Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Relpol
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

WeatherPi-stacja meteorologiczna zasilana bateriami słonecznymi na Raspberry Pi

ghost666 15 Maj 2015 22:07 9825 8
  • WeatherPi-stacja meteorologiczna zasilana bateriami słonecznymi na Raspberry Pi

    Czym jest WeatherPi?

    WeatherPi jest zasilaną energią słoneczną stacją pogodową wyposażoną w WiFi, opartą o Raspberry Pi. Jest to wspaniały system do własnoręcznego wykonania. Wszystko jest modyfikowalne, a cały kod źródłowy jest udostępniony do modyfikacji. Najważniejsze funkcje to systemu:

    Monitorowanie do 20 różnych parametrów środowiskowych.
    Całkowicie zasilany energią słoneczną.
    Całą historia przechowywana w bazie danych MySQL.
    Monitoruje i raportuje dane dotyczące systemu zasilania bateriami słonecznymi - doskonałe do poznania systemów fotowoltaicznych.
    Całkowicie zamknięty system z wbudowanym układem monitorowania na wypadek zapadów zasilania.
    Może być zdalnie modyfikowany.
    Można pobierać dane zdalnie na komputer PC.
    Można zmodyfikować system, tak aby wysyłał SMSy, Twitty czy inne komunikaty.

    Poniżej znajduje się opis w jaki sposób skonstruowano ten system

    Krok 1: schemat blokowy systemu

    WeatherPi-stacja meteorologiczna zasilana bateriami słonecznymi na Raspberry Pi


    Schemat blokowy WeatherPi wygląda o wiele bardziej skomplikowanie, niż jest w rzeczywistości.

    Pierwszą rzeczą na jaką trzeba zwrócić uwagę to dwie osobne płytki - WeatherPiArduino oraz SunAirPlus - na których zawarte jest dużo elementów z powyższego

    schematu. Druga sprawa to fakt, że wszystkie sensory (po lewej stronie diagramu) podłączane są do płytki WeatherPiArduino, co upraszcza wszystkie połączenia.

    Podsystemy

    System zasilania stacji wykorzystuje kontroler SunAirPlus, który odpowiedzialny jest za ogniwa słoneczne, ładowanie baterii i stabilizację napięcia 5 V.

    Posiada on także sensory, pozwalające na pomiar jakie jest napięcie i prąd baterii słonecznych, ile z tego idzie do zasilania, a ile do baterii. Warto

    zbierać te dane! Dodatkowo system ten zawiera sprzętowego watchdoga i system kontroli zasilania USB, który fizycznie odłącza zasilanie w momencie zapadu, po

    tym jak Raspberry Pi wyłączy się programowo.

    System sensorów wykorzystuje moduł WeatherPiArduino, jako podstawę. Do niego podłączono dodatkowe sensory pozwalające na pomiar prędkości i kierunku wiatru,

    detekcja deszczu i wyładowań atmosferycznych, a także temperatury i wilgotności.

    Oprogramowanie całego systemu, pracujące na Raspberry Pi napisano w Pythonie. Zbiera ono dane, przechowuje je w bibliotece MySQL, rysuje wykresy i zajmuje

    się innymi istotnymi sprawami związanymi z poprawnym działaniem systemu.

    Krok 2: Zestaw sensorów

    WeatherPi-stacja meteorologiczna zasilana bateriami słonecznymi na Raspberry Pi

    WeatherPi-stacja meteorologiczna zasilana bateriami słonecznymi na Raspberry Pi


    WeatherPi wyposażony jest w sensory zbierające następujące dane:

    Prędkość i kierunek wiatru.
    Obecność deszczu.
    Temperatura i wilgotność na dworze.
    Detekcja wyładowań atmosferycznych.
    Ciśnienie barometryczne (i wysokość n.p.m.).
    Temperatura i wilgotność wewnątrz obudowy.

