ESP-01 E1-Fehler dokumentiert, Python-Backend, robusterer CCS811-Start

- README: Hardware-Belegung, Start im Hotspot und Fehlerbehebung "WLAN Fehler E1"
  (TX/RX muessen gekreuzt sein, gemeinsame Masse, 3,3-V-Versorgung, Durchreiche-Test)
- backend: Node-Server durch Python-Server ersetzt (laeuft unter Windows ohne Installation),
  prueft beim Start SERVER_IP gegen die Laptop-IP; start.bat, firewall_freigeben.bat
- firmware: CCS811 erst nach dem WLAN starten und bei Fehler erneut versuchen,
  WLAN-Neuverbindung hoechstens einmal pro Minute; wifi_config.example.h; ccs811_diagnose

Co-Authored-By: Claude Opus 5.5 <noreply@anthropic.com>

README.md

@@ -7,6 +7,11 @@ Das vollständige Konzept steht in [docs/aggregationskonzept.md](docs/aggregatio
 ## Datenfluss
 Sensoren (Arduino UNO) ➔ WiFi/Bluetooth ➔ Backend (Aggregation & Regeln) ➔ Frontend (Webinterface + 3D-Zwilling)
 
+Aktuell umgesetzt:
+```
+DHT11 + CCS811 ─▶ Arduino Uno ─Serial (Pin 0/1)─▶ ESP-01 ─WLAN (Handy-Hotspot)─▶ Laptop: backend/server.py :3000 ◀── Browser
+```
+
 ## Repo-Struktur
 | Ordner | Inhalt |
 |---|---|
@@ -16,4 +21,47 @@ Sensoren (Arduino UNO) ➔ WiFi/Bluetooth ➔ Backend (Aggregation & Regeln) ➔
 | `frontend/` | Responsive Webinterface (Live-Werte, Präferenz-Slider) und 3D-Raum |
 
 ## Status
-Repo-Grundgerüst; noch kein Code. Tech-Stack offen (siehe Offene Entscheidungen in [docs/offene-punkte.md](docs/offene-punkte.md)).
+Live-Messwerte laufen Ende-zu-Ende: Der Arduino misst Temperatur, Luftfeuchte, eCO₂ und TVOC, zeigt sie auf dem LCD und sendet sie per ESP-01 an `backend/server.py`; die Website (`frontend/`) zeigt sie live mit Verlauf und CO₂-Alarm. Aggregation/Präferenzen und 3D-Zwilling fehlen noch (siehe [docs/offene-punkte.md](docs/offene-punkte.md)).
+
+## Hardware
+| Bauteil | Anschluss am Uno |
+|---|---|
+| DHT11 | Daten → Pin 2 |
+| LCD 16×2 | RS 7, E 8, D4–D7 → 9–12, RW → GND, V0 → Poti |
+| CCS811 (CJMCU-811) | VCC → 3,3 V, GND, SDA → A4, SCL → A5, WAK → GND, ADD → GND (Adresse 0x5A) |
+| ESP-01 | **TX → Pin 0, RX → Pin 1 (gekreuzt!)**, VCC + EN → 3,3 V, GND; RST, GPIO0, GPIO2 frei |
+
+Der 3,3-V-Pin des Uno liefert nur ca. 150 mA, der ESP-01 braucht beim Start kurz bis zu 300 mA. Wir versorgen den ESP deshalb aus einer eigenen 3,3-V-Quelle (zweiter Uno); deren **GND muss mit dem GND des Haupt-Uno verbunden** sein.
+
+## Starten
+1. `firmware/dht11_lcd/wifi_config.example.h` als `wifi_config.h` kopieren und Hotspot-Name, Passwort und Laptop-IP eintragen (die Datei ist in `.gitignore`).
+2. iPhone-Hotspot mit **„Maximale Kompatibilität“** einschalten (ESP-01 kann nur 2,4 GHz), Laptop verbinden.
+3. Einmalig `backend/firewall_freigeben.bat` als Administrator ausführen.
+4. `backend/start.bat` starten – muss „OK: SERVER_IP … passt“ melden, sonst die angezeigte IP in `wifi_config.h` eintragen.
+5. ESP-Datenkabel von Pin 0/1 abziehen, `firmware/dht11_lcd` hochladen, Kabel wieder anstecken, Reset.
+6. LCD zeigt „WLAN OK“, Website: http://localhost:3000
+
+## Fehlerbehebung: „WLAN Fehler E1“ (ESP antwortet nicht)
+
+**Symptom:** Das LCD zeigte nach dem Start immer „WLAN Fehler E1“, egal wie TX/RX gesteckt waren; `esp_test` zeigte bei jeder Baudrate „keine Antwort“. Zeitweise meldete außerdem der CCS811 „CCS811 Fehler!“.
+
+**Ursachen (es waren mehrere gleichzeitig):**
+1. **TX/RX nach Instructables-Anleitung verkabelt.** Die Anleitung „Add WiFi to Arduino UNO“ benutzt den Uno nur als USB-Adapter (leerer Sketch, der Laptop spricht mit dem ESP). Dafür wird *gerade* verbunden (ESP TX → Pin 1, ESP RX → Pin 0), weil der USB-Chip des Uno intern schon kreuzt. In unserem Projekt spricht aber der **Uno selbst** mit dem ESP – dann muss **gekreuzt** werden: **ESP TX → Pin 0 (RX), ESP RX → Pin 1 (TX)**.
+2. **Keine gemeinsame Masse.** Der ESP hing an der 3,3 V eines zweiten Uno, dessen GND nicht mit dem Haupt-Uno verbunden war. Ohne gemeinsame Masse kommen auf TX/RX keine sauberen Signale an (der ESP läuft trotzdem, die blaue LED blinkt beim Start).
+3. **Zu schwache 3,3-V-Versorgung.** Hingen ESP und CCS811 gemeinsam am 3,3-V-Pin des Uno, brach die Spannung beim Start des ESP ein: Der ESP startete unzuverlässig, und der CCS811 antwortete beim Initialisieren nicht („CCS811 Fehler!“). Der Sketch startet den CCS811 deshalb jetzt erst nach dem WLAN und versucht es bei Fehlern erneut.
+
+**So haben wir es eingegrenzt (Durchreiche-Test, ohne eigenen Sketch):**
+1. Leeren Sketch (Datei → Beispiele → 01.Basics → BareMinimum) auf den Uno laden.
+2. ESP **gerade** anschließen: TX → Pin 1, RX → Pin 0, gemeinsame Masse.
+3. Serial Monitor auf **74880 Baud**, ESP neu einstecken → lesbare Bootmeldung (`SDK ver: …`) heißt: ESP lebt, TX-Leitung ok.
+4. Serial Monitor auf **115200 Baud** und „Sowohl NL als auch CR“, `AT` senden → `OK` heißt: ESP voll funktionsfähig.
+5. `AT+CWMODE=1` und `AT+CWJAP="<SSID>","<Passwort>"` → `WIFI CONNECTED`, `WIFI GOT IP`, `OK` heißt: Hotspot ok.
+6. Optional `AT+UART_DEF=9600,8,1,0,0`: ESP dauerhaft auf 9600 Baud (vom Uno zuverlässiger empfangen, der Sketch erkennt 9600 automatisch).
+7. Danach für `dht11_lcd` wieder **gekreuzt** anschließen.
+
+| LCD | Bedeutung |
+|---|---|
+| WLAN Fehler E1 | ESP antwortet nicht: TX/RX nicht gekreuzt, GND fehlt, Strom zu schwach |
+| WLAN Fehler E2 | ESP antwortet, Station-Modus nicht setzbar |
+| WLAN Fehler E3 | Hotspot nicht erreichbar: SSID/Passwort, „Maximale Kompatibilität“ aus, Hotspot aus |
+| CCS811 Fehler! | Sensor antwortet nicht am I2C: Verkabelung prüfen, `firmware/ccs811_diagnose` zeigt den genauen Schritt |

