Die Hardware

Der Sensor BME280 misst Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Luftdruck. Der Luftdruck kann verwendet werden, um die ungefähre Höhe des Standorts zu berechnen.

BME280 mit QWIIC-Anschluss

Der Arduino UNO R4 WiFi verfügt über ein WiFi-Modul und über einen QWIIC-Anschluss.
Dieser Anschluss wurde von Sparkfun entwickelt und fasst die Anschlüsse für 3,3 V, GND, SCL und SDA in einem Stecker zusammen. Selbstverständlich kann für diese Anleitung auch das Modul mit vier separaten Anschlüssen verwendet werden.

QWIIC-Anschluss am UNO R4 WiFi

Die Schaltung

Arduino R4 WiFi mit BME280 am QWIIC-Anschluss

Arduino R4 WiFi Betrieb mit einem Batteriepack

Vorbereitung

Zunächst musst du über den Boardverwalter das Board installieren:

Wenn das Board angeschlossen ist, kann der USB-Anschluss ausgewählt werden. Der Name des Anschlusses unterschiedet sich je nach verwendetem Betriebssystem.

Wetterstation im Seriellen Monitor

I2C-Bussysteme

Der UNO R4 Wifi verfügt über zwei I2C-Bussysteme:

den ersten I2C-Bus, er wird über vier Leitungsdrähte (3,3V, GND, SCL und SDA) angeschlossen (Wire)
den zweiten I2C-Bus, er wird über QWIIC verbunden (Wire1)

Ein Testprogramm zeigt die verwendete Adresse an. Wenn du den ersten I2C-Bus abfragen willst, musst du jeweils Wire1 durch Wire ersetzen.

Das dazugehörige Programm. Wenn du den ersten I2C-Bus abfragen willst, musst du jeweils Wire1 durch Wire ersetzen.

#include "Wire.h"

void setup()
{
  // Wire1 → QWICC
  Wire1.begin();
  Serial.begin(9600);
  delay(500);
  Serial.print("I2C Scanner QWIIC");
}

void loop()
{
  byte Fehler, Adresse;
  int Geraete = 0;
  Serial.println("Starte Scanvorgang");

  for (Adresse = 1; Adresse < 127; Adresse++ )
  {
    // Übertragung starten
    Wire1.beginTransmission(Adresse);

    // wenn die Übertragung beendet wird
    Fehler = Wire1.endTransmission();

    if (Fehler == 0)
    {
      Serial.print("I2C Gerät gefunden - Adresse: 0x");
      if (Adresse < 16) Serial.print("0");
      Serial.print(Adresse, HEX);
      Serial.println("");
      Geraete++;
    }
  }
  if (Geraete == 0) Serial.println("Keine I2C Geräte gefunden\n");
  else Serial.println("Scanvorgang abgeschlossen");

  delay(10000);
}

Benötigte Bibliothek

Funktionen der Bibliothek BME280

Schlüsselwort	Aktion
begin()	BME280 starten
readTemperature()	Temperatur messen
readHumidity()	Luftfeuchtigkeit messen
readPressure()	Luftdruck messen
readAltitude(LuftdruckMeeresHoehe)	Höhe ermitteln

Das Programm

Das Programm ermittelt die Messwerte für die Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftdruck und die ungefähre Höhe. Diese wird aus der Gewichtskraft der Luftsäule, die auf einem Gegenstand steht, berechnet. Der Luftdruck auf Meereshöhe beträgt 1013,25 Hektopascal (hPa). Je höher der Ort der Messung, desto niedriger ist der Luftdruck.

So sieht es aus:

#include "Wire.h"
#include "SPI.h"
#include "Adafruit_Sensor.h"
#include "Adafruit_BME280.h"

// Luftdruck auf Meereshöhe
#define LuftdruckMeeresHoehe (1013.25)

// Name des Sensors
Adafruit_BME280 bme;

int Wartezeit = 5000;

void setup() 
{
  Serial.begin(9600);
  while (!Serial);
  delay(1000);
  
  // I2C über SCL/SDA oder A5/A4
  // if (!bme.begin()

  // I2C über QWIIC-Verbindung
  // Adresse und Wire1-Bus
  if (!bme.begin(0x77, &Wire1)) 
  {
    Serial.println("Kein BME280-Modul gefunden");
    while (true)
      ;
  } 
  else Serial.println("BME280-Modul gefunden");