    Można dodać ich więcej, korzystając z szyny I?C lub konwerterów ADC. Dodać można czujniki UV, kurzu lub koloru (do monitorowania skażenia). Zestaw sensorów

    wpięty jest w płytkę WeatherPiArduino, ale istnieje wiele podobnych, pozwalających na to samo.

    Krok 3: co jest na szynie I?C?

    WeatherPi-stacja meteorologiczna zasilana bateriami słonecznymi na Raspberry Pi


    WeatherPI intensywnie wykorzystuje ten szeregowy interfejs do komunikacji z RPi. Czasami zdarzać mogą się konflikty adresów, jeśli ma się pecha i włączy się

    dwa sensory na tej samej szynie I?C. Dlatego też dodano do układu multiplekser I?C, co pozwala wykorzystać sensory o tych samych adresach. Aktualna lista

    sensorów WeatherPi, wraz z adresami, wygląda następująco:

    UkładAdres
    Czujnik ciśnienia BMP1800x77
    Zegar czasu rzeczywistego DS32310x68
    ATC EEPROM0x56
    Przetwornik ADCADS10150x49
    Pamięć FRAM0x50
    ADS1015 w płytce SunAirPlus0x48
    INA3221 3 w płytce SunAirPlus 0x40
    Sensor wilgotności HTU21D-F 0x40
    Detektor wyładowań atmosferycznych Embedded Adventures 0x03
    Sensor temperatury i wilgotności zewnętrznej AM23150x5C
    Czterokanałowy multiplekser I?C0x73


    Tak wygląda lista, a poniżej pokazano wyjście, widziane przez RPi z multipleksera, WeatherPi wykorzystuje tylko szyny 0 i 1 w tym przypadku:

    [code:1]Test SDL_Pi_TCA9545 Version 1.0 - SwitchDoc Labs

    Sample uses 0x73
    Program Started at:2015-05-10 20:00:56

    -----------BUS 0-------------------
    tca9545 control register B3-B0 = 0x1
    ignore Interrupts if INT3' - INT0' not connected
    tca9545 control register Interrupts = 0xc
    0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f
    00: 03 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
    10: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
    20: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
    30: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
    40: 40 -- -- -- -- -- -- -- -- 49 -- -- -- -- -- --
    50: 50 -- -- -- -- -- 56 -- -- -- -- -- -- -- -- --
    60: -- -- -- -- -- -- -- -- 68 -- -- -- -- -- -- --
    70: -- -- -- 73 -- -- -- 77

    -----------------------------------

    -----------BUS 1-------------------
    tca9545 control register B3-B0 = 0x2
    ignore Interrupts if INT3' - INT0' not connected
    tca9545 control register Interrupts = 0xe
    0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f
    00: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
    10: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
    20: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
    30: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
    40: 40 -- -- -- -- -- -- -- 48 -- -- -- -- -- -- --
    50: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
    60: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
    70: -- -- -- 73 -- -- -- --

    -----------------------------------

    -----------BUS 2-------------------
    tca9545 control register B3-B0 = 0x4
    ignore Interrupts if INT3' - INT0' not connected
    tca9545 control register Interrupts = 0xc
    0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f
    00: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
    10: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
    20: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
    30: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
    40: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
    50: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
    60: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
    70: -- -- -- 73 -- -- -- --

    -----------------------------------

    -----------BUS 3-------------------
    tca9545 control register B3-B0 = 0x8
    ignore Interrupts if INT3' - INT0' not connected
    tca9545 control register Interrupts = 0xc
    0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f
    00: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
    10: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
    20: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
    30: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
    40: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
    50: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
    60: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
    70: -- -- -- 73 -- -- -- --

    -----------------------------------
    <\pre>[/code:1]

    Krok 4: sięgnąć po energie słoneczną

    WeatherPi-stacja meteorologiczna zasilana bateriami słonecznymi na Raspberry Pi


    Pierwszą rzeczą, jaką trzeba zrobić projektując system zasilany słonecznie, jest zaprojektować układ zasilania. Zadać trzeba sobie trzy ważne pytania:

    Ile potrzebuję mocy?
    Ile paneli słonecznych mi potrzeba?
    Jaka musi być pojemność baterii?

