Discussione: Costruzione logger velocità vento

Per ora nulla di nuovo, sto costruendo la parte meccanica dell'anemometro nuovo (con indicazione della direzione del vento). La parte elettronica è ultimata. L'ultima versione supporta.

-Indicazione direzione media vettoriale del vento
-Deviazione standard nell'intervallo di campionamento
-Minimo nell'intervallo di campionamento
-Transfer function nella forma Y=K * X + G (G = vento di spunto)
-Altre piccole modifiche a correzioni.

OK
x 15

Indicazione direzione media vettoriale del vento.
Occhio direzione o verso ??

-Deviazione standard nell'intervallo di campionamento
Deviazione standard ??

-Minimo nell'intervallo di campionamento
Minimo di cosa??

-Transfer function nella forma Y=K * X + G (G = vento di spunto)
Transfer function ??
Scusa ma cosa sono K e X ??

Aiutami a capire.

By
Un Neandertal.

Originariamente inviata da SunAndWind

OK
x 15

Indicazione direzione media vettoriale del vento.
Occhio direzione o verso ??

Allora, ricapitolando:

Il sensore di direzione mi restituisce un angolo. Tramite le funzioni SIN e COS (16Bit 0,1°) mi calcolo X e Y (modulo = 1), moltiplico x la velocità, accumulo e faccio la media infine, poi con ATAN2 mi ricavo nuovamente l'angolo (medio vettoriale)

Originariamente inviata da SunAndWind

-Deviazione standard nell'intervallo di campionamento
Deviazione standard ??

Si, nell'intervallo di tempo in cui calcolo la media (tra due punti). Standard deviation - Wikipedia, the free encyclopedia
è fatta in corsa, leggi su wikipedia

Originariamente inviata da SunAndWind

-Minimo nell'intervallo di campionamento
Minimo di cosa??

Del vento magari?

Originariamente inviata da SunAndWind

-Transfer function nella forma Y=K * X + G (G = vento di spunto)
Transfer function ??
Scusa ma cosa sono K e X ??

La transfer function è quella che ti da la velocità del vento a partire dalla risposta del tuo trasduttore (impulsi, voltaggio etc)

fino ad ora utilizzavo la transfer function Y = K * X
dove K è la costante di calibrazione e X la risposta del trasduttore.


Buona serata

OK
x15
Ora ci siamo, grazie.

x Sonico
IMASONIC

by
Un Neandertal.

Grazie S&W, ho ordinato le sonde francesi! :-)

A breve avro completato il secondo sensore (velocità più direzione). Il primo da 256 impulsi per singola rotazione, il secondo un segnale PWM a 980Hz 0-5V (0-360°) con risoluzione 10 Bit. I sensori solo posti a altezze differenti su due bracci di PVC uniti da un singolo braccio orizzontale. Manca l'impermeabilizzazione e la verniciatura. A breve posterò le foto.

Come promesso ecco l'aggiornamento.

Velocità e direzione. Mancano solo gli ultimiritocchi e poi è finito

Altri piccoli aggiornamenti e correzioni.
1) Tenendo premuto il tasto 3/mode per 2 secondi in modalita "programma campionamento" si torna alla schermata principale (scorciatoia per uscire)
2) Aggiunto un prescaler software che divide per un numero da 1 a 5 gli impulsi prodotti dall'anemometro qualora siano parecchi (per ogni rotazione completa. Ovvero se la transfer function è ad es Y(m/s) = 0.0039*x(Hz) + 0.9(m/s) , settando il divisore si 2 si potra scrivere :Y(m/s) = 0.0078*x(Hz) + 0.9(m/s). Il vantaggio? Se gli impulsi sono tanti la pendenza deve essere bassa ma si avra una risoluzione nella pendenza minore, il divisore serve per evitare questa spiacevole situazione.
3) la transfer function si inserisce proprio come l'equazione di una retta, rendendo semplice il collegamento di un anemometro per la quale è indicata la transfer function.

Direi che a questo punto lo sviluppo è terminato, per poter cambiare qualcosa bisogna cambiare PIC (più porte) ma, a mio parere, è gia abbastanza completo cosi..