backend/README.md

@@ -1,17 +1,23 @@
 # Backend (Empfang + Auslieferung des Frontends)
 
-Minimaler Server mit Node-Bordmitteln (Node ≥ 18, kein `npm install`). Er nimmt die Messwerte des ESP8266 entgegen, hält die letzten 100 Messungen im Speicher und liefert zusätzlich das Frontend aus. Die Aggregationslogik (Präferenzen, CO2-Hard-Constraint, Sensor-Veto) ist hier noch **nicht** enthalten.
+Minimaler Server mit Python-Bordmitteln (Python ≥ 3.8, kein `pip install`, läuft direkt unter Windows). Er nimmt die Messwerte des ESP8266 entgegen, hält die letzten 100 Messungen im Speicher und liefert zusätzlich das Frontend aus. Die Aggregationslogik (Präferenzen, CO2-Hard-Constraint, Sensor-Veto) ist hier noch **nicht** enthalten.
 
 ```
-ESP8266 ──POST /api/messwerte──▶ backend/server.js ◀──GET /api/messwerte── Browser (frontend/)
+ESP8266 ──POST /api/messwerte──▶ backend/server.py ◀──GET /api/messwerte── Browser (frontend/)
 ```
 
 ## Starten
+Doppelklick auf `start.bat` oder:
 ```bash
-node backend/server.js          # Port 3000 (oder: node backend/server.js 8080)
+python backend/server.py          # Port 3000 (oder: python backend/server.py 8080)
-node backend/simulator.js       # optional: Fake-Sensordaten ohne Hardware
+python backend/simulator.py       # optional: Fake-Sensordaten ohne Hardware
 ```
-Frontend: http://localhost:3000
+Frontend: http://localhost:3000, im Hotspot von anderen Geräten: `http://<Laptop-IP>:3000`
+
+Beim Start zeigt der Server die IP-Adressen des Laptops und prüft, ob `SERVER_IP` in `firmware/dht11_lcd/wifi_config.h` dazu passt („OK“ bzw. „ACHTUNG“). Jeder empfangene Messwert erscheint mit Absender-IP im Fenster (`127.0.0.1` = Simulator, `172.20.10.x` = ESP im Hotspot).
+
+## Firewall (einmalig)
+Windows stuft den Handy-Hotspot meist als „öffentliches Netz“ ein und blockiert eingehende Verbindungen. `firewall_freigeben.bat` per Rechtsklick → „Als Administrator ausführen“ gibt Port 3000 frei.
 
 ## Schnittstelle (Datenvertrag)
 `POST /api/messwerte`, `Content-Type: application/json`, reines HTTP (kein TLS):
@@ -31,17 +37,8 @@ Alle Felder sind Zahlen; ein Feld darf fehlen oder `null` sein (z. B. CCS811 noc
 
 `GET /api/messwerte` liefert `{"aktuell": {...} | null, "verlauf": [...]}`.
 
