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

DIY stacje meteo z ethernetem

Sareph 18 Lut 2016 20:06 14970 49
  • DIY stacje meteo z ethernetem

    DIY stacja meteo, a właściwie stacje, bo naprodukowałem już ich kilka, chyba 10 wersji. Dlaczego stacje? Bo lubię statystyki, poza tym to jedna z tych rzeczy, która może nie jest niezbędna do życia, ale fajnie mieć. Tym bardziej jeśli samemu się skonstruowało. Dlaczego ethernet? Bo wygoda komunikacji i bezobsługowość całości. Zastanawiałem się nad modułami radiowymi z rodziny rfm, ale o ile komunikacja miedzy dwoma punktami jest prosta, tak bardziej skomplikowane topologie, szczególnie jeśli wszystkie elementy układu mają móc odpytywać wszystkie, jest raczej mało wygodna. Jestem najwyraźniej zbyt leniwy aby stworzyć odpowiedni protokół. A z-wave jest po prostu drogi*. Ethernet tymczasem, o ile prądożerny, tak wygodny. A zasilanie można dostarczyć tym samym kablem co dane, zostaje tylko obsługa IP/UDP. Schematów nie ma do żadnej z wersji, jakoś nigdy nie chciało mi się ich robić, od razu PCB.

    * - poza tym, moduły z-wave, czy generalnie układy radiowe, są w takich strasznych do zamontowania samemu obudowach, a kontrolery ethernetu we względnie wygodnych (przynajmniej dla mnie) TQFP/SO/SSOP.

    DIY stacje meteo z ethernetem DIY stacje meteo z ethernetem

    Wersje 1-5 zbudowane zbudowane na ATmega328P, 32k flashu żadnym problemem nie jest, obsługa wszystkich czujników, stos UDP/IP, DHCP, kawałek ICMP i kilka innych pierdół mieści się w około 24k. Większym problemem jest to, że kontroler ma tylko 2kB RAM, a gdzieś trzeba upchnąć bufory nadawczo/odbiorcze. Ale po zmniejszeniu ich do 384b, zostaje jeszcze 1280b RAMu na stos. Co lepsze, udało mi się tak okroić cały stos i sterownik kontrolera, że dały się upchnąć w 4kB, co oznacza, że wszystkie wersje wyposażone są od początku w bootloader umożliwiający wgranie nowej wersji firmware przez TFTP. Choć obsługa UDP/IP w bootloaderze jest bardzo upośledzona (chociażby tylko jeden slot ARP).

    Komunikację ze światem zapewnia kompletny moduł z ENC28J60, przymocowany do płytki na żółwika. Do zasilania jest oddzielne gniazdo, także aby uzyskać zamierzony na początku efekt (jeden kabel) trzeba użyć osobnego rozdzielacza zasilania/eth. Pierwsze wersje miały złącze ISP osadzone na płytce, ale, że programowanie i tak odbywa się przez SPI, z kolejnych wersji złącze ISP wyleciało i zostało zastąpione tylko wyprowadzonym na padzie pinem RESET. W końcu na początku wystarczy zaprogramować "na pająka" bootloader przez złącze modułu eth i wyprowadzony reset, a potem ISP staje się zbędne.





    Sama główna płytka stacji (poza chyba wersją 3) nie ma zainstalowanych żadnych czujników (chyba, że by liczyć wbudowany termometr atmegi i adc którego używam do mierzenia napięcia zasilania), wersja 3 miała zainstalowany AS3935, ale potem stwierdziłem, że montowanie czujników na PCB to zły pomysł, bo przeniesienie ich do nowej wersji stacji byłoby problematycznie. Także wszystkie wersje używają dostarczonych przez Chińczyków gotowych modułów z czujnikami (jak GY-21, tyle że trzeba usunąć w nich rezystory z magistrali i2c).
    W ten sposób wystarczy odpiąć wszystkie moduły czujników, i podpiąć do nowej płyty głównej. Co do czujników, wersja druga, która notabene od roku jest zainstalowana na zewnątrz, mierzy: temperaturę (DS18B20), ciśnienie (BMP180), wilgotność (HTU21D czyli prawdopodobnie Si7021). Poza tym miała dwie aktualizacje sprzętu, najpierw o czujnik oświetlenia BH1750, aby móc wyliczyć energię promieniowania słońca, a potem zamiast ostatniego został zamontowany MAX44008 - co dało możliwość pomiaru poziomu podczerwieni i składowych RGB. Składowe RGB zostały dodane ze względu na możliwość określenia temperatury oświetlenia, a co z tym idzie - stanu pokrywy chmur. Ostatnie jednakże nie działa, czujnik z uwagi na zastosowaną obudowę mierzy światło odbite, przez co cienie bardzo przekłamują temperaturę kolorów. Kolejna wersja obudowy poprawi ten błąd (czujnik przeniesie się na szczyt, pod kopułkę z czujnika PIR). Dlaczego DS18B20, który dubluje czujnik z BMP180 - bo ENC28J60 nie jest najchłodniejszym układem na świecie, a czujniki na i2c podłączone są na górze obudowy.

