Feinstaubsensor – Teil 8: Verkabelung und Aufstellung

Die Verkabelung ist ganz einfach, sieben Drähtchen genügen und die werden nur auf die Anschlusspins gesteckt. Dazu kommt bei meiner Erweiterung des Stuttgarter Feinstaubprojekts noch der 5V-Spannungsregler als zusätzliches Bauelement. Für alles habe ich ein Verkabelungsschaubild erstellt, nach dem die jeweiligen Anschluss-Pins leicht zu finden sind. Danach geht es an den Einbau aller Bauteile in die Abwasserrohrbögen. Die habe ich vorher angeschliffen und weiß gestrichen. Das soll bewirken, dass Sonneneinstrahlung direkt auf das Gehäuse möglichst wenig Einfluss auf die Temperaturmessungen hat.

Ich verweise hier wieder auf die originale Anleitung des Stuttgarter Feinstaub Projekts, die man in jedem Fall gelesen haben sollte, wenn man sich an den Eigenbau eines Feinstaubsensors machen will.

Wichtig: Zuerst die Firmware flashen

Bevor verkabelt wird, sollte unbedingt die Feinstaub-Firmware auf den Mikrocontroller aufgespielt werden. Dadurch soll verhindert werden, dass mangels Softwaresteuerung unkontrollierte Spannungspegel an den Anschlüssen anliegen, die die Bauteile schädigen könnten. Wer es also noch nicht gemacht hat – jetzt ist die Zeit um die Software zu flashen.

Die komplette Einkaufsliste mit allen benötigten Teilen gibt es hier.

Verkabelung

Dann geht es an die Verkabelung. Im Schaubild habe ich noch einmal alle Bauteile einzeln auf den Tisch gelegt und die Verbindungen eingezeichnet. Die Verkabelung nehmen wir aber selbstverständlich im montierten Zustand vor. Das bedeutet, dass das NodeMCU-Board mit einem Kabelbinder am Feinstaubsensor befestigt ist, so wie es beim Stuttgarter Projekt der Fall ist. Oder dass alle Bauteile (bis auf den Temperatursensor DHT22) auf der Trägerplatte montiert sind. Letzteres gilt nur, wenn abweichend vom Stuttgarter Originalprojekt ein Spannungsregler (LM2596S) in den Rohrbögen zum Einsatz kommt.

Zum Verkabeln verwenden wir 20cm lange Jumper-Cables, beidseitig mit weiblichem Steckanschluss. Die passen genau auf die einzelnen Pins bei NodeMCU, Feinstaubsensor und Temperaturfühler. Von dem gelieferten 40-adrigen Flachbandkabel würde ich vier Drähte zusammen für den Feinstaubsensor ablösen und dann noch einmal drei für den Temperatursensor. Die Drähte müssen natürlich nicht genau die Farben haben, die ich hier im Beispiel verwende. Die Kabelenden würde ich nur so weit auseinander ziehen, wie es nötig ist, so dass die beiden Stränge möglichst zusammen bleiben. Die Stecker dann einzeln fest bis zum Anschlag auf die jeweiligen Pins stecken und dabei darauf achten, dass der Pin auch getroffen wird und der Stecker nicht im Zwischenraum zwischen zwei Pins landet.

Anschluß des Feinstaubsensors SDS011 an das NodeMCU-Board

SDS011 Pin 1 – gelb – NodeMCU Pin D1
SDS011 Pin 2 – grün – NodeMCU Pin D2
SDS011 Pin 3 – blau – NodeMCU Pin GND
SDS011 Pin 5 – violett – NodeMCU Pin VU

Anschluß des Temperatursensors DHT22 an das NodeMCU-Board

DHT22 Pin 1 – rot – NodeMCU Pin 3V3
DHT22 Pin 2 – orange – NodeMCU Pin D7
DHT22 Pin 4 – braun – NodeMCU Pin GND

Anschluss des Spannungsreglers LM2596S

Den Spannungsregler haben wir im Vorfeld bereits auf 5V eingestellt und Anschlussleitungen angelötet. Keinesfalls dürfen die Elektronik-Komponenten an den Spannungsregler angeschlossen werden, so lange der nicht korrekt auf 5V herunter geregelt ist. Schlimmstenfalls gehen sonst die 19V am Eingang voll durch auf den Mikrocontroller, was der kaum überleben dürfte.

Ausgangsseitig brauchen wir den Micro-USB-Stecker nur in die entsprechende Buchse am NodeMCU-Board stecken. Die beiden Drähte am Eingang verbinden wir mit Lüsterklemmen oder mit Wago Verbindungsklemmen mit dem Zuführungskabel. Die Wago-Klemmen haben den Vorteil, dass sie ohne Werkzeug jederzeit zu öffnen und zu schließen sind und dass wir auf die Verwendung von Adernhülsen verzichten können, die bei Lüsterklemmen schon angesagt wären.

Einbau ins Gehäuse

Das Geniale am Stuttgarter Feinstaubprojekt ist die Verwendung von zwei Abwasserbögen als wasserdichtes Gehäuse für die Elektronik. Die beiden Öffnungen nach unten ermöglichen dabei den Lufteintritt, ohne dass Regenwasser an die Bauteile kommen kann.