-Test ohne Hardware:
+Test ohne Hardware (PowerShell):
-```bash
-curl -X POST localhost:3000/api/messwerte -H 'Content-Type: application/json' \
-     -d '{"temperatur":22.5,"luftfeuchte":45,"eco2":1150,"tvoc":30}'
-```
-
-## ESP8266 erreicht den Server nicht? (WSL2)
-Läuft der Server in WSL2, hat er eine eigene IP, die im WLAN nicht erreichbar ist. Der ESP muss die **Windows-IP** des Rechners ansprechen (`ipconfig`), und der Port muss durchgereicht werden (PowerShell als Administrator):
-
 ```powershell
-netsh interface portproxy add v4tov4 listenport=3000 listenaddress=0.0.0.0 connectport=3000 connectaddress=<WSL-IP>
+Invoke-RestMethod -Method Post -Uri http://localhost:3000/api/messwerte -ContentType "application/json" `
-New-NetFirewallRule -DisplayName "Lernklima 3000" -Direction Inbound -Protocol TCP -LocalPort 3000 -Action Allow
+  -Body '{"temperatur":22.5,"luftfeuchte":45,"eco2":1150,"tvoc":30}'
 ```
-Die WSL-IP zeigt `wsl hostname -I`. Alternativ in `%UserProfile%\.wslconfig` den Modus `networkingMode=mirrored` setzen und die Firewall-Regel anlegen.

backend/firewall_freigeben.bat

@@ -0,0 +1,5 @@
+@echo off
+REM Einmalig als Administrator ausfuehren (Rechtsklick > Als Administrator ausfuehren):
+REM erlaubt dem ESP8266 im Hotspot (Windows stuft ihn meist als "oeffentliches Netz" ein) den Zugriff auf Port 3000.
+netsh advfirewall firewall add rule name="Arduino Messwerte 3000" dir=in action=allow protocol=TCP localport=3000 profile=any
+pause

backend/server.js

@@ -1,97 +0,0 @@
-// Minimaler Empfangs-Server: ESP8266 ➔ POST /api/messwerte ➔ Frontend (GET /api/messwerte)
-// Nur Node-Bordmittel, kein npm install nötig. Start: node backend/server.js [Port]
-const http = require("http");
-const fs = require("fs");
-const path = require("path");
-
-const PORT = Number(process.argv[2] || process.env.PORT || 3000);
-const FRONTEND_DIR = path.join(__dirname, "..", "frontend");
-const MAX_VERLAUF = 100;
-const MAX_BODY_BYTES = 1024;
-
-// Erlaubte Felder des Datenvertrags (siehe backend/README.md)
-const FELDER = ["temperatur", "luftfeuchte", "eco2", "tvoc"];
-
-const verlauf = []; // { zeit: ISO-String, temperatur, luftfeuchte, eco2, tvoc }
-
-const MIME = {
-  ".html": "text/html; charset=utf-8",
-  ".js": "text/javascript; charset=utf-8",
-  ".css": "text/css; charset=utf-8",
-  ".svg": "image/svg+xml",
-};
-
-function sendJson(res, status, obj) {
-  res.writeHead(status, { "Content-Type": "application/json; charset=utf-8", "Cache-Control": "no-store" });
-  res.end(JSON.stringify(obj));
-}
-
-function leseBody(req, callback) {
-  let body = "";
-  let zuGross = false;
-  req.on("data", (chunk) => {
-    body += chunk;
-    if (body.length > MAX_BODY_BYTES) {
-      zuGross = true;
-      req.destroy();
-    }
-  });
-  req.on("end", () => callback(zuGross ? null : body));
-}
-
-function messwertAnnehmen(req, res) {
-  leseBody(req, (body) => {
-    if (body === null) return sendJson(res, 413, { fehler: "Anfrage zu gross" });
-    let daten;
-    try {
-      daten = JSON.parse(body);
-    } catch {
-      return sendJson(res, 400, { fehler: "Ungueltiges JSON" });
-    }
-    const eintrag = { zeit: new Date().toISOString() };
-    for (const feld of FELDER) {
-      // Fehlende Sensoren (z. B. CCS811 noch nicht bereit) dürfen fehlen/null sein
-      const wert = daten[feld];
-      if (wert === undefined || wert === null) {
-        eintrag[feld] = null;
-      } else if (typeof wert === "number" && Number.isFinite(wert)) {
-        eintrag[feld] = wert;
-      } else {
-        return sendJson(res, 400, { fehler: `Feld '${feld}' muss eine Zahl sein` });
-      }
-    }
-    verlauf.push(eintrag);
-    if (verlauf.length > MAX_VERLAUF) verlauf.shift();
-    console.log(new Date().toLocaleTimeString("de-DE"), JSON.stringify(eintrag));
-    sendJson(res, 200, { ok: true });
-  });
-}
-
-function statischAusliefern(req, res) {
-  const pfad = new URL(req.url, "http://x").pathname;
-  const datei = path.normalize(path.join(FRONTEND_DIR, pfad === "/" ? "index.html" : pfad));
-  if (!datei.startsWith(FRONTEND_DIR + path.sep)) return sendJson(res, 403, { fehler: "Verboten" });
-  fs.readFile(datei, (err, inhalt) => {
-    if (err) return sendJson(res, 404, { fehler: "Nicht gefunden" });
-    res.writeHead(200, { "Content-Type": MIME[path.extname(datei)] || "application/octet-stream" });
-    res.end(inhalt);
-  });
-}
-
-const server = http.createServer((req, res) => {
-  const pfad = new URL(req.url, "http://x").pathname;
-  if (pfad === "/api/messwerte") {
-    if (req.method === "POST") return messwertAnnehmen(req, res);
-    if (req.method === "GET") {
-      return sendJson(res, 200, { aktuell: verlauf[verlauf.length - 1] || null, verlauf });
-    }
-    return sendJson(res, 405, { fehler: "Methode nicht erlaubt" });
-  }
-  if (req.method === "GET") return statischAusliefern(req, res);
-  sendJson(res, 405, { fehler: "Methode nicht erlaubt" });
-});
-
-// 0.0.0.0, damit der ESP8266 im WLAN den Server erreicht
-server.listen(PORT, "0.0.0.0", () => {
-  console.log(`Server laeuft auf http://0.0.0.0:${PORT}  (Frontend: http://localhost:${PORT})`);
-});