    DIY stacje meteo z ethernetem DIY stacje meteo z ethernetem DIY stacje meteo z ethernetem DIY stacje meteo z ethernetem

    Obudowa, wymyślenie odpowiedniej obudowy było wyzwaniem, bo jak tu zapewnić izolację od deszczu i śniegu jednocześnie umożliwiając przepływ powietrza. Na szczęście na pomoc przybyły podstawki doniczkowe. Odwrócone do góry nogami i skręcone razem formują konstrukcje podobną do tych stosowanych w "prawdziwych" stacjach meteo. Konstrukcja przytwierdzona śrubą do płyt GK na szczycie rury przeznaczonej pod antenę, trzyma się od półtorej roku na miejscu, i jeszcze nie odpadła, także chyba nie jest źle. Największym problemem w tym wszystkim była izolacja wnętrza przed słońcem. Biały ABS, ani nawet biały matowy lakier jej dostatecznej nie zapewniają, to też trzeba było wszystkie podstawki pomalować pierwej czarnym lakierem, a potem na biało. Na dole zainstalowany był 40mm wentylator, ale po pół roku padł, po czym okazało się, że w zasadzie jest całkowicie zbędny. Zainstalowany był na wypadek całkowicie bezwietrznych dni.

    DIY stacje meteo z ethernetem DIY stacje meteo z ethernetem

    Poza sama stacją jako taką, istnieje jeszcze demon pracujący na lokalnym serwerze, który co 10s odpytuje wszystkie czujniki o ich stan, a co 4 minuty wrzuca dane do db. Dane z db są dostępne na www,, ale UI wygląda obecnie raczej strasznie. Poza dostępem do informacji z czujników na www,, istnieją także moduły zbudowane na bazie tych stacji, wyposażone w wyświetlacze. Komunikują się bezpośrednio ze stacją, i są całkowicie niezależne od lokalnego serwera. Poza tym pełnią funkcje czujników mierzących temperatury wnętrza, kaloryferów i ścian a także wewnętrzną wilgotność. Dlaczego LED a nie LCD? Bo są z milion razy czytelniejsze. Szczególnie z daleka/nocą. Wszystkie moduły z wyświetlaczami są wyposażone w fotorezystory do pomiaru natężenia oświetlenia, dane te nie są dostępne na zewnątrz, ale używane do regulacji natężenia wyświetlaczy, aby nocą nie oślepiały a jednocześnie miały wystarczającą jasność w dzień. Jako kontrolery wyświetlaczy zastosowane są MAX7219, a właściwie klony w postaci AS1107, bo działa na 3v3. Z wyjątkiem największego modułu, ten ma 5xMAX7219 (choć raczej są to chińskie podróbki, ale działają), z czego 4 na wyświetlaczach matrycowym, i jeden na 6x7segmentowych i podwójny układ zasilania 5V+3v3.

    DIY stacje meteo z ethernetem DIY stacje meteo z ethernetem DIY stacje meteo z ethernetem

    Przedostatnie wersje dla odmiany są zbudowane na zamówionych PCB i ATmega64. Mają dużo przelotek i ścieżek, z uwagi na zastosowanie EBI, nie wytrzymałbym nerwowo robienia ich metodą żelazkową i późniejszego lutowania (o braku możliwości wykonania ich pod układami nie mówiąc). W stosunku do oryginałów mają zmieniony MCU, ten ma 4k RAM/64k FLASH, ale przede wszystkim jak wyżej napisałem - EBI przez który podłączony jest kontroler eth, ENC424J600.
    Dzięki czemu mamy do dyspozycji (po odjęciu buforów potrzebnych kontrolerowi 2x4k) całe 20kB RAM. W tej konfiguracji stos znajduje się w MCU, a sterta w pamięci użytkownika kontrolera ETH. FW poza czujnikami obsługiwanymi w poprzedniej wersji umie dodatkowo komunikować się z TSL261 (oświetlenie), BME280 (wilgotność+temp+ciśnienie), czujnikiem poziomu UV podpiętym do ADC oraz AS3935 który wykrywa burze w odległości do 40km (podaje odległość i energię wyładowań). Dostanie jeszcze czujnik pyłu zawieszonego PPD42NJ, nie jest najdokładniejszym czujnikiem tego typu na świecie, ale za cenę 60pln jest wystarczający aby określić czy mamy do czynienia z wysokim poziomem PM10/2.5 czy nie. Jest jeszcze w planach ultradźwiękowy pomiar siły wiatru na osobnym ATmega328 i transciverach z czujników parkowania. Układ zasilany pasywnie przez kabel eth, system co prawda nie jest zgodny z PoE, ale wystarczający. Innej opcji zasilania nie ma, a potrzebny prąd zapewnia LM2596 lub LM2576, w zależności od tego co akurat miałem pod ręką. ATmega pracuje @12MHz z własnym rezonatorem. Oraz dodatkowo doszła dioda LED-RGB podłączona do jednego timera, przez co mamy do dyspozycji dużo kolorów do informowania o tym co się dzieje.

