Euro

Hallo zusammen,

nachdem Julian @jukolein: mich auf die Idee mit dem AS5600 Rotationssensor für die Windfahne gebracht hat, habe ich meinen alten Ventus W132 Windsensor ausgepackt und einmal näher untersucht wie man da mit wenig Aufwand einen AS5600 zur genauen Windrichtungserkennung einbauen kann. Julian hatte sich dazu ja auch schon etwas ausgedacht aber noch nicht veröffentlicht. Mir brannte es aber so unter den Nägeln und ich wollte nicht länger warten, so dass ich mich da selbst versuchen wollte.

Ursprünglich wurde die Windrichtung nur mit 4 Fototransistoren und einer umlaufenden Blende realisiert, womit man nur 16 Windrichtungen darstellen kann. Das ist natürlich zu wenig für einen Windsensor am Boot.

Nach etwas Überlegung bin ich auf eine einfache Konstruktion mit nur einem kleinen 3D-Kunststoffteil gekommen. Ziel war es möglichst keine gravierenden Änderungen an der Konstruktion vorzunehmen. Als simple Lösung wird anstatt der alten Platine mit den LEDs und Fototransistoren ein 3D-Kunststoffteil eingebaut in dessen Mitte das Messinglager aus der Platine verwendet wird. Auf der Rückseite des Kunststoffteils wird die kleine Platine mit dem AS5600 Rotationssensor geklebt. Das gerichtete Magnetfeld erzeuge ich mit zwei kleinen D3x4 Neodym-Magneten die ich im Inneren der Blendentrommel mit UV-Kleber eingeklebt habe. Mit dem UV-Kleber ging das Aushärten am schnellsten und es ließ sich die Rundung mit Kleber ausfüllen, so das die Magnete vernünftig halten. Der Abstand zwischen den Magneten und dem AS5600 ist zwar schon recht groß. Das Magnetfeld ist mit 24 mT aber immer noch ausreichend groß genug, um eine Winkeländerung zu erkennen.

Die alte Elektronik habe ich vollständig entfernt und habe sie durch eine kleine Platine mit einem Wemos D1 mini ersetzen. Vorerst ist das aber alles noch auf dem Testboard aufgebaut. Als Software verwende ich die aktuelle Firmware V1.13 vom WiFi 1000 Windsensor, mit der sich auch andere Windsensoren auswerten lassen. Dazu habe ich die Firmware so erweitert, dass sie den Reed-Schalter für die Windgeschwindigkeit und die Windrichtung mit dem AS5600 auswerten kann. Zusätzlich habe ich auch einen BME280 in die Schaltung integriert, da das Gehäuse groß genug ist. Der BME280 ist ebenfalls in die Firmware integriert. So lassen sich auch Wetterdaten wie Lufttemperatur, Luftdruck und Luftfeuchtigkeit erfassen. Zusätzlich werden der Taupunkt und die Standordhöhe berechnet. Ok, die Standorthöhe ist beim Boot nicht so interessant aber für eine stationäre Wetterstation schon.

Den Ventus W132 Windsensor gibt es im Internet als Ersatzteil für die Ventus Wetterstation W155 für ca. 35 Euro zu kaufen. Mit weiteren 15 Euro Material (Wemos Di mini, AS5600, BME280) lässt sich mit wenig Aufwand ein Boots-Windsensor bauen. Wer möchte kann sich noch einen schöneren Fuß bauen wo die Elektronik untergebracht werden kann. Diese Lösung für eine Windsensor ist für Leute gedacht die keinen 3D-Drucker zu Hause haben und das kleine 3D-Teil bei Freunden oder einem Dienstleister drucken lassen wollen. Das Schöne an dem Windsensor ist, dass es auch Ersatzteile wie Windrad und Windfahne im Internet gibt. Da der Windsensor aus grauen ABS-Kunststoff ist, sollte er auch eine ganz brauchbare Lebensdauer haben.

Die kommenden Tage werde ich die Windsensor-Firmware V1.13 auf GitLab veröffentlichen. Ein Schaltplan und eine kleine Platine sollen auch noch dazu kommen.

Norbert
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Donnerstag, 26. August 2021, 22:39

Und hier noch ein paar weitere Bilder.
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3

Samstag, 28. August 2021, 20:09

Hallo zusammen,

die neue Firmware V1.13 ist über GitLab verfügbar. Bei der Gelegenheit habe ich gleich noch die Verarbeitung der Temperatursensoren DS18B20 (1Wire) und BME280 (I2C) angepasst. Es lassen sich jetzt beide Sensoren auswählen. Abhängig davon welcher Sensor gewählt ist verändern sich die Anzeigen in den Webseiten Wind Values und Device Info. Je nach ausgewählten Sensor werden jetzt auch unterschiedliche kundenspezifische NMEA0183 Telegramme ausgesendet. So sind jetzt alle Wetterdaten vom BME280 verfügbar und können in SignalK ausgewertet werden. Das ist allerdings vorerst nur beim Ventus Windsensor nutzbar, da die anderen Windsensoren keinen solchen Sensor enthalten.