backend/server.py

@@ -0,0 +1,135 @@
+# Minimaler Empfangs-Server: ESP8266 -> POST /api/messwerte -> Website (GET /api/messwerte)
+# Nur Python-Bordmittel, kein pip install noetig. Start: python server.py [Port]  (oder start.bat)
+import json
+import math
+import re
+import socket
+import sys
+from collections import deque
+from datetime import datetime, timezone
+from http.server import BaseHTTPRequestHandler, ThreadingHTTPServer
+from pathlib import Path
+
+PORT = int(sys.argv[1]) if len(sys.argv) > 1 else 3000
+HIER = Path(__file__).resolve().parent
+FRONTEND_DIR = HIER.parent / "frontend"
+WIFI_CONFIG = HIER.parent / "firmware" / "dht11_lcd" / "wifi_config.h"
+MAX_VERLAUF = 100
+MAX_BODY_BYTES = 1024
+
+# Erlaubte Felder des Datenvertrags (so sendet esp_wifi.h)
+FELDER = ["temperatur", "luftfeuchte", "eco2", "tvoc"]
+
+verlauf = deque(maxlen=MAX_VERLAUF)  # { zeit: ISO-String, temperatur, luftfeuchte, eco2, tvoc }
+
+MIME = {
+    ".html": "text/html; charset=utf-8",
+    ".js": "text/javascript; charset=utf-8",
+    ".css": "text/css; charset=utf-8",
+    ".svg": "image/svg+xml",
+}
+
+
+class Handler(BaseHTTPRequestHandler):
+    def sende_json(self, status, obj):
+        daten = json.dumps(obj).encode("utf-8")
+        self.send_response(status)
+        self.send_header("Content-Type", "application/json; charset=utf-8")
+        self.send_header("Cache-Control", "no-store")
+        self.send_header("Content-Length", str(len(daten)))
+        self.end_headers()
+        self.wfile.write(daten)
+
+    def pfad(self):
+        return self.path.split("?", 1)[0]
+
+    def do_POST(self):
+        if self.pfad() != "/api/messwerte":
+            return self.sende_json(405, {"fehler": "Methode nicht erlaubt"})
+
+        laenge = int(self.headers.get("Content-Length") or 0)
+        if laenge > MAX_BODY_BYTES:
+            return self.sende_json(413, {"fehler": "Anfrage zu gross"})
+        try:
+            daten = json.loads(self.rfile.read(laenge))
+        except (ValueError, UnicodeDecodeError):
+            return self.sende_json(400, {"fehler": "Ungueltiges JSON"})
+        if not isinstance(daten, dict):
+            return self.sende_json(400, {"fehler": "JSON-Objekt erwartet"})
+
+        eintrag = {"zeit": datetime.now(timezone.utc).isoformat(timespec="milliseconds").replace("+00:00", "Z")}
+        for feld in FELDER:
+            # Fehlende Sensoren (z. B. CCS811 noch nicht bereit) duerfen fehlen/null sein
+            wert = daten.get(feld)
+            if wert is None:
+                eintrag[feld] = None
+            elif isinstance(wert, (int, float)) and not isinstance(wert, bool) and math.isfinite(wert):
+                eintrag[feld] = wert
+            else:
+                return self.sende_json(400, {"fehler": f"Feld '{feld}' muss eine Zahl sein"})
+
+        verlauf.append(eintrag)
+        print(datetime.now().strftime("%H:%M:%S"), self.client_address[0], json.dumps(eintrag), flush=True)
+        self.sende_json(200, {"ok": True})
+
+    def do_GET(self):
+        pfad = self.pfad()
+        if pfad == "/api/messwerte":
+            return self.sende_json(200, {"aktuell": verlauf[-1] if verlauf else None, "verlauf": list(verlauf)})
+
+        datei = (FRONTEND_DIR / ("index.html" if pfad == "/" else pfad.lstrip("/"))).resolve()
+        if FRONTEND_DIR not in datei.parents:
+            return self.sende_json(403, {"fehler": "Verboten"})
+        if not datei.is_file():
+            return self.sende_json(404, {"fehler": "Nicht gefunden"})
+        inhalt = datei.read_bytes()
+        self.send_response(200)
+        self.send_header("Content-Type", MIME.get(datei.suffix, "application/octet-stream"))
+        self.send_header("Content-Length", str(len(inhalt)))
+        self.end_headers()
+        self.wfile.write(inhalt)
+
+    def log_message(self, *args):
+        pass  # keine Zeile pro Seitenabruf, nur empfangene Messwerte werden ausgegeben
+
+
+def eigene_ips():
+    """IPv4-Adressen dieses PCs (ohne 127.x), z. B. 172.20.10.x im iPhone-Hotspot."""
+    try:
+        infos = socket.getaddrinfo(socket.gethostname(), None, socket.AF_INET)
+    except socket.gaierror:
+        return []
+    return sorted({info[4][0] for info in infos if not info[4][0].startswith("127.")})
+
+
+def konfigurierte_server_ip():
+    try:
+        treffer = re.search(r'#define\s+SERVER_IP\s+"([^"]+)"', WIFI_CONFIG.read_text(encoding="utf-8"))
+    except OSError:
+        return None
+    return treffer.group(1) if treffer else None
+
+
+def ip_hinweis():
+    ips = eigene_ips()
+    soll = konfigurierte_server_ip()
+    print("IP-Adressen dieses PCs:", ", ".join(ips) or "keine (nicht verbunden?)")
+    if soll is None:
+        return
+    if soll in ips:
+        print(f"OK: SERVER_IP in wifi_config.h ({soll}) passt zu diesem PC.")
+    else:
+        print(f"ACHTUNG: wifi_config.h sendet an {soll}, diese IP hat der PC gerade nicht!")
+        print("  -> Mit dem Hotspot verbinden bzw. SERVER_IP auf die Hotspot-IP oben aendern und neu flashen.")
+
+
+if __name__ == "__main__":
+    # 0.0.0.0, damit der ESP8266 im WLAN/Hotspot den Server erreicht
+    server = ThreadingHTTPServer(("0.0.0.0", PORT), Handler)
+    print(f"Server laeuft auf Port {PORT}  (Website: http://localhost:{PORT})")
+    ip_hinweis()
+    print("Beenden mit Strg+C\n", flush=True)
+    try:
+        server.serve_forever()
+    except KeyboardInterrupt:
+        pass