  Serial.println();
}

void loop() 
{
  String Temperatur = String(bme.readTemperature());
  Temperatur.replace(".", ",");
  Serial.println("Temperatur: " + Temperatur + " °C");

  String Luftfeuchtigkeit = String(bme.readHumidity());
  Luftfeuchtigkeit.replace(".", ",");
  Serial.println("Luftfeuchtigkeit: " + Luftfeuchtigkeit + " %");

  String Luftdruck = String(bme.readPressure() / 100.0);
  Luftdruck.replace(".", ",");
  Serial.println("Luftdruck: " + Luftdruck + " hPa");

  String Hoehe = String(bme.readAltitude(LuftdruckMeeresHoehe));
  Hoehe.replace(".", ",");
  Serial.println("Ungefähre Höhe: " + Hoehe + " m");

  Serial.println();
  delay(Wartezeit);
}

Wetterstation im Browser anzeigen

Jetzt sollen die gemessenen Daten, Datum und Zeit in einem Browser angezeigt werden.

So sieht es aus:

Das Programm

Zusätzlich benötigte Bibliothek

Im Seriellen Monitor wird die verwendete IP-Adresse angezeigt. Diese Adresse musst du in einem Browser deiner Wahl eingeben.

Bibliotheken und Variable

#include "Wire.h"
#include "SPI.h"
#include "Adafruit_Sensor.h"
#include "Adafruit_BME280.h"
#include "WiFiS3.h"
#include "NTP.h"

// Luftdruck auf Meereshöhe
#define LuftdruckMeeresHoehe (1013.25)

// Name des BME280
Adafruit_BME280 bme;

// SSID und Passwort des Routers
char Router[] = "Router_SSID";
char Passwort[] = "xxxxxxxx";

WiFiServer WiFiServer(80);

WiFiClient WiFiClient;
WiFiUDP wifiUdp;
NTP ntp(wifiUdp);

Der setup-Teil

void setup() 
{
  Serial.begin(9600);
  while (!Serial);
  delay(1000);

  // Verbindung aufbauen
  WiFi.begin(Router, Passwort);

  while(WiFi.status() != WL_CONNECTED)
  {
    delay(500); 
    Serial.print(".");
  }

  Serial.print("Verbindung aufbauen mit ");
  Serial.println(Router);
  

  // Webserver starten
  WiFiServer.begin();

  // IP des Servers/des verbundenen Computers anzeigen
  Serial.print("Server: ");
  Serial.println(WiFi.SSID());

  // IP des Arduinos anzeigen
  Serial.print("IP Adresse Arduino DHCP: ");
  Serial.println(WiFi.localIP());

  /*
    Zeitzone
    CEST: Central European Summertime
    Beginn europäische Sommerzeit letzter Sonntag im März 2 Uhr GMT + 2 Stunden
  */
  ntp.ruleDST("CEST", Last, Sun, Mar, 2, 120);

  // CET: Central European Time
  // Beginn Normalzeit letzter Sonntag im Oktober 3 Uhr GMT + 1 Stunde
  ntp.ruleSTD("CET", Last, Sun, Oct, 3, 60);

  // ntp starten
  ntp.begin();

  // Zeit aktualisieren
  ntp.update();

  // Zeit mit formatedTime() anzeigen:
  // %d = Tag, %m = Monat, %Y = Jahr, %T = Zeit in Stunden, Minuten, Sekunden
  Serial.println(ntp.formattedTime("%d.%m.%Y Uhrzeit: %T"));

  // I2C über SCL/SDA oder A5/A4
  // if (!bme.begin()

  // I2C über QWIIC-Verbindung
  // Adresse und Wire1-Bus
  if (!bme.begin(0x77, &Wire1)) 
  {
    Serial.println("Kein BME280-Modul gefunden");
    while (true);
  } 
  else Serial.println("BME280-Modul gefunden");