    Zatem obliczmy ile potrzebne jest nam mocy. Chcemy aby nasz system działał cały dzień i co najmniej trzy godziny po zachodzie słońca i trzy godziny przed

    jego zajściem. Dodatkowy wpływ mają także koszty instalacji.

    Poniższa tabela podsumowuje zużycie mocy przez RPi z kartą WiFi. W każdym układzie wyłączony jest port HDMI, co daje 20 mA prądu oszczędności.



    Model A Model A+ Model B Model B+ Model Pi2 B

    Prąd [mA]260(200) 195(135) 480(420) 290(230) 304(240)
    Moc [W] 1,3 0,975 2,4 1,45 1,52


    We wszystkich pomiarach uwzględniono kartę WiFi, która pobiera aż 60 mA. Dane w nawiasach mówią o poborze bez tej karty. Na tej podstawie wybrano wersję A+.

    Akumulator (LiPo) w systemie ma około 6600 mAh.

    Założenia:

    Dwa panele fotowoltaiczne po 3,4 W (6 V/ 530 mA) - 6,8 W mocy.
    8 godzin słońca dziennie, dających 70% mocy maksymalnej ogniw, 85% efektywności przetwarzania zasilania.
    Raspberry Pi Model A+ pobierające średnio 195mA.
    Raspberry Pi Model A+ pracujące 24/h dobę.
    Baterie LiPo o pojemności 6600mAh.

    Zatem wyliczmy:

    PiRunTime = (8 Hours * 70% * 1060mA) *85% / (195mA) = 25 hours

    A naszym celem było 24h, więc system będzie działał. 16h pracy w nocy pobierze 3670 mAh, co jest znacznie mniejszą wartością niż 6600 mAh pojemności. I to

    wszystko bez minimalizowania poboru prądu np. przez kartę WiFi. Dodatkowo warto zauważyć, że w ciągu dnia jesteśmy w stanie naładować baterię do prawie pełna

    (600 mAh). Zastosowanie większej baterii nie zmieni w zasadzie działania systemu. Zatem układ jest w stanie poprawnie działać 24h/dobę. Oczywiście, jeśli

    ilość dostępnego słońca jest mniejsza, to trzeba ponownie zweryfikować te założenia.

    Krok 5: system zasilający

    WeatherPi-stacja meteorologiczna zasilana bateriami słonecznymi na Raspberry Pi

    WeatherPi-stacja meteorologiczna zasilana bateriami słonecznymi na Raspberry Pi


    System zasilania Weather Pi składa się z 4 elementów:

    Dwóch baterii słonecznych
    Akumulatora LiPo 6600 mAh
    Kontrolera SunAirPlus Solar zasilającego RPi
    Płytki PowerControl na USB.

    Moduł SunAirPlus posiada wbudowany układy INA3221 i ADS1015. Pierwszy z nich to trzykanałowy monitor napięcia i prądu, a drugi jest czterokanałowym 12 bitowy

    przetwornik ADC, oba z interfejsem I?C. Pozwala to na monitorowanie prądów i napięć w systemie w czasie rzeczywistym.

    Poniżej zaprezentowano przykładowy zrzut danych z systemu monitorowania układów zasilania.