    Ale, że po drodze natknąłem się na problem z kontrolerem, gdzie jeden rejestr ma wyjątkowe problemy z zapisem do (ERXTAILL), trzeba z jakiegoś powodu zapisać go >=7 razy pod rząd aby przyjął poprawną wartość (zmiany prędkości MCU i/lub opóźnień taktowania pamięci nie dają rezultatu). Przeprojektowałem układ pod inny MCU, STM32F103. Kontroler zostaje co prawda ten sam, jeno podłączony przez SPI (mam wrażenie, że na SPI ten problem nie występuje), niestety ten STM32 nie ma FSMC, także nie da się sensownie użyć interfejsu równoległego, ale ile danych może taka stacja wysłać aby 14Mbit SPI miało być problemem.

    DIY stacje meteo z ethernetem DIY stacje meteo z ethernetem DIY stacje meteo z ethernetem DIY stacje meteo z ethernetem

    Nowa obudowa w całości wydrukowana na drukarce 3D, oryginalnie z PLA potem z ABS, nieco większa niż poprzednie podstawki pod doniczki, i główna płytka wewnątrz jest prawie cała osłonięta i wysuwana. Poza tym ma stabilniejsze mocowanie do masztu (dodatkowo opaska ślimakowa), tak na wszelki wypadek. Dystanse są wbudowane, dzięki czemu wystarczy tylko 9 śrub M3x50mm do jej skręcenia (3 sztuki mocują 4 poziomy).
    Niebieski ABS bo skutecznie blokuje światło, biały musiał by być sporo grubszy, do tego papier ścierny i biały akrylowy lakier.

    DIY stacje meteo z ethernetem DIY stacje meteo z ethernetem DIY stacje meteo z ethernetem DIY stacje meteo z ethernetem

    Schematów jak pisałem nie ma, bo ich nie robię. A software będzie dostępny (jakby to kogoś interesowało) jak go doprowadzę do jako takiego porządku (lub jak skończę wersje na ARM), aktualnie bardziej przypomina sztukę nowoczesną niż sensownie napisany kod. Ale tak to jest jak się pisze "byle szybko działało".
    Koszt wykonania pierwszych wersji, z grubsza 80zł, te drugie > 140zł, z najważniejszych elementów:

    PCB - 30zł;
    Atmega64 - 12zł;
    ENC424J600 - 20zł;
    Czujniki od 6 do 60zł, w zależności od czujnika.

    Zamiast ATmega64 można wstawić wersję 128, kod 64->128 jest binarne kompatybilny, poza bootloaderem.

    Wersja zamontowana na zewnątrz poza cynowaniem ścieżek nie ma żadnych zabezpieczeń przed wilgocią, czy innymi takimi rzeczami. Zaskakująco tylko raz odmówiła współpracy kiedy najprawdopodobniej kondensacja doprowadziła do zbyt dużego przesłuchu na magistrali i2c, kod tej wersji niestety nie uwzględnia przypadku niedostępności urządzenia na magistrali, przez co się w takich sytuacjach zawiesza. Ale po około 3h sama wróciła do życia. Zniosła halne, wilgotność do 100% i temperatury z zakresu -20 - 40 stopni, działa nadal.


    Fajne! Ranking DIY
    Potrafisz napisać podobny artykuł? Wyślij do mnie a otrzymasz pendrive 32GB.
  • Metal Work Pneumatic
  • #2 18 Lut 2016 21:51
    kowal011
    Poziom 16  

    Fajna stacja. Przydałby się pomiar prędkości wiatru i opadu. Jakaś korekcja wysokości jest? Sam zmagałem się z podobnym ustrojstwem (dojazd do pracy skuterem w cieplejsze dni), jednak warunki na 10 piętrze mają się nijak do parteru (po zdjęciach widać, że też masz bliżej do stratosfery ;) ). Co do izolacji polecam plastik 70 (łatwo schodzi po izopropylowym w "razie w")

  • Metal Work Pneumatic
  • #3 18 Lut 2016 21:56
    Sareph
    Poziom 19  

    Korekty wysokości brak. I w sumie nie wiem jakby miała wyglądać, bo owszem czasem rozjazd między góra (6 piętro) a dołem jest, ale to nie jest coś coś jest jakimś stałym parametrem. A pomiaru opadów, to szczerze mówiąc - nie wiem jak zrobić jakimś sensownym sposobem. Owszem, mam pomysł jak wykrywać grad na przykład (przetwornik piezo na górze obudowy), może by nawet działał na deszcz, ale z pewnością nie na śnieg. No i wiatr, będzie, ultradźwiękowy, ale musi poczekać na swoją kolej.

  • #4 18 Lut 2016 23:03
    Sareph
    Poziom 19  

    Dolph82, jest dokładnie tak jak Ci odpisałem na Twoje pytanie zadane przez PW, ale jakbyś przegapił wiadomość... To różne układy tworzę, póki są głównie cyfrowe i oparte o rozwiązania, które jako tako znam.

  • #5 19 Lut 2016 01:53
    gbd.reg
    Poziom 21  

    Sareph napisał:
    Owszem, mam pomysł jak wykrywać grad na przykład (przetwornik piezo na górze obudowy), może by nawet działał na deszcz, ale z pewnością nie na śnieg.