backend/simulator.js

@@ -1,27 +0,0 @@
-// Simuliert den ESP8266: schickt alle 2 s Fantasiewerte an den Server (Entwicklung ohne Hardware).
-// Start: node backend/simulator.js [Server-URL]   z. B. http://localhost:3000
-const basis = process.argv[2] || "http://localhost:3000";
-let schritt = 0;
-
-async function sende() {
-  schritt++;
-  const messwert = {
-    temperatur: Math.round((22 + 2 * Math.sin(schritt / 20)) * 10) / 10,
-    luftfeuchte: Math.round((45 + 5 * Math.sin(schritt / 15)) * 10) / 10,
-    eco2: Math.round(800 + 400 * Math.sin(schritt / 25)), // überschreitet zeitweise 1000 ppm
-    tvoc: Math.round(40 + 30 * Math.sin(schritt / 10) + 30),
-  };
-  try {
-    await fetch(basis + "/api/messwerte", {
-      method: "POST",
-      headers: { "Content-Type": "application/json" },
-      body: JSON.stringify(messwert),
-    });
-    console.log("gesendet", JSON.stringify(messwert));
-  } catch (fehler) {
-    console.log("Server nicht erreichbar:", fehler.message);
-  }
-}
-
-setInterval(sende, 2000);
-sende();

backend/simulator.py

@@ -0,0 +1,27 @@
+# Simuliert den ESP8266: schickt alle 2 s Fantasiewerte an den Server (Entwicklung ohne Hardware).
+# Start: python simulator.py [Server-URL]   z. B. http://localhost:3000
+import json
+import math
+import sys
+import time
+import urllib.request
+
+basis = sys.argv[1] if len(sys.argv) > 1 else "http://localhost:3000"
+schritt = 0
+
+while True:
+    schritt += 1
+    messwert = {
+        "temperatur": round(22 + 2 * math.sin(schritt / 20), 1),
+        "luftfeuchte": round(45 + 5 * math.sin(schritt / 15), 1),
+        "eco2": round(800 + 400 * math.sin(schritt / 25)),  # ueberschreitet zeitweise 1000 ppm
+        "tvoc": round(70 + 30 * math.sin(schritt / 10)),
+    }
+    anfrage = urllib.request.Request(basis + "/api/messwerte", data=json.dumps(messwert).encode(),
+                                     headers={"Content-Type": "application/json"})
+    try:
+        urllib.request.urlopen(anfrage, timeout=3).read()
+        print("gesendet", json.dumps(messwert))
+    except OSError as fehler:
+        print("Server nicht erreichbar:", fehler)
+    time.sleep(2)

backend/start.bat

@@ -0,0 +1,5 @@
+@echo off
+REM Startet den Webserver. Website: http://localhost:3000
+cd /d "%~dp0"
+python server.py %*
+pause

docs/offene-punkte.md

@@ -1,7 +1,7 @@
 # Offene Entscheidungen
 
 - [ ] Backend-Sprache/Framework (z. B. Node.js, Python/FastAPI)
-- [ ] Transport Sensoren ➔ Backend (HTTP, MQTT, WebSocket; WiFi vs. Bluetooth). Hinweis: Arduino UNO hat kein WiFi – ggf. ESP-Modul/UNO R4 WiFi.
+- [x] Transport Sensoren ➔ Backend: HTTP-POST über ESP-01 (AT-Befehle) im WLAN/Handy-Hotspot
 - [ ] Live-Updates im Frontend (WebSocket / SSE)
 - [ ] Frontend-Framework und 3D-Bibliothek (z. B. three.js)
 - [ ] Wetter-API (Außentemperatur, Windvorhersage, Feinstaub)
@@ -9,4 +9,4 @@
 - [ ] Schwellwerte: CO2-Limit (1000 ppm), „extremer Lärm", „extremer Wind"
 - [ ] Gewichtung: Dozent vs. Studierende beim Durchschnitt? Zeitfenster/Verfall alter Eingaben?
 - [ ] Authentifizierung/Anonymität der Nutzer (Mehrfachabgaben verhindern)
-- [ ] Simulation von Sensordaten für Entwicklung ohne Hardware
+- [x] Simulation von Sensordaten für Entwicklung ohne Hardware (`backend/simulator.py`)