    [code:1]Test SDL_Pi_INA3221 Version 1.0 - SwitchDoc Labs

    Sample uses 0x40 and SunAirPlus board INA3221
    Will work with the INA3221 SwitchDoc Labs Breakout Board


    ------------------------------
    LIPO_Battery Bus Voltage: 4.15 V
    LIPO_Battery Shunt Voltage: -9.12 mV
    LIPO_Battery Load Voltage: 4.14 V
    LIPO_Battery Current 1: 91.20 mA

    Solar Cell Bus Voltage 2: 5.19 V
    Solar Cell Shunt Voltage 2: -73.52 mV
    Solar Cell Load Voltage 2: 5.12 V
    Solar Cell Current 2: 735.20 mA

    Output Bus Voltage 3: 4.88 V
    Output Shunt Voltage 3: 48.68 mV
    Output Load Voltage 3: 4.93 V
    Output Current 3: 486.80 mA[/code:1]

    Do projektu dodać można silnik lub serwo, które pozwolą podążać za ruchem słońca, dzięki zastosowania fotorezystorów, co jeszcze bardziej zwiększy ilość

    dostępnej mocy w układzie.

    Płytka PowerController zasadniczo jest przekaźnikiem półprzewodnikowym, który pozwala na wyłączanie i włączanie zasilania RPi. Podłączona jest bezpośrednio

    pomiędzy baterią a RPi - układ załącza się dopiero gdy napięcie na baterii przekracza ok 3,8 V, a dzięki histerezie, nie nastąpi sytuacja w której system

    będzie załączał się od razu po naładowaniu baterii, gdyż to najprostsza droga do uszkodzenia karty SD w komputerze.

    Krok 6: bezpieczne załączanie i wyłączanie Raspberry Pi

    WeatherPi-stacja meteorologiczna zasilana bateriami słonecznymi na Raspberry Pi


    Problem zapadów

    Zapady napięcia zasilającego, są poważnym problemem w systemach zasilanych solarnie, poniżej opiszemy w jaki sposób poradzono sobie z tym w tym projekcie.

    Prosty kontroler zasilania pozwala na jego rozwiązanie.

    Czemu się tym martwić? może zdarzyć się szereg chmurnych dni, czy coś przesłoni słońce na dłużej. Można kompensować to dodając więcej paneli, ale nie jest to

    dobre rozwiązanie.

    Wyłączanie RPi

    Wyłączanie komputera jest dosyć proste, gdy napięcie na baterii spadnie poniżej pewnego progu, po prostu zrealizowana zostanie komenda ?sudo shutdown -h now?

    i Raspberry Pi się wyłączy. Jako próg napięcia wybrano w projekcie 3,5 V.

    Trzeba pamiętać, że monitorować należy napięcie na baterii, a nie napięcie zasilania 5 V w układzie, ponieważ pomiędzy baterią a układem jest przetwornica

    step-up. Oznacza to, że monitorując 5 V, możemy nie zauważyć że kończy nam się zasilanie i gdy napięcie baterii spadnie poniżej pewnego progu to przetwornica

    się wyłączy i napięcie 5 V po prostu zniknie nagle.

    Uruchamianie RPi

    Nie można po prostu pozwolić, aby kontroler zasilania uruchomił komputer. Problem polega na tym, że napięcie zasilające będzie się zmieniać, do czasu aż

    bateria będzie dostatecznie naładowana. Gdy podłączy się komputer, obciąży on baterie i napięcie spadnie, więc RPi znowu się wyłączy. Ciągłe resetowanie

    komputera prowadzi do uszkodzenia karty SD.

    Można ten problem rozwiązać na kilka sposobów, np. wykorzystując bardziej odporne na to Arduino do odłączania RPi od zasilania, poprzez MOSFET, gdy zasilanie

    nie jest dostatecznie ustabilizowane. Ale nie chcemy dodawać do systemu kolejnego układu, więc wybieramy drugą możliwość - wykorzystanie modułu kontroli

    zasilania USB. Jest to też tańsze rozwiązanie problemu zapadów napięcia i następującego po nich uruchamiania RPi gdy napięcie baterii jest dostatecznie

    wysokie. Jest to możliwe dzięki zastosowaniu histerezy. Funkcja ta wbudowana jest w prostą przejściówkę, włączaną pomiędzy kabel USB wychodzący z modułu

    SunAir a wejście zasilania RPi.