Norbert

4

Montag, 30. August 2021, 21:22

Hallo Norbert,
das sind ja super Neuigkeiten.
Ich verwende derzeit OpenPlotter am Raspberry Pi 4 und habe hier auch BME280 und die 1wire-Temperatursensoren per GPIO festverdrahtet. Leider fehlten mir bis jetzt Winddaten. Der Windsensor von Ventus kommt dafür wie gerufen! Vielen Dank für Deine Arbeit!
Eine Frage stellt sich mir noch: könnte man auch einen MPU-9250 an den D1mini dazuhängen, dann wäre auch die Kompassfunktion vorhanden und alle Daten (Wind, Temperatur, Luftdruck, Feuchtigkeit und eben auch Kompass) drahtlos verfügbar?
Danke!
Schöne Grüße, Harald

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5

Montag, 30. August 2021, 23:38

@Harry99:
Hallo Harald,

theoretisch könnte man auch noch den MPU-9250 an den Wemos D1 mini dranhängen. Den kann man auch über den I2C-Bus auslesen. Die Frage ist nur, ob der am Windsensor so viel Sinn macht. Durch die heftigen Bewegungen im Mast sind die Messdaten des Gyros und des Beschleunigungssensors nicht wirklich zu gebrauchen. Bleibt also nur noch das Magnetometer übrig. Ich würde lieber eine eigene Einheit mit dem MPU-9250 und einem Wemos D1 mini bauen und das dann im Bootsschwerpunkt unter Deck anbringen. Dazu hatte ich mir bereits testweise was zusammen gebaut: https://www.segeln-forum.de/board194-boo…iy/#post1929993
Das funktioniert zwar schon und kann auch NMEA0183 Telegramme per WLAN senden, ist aber noch ein Proof Of Concept. Mit einem MPU-9250 ginge das natürlich auch.

Norbert

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »norbert-walter« (3. September 2021, 00:20)


6

Donnerstag, 30. September 2021, 21:10

Umbau des W132

Wie Norbert schon angedeutet hat habe ich mich auch mal an den Umbau des Windsensors gemacht.
Herausgekommen ist bei mir dabei eher ein "proof of concept", mit wie wenig neuen Teilen ein Umbau möglich ist. Und es stellte sich heraus, das, abgesehen von der Platine, lediglich noch ein 5mm-Spannstift erforderlich ist.
Das ist sicher nicht die eleganteste oder bequemste Möglichkeit den Sensor umzubauen, dafür aber vermutlich eine der sparsamsten.

Die Doku ist wieder über GitHub abrufbar: https://github.com/jukolein/W132/blob/main/Doku.pdf

Solange es noch keine dedizierte Platine dafür gibt bietet sich aus meiner Sicht die von Windsensor III (Jukolein) an, da diese über größere Lötflächen an den relevanten Stellen verfügt, jedoch geht auch die Yachta-Platine ohne Probleme.

Perspektivisch wird es dafür aber hoffentlich auch noch eine dedizierte Platine geben, da sich aufgrund des Platzangebotes im Gehäuse die Verwendung eines ESP32-Chips oder sogar eines noch leistungsfähigeren Prozessors anbieten würde, um auch gleich NMEA2000-Datagramme erzeugen und aussenden zu können.

Beste Grüße

Julian

7

Sonntag, 3. Oktober 2021, 19:47

Problem

Hallo das Wochenende mit dem Schitwetter genutzt um einen w132 umzubauen.
habe ein wemos d1 mini verwandt.
die Richtung geht tadellos.

Geschwindigkeit macht Probleme. Ich habe den Reedkontakt weiter verwandt.
Reedkontakt von D5 (IO14)nach Masse
und von D5 10k nach 3.3v

-> läuft nicht

wie habt iht das gemacht ?

Meinolf

norbert-walter

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8

Sonntag, 3. Oktober 2021, 20:05

wie habt iht das gemacht ?

Jaaaa....., da gibt es noch eine Kleinigkeit zu beachten. ;) Der Reedkontakt verhält sich nicht so wie ein Hallsensor. Die Schaltzeiten sind recht lang und der Reedschalter prellt zudem noch. Das heißt er geht mehrfach ein und aus, bis er wirklich ein oder aus ist. Wer mehr dazu wissen möchte liest hier nach: https://de.wikipedia.org/wiki/Prellen

Ein Kondensator von ca. 100nF zwischen dem Digitaleingang und GND verhindert das Prellen des Schalters. Ohne dem funktioniert es mal und mal wieder nicht, je nachdem wann und wie oft der Reed-Schalter schaltet. Die Lösung mit dem Schmitt-Trigger ist die bessere, erfordert aber wieder mehr Hardwareaufwand. Das Problem ließe sich aber auch mit Software lösen, indem der Schaltzustand für eine gewisse Zeit geblockt wird, bis neue Impulse erlaubt sind.

Norbert

9

Montag, 4. Oktober 2021, 09:42

Verdammt. Da hätte ich auf drauf kommen müssen.
Funktioniert !