    Przetwornik piezo spokojnie na deszcz wystarczy, nawet będzie możliwe rozpoznanie deszczu od gradu, określenie wielkości kropel lub kulek gradu i obliczenie ilości opadu - wszystko tylko będziesz musiał przeliczać na podstawie siły uderzeń.

    Niestety, na śnieg jedynym rozwiązaniem jest chyba jego faktyczne zbieranie.

  • #6 19 Lut 2016 09:45
    byrrt
    Poziom 21  

    Kolegi jakąś wcześniejszą wersję już chyba widziałem. Gratki :) Ja również jestem w trakcie budowania czegoś podobnego. W sumie to już całość jest zrobiona tylko nie ma kiedy wprowadzić zmian w sofcie no i powiesić na dworze. U mnie jednostka zewnętrzna (z osłoną anty-radiacyjną) będzie komunikować się po Modbusie RTU z Raspberry Pi a ten dopiero ma robić wykresy, statystyki itp. Mam tam SHT22, BMP180, BH1750, pomiar częstotliwości do ew. wiatromierza i napięcia do kierunku wiatru, pomiar temp. z NTC w części nasłonecznionej, sterowanie PWM wentylatorem. Moduły nasłonecznienia i ciśnienia i temperatury również zastosowałem od naszych żółtych kolegów. Nie mam tylko czasu zamknąć tematu..

  • #7 19 Lut 2016 10:26
    Sareph
    Poziom 19  

    gbd.reg napisał:
    tylko będziesz musiał przeliczać na podstawie siły uderzeń.
    A tu w sumie tez jest problem, jak to skalibrować, żeby było chociażby pi razy oko dokładne, znaczy podawało wynik w jakiejś mierzalnej wartości +/- powiedzmy 30%. Bo stwierdzenie po tym, że mocno leje to trudne nie jest, tylko jak mocno leje.

    Dodano po 6 [minuty]:

    byrrt napisał:
    Kolegi jakąś wcześniejszą wersję już chyba widziałem. Gratki :)
    Dzięki, i możliwe, bo już od jakiegoś czasu dręczę tym ludzi. :D

    byrrt napisał:
    U mnie jednostka zewnętrzna (z osłoną anty-radiacyjną) będzie komunikować się po Modbusie RTU z Raspberry Pi
    Się w sumie zastanawiałem nad r-pi, ale wyszło, że w sumie to r-pi lepiej się sprawdza jako zegaro-radio-budzik, i z uwagi na to gdzie go trzy mam to i tak lepiej mi było użyć eth. ;)

    byrrt napisał:
    pomiar częstotliwości do ew. wiatromierza i napięcia do kierunku wiatru
    Ultradźwiękowy zrób. :D
    http://forum.arduino.cc/index.php/topic,8535.0.html - tu jest całkiem niezła inspiracja.

    byrrt napisał:
    Moduły nasłonecznienia i ciśnienia i temperatury również zastosowałem od naszych żółtych kolegów. Nie mam tylko czasu zamknąć tematu..
    Jak to mówią, czas zawsze się znajdzie jak się czegoś bardzo chce. No ale, to... czekamy na rezultaty.

  • #8 19 Lut 2016 11:00
    byrrt
    Poziom 21  

    byrrt napisał:
    Ultradźwiękowy zrób. :D
    http://forum.arduino.cc/index.php/topic,8535.0.html - tu jest całkiem niezła inspiracja.

    Temat pomiaru ultradźwiękowego przepływu powietrza jest mi znany o tyle, że u mnie firmie się takie urządzenia produkuje. Nie jest to jednak taka banalna sprawa, trzeba by zrobić pomiar w 3 osiach, potem to jakoś sumować/przeliczać, kompensować temperaturowo itp. Samo wykonanie czujników całkowicie odpornych na warunki atmosferyczne też nie jest takie hop.. No i wymiar ;) Niestety dość spory a ja mam moją stację malutką i taką chciałbym ją pozostawić (mocowanie do balustrady balkonowej we wspólnocie).

    DIY stacje meteo z ethernetem

    Myślałem też o czujniku jakości powietrza (CO2), zainteresował mnie trochę ten czujnik pyłu o którym pisałeś. Jak to jest z trwałością? Ile to prądu pobiera? Bo te czujniki jakości powietrza to niestety mają ograniczony żywot (często np. po 2-5 lat). O stabilności w czasie nie wspominam.

    Sareph napisał:
    Jak to mówią, czas zawsze się znajdzie jak się czegoś bardzo chce. No ale, to... czekamy na rezultaty.

    Jak się ma małe dziecko i parę spraw do pozałatwiania oraz żonę w ciąży to uwierz nie jest tak różowo ;) Mam jeszcze rozgrzebany temat sterowania garażem, w późniejszym czasie całym inteligentnym domem. To pewnie zamknę wcześniej..

    Sareph napisał:
    Się w sumie zastanawiałem nad r-pi, ale wyszło, że w sumie to r-pi lepiej się sprawdza jako zegaro-radio-budzik, i z uwagi na to gdzie go trzy mam to i tak lepiej mi było użyć eth. ;)

    RPi w domu i tak jest cały czas pod prądem, robi puki co jako serwerek dla strony www,, ftp i takie tam. W sumie praktycznie bezużyteczny, kable mam pociągnięte na balkon od remontu więc tylko to spinam.

