Eigentlich ne Idee schon von 2018: Temperatur in den Badeseen messen. Der Versuch damals mit ESP-basierten LoRaWAN-Nodes, viel zu kleiner Solarzelle und 18650-Akku war total dämlich, weil der Aufbau mit einem ESP viel zu viel Energie brauchte und fest unterm Steg montiert einfach nicht durch kam.

Neuer Ansatz ab 2025: freischwimmende Boje mit Arduino Pro Mini im Ultra-Low-Power-Modus und RFM95 mit einem der Huckepack-Boards aus dem Umweltmess-Projekt

Vom Wasser aus die Temperatur zu messen und über LoRaWAN zu verschicken, ist nicht trivial:

• Laut LFU Bayern soll die Messung bei schwimmenden Messstellen in 50cm Tiefe unterhalb des Schwimmkörpers geschehen.
• ggf. sollte die Messung mit einem geeichten Schöpfthermometer überprüft werden (vgl. Merkblatt 233 des LFU oben)
• Die elektronische Messsonde muss also bei Bedarf justiert werden (können)
• Das Grünflächenamt wünschte sich, dass die Messstelle nicht etwa unauffällig „getarnt“ wird, sondern für Schwimmende als solche erkennbar ist. Auch wenn sich größere Mengen von Wasserpflanzen vom Seegrund lösen und flächig aufschwimmen, sollte die Messstelle erkannt werden können – auch damit sie nicht beschädigt wird, wenn die Wasserpflanzen vom Boot aus entfernt werden

Die Idee war daher, dass das Messgerät mit einem Ringwadenschwimmer im See schwimmt, damit es deutlich erkennbar ist. Die sind aber eigentlich dazu gedacht, waagerecht im Wasser zu liegen und nicht aufrecht, so dass der „obere“ Teil mit dem Mikrocontroller und dem LoRa-Modul deutlich aufrecht über dem Wasser liegt.

Ein Kettenanker, um die „Boje“ aufrecht zu halten und über die Kette eine Befestigung für den Sensor 50cm unter dem Schwimmer zu bieten, scheidet aus: Darin könnten sich Schwimmende verwickeln. Bei den Badeplattformen gibt es solche Kettenanker, die sind aber vom Rand der Plattformen nur durch vorsätzliches Antauchen überhaupt erreichbar. Auch Stahlstangen als nach unten ragender Ballast scheiden also aus.

Die Idee war daher, einen Ringwadenschwimmer mit 4000g Auftriebskraft zu verwenden, durch den ein 25-mm-PVC-Rohr geführt werden kann. Oben wird ein Abzweigkasten IP66 verschraubt, in dem das LoRa-Board und zwei Primärzellen für die Spannungsversorgung „wohnen“. Unterhalb des Ringwadenschwimmers wird das PVC-Rohr auf 50mm erweitert. Dieser Teil dient als Ballast, damit die Gesamtkonstruktion aufrecht schwimmt. Das Kabel zum Messsensor führt nach unten und wird unter dem Rohr nach außen ins Wasser geführt. Das Ballast-Rohr wird dann mit Beton und Metall gefüllt, so dass es mit mindestens 2000g nach unten zieht, besser 2500g.

Die gesamte Boje kann dann mit einem kurzen z.B. kunststoffummantelten Drahtseil an der Schwimm-Absperrung zwischen Schwimmbereich und geschütztem Bereich (auf der geschützten Seite) angebracht werden.

• Auftriebskörper: Ringwadenschwimmer aus PVC, 4000 Gramm Auftrieb
• PVC Rohr 25 mm PN 16, 1 m
• PVC Rohr 50 mm PN 16, 1 m
• PVC-Reduziermuffe 50 mm/63 mm, reduziert auf 25 mm
• PVC-Verschraubung Klebemuffe 25 mm, Außengewinde 3/4" (26,44 mm)
• PVC-Klebekappe 50 mm
• Dichtung für Durchführung 3/4"
• Mutter für Durchführung 3/4"
• Tangit-Kleber
• Kabel-Schraubmuffe PG7 wasserdicht (AliExpress)
• Sensor DS18B20 mit Widerstand
• Basisplatine für Arduino Pro Mini und RFM95
• RFM95
• Arduino Pro Mini
• Anschlusskabel 2* Litze auf 9V-Block
• Batteriehalter 2* AAA seriell auf 9V-Block-Anschluss
• Abzweigdose f-tronic NFK11
• Zement, Quarzsand, Ballast-Metall
• Lochblech-Streifen, 2* Schraube durch den Lochblech-Streifen mit je 2* passender Mutter

Um den Sensor unten ins Wasser zu führen, ein Loch für die PG7-Schraubmuffe in die PVC-Klebekappe bohren. Gewinde der Schraubmuffe großzügig mit Tangit-Kleber bestreichen, durch das Loch führen und fest verschrauben. Trocknen lassen.

