CoMoS-Sensorstation

Diese schmale Sensorstation zum Nachbauen hilft, Umweltdaten zu beobachten und überwacht Temperatur, Luftfeuchtigkeit und mehr.

von Helga Hansen

Wie gut sind die Umweltbedingungen am eigenen Arbeitsplatz – oder zu Hause? Das Comfort Monitoring Station (CoMoS) der TU Kaiserslautern gibt darauf Antwort. Die ESP32-basierte Sensorstation lässt sich einfach nachbauen und selbst programmieren. Sie kann sowohl einzeln als auch als System mit mehreren Geräten eingesetzt werden. Die Umweltdaten werden über WLAN an einen Server übertragen und können über eine App komfortabel ausgewertet werden.

Der Prototyp der Station wurde noch aus Acrylteilen gefertigt.

Das Mess-System überwacht Lufttemperatur, relative Luftfeuchte, Luftgeschwindigkeit, Helligkeit und die Strahlungstemperatur der umgebenden Oberflächen. Der kombinierte Sensor für Temperatur und Luftfeuchte ist am Fuß des Zylinders angebracht. Oben ragen aus der Station der BH1750 für Beleuchtungsstärke und ein Windsensor von Moderndevice heraus. Schließlich sitzt im schwarzen Tischtennisball ein DS18B20, der die Strahlungstemperatur ermittelt.

Für die Auswertung der Stationen gibt es einen Server, der über WLAN verbunden ist. Über den Aufruf eines PHP-Skripts auf dem Server werden die Daten aus dem http-Request ausgelesen und in eine MariaDB-Datenbank geschrieben. Im durchsichtigen Gehäusefuß sitzt außerdem eine WS2811-LED, die mittels verschiedener Farben die aktuelle Funktion der Station anzeigt. Wer nur eine einzelne Station baut, kann auf den Server verzichten und die Sensordaten direkt auf dem ESP32 mit einer Web-App auswerten.

Für das Gehäuse nutzte das CoMoS-Team zunächst Standardbauteile aus Acryl, die angepasst und zum schmalen Zylinder zusammengefügt wurden. Einfacher ist der Bau mit passend gedruckten Teilen aus dem 3D-Drucker. Mit der Arduino IDE kann der ESP32 einfach programmiert werden.

In der schwarzen Kugel ist der DS18B20 verbaut, während darunter die Sensoren für Wind und Helligkeit aus dem Gehäuse ragen.

Im Fuß der Station steckt eine Status-LED, die durch das transparente Plastik scheint. Darüber ist der Si7021 angebracht.

Gebaut und gestetet wurde die Sensorstation im Living Lab smart office space, einer gemeinsamen Einrichtung des Fachgebiets Gebäudesysteme und Gebäudetechnik der TU Kaiserslautern und des Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz (DKFI). Dort wird Technik für Smart Offices entwickelt, wozu auch die vorausschauende Gebäuderegelung gehört. Da die Technik zur Erfassung von Umgebungsbedingungen ansonsten über 3000 Euro pro Gerät kostet, musste eine günstigere Lösung für die geplanten Messungen her.

Für rund 50 Euro kann man die Station nun zu Hause nachbauen. Eine englischsprachige Anleitung mit allen nötigen Dateien gibt es im Netz. —hch

instructables.com/id/How-to-Build-an-Indoor-Comfort-Monitoring-Sensor-S

Webcam-Mikroskop

Biologie trifft Elektronik: Für dieses DIY-Mikroskop wird eine Webcam auseinandergenommen. Dank des Raspi Zero W wird das Bild bequem über WLAN gestreamt.

von Helga Hansen

Günstige Mikroskope gibt es zwar schon als Sonderangebot im Supermarkt – beim Selberbauen lernt man allerdings noch ein bisschen mehr. Auch die Erweiterungs- und Umbaumöglichkeiten sind deutlich größer, wie etwa bei diesem Webcam-Mikroskop.

Für den Bau muss die USB-Webcam auseinandergenommen werden.

Das Gehäuse ist aus Holz, das mit dem Lasercutter zurechtgeschnitten wird, dazu kommt eine USB-Webcam mit LEDs, etwa von LogiLink oder Eminent. Zum Zusammenbau werden dann nur noch fünf weitere LEDs, Schrauben, Muttern und Widerstände benötigt. Für die Steuerung der LEDs sorgt ein Arduino Uno, wobei auch andere Mikrocontroller genutzt werden können. Eine neue Erweiterung von Bastler Pieter van Boheemen setzt auf den Einplatinenrechner Raspberry Pi. Über den schmalen Raspi Zero W kann das aktuelle Mikroskopbild über WLAN gestreamt werden. Für die Arduino-Variante liegen die Kosten bei rund 25 Euro – zumindest wenn ein Lasercutter vorhanden ist. Mit SD-Karte und Spannungsversorgung ist die Raspi-Variante etwas teurer.

Das Webcam-Mikroskop zum Selberbauen basiert auf einem gleichnamigen Projekt der BioHackAcademy. Dieses ist Teil eines Lehrplans, um verschiedene Geräte für ein eigenes Biolabor zu bauen. Dazu gehören auch ein Thermocycler zur Vervielfältigung der Erbsubstanz DNA, eine Zentrifuge und ein kleiner Bioreaktor, in dem Bakterien herangezogen werden können.