    Płytka ta zawiera w sobie przekaźnik elektroniczny, pozwalający na odłączanie zasilania od dowolnego ukłądu podłączonego do tego systemu. Jest on bardzo

    prosty do podłączenia, wystarczy podpiąć do niego linię kontrolną - wyjście cyfrowe ogólnego przeznaczenia (GPIO) lub napięcie z baterii LiPo. Jeśli będzie

    tam stan niski (napięcie poniżej ok. 3,3 V) to układ będzie wyłączony, jeśli będzie stan wysoki (napięcie powyżej 3,8 V) to przekaźnik się załączy i na

    wyjściu USB obecne będzie napięcie zasilania (5 V). Takie rozwiązanie zapewnia także histerezę załączania, ponieważ przekaźnik załącza się dopiero po

    przekroczeniu wyższego progu, niż wyłączenie. Zasadniczo nie potrzebuje on programowej kontroli, wszystko dzieje się automatycznie. Dodatkowo moduł ten

    wysyłą informacje do komputera, żeby się wyłączył, zanim odłączy od niego zasilanie. Odłączanie zasilania jest istotne, gdyż nawet wyłączony komputer pobiera

    ok 100 mA!.

    Krok 7: lista elementów

    WeatherPi-stacja meteorologiczna zasilana bateriami słonecznymi na Raspberry Pi


    Żaden projekt nie jest kompletny bez listy zakupów, poniższe to tylko sugestie tego co można wykorzystać, ale istnieje wiele innych płytek! jeśli chce się

    coś zamieniać, koniecznie trzeba sprawdzać kompatybilność. Firma SwitchDoc Labs daje 10% rabatu na swoje elementy pod kodami 6NOFQ9UW na Amazon.com i 672E608

    na Tindie.com.

    Lista części:

    [code:1] WeatherRack Weather Sensors
    BUD NEMA Box z Amazon.com
    Dwa ogniwa fotowoltaicyne od VoltaicSystems
    Raspberry Pi A+
    Karta WiFi na USB kompatybilna z Raspberry Pi
    Kontroler SunAirPlus Solar
    USB Control
    4 Channel I?C Mux
    SwitchDoc Labs Dual WatchDog Timer
    WeatherPiArduino
    Embedded
    DS3231
    AM2315
    BMP180
    Adafruit HTU21D-F
    Adafruit 32KB FRAM
    Adafruit ADS1015
    Adafruit PKCELL - bateria litowo jonowa - 3.7V 6600mAh
    Waterproof 8 Pin Plug from Amazon.com
    DWa podwójne terminale śrubowe z Amazon.com
    RasPiConnect Control Panel[/code:1]

    Krok 8: składanie całości

    WeatherPi-stacja meteorologiczna zasilana bateriami słonecznymi na Raspberry Pi

    WeatherPi-stacja meteorologiczna zasilana bateriami słonecznymi na Raspberry Pi


    Jak przy większości projektów, dobrze jest złożyć prototyp na płytce, zanim umieści się wszystko w obudowie. W przypadku WeatherPi elementy zostałt ułożone

    na stole i połączone kablami. Po upewnieniu się że wszystko działa poprawnie, układ umieszczony został w odpowiedniej obudowie. Umiejscowienie poszczególnych elementów w obudowie było bezproblemowe, a rozmieszczenie poszczególnych modułów podyktowane chęcia skrócenia odległości pomiędzy ogniwami fotowoltaicznymi a modułem zasilania. Wsyzstkie śruby zostały następnie uszczelnione silikonem. Kable wychodzące z obudowy zostały przepuszczone przez odpowiednie przepusty, któe może nie są w pełni wodoodporne, ale zapewniają dobry uwchwyt i po pokryciu silikonem są dostatecznie szczelne.

