e-Paper-Wetterstation

Wetteranzeige für einen NodeMCU ESP8266 mit Waveshare 7.5" e-Paper V2 (800 × 480, schwarz/weiß). Wetterdaten kommen von OpenWeatherMap, dazu optional Home Assistant: nächste Müllabfuhr, PV-Ertrag und Akku, Hinweise wie „Salz nachfüllen“ oder Geburtstage.

• Modernes Layout: große Temperatur, Info-Spalte, 24-Stunden-Verlauf mit Niederschlag, 4-Tage-Vorhersage
• Schwarz heißt Handlungsbedarf: Müll-Karte und Hinweis-Chips werden nur dann invertiert
• Volle Umlaute: ä ö ü Ä Ö Ü ß ° · – auch in Ortsnamen und Wetterbeschreibungen („Mäßiger Schnee“, „Jänner“)
• Wettericons als Vektorgrafik, scharf in jeder Größe
• Nachtpause, optional Deep Sleep für Akkubetrieb, verständliche Fehlermeldungen am Display

Links: Müll schon draußen, ein Info-Chip. Rechts: ohne Home Assistant, mit klassischer Info-Kachel.

Hardware

Teil	Hinweis
NodeMCU 1.0 (ESP-12E), ESP8266	Board „NodeMCU 1.0 (ESP-12E Module)“
Waveshare e-Paper Driver HAT Rev2.1	Schalter Display Config = B, Interface Config = 0
Waveshare 7.5" e-Paper V2, 800 × 480, s/w (GDEW075T7)	getestet
Waveshare 7.5" e-Paper (B) V2, 800 × 480, s/w/rot (GDEW075Z08)	in config.h wählbar, ungetestet

Verkabelung NodeMCU → HAT

HAT	NodeMCU	Hinweis
VCC	3V3	nicht VIN: bei 5 V erkennt der Pegelwandler die 3,3-V-Signale nicht zuverlässig
GND	GND
DIN	D7	Hardware-SPI MOSI
CLK	D5	Hardware-SPI SCK
CS	D3	nicht D8: der HAT zieht CS hoch, auf D8 bootet der ESP8266 nicht
DC	D2
RST	D1
BUSY	D6

Für Deep Sleep (Akkubetrieb) zusätzlich D0 mit RST verbinden.

Einrichtung

1. Arduino IDE mit ESP8266-Boardpaket (getestet mit 3.1.2) installieren.
2. Bibliotheken über den Bibliotheksverwalter installieren: GxEPD2, Adafruit GFX Library, U8g2_for_Adafruit_GFX, ArduinoJson (Version 7).
3. Kostenlosen API-Key bei OpenWeatherMap anlegen (ein neuer Key wird erst nach bis zu 2 Stunden aktiv).
4. Im Ordner Wetterstation/ die Datei secrets_example.h nach secrets.h kopieren und ausfüllen: WLAN, API-Key, Ort und angezeigter Name. secrets.h steht in .gitignore und landet nie auf GitHub.
5. Wetterstation/Wetterstation.ino öffnen, Board „NodeMCU 1.0 (ESP-12E Module)“ wählen, hochladen.

Der serielle Monitor (115200 Baud) zeigt, was passiert. Befehle: u = sofort aktualisieren, d = Demo-Bild mit Beispieldaten, h = nur Home Assistant abfragen (z. B. um die Firewall zu prüfen).

Netzwerk

Der ESP8266 kann nur 2,4 GHz und WPA2 (kein WPA3, kein 5 GHz). Hängt er in einem eigenen IoT-Netz, muss die Firewall Folgendes erlauben:

Ziel	Port	Wofür
DNS-Server	53 UDP/TCP	Namensauflösung
at.pool.ntp.org, pool.ntp.org	123 UDP	Uhrzeit
api.openweathermap.org	80 TCP	Wetterdaten
Home Assistant, z. B. 192.168.1.10	8123 TCP	nur mit Home-Assistant-Anbindung

Einstellungen (config.h)