firmware/ccs811_diagnose/ccs811_diagnose.ino

@@ -0,0 +1,211 @@
+// Schritt-fuer-Schritt-Diagnose fuer den CCS811 (CJMCU-811), ohne Adafruit-Bibliothek, direkt ueber I2C.
+// Ausgabe im Serial Monitor (9600 Baud). ESP nicht angeschlossen.
+// Verdrahtung: VCC -> 3,3 V, GND -> GND, SDA -> A4, SCL -> A5, WAK -> GND, ADD -> GND (Adresse 0x5A)
+#include <Wire.h>
+
+// CCS811-Register (Datenblatt)
+const uint8_t REG_STATUS = 0x00;
+const uint8_t REG_MEAS_MODE = 0x01;
+const uint8_t REG_ALG_RESULT = 0x02;
+const uint8_t REG_HW_ID = 0x20;
+const uint8_t REG_HW_VERSION = 0x21;
+const uint8_t REG_FW_BOOT_VERSION = 0x23;
+const uint8_t REG_FW_APP_VERSION = 0x24;
+const uint8_t REG_ERROR_ID = 0xE0;
+const uint8_t REG_APP_START = 0xF4;
+const uint8_t REG_SW_RESET = 0xFF;
+
+uint8_t adresse = 0;
+bool bereit = false;
+
+bool schreibe(uint8_t reg, const uint8_t* daten, uint8_t n) {
+  Wire.beginTransmission(adresse);
+  Wire.write(reg);
+  Wire.write(daten, n);
+  return Wire.endTransmission() == 0;
+}
+
+bool lese(uint8_t reg, uint8_t* daten, uint8_t n) {
+  Wire.beginTransmission(adresse);
+  Wire.write(reg);
+  if (Wire.endTransmission() != 0) return false;
+  if (Wire.requestFrom(adresse, n) != n) return false;
+  for (uint8_t i = 0; i < n; i++) daten[i] = Wire.read();
+  return true;
+}
+
+void hex(uint8_t wert) {
+  Serial.print(F("0x"));
+  if (wert < 0x10) Serial.print('0');
+  Serial.print(wert, HEX);
+}
+
+void zeigeStatus(uint8_t s) {
+  Serial.print(F("  STATUS = "));
+  hex(s);
+  Serial.print(F("  ERROR="));
+  Serial.print(s & 0x01);
+  Serial.print(F(" DATA_READY="));
+  Serial.print((s >> 3) & 1);
+  Serial.print(F(" APP_VALID="));
+  Serial.print((s >> 4) & 1);
+  Serial.print(F(" FW_MODE="));
+  Serial.println((s >> 7) & 1);
+}
+
+void zeigeFehler() {
+  uint8_t e;
+  if (!lese(REG_ERROR_ID, &e, 1)) {
+    Serial.println(F("  ERROR_ID nicht lesbar"));
+    return;
+  }
+  Serial.print(F("  ERROR_ID = "));
+  hex(e);
+  Serial.println();
+  if (e & 0x01) Serial.println(F("   - WRITE_REG_INVALID"));
+  if (e & 0x02) Serial.println(F("   - READ_REG_INVALID"));
+  if (e & 0x04) Serial.println(F("   - MEASMODE_INVALID"));
+  if (e & 0x08) Serial.println(F("   - MAX_RESISTANCE: Sensorelement defekt oder extremer Wert"));
+  if (e & 0x10) Serial.println(F("   - HEATER_FAULT: Heizer defekt"));
+  if (e & 0x20) Serial.println(F("   - HEATER_SUPPLY: Versorgungsspannung zu schwach -> 3,3 V / GND pruefen"));
+}
+
+// Liefert false und Erklaerung, wenn ein Schritt scheitert
+bool initialisiere() {
+  // 1) Pegel der Leitungen ohne interne Pull-ups: die Platine zieht SDA/SCL auf ihre 3,3 V
+  pinMode(A4, INPUT);
+  pinMode(A5, INPUT);
+  delay(10);
+  Serial.print(F("\n[1] Pegel: SDA(A4)="));
+  Serial.print(digitalRead(A4) ? F("HIGH") : F("LOW"));
+  Serial.print(F("  SCL(A5)="));
+  Serial.println(digitalRead(A5) ? F("HIGH") : F("LOW"));
+  if (!digitalRead(A4) || !digitalRead(A5)) {
+    Serial.println(F("    -> LOW = Leitung haengt auf GND oder Modul hat keinen Strom (VCC an 3,3 V?)"));
+  }
+
+  // 2) I2C-Scan
+  Wire.begin();
+  Wire.setClock(100000);
+  Wire.setWireTimeout(25000, true);  // kein Haengenbleiben bei blockiertem Bus
+  Serial.println(F("\n[2] I2C-Scan"));
+  uint8_t gefunden = 0;
+  for (uint8_t a = 1; a < 127; a++) {
+    Wire.beginTransmission(a);
+    uint8_t r = Wire.endTransmission();
+    if (r == 0) {
+      Serial.print(F("    Geraet bei "));
+      hex(a);
+      Serial.println();
+      gefunden++;
+      if (a == 0x5A || a == 0x5B) adresse = a;