An dieser Gehäuseidee halte ich fest, nehme aber zwei Modifikationen vor: Zum einen streiche ich die beiden Rohre, die im Original eher dunkelgrau sind, hellweiß an, damit direkte Sonneneinstrahlung besser reflektiert wird. Dazu bietet es sich an, die Oberfläche mit feinem Schleifpapier vorher etwas anzurauen, damit die Farbe besser hält. Diese Modifikation ist natürlich nur sinnvoll, wenn sich der Sensor auch in der Sonne befindet. Bei einer Platzierung am Nordbalkon kann man sich das vermutlich sparen. Und als zweite Modifikation gönne ich dem Stromzuführungskabel eine Zugentlastung. Nicht dass ich Sorge hätte, dass das Kabel die Elektronik aus dem Gehäuse reißen würde – um dem vorzubeugen wird das Stromkabel mit Kabelbindern zusätzlich an der Befestigungsstange fixiert. Nein, ein loses Kabel würde im Wind das Fliegengitter beschädigen, das die beiden Öffnungen insektendicht machen soll. Zur Befestigung des Kabels bohre ich zwei Löcher nebeneinander durch die Außenseite des Rohrs, durch das das Kabel läuft und fixiere das Kabel mit einem Kabelbinder.

Bevor die ganze Elektronik in die Röhre kommt, braucht der Feinstaubsensor noch seinen Ansaugschlauch. Der sorgt für eine Vergrößerung des Abstands von Ansaug- und Austrittsöffnung und soll verhindern, dass bereits gemessene Luft erneut eingesaugt wird. Für die beiden Rohrbögen bedeutet das, dass der Schlauch die Luft an einer Öffnung angesaugt und der eingebaute Lüfter sie dann durch die zweite Öffnung zurück ins Freie drückt. Den Schlauch kann man am leichtesten auf den Auschlussstutzen schieben, wenn man das Ende vorher in heißem Wasser erwärmt. Dann sollte der Schlauch so gekürzt werden, dass sein Ausaugende ca. einen Zentimeter innerhalb des Abwasserrohrs endet, so dass er kein Wasser ansaugen kann, das vielleicht auf das Fliegengitter spritzt.

Den Temperaturfühler fixieren wir am Ansaugschlauch, in dem wir einen Kabelbinder um Schlauch und Anschlussdrähte legen. Dabei bitte darauf achten, dass kein Draht vom Sensor rutscht. Der Temperaturfühler soll ruhig auch gut einen Zentimeter Abstand zum Fliegengitter haben, damit er nicht nass wird aber trotzdem gut Luft bekommt.

Der Einbau erfolgt nun so, wie es im Bild zu sehen ist. Ein Abwasserbogen (der ohne Zugentlastungsbohrungen) wird so aufgestellt, dass die Seite ohne Dichtungsgummi zugänglich ist. Dort wird nun die Elektronik eingeschoben und zwar mit dem Schlauch voran. Feinstaubsensor und NodeMCU befinden sich auf der Unterseite der Trägerplatte, der Spannungsregler sitzt oben. Das breiteste Teil ist mit 70mm der Feinstaubsensor selbst, seine Platine passt exakt in die Mitte des Rohrs. Die Trägerplatte sitzt etwas höher.

Als nächstes wird das Stomzuleitungskabel durch den anderen Rohrbogen geführt, mit einem Kabelbinder fixiert und die beiden Drähte dann mit Klemmen an den Spannungsregler angeschlossen. Dann kann das zweite Rohr vorsichtig mit der Gummidichtung über die Elektronik geschoben werden und bis zum Anschlag über das erste Rohr. Dadurch sind die beiden Rohre wasserdicht mit einander verbunden.

Im Außenbereich bietet es sich an, die beiden Rohröffnungen durch ein Fliegengitter zu verschließen. Das bewahrt davor, dass sich Insekten einnisten können. Da kann man zwei Reste eines Insektenschutzgewebes verwenden, das man üblicherweise in Fensterrahmen spannt. Ein Stück einfach um ein Rohrende legen und mit Klebeband fixieren. Dabei gleichmäßig straff ziehen (auch um das Kabel) und danach überstehende Reste abschneiden.

Bevor die Rohrteile geschlossen werden und der Zugang zur Elektronik nicht mehr so einfach möglich ist, empfehle ich den Sensor schon einmal in Betrieb zu nehmen und zu konfigurieren. Erst wenn alles funktioniert würde ich das Gehäuse schließen und den Sensor fest montieren.

Außenmontage

Das ist natürlich sehr individuell und ich will hier nur kurz beschreiben, wie ich es in meinem Fall gelöst habe:

Eine 19V Stromversorgung gab und gibt es bereits auf der Dachtrasse für meine beiden Oachkatzl-Cams. Die musste ich nur in einem Zwischenverteiler abgreifen. Den Feinstaubsensor wollte ich nicht direkt auf der Dachterrasse anbringen. Die ist mit dunklen Pflastersteinen ausgelegt, die sich in der Sonne stark erwärmen. Dann würde die erwärmte Luft direkt in den Sensor strömen und zumindest die Temperaturerfassung wäre nicht viel wert. Ich hab also ein Auslegerrohr einen Meter über das Geländer der Dachterrasse hinaus nach außen montiert und den Feinstaubsensor daran angebracht. So schwebt er quasi in 6m Höhe über dem Garten und bekommt tageszeitabhängig sogar etwas Schatten von einer Kiefer. Ein Stück Styropor (mit der Laubsäge in Form gebracht) dient als Anpassung der ungleichmäßigen oberen Rohrkante zum Stahlrohr und zur eigentlichen Befestigung hab ich lediglich drei Kabelbinder benutzt.

 


Weitere Artikel in dieser Kategorie:

Schreiben Sie einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.