Work in Progress – Wetterstation als Arduino Workshop

Ich möchte dieses Jahr gerne einen Einsteigerworkshop in Arduino anbieten, der etwas mehr ist als nur Grundlagen kennen lernen und LEDs blinken lassen. Dazu habe ich mir ein kleines Projekt überlegt, dass auch einen echten Nutzen hat – zusammen mit den Teilnehmenden will ich eine kleine Wetterstation bauen.

Die Hardware besteht dabei aus zwei Arduino Nanos, zwei NRF24, einem DHT22 und einem kleinen OLEd Display.

Das PCB wird dabei so designed, dass keine Lötarbeiten während des Workshop notwendig sind. Alle Komponenten können auf Buchsenleisten gesteckt werden. Damit können sich alle mehr auf die Grundlagen der Programmierung konzentrieren und trotzdem die einzelnen Komponenten kennenlernen.

Das Projekt soll auf den Sindelfinger Wissenstagen das erste mal getestet werden und dort mit Personen zwischen 10 und 15 Jahren aufgebaut und in Betrieb genommen werden.

Alle Ressourcen rund um das Projekt inklusive der Platinen zum selbst fertigen findet ihr auch auf GitHub unter https://github.com/maker-space-experimenta/workshop-weather-station

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Platine fräsen – Quick Tip

Die Platine ist in KiCad entwickelt. Tutorials und Anleitungen dazu finden sich einige im Internet und sicher wird da auch hier mal etwas zu erscheinen. Für den Moment klammere ich diesen Part aber aus.

Der fertige Schaltplan wird im PCB-Designer in KiCAD gesetzt und mit einer ersten groben PCB-Outline versehen. Damit kann alles als DXF exportiert werden.

Der DXF Export befindet sich in KiCAD im “Plotten” Dialog. In dem Dialog muss zuerst das Plotformat auf DXF umgestellt werden. Danach ist es sinnvoll die Bohrlochmarkierungen einzuschalten und auf “Tatsächliche Größe” einzustellen. Außerdem sollte alles in Millimetern exportiert werden.

Die DXF kann dann in eine Skizze in Fusion360 importiert werden. Dort habe ich die Leiterbahnen auf 0.2mm extrudiert. Aus diesem 3D Modell werden dann die CAM-Daten erstellt. Wichtig ist dabei darauf zu achten, dass die DXF aus KiCAD das PCB von der Oberseite zeigt und es entsprechend gespiegelt werden muss bzw. nach unten an das PCB verschoben werden muss. Außerdem müssen die Bohrlöcher extrudiert werden um später mit der Bohren-Strategie arbeitn zu können.

Jetzt können wir zum Arbeitsbereich “Fertigen” wechseln. Dort legen wir als erstes ein Setup an. Ich verwende relativen Quader ohne Abstände.

Nachdem das Setup angelegt ist können die Strategien angelegt werden. Als erstes sollen die Löcher gebohrt werden. Dazu verwende ich einen 1mm Bohrer und die Bohren-Strategie. Da der Bohrer sehr dünn ist habe ich den Eintauchvorschub mit 200mm/s angesetzt.

Als zweite Strategie habe ich eine 2D Kontur für die Leiterbahnen angelegt. Das verwendete Werkzeug ist ein 45 Grad Gravierstichel. Wichtig ist, dass der Stichel sehr scharf ist, da sonst starke Krate entstehen und das Fräsbild nicht verwendbar ist.

Als letztes bin ich mit einem 4mm Fräser die Außenkontur des PCB angefahren.

Gespannt habe ich alles mit doppelseitigem Klebeband auf einer zuvor plan gefrästen Holzplatte.

Alles zusammen gelötet sieht dann übrigens so aus:

Wetterstation läuft soweit. pic.twitter.com/7xEy4WC7BV

— hmnd (@harmoniemand) February 10, 2020

pic.twitter.com/zxOLX2TayR

— hmnd (@harmoniemand) February 10, 2020