+    } else if (r == 5) {
+      Serial.println(F("    Timeout: Bus blockiert (SDA/SCL Kurzschluss oder vertauscht?)"));
+      return false;
+    }
+  }
+  if (adresse == 0) {
+    Serial.println(gefunden ? F("    Kein CCS811 bei 0x5A/0x5B (andere Geraete gefunden)")
+                            : F("    KEIN Geraet: SDA/SCL vertauscht? VCC/GND? Loetstellen der Stiftleiste?"));
+    return false;
+  }
+
+  // 3) Software-Reset -> Bootloader-Modus
+  const uint8_t reset[] = {0x11, 0xE5, 0x72, 0x8A};
+  schreibe(REG_SW_RESET, reset, 4);
+  delay(100);
+
+  // 4) Chip-ID und Versionen
+  uint8_t id, hw, v[2];
+  Serial.println(F("\n[3] Chip"));
+  if (!lese(REG_HW_ID, &id, 1)) {
+    Serial.println(F("    HW_ID nicht lesbar (I2C-Fehler)"));
+    return false;
+  }
+  Serial.print(F("    HW_ID = "));
+  hex(id);
+  Serial.println(id == 0x81 ? F("  (richtig)") : F("  (FALSCH, erwartet 0x81: kein CCS811 oder gestoerter Bus)"));
+  if (id != 0x81) return false;
+  if (lese(REG_HW_VERSION, &hw, 1)) {
+    Serial.print(F("    HW_VERSION = "));
+    hex(hw);
+    Serial.println();
+  }
+  if (lese(REG_FW_BOOT_VERSION, v, 2)) {
+    Serial.print(F("    Bootloader = "));
+    Serial.print(v[0] >> 4); Serial.print('.'); Serial.print(v[0] & 0x0F); Serial.print('.'); Serial.println(v[1]);
+  }
+  if (lese(REG_FW_APP_VERSION, v, 2)) {
+    Serial.print(F("    App-Firmware = "));
+    Serial.print(v[0] >> 4); Serial.print('.'); Serial.print(v[0] & 0x0F); Serial.print('.'); Serial.println(v[1]);
+  }
+
+  // 5) Firmware starten
+  uint8_t s;
+  Serial.println(F("\n[4] Status vor APP_START"));
+  lese(REG_STATUS, &s, 1);
+  zeigeStatus(s);
+  if (!(s & 0x10)) {
+    Serial.println(F("    APP_VALID=0: keine gueltige Firmware auf dem Sensor (muesste neu geflasht werden)"));
+    return false;
+  }
+  schreibe(REG_APP_START, nullptr, 0);
+  delay(100);
+  Serial.println(F("\n[5] Status nach APP_START"));
+  lese(REG_STATUS, &s, 1);
+  zeigeStatus(s);
+  if (s & 0x01) zeigeFehler();
+  if (!(s & 0x80)) {
+    Serial.println(F("    FW_MODE=0: Firmware startet nicht"));
+    return false;
+  }
+
+  // 6) Messmodus 1: jede Sekunde ein Wert
+  const uint8_t modus = 0x10;
+  schreibe(REG_MEAS_MODE, &modus, 1);
+  delay(10);
+  lese(REG_STATUS, &s, 1);
+  if (s & 0x01) {
+    Serial.println(F("\n[6] Fehler beim Setzen des Messmodus"));
+    zeigeFehler();
+    return false;
+  }
+  Serial.println(F("\n[6] Messung laeuft (die ersten ~20 min sind 400 ppm / 0 ppb normal)\n"));
+  return true;
+}
+
+void setup() {
+  Serial.begin(9600);
+  Serial.println(F("\n===== CCS811 Diagnose ====="));
+  delay(500);  // CCS811 braucht nach dem Einschalten ~20 ms
+  bereit = initialisiere();
+  if (!bereit) {
+    Serial.println(F("\n##### Abbruch, siehe letzten Schritt #####"));
+  }
+}
+
+void loop() {
+  if (!bereit) return;
+  delay(1000);
+
+  uint8_t d[6];
+  if (!lese(REG_ALG_RESULT, d, 6)) {
+    Serial.println(F("Lesefehler (I2C)"));
+    return;
+  }
+  uint8_t status = d[4];
+  if (status & 0x01) {
+    zeigeStatus(status);
+    zeigeFehler();
+    return;
+  }
+  if (!(status & 0x08)) {
+    Serial.println(F("noch keine neuen Daten"));
+    return;
+  }
+  Serial.print(F("eCO2: "));
+  Serial.print(((uint16_t)d[0] << 8) | d[1]);
+  Serial.print(F(" ppm   TVOC: "));
+  Serial.print(((uint16_t)d[2] << 8) | d[3]);
+  Serial.println(F(" ppb"));
+}

firmware/dht11_lcd/dht11_lcd.ino

@@ -60,6 +60,16 @@ void baselineSpeichern() {
   EEPROM.put(BASELINE_ADRESSE, b);
 }
 