Danach ein kurzes (ca 4 cm) Stück 25-mm-PVC_Rohr abschneiden und von innen in die PVC-Klebekappe um die Innenverschraubung der PG7-Muffe kleben. Erneut trocknen lassen.

DS18B20-Sensor von „innen“ durch die Verschraubung führen (weiter als nötig). Kabel-Part mit passendem Unterwasser-Silikon bestreichen und durch die Verschraubung zurückführen. Gewinde für die Überwurfmutter mit Tangit bestreichen, Überwurfmutter aufschrauben und fest anziehen. Danach auch den Kabel-Part im 4-cm-Rohr auf der Innenseite der Kabelmuffe mit Unterwassersilikon ausgießen, damit das so richtig dicht ist. Gemäß Anweisung des Silikons komplett trocknen lassen.

50-mm-Rohr auf ca 50 cm (TODO CHECKEN!) zuschneiden. Kabel der Messsonde durch das Rohr führen und PVC-Klebemuffe mit Tangit mit dem 50-mm-Rohr verkleben. Trocknen lassen.

Diese Konstruktion muss nun mit genügend Ballast ausgegossen werden. In der ersten Fassung war der Ballast nur ca 600g schwer, damit ist die Boje einfach auf die Seite gekippt. Der Auftriebskörper trägt 4000g, d.h. der Ballast sollte mindestens 2000g schwer sein. Aktuelle Variante war: Betonmix anrühren, etwas Beton von oben ins Rohr gießen, mit (für Gewässer unbedenklichen) Metallteilen ergänzen, weiter Beton einfüllen. Zwischendurch antrocknen lassen, damit da nicht viel Feuchtigkeit im Rohr verbleibt. Nach und nach das Rohr auffüllen bis wenige Zentimeter unter der Oberkante.

Parallel kann die Oberseite vorbereitet werden.

Die Abzweigdose NFK11 war wider erwarten nicht groß genug, um von unten die 3/4“-Verschraubung ohne weitere Anpassungen durchzuführen. Hierzu musste die Überwurfmutter auf der eigentlich zur Wand zeigenden Seite der Abzweigdose abgeschliffen werden, damit sich das alles verschrauben ließ. Wieder ordentlich Tangit drauf, fest verschrauben, trocknen lassen.

Die Durchführung des 25-mm-Rohrs durch den Ringwadenschwimmer sollte so knapp bemessen sein, dass der Schwimmer kaum Spiel nach oben und unten hat. Idealerweise sollte die Gesamtlänge so aufgehen, dass die beidseitige Verschraubung mit dem Lochblech (siehe unten) relativ stramm ist.. Das so bemessene Rohr kann dann in den Adapter auf die 3/4”-Verschraubung mit Tangit eingeklebt werden. Unter dem Schwimmer folgt der Adapter vom 25-mm- auf das 50-mm-Rohr. Das Rohr muss vor dem Verkleben natürlich durch den Schwimmer geführt sein und das steht hier nicht ohne Grund! :D

Theoretisch könnte später jemand herkommen und die Verschraubung des Adapters auf die Abzweigdose lösen und dann hängt das rum. Um das zu umgehen, verbindet ein Lochblech-Streifen den unteren und den oberen Part. Damit das Kabel vom Sensor nicht vom Lochblech-Streifen aufgerubbelt wird, werden beide mit Schrumpfschlauch überzogen, der aufgefönt wird. Bevor die letzte Charge Beton in das 50-mm-Rohr eingebracht wird, wird der Lochblechstreifen in das 25-mm-Rohr eingezogen. Der sollte so passend sein, dass je eine genügend lange M4-Schraube mit je einer Mutter und einer Unterlegscheibe auf jeder Seite oben und unten mit dem Lochstreifen verschraubt werden kann, so dass Ober- und Unterseite mit möglichst wenig Spiel zusammenhalten.

Genau diese Verschraubung nun „unten“ auf der Ballastseite anbringen und durch das Übergangsstück nach oben durch das 25mm-Rohr führen. Nun das Übergangsstück mit dem 50-mm-Ballastrohr mit Tangit verkleben. Trocknen lassen.

Durch das 25-mm-Rohr von oben her nochmals Betonballast nachfüllen, so dass die Lochblech-Verschraubung unten satt in Beton sitzt. Feddich.