    Krok 9: oprogramowanie w Pythonie

    WeatherPi-stacja meteorologiczna zasilana bateriami słonecznymi na Raspberry Pi


    Dużą częścią projektu jest oprogramowanie. Całe oprogramowanie tego projektu dostępne jest na portalu github, wraz z wszystkimi wykorzystanymi bibliotekami do układów I?C. Ponadto wymagane jest jeszcze zainstalowanie biblioteki do obsługi MySQL oraz biblioteki MatPlotLib. Samo oprogramowanie jest dosyć proste i pracuje w pętli sprawdzającej sensory "co 15 sekund". Poniżej zaprezentowano kod głównej pętli programu:

    Kod: python
    Zaloguj się, aby zobaczyć kod


    Krok 10: wykorzystanie RasPiConnect do konstrukcji panelu głónego

    WeatherPi-stacja meteorologiczna zasilana bateriami słonecznymi na Raspberry Pi


    Wykorzystany został RasPiConnect do konstrukcji panelu graficznego programu w tym projekcie. Pozwala on na umieszczanie na ekranie kontrolek, przełączników, wykresów itp. do któych dostęp jest z poziomu iPhona lub iPada. Oprogramowanir o działa i na RPi i na Arduino. Kod wykorzystany do panelu graficznego WeatherPi umieszczony jest także na githubie, skąd ożna go pobrać.

    Krok 11: wyniki!

    WeatherPi-stacja meteorologiczna zasilana bateriami słonecznymi na Raspberry Pi

    WeatherPi-stacja meteorologiczna zasilana bateriami słonecznymi na Raspberry Pi

    WeatherPi-stacja meteorologiczna zasilana bateriami słonecznymi na Raspberry Pi
    WeatherPi-stacja meteorologiczna zasilana bateriami słonecznymi na Raspberry Pi

    WeatherPi-stacja meteorologiczna zasilana bateriami słonecznymi na Raspberry Pi

    WeatherPi-stacja meteorologiczna zasilana bateriami słonecznymi na Raspberry Pi


    WeatherPi jest już na dworze od dwóch tygodni. PRacuje perfekcyjnie, co widać na powyższych obrazkach. Baterie są z powodzeniem ładowane przez baterie słoneczne, a potem zasilają układ, gdy słońce chowa się za domem. Z uwagi na to że układ znajduje się w dość zacienionym miejscu to nie dostaje 8 h słońca, przez co nie jest w stanie działać 24h/dobę, ale po przesunięciu go w docelowe miejsce na dachu domu, powinien być wystawiony na słońce przez około 12h, o ile nie będzie się ono chować za chmurami.

    Źródło:

    http://www.instructables.com/id/Create-Your-Own-Solar-Powered-Raspberry-Pi-Weather/?ALLSTEPS
    http://www.switchdoc.com/2015/05/weatherpi-instructable-released-solar-powered-raspberry-pi/
    http://hackedgadgets.com/2015/05/12/raspberry-pi-weather-station/


    Fajne!
  • Relpol
  • #2 16 Maj 2015 19:07
    necavi
    Poziom 16  

    @ghost
    Ciekawy artykuł, ale... tłumacz się nie popisał
    "WeatherPi jest zasilaną energią słoneczną stację pogodową przeznaczony wyposażoną w WiFi..."
    "Całkowicie zamknięty z wbudowanym systemem monitorowania na wypadek zapadów zasilania."

    Takich kwiatków, przepraszam kfiatkuf jest mnóstwo :crazyeyes:

  • #3 16 Maj 2015 21:21
    Bartek.k.k
    Poziom 21  

    Gdzie w Polsce można kupić te plastikowe elementy do czujnika siły i kierunku wiatru?

  • Relpol
  • #4 16 Maj 2015 22:03
    ghost666
    Tłumacz Redaktor

    Bartek.k.k napisał:
    Gdzie w Polsce można kupić te plastikowe elementy do czujnika siły i kierunku wiatru?


