La sensoristica anemometrica e pluviometrica esterna si basa sui sensori della stazione metereologica PCE FWS-20 di prima generazione (con sensori separati). Si tratta di un anemometro a 3 coppette in materiale plastico (ABS, il collegamento tra rotore e parte fissa è tramite un cuscinetto), il segnale è di tipo impulsivo generato da un sensore di tipo reed (sul rotore è presente una calamita). Ad ogni giro dell’anemometro vengono generati 2 impulsi, un giro di anemometro al secondo equivale ad una velocità del vento di 2.4 km/h. La banderuola è costruita in modo simile all’anemometro ma presenta al suo interno una schedina elettronica con 2 funzioni:

1. Collegare l’anemometro alla centralina tramite un jack di tipo RJ-11
2. Generare il segnale digitale di direzione vento

Il segnale di direzione vento viene generato da un chip presente sullo schedino (non è presente alcun codice ma si presuppone che sia un microcontrollore molto basilare o altro chip di tipo VLSI). Sulla scheda sono presenti 16 sensori ad effetto Hall connessi al circuito integrato. Il circuito integrato genera un segnale di tipo seriale a 8 bit, i primi 4 bit (MSB) sono di Handshake, i restanti 4 bit sono la codifica della direzione rilevata.

Il pluviometro è composto da due recipienti identici in grado di basculare. Un magnete è collegato tra i due recipienti. Il recipiente posto più in alto si riempie di pioggia, quando è pieno si ribalta e si svuota grazie alla forza di gravità e viene generato un impulso (è presente come nell’anemometro un sensore di tipo reed). È stata modificata la parte superiore aggiungendo un imbuto ausiliare stampato in 3D (in PLA) per avere un diametro di 16 cm. Ogni impulso corrisponde a 0.3 mm di pioggia (o 0.3 l/m²).

La sensoristica termo-igrometrica e barometrica è stata sostituita interamente ed è stato usato un sensore “all-in-one” della BOSCH, il BME-280, un sensore low-cost che garantisce comunque una buona ripetibilità dei dati. La comunicazione con la centralina avviene tramite protocollo I2C. All’interno dello schermo solare (auto-costruito anch’esso) è presente anche un secondo sensore di temperatura, un DS18B20 della Dallas Semiconductor (ora Maxim Integrated), la misura di temperatura è la media aritmetica tra le 2 misure registrate. La misura non è valida se la differenza tra i dati  forniti dalle due sonde è superiore a 2°C. Il sensore di radiazione ultravioletta (indice UV) è il GY-1145.

La centralina è composta da un circuito stampato creato ad-hoc e si basa sulla scheda di sviluppo NODE-MCU, il cui “cuore” è il microcontrollore ESP8266EX della Espressif Systems. Il processore è un Tensilica L 106 a 32 bit di tipo RISC. Il sistema operativo integrato di tipo RTOS e la gestione del chip WiFi integrato richiedono solo il 20% della potenza di calcolo. L’ambiente di sviluppo utilizzato per la programmazione è Arduino. Il caricamento del firmware avviene tramite PC con una connessione USB direttamente alla scheda di sviluppo (che monta un CH340 come convertitore USB/ICSP).

Il software si occupa di gestire gli impulsi generati dall’anemometro e dal pluviometro e di interrogare ad intervalli di tempo prestabiliti le sonde nello schermo solare. Le misure di velocità del vento sono calcolate ogni 2,5 secondi e mediate fino all’invio al datalogger mentre le misure di temperatura, umidità, pressione e indice uv sono effettuate ogni 10 secondi.

L’invio dei dati avviene ogni 60 secondi tramite richiesta GET ad un server http installato su un Raspberry Pi 3 al'interno dell’abitazione e connesso tramite cavo ethernet al modem router. La connessione WiFi è generata tramite access point dal Raspberry Pi stesso: è una classica connessione WiFi a 2.4GHz (di tipo IEEE 802.11g visto che non è richiesta una elevata banda di trasmissione).

I dati sono salvati in un database MYSQL in duplice copia, un database locale nel Raspberry Pi e un database remoto su Altervista.org.