  • #9 19 Lut 2016 11:15
    Sareph
    Poziom 19  

    byrrt napisał:
    trzeba by zrobić pomiar w 3 osiach, potem to jakoś sumować/przeliczać, kompensować temperaturowo itp.
    A nawet w 4, jak w podanym projekcie, ale tamtejszy projekt zawiera chyba wszystkie potrzebne schematy i kod, a także opis metody pomiaru, jak dla mnie to tylko kilka rzeczy do zmiany i będzie jak znalazł (po i2c jak wszystko). ;)

    byrrt napisał:
    Samo wykonanie czujników całkowicie odpornych na warunki atmosferyczne też nie jest takie hop..
    Jest, z grubsza... bo można po prostu kupić całkowicie zalane transcivery i osadzić je w rurce PCV na silikonie. ;)

    No ale wygląda całkiem fajnie, nawet bardziej mi się te podstawki podobają. :D

    byrrt napisał:
    Myślałem też o czujniku jakości powietrza (CO2)

    Mam pod ręką czujnik CO (pewnie z tej samej rodziny, MQ-x?), ale to nie do stacji, tylko do... czujnika CO, jeszcze nie miałem go okazji przetestować, czeka na swoją kolej. Ale na baterie to się nie nadaje, kolejny element z grzałką. ;)

    byrrt napisał:
    zainteresował mnie trochę ten czujnik pyłu o którym pisałeś. Jak to jest z trwałością?
    Nie powinno być problemu, to jest czujnik optyczny, więc IMO w najgorszym razie będzie trzeba wyczyścić soczewki, co z reszta producent przewidział, bo zrobił odpowiednie otwory.

    byrrt napisał:
    Ile to prądu pobiera? Bo te czujniki jakości powietrza to niestety mają ograniczony żywot (często np. po 2-5 lat). O stabilności w czasie nie wspominam.
    Prądu trochę, teraz nie pamiętam dokładnie ile, ale >500mA/5V. Tam jest 2W rezystor który wymusza poruszanie się powietrza przed sensorem. Ale ten rezystor można wyciąć i wstawić gdzieś niedaleko mały wentylator, co chyba z resztą zrobię (jak już dotrze). A stabilność, no jak się brudzą soczewki to będzie gorzej. Kwestia izolacji od zanieczyszczeń. I z tego co znalazłem w internetach, wyjście jest bardzo zaszumione, no ale jak się uśredni pomiary z 12 minut, to już wychodzi tak całkiem, całkiem.

  • #10 19 Lut 2016 11:22
    byrrt
    Poziom 21  

    Sareph napisał:
    Mam pod ręką czujnik CO (pewnie z tej samej rodziny, MQ-x?)


    Ja rozglądałem się za IRM202 lub T6713, ale to w sumie nie ma znaczenia. Wszystkie NDIR mają w sobie taką dziwaczną żaróweczkę, która się zwyczajnie wypala. Nawet jak włącza się ją tylko na czas pomiaru to żywot nie jest zbyt duży. Do tego prąd. Lepsze czujniki mają od razu kompensację i same się kalibrują, te gorsze bazują na charakterystyce błędu w funkcji czasu. Oczywiście czym lepszy czujnik tym cena idzie w kosmos. Ogólnie ja chyba odpuszczam bo i tak nie zamierzam z tego żyć - raczej taki tam bajer dla zabawy miał być ;)

    A to o czym Ty piszesz to czujnik chyba CO a nie CO2, te chemiczne to już w ogóle dokładność mają cienką, w dodatku z góry określoną trwałość rzędu 2 lat.

  • #11 19 Lut 2016 11:27
    Sareph
    Poziom 19  

    byrrt napisał:
    A to o czym Ty piszesz to czujnik chyba CO a nie CO2, te chemiczne to już w ogóle dokładność mają cienką, w dodatku z góry określoną trwałość rzędu 2 lat.
    No, ale ja napisałem, że CO. :D Ale one w wersji na różne gazy są. I trwałość faktycznie taka sobie, ale jeśli o dokładność chodzi to mi wystarczy w sumie tylko "jest/nie ma".

  • #12 19 Lut 2016 12:08
    l0ud
    Poziom 13  

    Ta sekcja zasilania na białej płytce to jeżeli się nie mylę niemalże 1:1 przelut z chińskiego modułu? ;) Czy jest jakiś konkretny powód, dla którego znajduje się ona wewnątrz stacji a nie poza nią?
    Czy sprawdzałeś jak duży jest rozrzut zgłaszanej temperatury pomiędzy trzema czujnikami? Sam myślę nad stacją pogodową i planuję zastosować BMP180 do ciśnienia i Si7021 do wilgotności i temperatury - datasheet do tego drugiego mówi o błędzie pomiaru temperatury max 0.4'C co jest w sumie wynikiem lepszym od dedykowanego ds18b20 :)

  • #13 19 Lut 2016 12:16
    And!
    Admin grupy Projektowanie

    Projekt to zrealizowane ciekawe wyzwanie. W kolejnych eksperymentach można podjąć kolejne wyzwania i pomyśleć o energooszczędności oraz transmisji bezprzewodowej (dla czujników pobierających małe moce, które pozwolą na rezygnację z zasilania przewodowego).