Einstellung	Standard	Bedeutung
PANEL_V2_BW / PANEL_V2_3C	PANEL_V2_BW	Display-Variante
DISPLAY_ROTATION	0	2 = um 180° gedreht
TIMEZONE	MEZ/MESZ	Zeitzone mit Sommerzeit
UPDATE_INTERVAL_MIN	30	Aktualisierung, ausgerichtet auf :00 und :30
NIGHT_PAUSE_START / _END	0 / 5	keine Aktualisierung zwischen 0 und 5 Uhr
USE_DEEP_SLEEP	false	true nur mit Brücke D0 → RST
DEMO_MODE	false	Beispieldaten ohne WLAN, zum Testen des Displays

Home Assistant (optional)

Empfohlen ist ein Template-Helfer, der Müll, PV/Akku und Hinweise in Home Assistant aufbereitet; die Station holt ihn mit einer einzigen Anfrage. Anleitung und fertiges Template: docs/home_assistant.md.

In secrets.h:

#define HA_URL            "http://192.168.1.10:8123"  // mit http:// und IP, ".local" geht nicht
#define HA_TOKEN          "..."                       // Profil -> Sicherheit -> Langlebige Zugriffstoken
#define HA_DISPLAY_ENTITY "sensor.eink_display"

Ohne Template-Sensor lassen sich auch bis zu vier einzelne Entities in der Info-Kachel anzeigen (HA_ENTITIES, Beispiele in secrets_example.h), z. B. ein Abfallkalender mit {"Müll", "calendar.abfallkalender", "message", "start_time"}.

Bei einem ungültigen Token fragt die Station bis zum Neustart nicht mehr nach, damit Home Assistant die IP-Adresse nicht sperrt.

Umlaute

Die Standard-Schriften von Adafruit GFX kennen nur ASCII, deshalb fehlten früher Umlaute. Hier werden U8g2-Schriften mit vollem Latin-1-Zeichensatz verwendet, und alle Texte laufen durch utf8Sanitize():

• UTF-8 (Normalfall) wird korrekt dargestellt.
• Dateien, die versehentlich als „ANSI“ (Windows-1252) gespeichert wurden, werden erkannt und umgewandelt.
• Zeichen außerhalb von Latin-1 werden ersetzt (č → c, ő → ö, „ “ → ", – → -), statt zu verschwinden.

Am besten trotzdem alle Dateien als UTF-8 speichern (Arduino IDE und VS Code machen das standardmäßig).

Fehlermeldungen am Display

Meldung	Lösung
Einrichtung nötig	secrets.h mit echten Werten füllen
Keine WLAN-Verbindung	SSID/Passwort prüfen, 2,4 GHz und WPA2 nötig
API-Key ungültig	Key prüfen; neue Keys brauchen bis zu 2 Stunden
Ort nicht gefunden	LOCATION_QUERY als „Ort,AT“ schreiben oder Koordinaten verwenden

Kurze Aussetzer überbrückt die Station: Das letzte Wetterbild bleibt stehen, eine Meldung kommt erst nach ca. 30 Minuten ohne Erfolg.

Projektaufbau

Datei	Inhalt
Wetterstation/Wetterstation.ino	Ablauf: WLAN, Zeit, Abruf, Zeichnen, Schlafen
config.h, secrets_example.h	Einstellungen
owm_client.*, ha_client.*, home_format.cpp	Datenabruf OpenWeatherMap / Home Assistant
forecast.*	Tageswerte aus der 3-Stunden-Vorhersage
layout.*, icons.*, draw_utils.*	Bildschirmaufbau und Grafik
fonts.*	Schriften im Flash, erzeugt mit tools/make_fonts.py
text_de.*	deutsche Texte, UTF-8-Behandlung
legacy/	ursprüngliche esp-open-sdk-Firmware (nicht mehr gepflegt)

Herkunft und Lizenz

Basiert auf dem weatherdisplay von Andrei Mehilainen (MIT-Lizenz, siehe LICENSE.txt); dessen Firmware liegt unverändert in legacy/. Die Arduino-Version wurde neu geschrieben. Schriften: FreeUniversal und Logisoso aus U8g2 (SIL Open Font License).