  Serial.println();
}

Der loop-Teil

void loop() 
{
  WiFiClient = WiFiServer.available();
  if (WiFiClient) {
    // Seite aufbauen wenn SeiteAufbauen true ist
    boolean SeiteAufbauen = true;
    while (WiFiClient.connected()) 
    {
      if (WiFiClient.available()) 
      {
        char Zeichen = WiFiClient.read();
        if (Zeichen == '\n' && SeiteAufbauen) 
        {
          // HTTP-Anforderung senden
          WiFiClient.println("HTTP/1.1 200 OK");
          WiFiClient.println("Content-Type: text/html");
          // Leerzeile zwingend erforderlich
          WiFiClient.println();
          /*
            HTML-Seite aufbauen
            die folgenden Anweisungen müssen mit print oder println gesendet werden
            println "verschönert" den Quelltext
            " muss mit \" maskiert werden
          */
          WiFiClient.println("<!doctype html>");
          WiFiClient.println("<html>");
          WiFiClient.println("<body>");
          // alle 60 Sekunden aktualisieren mit meta-Tag
          WiFiClient.println("<meta http-equiv=\"refresh\" content=\"60\">");
          WiFiClient.println("<h1> Temperatur und Luftfeuchtigkeit messen</h1>");
          WiFiClient.println("<hr />");
          WiFiClient.print("<h2>Letzte Messung: ");
      
         // Zeit aktualisieren
         ntp.update();
          // formatedTime() zeigt Wochentage in englischer Sprache
          // -> müssen einzeln abgefragt werden
          switch (ntp.weekDay()) 
          {
            case 0:
              WiFiClient.print("Sonntag");
              break;
            case 1:
              WiFiClient.print("Montag");
              break;
            case 2:
              WiFiClient.print("Dienstag");
              break;
            case 3:
              WiFiClient.print("Mittwoch");
              break;
            case 4:
              WiFiClient.print("Donnerstag");
              break;
            case 5:
              WiFiClient.print("Freitag");
              break;
            case 6:
              WiFiClient.print("Samstag");
              break;
          }
          WiFiClient.print(", ");
          WiFiClient.print(ntp.formattedTime("%d.%m.%Y Uhrzeit: %T"));
          WiFiClient.println("</h2>");
          WiFiClient.println("<hr />");
          // Temperatur
          String Temperatur = String(bme.readTemperature());
          Temperatur.replace(".", ",");
          WiFiClient.print("<b>Temperatur:</b><blockquote>");
          WiFiClient.println(Temperatur + " &deg;C</blockquote>");
          WiFiClient.println("<br>");
          // Luftfeuchtigkeit
          String Luftfeuchtigkeit = String(bme.readHumidity());
          Luftfeuchtigkeit.replace(".", ",");
          WiFiClient.print("<b>Luftfeuchtigkeit:</b><blockquote>");
          WiFiClient.println(Luftfeuchtigkeit + " %</blockquote>");
          WiFiClient.println("<br>");
          // Luftdruck
          String Luftdruck = String(bme.readPressure() / 100);
          Luftdruck.replace(".", ",");
          WiFiClient.print("<b>Luftdruck:</b><blockquote>");
          WiFiClient.println(Luftdruck + " hPa</blockquote>");
          WiFiClient.println("<br>");
          // Höhe
          String Hoehe = String(bme.readAltitude(LuftdruckMeeresHoehe));
          Hoehe.replace(".", ",");
          WiFiClient.println("<b>Ungef&auml;hre H&ouml;he:</b><blockquote>");
          WiFiClient.println(Hoehe + " m</blockquote>");
          WiFiClient.println("<hr>");
          WiFiClient.println("<form>");
          // Button formatieren
          WiFiClient.print("<input style=\"font-size:16pt; font-weight:bold;");
          WiFiClient.print("background-color:#55A96B;");
          WiFiClient.print("display:block; cursor:pointer;\"type=\"button\"");
          WiFiClient.println(" onClick=\"location.href='WiFi.localIP()'\" value=\"aktualisieren\">");
          WiFiClient.println("</form>");
          WiFiClient.println("<hr />");
          // IPs anzeigen
          WiFiClient.print(F("<b>Eigene IP: "));
          WiFiClient.print(WiFiClient.remoteIP());
          WiFiClient.print(F("</b>"));
          WiFiClient.print(F("<br><b>IP Klient: "));
          WiFiClient.print(WiFi.localIP());
          WiFiClient.print(F("</b>"));
          WiFiClient.println("</b>");
          WiFiClient.println("</body>");
          WiFiClient.print("</html>");
          // HTTP-Antwort endet mit neuer Zeile
          WiFiClient.println();
          // Seite vollständig geladen -> loop verlassen
          break;
        }
        if (Zeichen == '\n') SeiteAufbauen = true;
        else if (Zeichen != '\r') SeiteAufbauen = false;
      }
    }
    delay(1);
    // Seitenaufbau stoppen
    WiFiClient.stop();
  }
}