    Jedynie chyba tutaj - https://www.tindie.com/products/SwitchDocLabs...therrack-weather-sensors/?pt=full_prod_search

  • #5 17 Maj 2015 08:26
    Mareksp9bqj
    Poziom 12  

    Witam!
    Faktycznie artykuł ciekawy, Autorze popraw trochę tłumaczenie.
    Z drugiej strony zastanawiam się czy to nie trochę sztuka dla sztuki, koszty poboczne nie są niskie a same czujniki to około 370zł ($74.95 (264,99 zł PLN)
    Shipping to Poland starts at $29.00 (102,53 zł PLN)

    A oferują tylko pomiar wiatru i deszczu, a reszta to RasPi itd, nazbiera się tego.
    Bezprzewodowe stacje pogody serii WS i WH oraz ich klony są dostępne za około 500zł, mierzą: wiatr, wilgotność, ciśnienie i opady deszczu, mają DCF. Zasilanie czujników zewnętrznych, dwa dobrej jakości baterie AA wytrzymują ciut ponad rok, pracują
    i przy -27C. Są wersje z malutkim ogniwem słonecznym, ja próbowałem zrobić coś takiego, ale u nas bez powodzenia jesienią i zimą.
    Osobiście używam WS1080 od ponad 5 lat, poza drobnymi uszkodzeniami działa bez zarzutu.
    Od początku tego roku używam jako serwera pogody Malinki, oszczędniejsza niż laptop choć moim zdaniem ma trochę wad a ja tez nie jestem sam w stanie radzić sobie z wszystkimi problemami.
    Zapraszam do poczytanie na http://stacjepogody.waw.pl

    życzę powodzenia Marek

  • #6 17 Maj 2015 11:31
    yild
    Poziom 14  

    Na Conrad.pl są jakieś 'mechanizmy' z elektroniką - ceny porównywalne do tego co wyżej.

  • #7 17 Maj 2015 12:08
    nsvinc
    Poziom 35  

    Projekt fajny, ale takie założenia dotyczące energii z fotoogniw to utopia.

    1)Czysto teoretycznie będzie to chodzić zgodnie z założeniami tylko jeśli co drugi dzień będzie bardzo słoneczny. Samo założenie że codziennie słońce będzie świecić przez 8h.
    Juz teraz mogę powiedzieć - nie będzie. Wspomniane fotoogniwa (~6W) w ciągu pochmurnego dnia dadzą góra kilkaset mW. Dwa takie dni pod rząd, i diwajs zdycha.

    2) Nie zostało wspomniane czy manager zasilania wykorzystuje MPPT. Jeśli nie, to uzyskanie tych 6W nawet w sloneczny dzien staje się niemożliwe...

    3) Zeby ten system chodził niezawodnie, to trzeba założyć nie 24h pracy z baterii, ale conajmniej 3 doby. Więc pełny akumulator musi dysponować 72Wh (przy zalozeniu, ze obciążenie ciągłe to 1W). Fotoogniwo musi dysponować mocą taką, aby przy dobrym nasłonecznieniu mogło naładować akumulator w 4h (pół "dnia") do pełna, więc (72Wh/4h)+1W [ciągłe obciążenie 1W] = 19W. Producenci nagminnie zawyżają moc swoich fotoogniw (i to dosyć mocno...), więc wynik trzeba zawyżyć. Teoretycznie sensowne byłoby fotoogniwo 30W, ale...

    3a) Zwykłe polikrystaliczne fotoogniwo krzemowe ma bardzo słabą wydajność w pochmurne dni, często znacznie poniżej 1/10 swojej mocy znamionowej. Załóżmy dla uproszczenia, że jest to ta 1/10 mocy. Więc mamy przez 8h 3W = 24Wh. minus 8Wh dla elektroniki, więc 16Wh poszło w akumulatory. Diwajs będzie pracować akurat 16h (24-8) z samych akumulatorów; więc teoretycznie co ranek w akumulatorach będzie zawsze tyle samo energii jak "dzien" będzie pochmurny. Na styk, ale...

