Drahtlose XBee3-Micropython-Plattform und Weather-Shield von TE Connectivity

Das „Weather Shield“ von TE Connectivity und die Micropython-fähigen XBee3-Wireless-Module von Digi International ergeben in Kombination eine großartige Prototyping-Plattform für drahtlose Sensoren.

Abbildung 1: Grove-Board von Digi International, XBee3-Modul und das „Weather Shield“ von TE Connectivity. (Bildquelle: Digi International und TE Connectivity)

Das „Weather Shield“ ist ein Sensor-Evaluierungsboard mit Arduino-Formfaktor und fünf montierten TE-Umweltsensoren. Bei den Sensoren handelt es sich um den Feuchte-/Temperatursensor HTU21D, den Drucksensor MS5637, den PHT-Kombisensor MS8607 (Druck, Feuchtigkeit, Temperatur), den Temperatursensor TSYS01 und den Sensor TSD305-1C55 für die kontaktlose Temperaturmessung. Die XBee3-Wireless-Module von Digi International verfügen über eingebettete Micropython-Fähigkeiten, die einen intelligenten Standalone-Betrieb ermöglichen. Die XBee3-Wireless-Module sind in Versionen für Mobilfunk- und Punkt-zu-Punkt-Vernetzung oder für 2,4GHz-Maschennetze erhältlich.

Projektbeschreibung

Ziel des Projekts war es, Micropython-Beispielcode und eine elektrische Schnittstelle zwischen einem XBee3-Modul und jedem der fünf Sensoren von TE Connectivity zu entwickeln und zu dokumentieren. Als Hardware verwendete ich ein 2,4GHz-Funkmodul XB3-24Z8US-J, montiert auf einem XBee-SMT-Grove-Entwicklungsboard und über einen I²C-Bus verbunden mit einem TE Connectivity Arduino Weather Shield (siehe Abbildung 2). Die Sensoren des „Weather Shields“ kommunizieren über einen I²C-Bus, der über einen Multiplexer/Demultiplexer-IC des Typs CD74HC4502 geführt wird, um das Umschalten des I²C-Busses zwischen den verschiedenen Sensoren zu ermöglichen.

Abbildung 2: Elektrische Schnittstelle zwischen dem Grove-Entwicklungsboard von Digi International und dem „Weather Shield“ von TE Connectivity. (Schaltplan gezeichnet mit Digi-Key Scheme-it®)

Feuchte-/Temperatursensor HTU21D(F)

Der HTU21D(F) von TE Connectivity ist ein digitaler Feuchtesensor mit Temperaturausgang in einem DFN-Gehäuse mit Abmessungen von nur 3 x 3 x 0,9 mm. Der Sensor liefert kalibrierte, linearisierte Signale im digitalen I²C-Format mit einer Auflösung von 8/12 Bit bis 12/14 Bit für relative Luftfeuchte/Temperatur. Der Beispielcode im Projekt überwacht den I²C-Bus, gibt aktive Adressen aus, liest/gibt das Benutzerregister aus und liest/gibt die relative Luftfeuchte und Temperatur in einer Dauerschleife aus. Zum Einsehen der Projektdetails und Herunterladen des Beispielcodes siehe Xbee3 Micropython und TE-Feuchtesensor HTU21D.

Drucksensor MS5637

Der MS5637 von TE Connectivity ist ein ultrakompakter Mikro-Höhenmesser in einem 3 x 3 x 0,9 mm messenden QFN-Gehäuse und einer I²C-Schnittstelle. Das Sensormodul umfasst einen Drucksensor mit hoher Linearität und einen 24-Bit-ΔΣ-ADC (Analog/Digital-Wandler) mit extrem geringer Leistungsaufnahme und internen werkseitig kalibrierten Koeffizienten. Der Beispielcode im Projekt überwacht den I²C-Bus, gibt aktive I²C-Adressen aus, setzt den Sensor zurück, liest die im bordeigenen PROM gespeicherten Kalibrierungsdaten und liest/konvertiert den barometrischen Druck und die Temperatur in einer Dauerschleife. Zum Einsehen der Projektdetails und Herunterladen des Beispielcodes siehe Xbee3 Micropython und TE-Drucksensor MS5637.

Druck-/Feuchte-/Temperatursensor MS8607

Der MS8607-Sensor von TE Connectivity ist ein digitaler Kombisensor, der die Messung dreier physikalischer Umgebungsgrößen in einem Gerät ermöglicht: Druck, Luftfeuchte und Temperatur (PHT). Der Beispielcode im Projekt überwacht den I²C-Bus und gibt aktive Adressen aus, setzt den Sensor zurück, liest die im bordeigenen PROM gespeicherten Kalibrierungsdaten und liest/konvertiert barometrische Druck-, Temperatur- und Feuchtigkeitswerte in einer Dauerschleife. Zum Einsehen der Projektdetails und Herunterladen des Beispielcodes siehe Xbee3 Micropython und TE-PHT-Kombisensor MS8607.

Temperatursensor TSYS01

Der TSYS01 von TE Connectivity bietet werkseitig kalibrierte Temperaturdaten und umfasst einen Temperatursensor-Chip sowie einen 24-Bit-ΔΣ-ADC. Der Beispielcode überwacht den I²C-Bus und gibt aktive Adressen aus, setzt den Sensor zurück, liest die im bordeigenen PROM gespeicherten Kalibrierungsdaten und liest/konvertiert die Temperatur in einer Dauerschleife. Zum Einsehen der Projektdetails und Herunterladen des Beispielcodes siehe Xbee3 Micropython und TE-Temperatursensor TSYS01.

Sensor TSD305-1C55 zur kontaktlosen Temperaturmessung

Der Sensor TSD305-1C55 von TE Connectivity für die kontaktlose Temperaturmessung umfasst einen Infrarotsensor (Thermosäule) und einen Sensorsignalaufbereiter. Der Beispielcode überwacht den I²C-Bus und gibt aktive Adressen aus, liest die im bordeigenen EEPROM gespeicherten Kalibrierungsdaten, liest die ADC-Sensor- und -Objektdaten und wandelt die Werte in einer Dauerschleife in Temperaturwerte um. Zum Einsehen der Projektdetails und Herunterladen des Beispielcodes siehe Xbee3 Micropython und TE-Sensor TSD305 für die kontaktlose Temperaturmessung.