    Moduły Wi-Fi (ESP8266) to koszt rzędu ~20zł, tam gdzie zasilanie bateryjne jest nieekonomiczne, można pomyśleć np. o miniaturowym ogniwie słonecznym + akumulator/super kondensator.

    Dla prostych czujników (np. temperatura gleby, lub temperatura na dachu) można pomyśleć o zasilaniu bateryjnym i transmisji BLE, prostym transmiterze w paśmie ISM, lub transceiverze LoRa (lub wykorzystującym technologie użyte w LoRa do zapewnienia dużego zasięgu i odporności na zakłócenia).

    Ciekawym elementem może być ulepszenie obecnego GUI i wystawienie w internecie ogólnie dostępnej strony, zasilanej danymi spływającymi od czujników.

  • #14 19 Lut 2016 12:19
    Sareph
    Poziom 19  

    l0ud napisał:
    Ta sekcja zasilania na białej płytce to jeżeli się nie mylę niemalże 1:1 przelut z chińskiego modułu? ;)
    Nooo, w zasadzie tak. Tylko, że te Chińskie moduły to jest 1:1 "reference design" dla tych stabilizatorów, więc jakoś nie dziwne, że wszyscy zrobili to podobnie. :D

    l0ud napisał:
    Czy jest jakiś konkretny powód, dla którego znajduje się ona wewnątrz stacji a nie poza nią?
    Nawet więcej niż jeden. Układ działa na 3v3, a kabel prowadzący do stacji ma 15m? Znaczy - spadek napięcia. Wentylator ma 12V zasilania. Czujnik pyłu działa na 5V, wygodniej mi tworzyć rożne napięcia z jednego wyższego niż bawić się w połączenia buck-boost. A jeszcze pewnie i tak go dostosuje pod właściwe PoE, 48V.

    l0ud napisał:
    Czy sprawdzałeś jak duży jest rozrzut zgłaszanej temperatury pomiędzy trzema czujnikami?
    Między górą a dołem obudowy, czasem znikomy ale czasem dochodzi do kilku (~3) stopni. Dlatego ten, z którego biorę temperaturę jest na samym dole. Pomiędzy samymi DS'ami różnic w zasadzie nie ma o ile sa w jednym miejscu. Ah i dobrze jest przykleić je do małego radiatora.

    l0ud napisał:
    0.4'C co jest w sumie wynikiem lepszym od dedykowanego ds18b20 :)
    Tak, wiem, ale ja tych płytek używam do pilnowania innych rzeczy, i prościej mi do nich przymocować łańcuszek DSów niż bawić się z BME280 czy tymi Si, po co mi 4 razy wilgotność... :D

  • #15 19 Lut 2016 12:21
    byrrt
    Poziom 21  

    Sareph napisał:
    A jeszcze pewnie i tak go dostosuje pod właściwe PoE, 48V.

    Jakbyś chciał gotowego rozwiązania PoE to pisz - projektowałem działającą przetwornicę z układem do negocjacji PoE i działa dobrze ;)

  • #16 19 Lut 2016 12:30
    Sareph
    Poziom 19  

    And! napisał:
    Projekt to zrealizowane ciekawe wyzwanie. W kolejnych eksperymentach można podjąć kolejne wyzwania i pomyśleć o energooszczędności oraz transmisji bezprzewodowej (dla czujników pobierających małe moce, które pozwolą na rezygnację z zasilania przewodowego).
    Szczerze? Nie chce. Aku trzeba mimo wszystko wymieniać/ładować i nie lubią się z mrozami, a tak to sobie działa póki sieć zasilająca jest sprawna. Poza tym, opcja aktualizacji zdalnej firmware bardzo mi tu pasuje.

    And! napisał:
    Moduły Wi-Fi (ESP8266) to koszt rzędu ~20zł, tam gdzie zasilanie bateryjne jest nieekonomiczne, można pomyśleć np. o miniaturowym ogniwie słonecznym + akumulator/super kondensator.
    SC wydaje się być ciekawy i słońce. Ale to oznacza, że ani wiatr (przynajmniej ultradźwiękami, co mnie kusi), ani pomiaru pyłu nie da się zrobić, bo wymagania prądowe. Z drugiej strony, ograniczenie się tylko do pomiaru temperatury/cisnienia/wilotności, mogło by się dać, takie coś do monitorowania ogrzewania centralnego.

    And! napisał:
    Dla prostych czujników (np. temperatura gleby, lub temperatura na dachu) można pomyśleć o zasilaniu bateryjnym i transmisji BLE
    BLE? Nie bardzo. Stropy to jest coś przez co BLE się nie przebije. Już chyba lepiej wspomniane RFMy na 433Mhz.