Meinolf

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10

Montag, 4. Oktober 2021, 18:52

Hallo das Wochenende mit dem Schitwetter genutzt um einen w132 umzubauen.

Auf welche Art hast Du den W132 denn umgebaut? Nach meiner Methode oder nach der Methode von Julian? Willst Du den dann auch für das Boot benutzen?

Norbert

11

Mittwoch, 6. Oktober 2021, 21:07

FW für ESP32

Ich habe heute meine Firmware (Version 1.4) auf den ESP32 portiert.
Damit lässt sich der Windsensor jetzt auch sehr einfach ohne Lötkenntnisse nachbauen, da keine dediziere Platine mehr bestückt werden muss.


Signifikante Änderungen zu der ESP8266(E12)-Version gibt es noch nicht, ich habe lediglich den Reed-Kontakt per Software entprellt, so dass kein Kondensator mehr benötigt wird. Außerdem habe ich den Interrupt auf Pin 18 verlegt, was das Problem des nicht-starten-wenn-Windrad-an-der-falschen-Stelle behebt.

Sobald ich die Zeit dafür finde, werde ich dem Sensor beibringen per NMEA2000 zu kommunizieren.
Den vollständig kommentierten Code gibt es wie immer auf GitHub: https://github.com/jukolein/W132.

Die Doku werde ich noch anpassen, hier aber schon mal die Verkabelung (Farben gemäß der Doku, Pinout gemäß ESP32_dev_kit_v1):

Orange --> D22
Gelb --> D21
Grün --> D18
Braun --> 3v3
Rot --> Ground
Blau --> Ground


Beste Grüße

Julian

12

Mittwoch, 13. Oktober 2021, 14:19

Nmea 2000

Ich habe meine neue Firmware fertiggestellt, die nun auf NMEA 2000 unterstützt.

Die entsprechende Doku dazu befindet sich im GitHub-Repo (https://github.com/jukolein/W132 ).

Neben dem NMEA 2000 kommen noch ein paar kleine Änderungen dazu, wie eine überarbeitete Einstellungen-Seite (jetzt auch auf englisch) und jede Menge Bugfixes.

Die Firmware ist durch das NMEA 2000 und die Zusammenlegung mit der Firmware von Yachta/Jukolein leider etwas aufgebläht, durch die Kommentare aber hoffentlich noch halbwegs nachvollziehbar.


Beste Grüße

Julian


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Mittwoch, 13. Oktober 2021, 18:13

Coole Sache ..... Prima Arbeit. Dann haben wir jetzt auch einen NMEA2000 Windsensor.

:danke:

Norbert

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14

Mittwoch, 13. Oktober 2021, 18:41

:goodjob:

Fein, werde das Umsetzen.
Nix wie weg. April 22.

Nur wo mit? Gelöst — mit Langfahrt tauglichem Decksalon.

:flag_of_truce: :baden:

norbert-walter

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15

Mittwoch, 13. Oktober 2021, 19:46

@jukolein:
Was mir noch aufgefallen ist, es fehlt noch ein Schaltplan zum NMEA2000 Windsensor.

Norbert

16

Mittwoch, 13. Oktober 2021, 21:29

Ja, aufgrund der unterschiedlichen ESP32-Boards habe ich darauf verzichtet, um versehentlichen Fehlern bei der Verkabelung vorzubeugen und stattdessen in der Doku, Kapitel 2.14 und 2.15, beschrieben.

Ich fertige aber natürlich gern auch noch einen Schaltplan an.

17

Mittwoch, 20. Oktober 2021, 18:50

Aber vielleicht bin ich da auch einfach ein wenig zu paranoid... Deshalb habe ich die Anleitung jetzt doch noch um ein paar Skizzen ergänzt.

Beste Grüße

Julian

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18

Donnerstag, 21. Oktober 2021, 09:37

Perfekt! So kann man das gut nachvollziehen, auch für Laien. Vielen Dank! Vielleicht sollte man noch zeigen auf welchen Pin die Signale des CAN-Treibers auf den NMEA2000 Stecker aufgelegt werden sollen. Das wird auch oft falsch gemacht und führt zu Problemen. Wichtig ist auch die Terminierung des Busses an den Leitungsenden. Der Hallsensor fehlt übrigens auch noch im Schaltbild. Sorry für mein Pedantismus.... Das gibt sonst wieder nur unnötige Rückfragen.

Hier noch einmal der eindringliche Hinweis, dass im oben abgebildete CAN-Treiber (blaue Platien) bei Ebay oft Fake-Chips verbaut sind, die am CAN-Bus nicht funktionieren. Siehe hier: https://www.segeln-forum.de/board194-boo…-3/#post2283089

Das unten gezeigten Modul sollten besser geeignet sein.

Norbert
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  • CAN-Treiber.png (230,31 kB - 2 mal heruntergeladen - zuletzt: 21. Oktober 2021, 20:27)

Dieser Beitrag wurde bereits 4 mal editiert, zuletzt von »norbert-walter« (21. Oktober 2021, 09:55)


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