Drahtlose Sensordatenerfassung und -verarbeitung mit Linux

Die Erfassung und Auswertung physikalischer Größen wie z.B. Temperatur oder Luftfeuchte in Abhängigkeit von der Zeit ist ein wichtiges Werkzeug zur Optimierung und Überwachung von Prozessen, gleich ob es sich dabei um das heimische Terrarium, den Weinkeller oder um den Serverraum in der Firma handelt. Typische Sensoranwendungen zeichnen dabei die gemessenen Daten für eine spätere Auswertungen auf und generieren Alarme, wenn ein Parameter seinen zulässigen Bereich verläßt.

Drahtlose Sensoren haben gegenüber kabelgebundenen Sensoren den Vorteil, dass sie einfach, auch an schwer erreichbaren Plätzen zu installieren sind und damit der Verkabelungsaufwand entfällt.

In den letzten Jahren werden Funkschaltkreise, die nach dem IEEE-802.15.4-Standard arbeiten auch im Bastlerbereich immer populärer. Mit dieser Funktechnik ist es möglich, verteilte Sensoranwendungen auf batteriebetriebenen Funkknoten mit geringem Aufwand zu entwicklen. Die im Volksmund auch "ZigBee Transceiver" genannten Schaltkreise unterstützen Datenraten von 250 kBit/s, zeichnen sich durch einen geringen Energiebedarf aus und arbeiten im 2,4-GHz-ISM-Band, in dem in vielen Ländern der Welt eine Allgemeinzuteilung existiert, sodass keine separate Beantragung der Frequenznutzung durch den Endanwender erforderlich ist.

Im Beitrag werden am Beispiel einer verteilten Temperaturerfassung mit mehreren Messstellen alle Entwicklungsschritte von der Firmwareentwicklung für den AVR-Mikrocontroller bis hin zur Datenaufbereitung und -darstellung in einem Webserver unter Linux demonstriert.

Die Firmware der Funkknoten verwendet die Open-Source-Libraries des uracoli-Projektes. Zur Anbindung der seriellen Schnittstelle des Gateway-Modules und zur Aufbereitung der empfangenen Daten wird die Programmiersprache Python verwendet. Zusätzlich werden im Beitrag verschiedene Temperatursensoren und Funkmodule hinsichtlich Preis, Programmierung und Genauigkeit gegenübergestellt.