    3b) Pominąłem garść dosyć istotnych szczegółów - sprawność ładowarki (PV->aku), sprawność zasilacza (aku->diwajs), i sprawność samego akumulatora. Więc nasze "na styk" z punktu 3a, przestaje "stykać". Zeby skompensować te straty, potrzebny jest margines mocy z fotoogniwa; więc warto zwiększyć jego moc do 35W...

    3c) Efekt: diwajs będzie mógł pracować niezawodnie jeśli będą długie ciągi pochmurnych dni, nawet tygodnie. Jest rowniez odporny na zaćmienia, dni bardzo-bardzo pochmurne, apokalipsę, itp; Trochę słońca raz na miesiąc i ładujemy aku do pełna. Jak widać, bardzo cięzko o przypadek aby diwajs kiedykolwiek przestał pracować z powodu braku energii. Jednak podane obliczenia się nie sprawdzą jeśli sprzęt ma pracować w skandynawii, a juz tym bardziej, na biegunach...

    4) Co to za przetwornica, która przy tak niskich napięciach i mocach ma 85% sprawności? Tyle to ma pierwszy lepszy flyback chodzący z napięcia sieciowego. Jak bardzo trzeba zepsuć dizajn przetwornicy buck czy boost, zeby to miało 85%?

  • #8 17 Maj 2015 17:15
    tmf
    Moderator Mikrokontrolery Projektowanie

    Do tego co napisał kol. @nsvinc dodam jedno pytanie - jak zachowają się akumulatory LiPoly w temperaturach poniżej zera? Bo obawiam się, że ulegną uszkodzeniu, a w najlepszym przypadku ich pojemność spadnie na tyle, że przez 2-3 miesiące urządzenie po prostu nie będzie działać. Natomiast chętnie bym się dowiedział jak ten problem rozwiązać? Zastosować LiFePO4? Ma ktoś jakieś doświadczenie w tej materii?
    No i ładowanie do staci RPi, pobierającego koszmarny prąd, zamiast modułu MCU + radio pobierającego impulsowo kilkanaśnie mA, a średnio <1 mA trochę mija się z celem.

  • #9 18 Maj 2015 12:44
    nsvinc
    Poziom 35  

    tmf napisał:
    jak zachowają się akumulatory LiPoly w temperaturach poniżej zera? Bo obawiam się, że ulegną uszkodzeniu, a w najlepszym przypadku ich pojemność spadnie na tyle, że przez 2-3 miesiące urządzenie po prostu nie będzie działać.

    Aż tak tragicznie nie jest; akumulatory LiPo dadzą sobie radę z -10C, w szczególności gdy są rozładowywane. Ładowanie w niskich temperaturach wysokim prądem jest dla nich zabójcze, i to w ogóle nie zostało wzięte pod uwagę w tym projekcie.
    LiFePO podobnie nie lubią niskich temperatur; chociaż spadek parametrów jest znacznie mniej spektakularny niż dla LiPo. Do pracy w szerokim zakresie temperatur i trudnych warunkach najbardziej trafne będą NiMH "obecnej generacji", jak np. eneloop. Z doświadczenia wiem, że cięzko je zajezdzić, da sie je ładować przy -20C, a wahania pojemności są stosunkowo nieznaczne.
    Ja bym osobiście zastosował zwykły akumulator żelowy; znacznie taniej niz lifepo i równie niezawodne - w szczególności że cały ten sprzęt jest z definicji stacjonarny.

    tmf napisał:
    No i ładowanie do staci RPi, pobierającego koszmarny prąd, zamiast modułu MCU + radio pobierającego impulsowo kilkanaśnie mA, a średnio <1 mA trochę mija się z celem.

    Trafna uwaga. Chociaż ja zamiast bujać się z WiFi to bym wsadził klasyczny modem GPRS; i raz na 5 minut zrzut danych. RPi w tym projekcie jest zupełnie nie na miejscu - żre masakryczną ilość mocy, a robi to, co mógłby robić najtanszy MCU, np. na Cortex-M0, i pobór mocy układu zamknąłby się w 100mW łącznie z czujnikami...