    And! napisał:
    Ciekawym elementem może być ulepszenie obecnego GUI i wystawienie w internecie ogólnie dostępnej strony, zasilanej danymi spływającymi od czujników.
    Strona to tam akurat w internecie jest dostępna. ;) Ale tak, GUI stanowczo przydało by się lepsze, tym bardziej, że stworzyłem je głównie dla stacji meteo, a aktualnie zbiera dane z całej masy innych czujników.

    Dodano po 1 [minuty]:

    byrrt napisał:
    Jakbyś chciał gotowego rozwiązania PoE to pisz - projektowałem działającą przetwornicę z układem do negocjacji PoE i działa dobrze ;)
    Czemu by nie, dobrze mieć opcje. :D Na razie się zastanawiałem nad kombinacją MAX5035 + MAX5940.

  • #17 19 Lut 2016 12:36
    byrrt
    Poziom 21  

    Sareph napisał:
    Czemu by nie, dobrze mieć opcje. :D Na razie się zastanawiałem nad kombinacją MAX5035 + MAX5940.

    NCP1092DG + LM5085 - tego używam ja :) Mi zależało na zasilaniu zarówno z 24 jak i z PoE z priorytetem zasilania na 24V tak więc ten NCP był dla mnie bardziej odpowiedni.

  • #19 19 Lut 2016 14:10
    And!
    Admin grupy Projektowanie

    Sareph napisał:
    And! napisał:
    Projekt to zrealizowane ciekawe wyzwanie. W kolejnych eksperymentach można podjąć kolejne wyzwania i pomyśleć o energooszczędności oraz transmisji bezprzewodowej (dla czujników pobierających małe moce, które pozwolą na rezygnację z zasilania przewodowego).
    Szczerze? Nie chce. Aku trzeba mimo wszystko wymieniać/ładować i nie lubią się z mrozami, a tak to sobie działa póki sieć zasilająca jest sprawna. Poza tym, opcja aktualizacji zdalnej firmware bardzo mi tu pasuje.


    Faktycznie z jednej strony, nie ma sensu komplikować czegoś co działa, jednak wyzwania związane z zasilaniem i energooszczędnością a także transmisją bezprzewodową są dość ciekawe, np. można rozrzucić więcej jednofunkcyjnych czujników. Przy wybudzaniu układu np. raz na 10min bateria AA może zapewnić lata pracy, napięcie baterii można monitorować.

    Sareph napisał:
    And! napisał:
    Moduły Wi-Fi (ESP8266) to koszt rzędu ~20zł, tam gdzie zasilanie bateryjne jest nieekonomiczne, można pomyśleć np. o miniaturowym ogniwie słonecznym + akumulator/super kondensator.
    SC wydaje się być ciekawy i słońce. Ale to oznacza, że ani wiatr (przynajmniej ultradźwiękami, co mnie kusi), ani pomiaru pyłu nie da się zrobić, bo wymagania prądowe. Z drugiej strony, ograniczenie się tylko do pomiaru temperatury/cisnienia/wilotności, mogło by się dać, takie coś do monitorowania ogrzewania centralnego.


    Utrzymanie dodatniego bilansu przy zasilaniu energią słońca i wiatru urządzeń amatorskich to ciekawy temat, np. stacja APRS SR3DGT zasilana początkowo turbiną wiatrową, następnie energią słońca.
    Ultradźwiękowy pomiar prędkości wiatru jest wart wypróbowania, to ciekawe jak udało się uzyskać energooszczędność i dokładność pomiarów w tym ultradźwiękowym liczniku gazu:


    Link


    Sareph napisał:
    And! napisał:
    Dla prostych czujników (np. temperatura gleby, lub temperatura na dachu) można pomyśleć o zasilaniu bateryjnym i transmisji BLE
    BLE? Nie bardzo. Stropy to jest coś przez co BLE się nie przebije. Już chyba lepiej wspomniane RFMy na 433Mhz.


    Jasne najprostszy moduł nadajnika radiowego 433MHz w parze z odbiornikiem superreakcyjnym, zapewni przy odpowiednim kodowaniu sensowne wyniki. Oczywiście wygodniej skorzystać z transceiverów lub nadajników, które posiadają magistralę komunikacyjną do konfiguracji i podawania danych które są ramkowane i przesyłane.
    Przy większych odległościach lub zakłóceniach zasięg zapewnią RMFy o bardziej zaawansowanych modulacjach oraz korekcji błędów, dostępne jest wiele ciekawych i dość tanich rozwiązań dostępnych u różnych producentów np. http://www.hoperf.com lub http://www.dorji.com
    Miałem kiedyś okazję testować moduły FSK/GFSK od Dorji DRF4463F - Si4463 i mogły one osiągać zasięg kilkaset metrów przy minimalnych mocach. Teraz widzę, że poszli dalej i mają dostępny moduł LoRa DRF1278F - SX1278 którego zasięg jest pewnie jeszcze większy...