+// CCS811 starten: erst 0x5A (ADDR an GND), dann 0x5B (ADDR an VCC).
+// Wird in loop() wiederholt, falls der Sensor nicht antwortet (z. B. weil der ESP
+// beim Hochfahren die 3,3 V kurz einbrechen laesst).
+void ccsStarten() {
+  ccsOk = ccs.begin(0x5A) || ccs.begin(0x5B);
+  if (ccsOk) {
+    baselineLaden();
+  }
+}
+
 // Anzeige wechselt zwischen zwei Seiten, da das LCD nur 2 Zeilen hat
 bool zeigeLuftqualitaet = false;
 
@@ -72,12 +82,6 @@ void setup() {
   // DHT Sensor starten
   dht.begin();
 
-  // CCS811 starten: erst 0x5A (ADDR an GND), dann 0x5B (ADDR an VCC)
-  ccsOk = ccs.begin(0x5A) || ccs.begin(0x5B);
-  if (ccsOk) {
-    baselineLaden();
-  }
-
   // Kurze Startnachricht
   lcd.setCursor(0, 0);
   lcd.print("Sensor startet..");
@@ -95,6 +99,9 @@ void setup() {
     lcd.print("  ");
   }
 
+  // CCS811 erst nach dem ESP starten, dann ist dessen Einschalt-Stromspitze vorbei
+  ccsStarten();
+
   // Der DHT11 braucht nach dem Start einen Moment
   delay(2000);
   lcd.clear();
@@ -122,6 +129,9 @@ void loop() {
     zeigeLuftqualitaet = false;
 
     lcd.clear();
+    if (!ccsOk) {
+      ccsStarten();  // neuer Versuch, statt dauerhaft "Fehler" zu zeigen
+    }
     if (!ccsOk) {
       lcd.setCursor(0, 0);
       lcd.print("CCS811 Fehler!");

firmware/dht11_lcd/esp_wifi.h

@@ -1,11 +1,11 @@
 // ESP8266 (ESP-01) per AT-Befehle am Arduino Uno: sendet die Messwerte als HTTP-POST
-// an das Backend (POST /api/messwerte, Datenvertrag siehe backend/README.md).
+// an das Backend (POST /api/messwerte, Empfaenger: backend/server.py).
 #include "wifi_config.h"
 
-// --- ESP-01 Verdrahtung (wie Instructables "Add WiFi to Arduino UNO") ---
+// --- ESP-01 Verdrahtung (GEKREUZT, anders als Instructables "Add WiFi to Arduino UNO", siehe README) ---
 // ESP TX  -> Uno RX (Pin 0)   \ Hardware-Serial! Das Modul teilt sich die Leitung mit dem USB-Anschluss:
 // ESP RX  -> Uno TX (Pin 1)   / Beim Hochladen des Sketches ESP TX/RX kurz abziehen.
-// ESP VIN und ENABLE -> 3,3 V, ESP GND -> GND
+// ESP VCC und EN -> 3,3 V, ESP GND -> GND (gemeinsame Masse mit dem Uno, auch bei fremder 3,3-V-Quelle)
 // Serial.print() darf im Sketch NICHT fuer Debugging genutzt werden, die Ausgabe ginge an das ESP.
 #define espSerial Serial
 
@@ -13,6 +13,11 @@ bool wifiOk = false;
 uint8_t sendeFehler = 0;
 const uint8_t MAX_SENDEFEHLER = 3;  // danach wird das WLAN neu verbunden
 
+// Ein Verbindungsversuch blockiert 10-30 s. Ohne WLAN deshalb hoechstens einmal pro Minute
+// neu verbinden, damit das LCD in der Zwischenzeit normal weiterlaeuft.
+const unsigned long WIFI_NEUVERSUCH_MS = 60000UL;
+unsigned long letzterWifiVersuch = 0;
+
 // Verwirft alles, was der ESP noch geschickt hat
 void espLeeren() {
   while (espSerial.available()) {
@@ -66,6 +71,7 @@ uint8_t wifiFehler = 0;
 
 bool wifiVerbinden() {
   wifiOk = false;
+  letzterWifiVersuch = millis();
 
   if (!espBaudrateFinden()) {
     wifiFehler = 1;
@@ -92,8 +98,10 @@ bool wifiVerbinden() {
 
 // Schickt einen Messwertsatz per HTTP-POST an das Backend. true, wenn der Server mit 200 antwortet.
 bool sendeMesswerte(float temperatur, float luftfeuchte, uint16_t eco2, uint16_t tvoc) {
-  if (!wifiOk && !wifiVerbinden()) {
+  if (!wifiOk) {
-    return false;
+    if (millis() - letzterWifiVersuch < WIFI_NEUVERSUCH_MS || !wifiVerbinden()) {
+      return false;
+    }
   }
 
   char temp[8], feuchte[8];

firmware/dht11_lcd/wifi_config.example.h

@@ -0,0 +1,10 @@
+// Vorlage: Kopie als "wifi_config.h" im selben Ordner anlegen und Werte eintragen.
+// wifi_config.h steht in .gitignore, damit das WLAN-Passwort nicht ins Repo kommt.
+
+// Der ESP-01 kann nur 2,4 GHz: beim iPhone-Hotspot "Maximale Kompatibilitaet" einschalten.
+#define WLAN_SSID     "Name des Hotspots"
+#define WLAN_PASSWORT "Passwort"
+
+// IP des Laptops im Hotspot, auf dem backend/server.py laeuft (zeigt server.py beim Start an)
+#define SERVER_IP   "172.20.10.2"
+#define SERVER_PORT 3000