Im Mikroskop wird nur die Platine mit den LEDs gebraucht.

Gelegenheit zum Selberbasteln gab es zuletzt auf der Mini Maker Faire Rhein-Waal. *Bild: Frank Reinert*

Van Boheemen bietet die Mikroskop-Workshops seit einigen Jahren an. Ihm gefällt besonders, dass in den Veranstaltungen Biologie, Elektronik und Making verbunden werden. Überraschenderweise beginnt der Bau mit dem Auseinandernehmen der Webcam, um nur einen Teil davon, die Platine mit dem Sensor, zu verwenden. Mit der Erkenntnis, jedes elektronische Gerät potenziell aufschrauben und anders einsetzen zu können, eröffne sich den Teilnehmerinnen und Teilnehmern eine Welt unendlicher Möglichkeiten, sagt er.

Das Mikroskop nutzt van Boheemen außerdem im Projekt „Biotic Gaming“, das Biotechnologie mit Computerspielen verbindet. Statt Spielfiguren lotsen die Spieler dabei Bakterien mit Licht über ein Spielfeld. Weil die Mikroben mit dem bloßen Auge schlecht zu erkennen sind, müssen die Spiele unter dem Mikroskop gespielt werden. Derzeit arbeitet er an einer neuen, verbesserten Version des Mikroskops. —hch

github.com/Wetwareworks/BHA_Webcam_Microscope

Retro-Joystick mit D-Sub und USB

Für authentischen Spielspaß mit Retro-Games muss ein Joystick her. Im Eigenbau klappt auch der Anschluss an moderne Technik.

von Stephan Eckweiler

Weil die Joysticks der 80er und 90er Jahre zwar unübertroffen, nach jahrelangem Gebrauch heute aber meist unbenutzbar sind, habe ich mir kurzerhand einen eigenen gebaut. Neben gutem Aussehen und stufenlosem Dauerfeuer sollte er vor allem Kompatibilität mit alten und neuen Rechnern mitbringen.

Hier sieht man die komplette Logik auf einen Blick. Die freie 5×2-polige Stiftleiste links ist für den Atari Joystick Port. Die freie 3×2-polige Stiftleiste unten rechts dient zum Programmieren des Mikrocontroller Chips.

Basierend auf dem Joystick-Modul von Sanwa Denshi habe ich so eine einfache Platine entworfen. Mit dem Mikrocontroller ATtiny84A (Kosten: ca. 1 Euro) und dem Projekt V-USB der österreichischen Firma Objective Development habe ich meine ansonsten antike TTL-Elektronikschaltung ins 21. Jahrhundert gehievt. Als besonderes Schmankerl ist es sogar möglich, den Namen per Software selbst zu bestimmen, mit dem sich der Joystick beim Betriebssystem anmeldet. Das kommt der Tradition von ausgefallenen, superlativen Joysticknamen sehr entgegen.

Für das Flashen des Microcontroller-Chips ist ein 6-poliger standardisierter Stiftsockel auf der Platine vorgesehen. Dazu braucht man entweder einen alten PC, der noch einen parallelen Port hat, einen entsprechenden USB-Programmer oder einen Raspberry Pi. Wie man den Chip mit einem Linux-System programmiert bekommt, steht in der Projektdoku, ebenso wie Konstruktionszeichnungen, Schaltpläne, Layouts für die Streifenrasterplatinen und Teilelisten für den Nachbau beider Joystick-Versionen. Wer möchte, kann das Projekt an eigene Wünsche anpassen.

Hier sind die verschiedenen Stufen zum fertigen Loch für die Feuerknöpfe und für das Joystick-Modul zu sehen. Erst rundum ausbohren, dann mit einer kleinen Schlüsselfeile die Wände zwischen den Bohrungen ausfeilen und schließlich mit einer mittelgroßen Halbrundfeile zu einem möglichst runden Loch feilen. Dabei hat man einiges an Spiel, da die Feuerknöpfe den Rand überlappen.

Fast alle der 39 Streifen der Lochrasterstreifenplatine wurden benötigt.

Das einstellbare Dauerfeuer wird historisch akkurat von einem 8-beinigen NE555 IC erzeugt, wobei seine Frequenz mit einem Potentiometer und einem Tantal-Kondensator eingestellt wird. Durch dauerhaftes Betätigen eines Feuerknopfes wird er allerdings übertrumpft und die logische Eins lange genug angelegt, um Endgegnern in Ballerspielen wie Katakis mit der aufgeladenen Superwaffe ordentlich einen vor den Latz zu knallen.

Die zwei montierten Feuerknöpfe sind logisch identisch. Dies dient sowohl der optischen Symmetrie des Joysticks als auch der Benutzbarkeit für Linkshänder und Konsolenkonvertiten, die das Steuerkreuz trotz Rechtshändigkeit lieber mit der Linken bedienen. Das Gehäuse habe ich aus Aluminium gebaut, wobei eine Version aus Plastik deutlich günstiger sein dürfte. Für die Zukunft habe ich noch ein paar Ideen und freue mich auch, falls jemand ein Layout für eine gedruckte Leiterplatine beisteuern möchte —hch

heise.de/-4408414

gitlab.com/edge-records/joyweiler