  • #20 19 Lut 2016 15:13
    Duch__
    Poziom 31  

    Osobiście od kilku dni testuje bezprzewodową stację meteo opartą o Arduino Pro Mini. Zasilanie zrealizowane jest przez Panel słoneczny i akumulator 18650. Procesor budzi się co 8 sekund i sprawdza czy wartość "licznik" osiągnął już 70 pętli czyli około 10min (nie czyszczę ramu). Jeśli tak to dokonuje pomiaru, łączy się poprzez ESP8266 z moim routerem i wysyła dane na THINGSPEAK. Oczywiście sprawdza też napięcie akumulatora i jeśli jest niższe od 3.3V to śpi dalej i czeka na lepszy stan aku. Po dokonaniu pomiarów i wysłaniu idzie dalej do łóżka. W poniższym linku obecne testy:

    Link

    Na stronie widnieją dwie stacje meteo, jedna bezprzewodowa opisana wyżej oraz druga to Rejestrator pogodowy lekko zmodyfikowany :D

    W planach chce zbudować jeszcze deszczomierz oraz podłączyć wiatromierz (fabryczny).

  • #21 19 Lut 2016 17:40
    And!
    Admin grupy Projektowanie
  • #22 19 Lut 2016 20:00
    Duch__
    Poziom 31  

    Nowa wersja jest w fazie testów. Czekam na słońce by sprawdzić wydajność panela słonecznego czy jest wystarczający. Zastosowany panel słoneczny to 5,5V 90mA 65x65mm - identyczny jak na foto: DIY stacje meteo z ethernetem


    Jako moduł ładowania zastosowałem gotowy moduł na układzie TP4056
    DIY stacje meteo z ethernetem

    W obecnej chwili całość pobiera z akumulatora w stanie uśpienia około 600uA (ponad 590 pobiera moduł ESP z linią CHPD w stanie niskim ze świecącym LEDem) oraz 60mA w stanie łączenia z WIFI i około 30mA w czasie wysyłania danych na serwer. Cała procedura łączenia i wysyłania trwa nie dłużej niż 10 sekund.

  • #23 19 Lut 2016 20:22
    junkerp
    Poziom 14  

    Na 6 piętrze czyli około 21m (7 kondygnacji x około 3m) gradient średni temperatury wynosi - 0,21 stopnia Celsiusza. Czyli jest to raczej wartość pomijalna w Twoich statystykach.

  • #24 19 Lut 2016 20:44
    Sareph
    Poziom 19  

    junkerp napisał:
    Na 6 piętrze czyli około 21m (7 kondygnacji x około 3m) gradient średni temperatury wynosi - 0,21 stopnia Celsiusza. Czyli jest to raczej wartość pomijalna w Twoich statystykach.
    O, to jest przydatna informacja. Ale fakt, biorąc jeszcze pod uwagę dokładność samych czujników, to to można pominąć.

    Dodano po 1 [minuty]:

    Duch__ napisał:
    Zasilanie zrealizowane jest przez Panel słoneczny i akumulator 18650.
    Z ciekawości, LiPo czy LiFePo? A jak LiPo to jak to się zprawdza w bardzo ujemnych temperaturach?

    Dodano po 8 [minuty]:

    And! napisał:
    Przy większych odległościach lub zakłóceniach zasięg zapewnią RMFy o bardziej zaawansowanych modulacjach oraz korekcji błędów, dostępne jest wiele ciekawych i dość tanich rozwiązań dostępnych u różnych producentów np. http://www.hoperf.com lub http://www.dorji.com
    Miałem kiedyś okazję testować moduły FSK/GFSK od Dorji DRF4463F - Si4463 i mogły one osiągać zasięg kilkaset metrów przy minimalnych mocach. Teraz widzę, że poszli dalej i mają dostępny moduł LoRa DRF1278F - SX1278 którego zasięg jest pewnie jeszcze większy...
    O i to tez jest ciekawa informacja, i co prawda nie do stacji meteo, ale własna telemetria drona i lokalizacja to już bardzo. ;)

  • #25 19 Lut 2016 20:57
    Duch__
    Poziom 31  

    Na razie od tych paru dni jest dobrze, czekam na słońce by doładował, a cały czas za oknem tylko chmury i deszcz. Spadek jest na poziomie około 0,01V na dobę. Akumulator w rozmiarze 18650 zwykły LIPO najtańszy jaki mieli w moim sklepie "za rogiem".

    Poniżej screen ze spadku napięcia w czasie przy temperaturze otoczenia na plusie 1 do 5 st C:
    DIY stacje meteo z ethernetem

  • #26 20 Lut 2016 15:36
    Duch__
    Poziom 31  

    Sareph napisał:
    [...]pomiaru opadów, to szczerze mówiąc - nie wiem jak zrobić jakimś sensownym sposobem.


    Ja właśnie testuje takie rozwiązanie.


    Link


    Rurka elektroinstalacyjna fi 22mm przecięta w pół i przeciwaga ze srubki. Jeszcze tylko dodać magnes, kontaktron i obudowę i można zacząć skalować. Uważam że najłatwiejszy w wykonaniu.

  • #28 22 Lut 2016 12:30
    byrrt
    Poziom 21  

    Duch__ napisał:
    Ja właśnie testuje takie rozwiązanie.

    Nic nowego, deszczomierze tego typu są powszechnie używane choć tam z reg te korytko jest podwójne i napełnia zawsze się naprzemiennie. Można to kupić w formie gotowego wyskalowanego modułu za ok 50zł..

  Szukaj w 5mln produktów