Grossa pecca.. il consumo.... lo so, ma è inevitabile, non posso mandare in sleep il microcontrollore perche serve che sia "sveglio" per i calcoli statistici come minimo, massimo e deviazione standard oltre che la media vettoriale della direzione del vento... calcoli che vengono iterati ogni mezzo secondo; inoltre c'è l'interfaccia accattivante e flessibile e la retroilluminazione sotto controllo software, i file direttamente leggibili da excel, dato che è presente un file system vero (FAT16)...che volete di più?... l'uso di un pannello solare è inevitabile...

E' stata una esperienza divertente e molto istruttiva, oltre ad avermi permesso di trovarmi tra le mani uno strumento per il quale l'assistenza sarà sempre presente 24 all'anno 356g all'anno ;-) e sul quale so di potermi fidare (a meno di vandali, unni, cartaginesi o altri barbari oppositori alle energie alternative :-) )

Ultimissima modifica, aggiunta di uno step down da 11-13V a 7.5V per alimenare il circuito (da 7.5V->5V ci pensa il regolatore). La scelta di non convertire 11-13V direttamente a 5V è dettata da due necessità:
1) Garantire che, qualora il circuito avesse un malfunzionamento (corto circuito del finale di potenza) evitare che la tensione d'ingresso (11-13V) arrivi direttamente ai capi del circuito (e quindi del PIC e dell'LCD) distruggendo tutta la delicata componentistica. La presenza di un regolatore a valle LM7805 che trasforma 7.5V in 5V, permette la protezione del circuito (dal momento che l'LM7805 accetta in ingresso tensioni superiori a 18V). Quindi anche nel caso il circuito passi direttamente 11-13 volt al logger, la tensione verrà comunque trasformata a 5V

2) Garantire una tensione pulita, senza oscillazioni di sorta, che potrebbero disturbare il trasferimento dati e il calcolo dell'angolo della banderuola (0..5V = 0..360°) dal momento che l'estremo superiore dell'ADC varierebbe al variare della tensione d'ingresso.

Usando questo accorgimento e il circuito il consumo attuale passa da

12V 48mA (570mW)

a

7.5V 48mA / 0.9 (400mW) che corrispondono a 12V 33mA

il che equivale a dire che 1 ora di sole pieno sul pannello (300mA 14V circa) equivalgono a circa 9 ore di funzionamento del circuito.

L'autonomia con sole 0 è di circa 100 ore con una batteria da 3.5Ah

Quando la batteria è carica due zener da 5W con dissipatore provvedono a impedire che la tensione della batteria superi 15V dissipando l'eccesso di energia.

Vedo che l'interesse è molto alto su sto progetto

mi raccomando gente, non spingete

Sono nuovo sul forum.
Ottimo progetto complimenti 15Magneti.

Volevo suggerirti qualcosa senza la pretesa di insegnarti niente.

• E' possibile campionare un anemometro entro pochi decimi di secondo senza dover tenere acceso il contatore del uP per tutto quel tempo. Risparmiando, cosi, energia preziosa della batteria.
• La misura della direzione, considerato che parliamo di (microeolico), non necessita di tutta quella precisione. Basterebbe registrare la direzione del vento che si presenta con maggiore frequenza (a patto che sia v>0) per ottenere il vento predominante. Puoi anche impiegare delle suddivisioni piu grossolane (N,NE,E...). Questo è cio che interessa.

Per il primo punto pensa a come separare dall'anemometro la generazione del treno di impulsi lasciando all'anemometro il solo compito di rilevare il vento e segnalarti anche con un solo impulso la sua rotazione. Devi intervenire sul pcb con una porta AND e/o usare interrupt sul uP, ad ogni modo esistono diverse tecniche.

Considera che la maggior parte degli anemometri in commercio, largamente impiegati anche nel megaeolico, hanno output in ac sine wave da pochi mV di picco e che generano frequenza molto bassa (pochi Hz) eppure il vento si misura nella frazione di pochi decimi di secondo.

Ancora una cosa...dato che sei bravissimo in C e/o assembler ti consiglio di passare subito in tecnologia cmos con yP ultra low power. Un datalogger per il vento non puo conusmare cosi, dovresti scendere a 0.05 mA in continua(uP in riposo) e 5 mA max di picco(uP sotto calcolo) .

Ciao

Originariamente inviata da franc70

Sono nuovo sul forum.
Ottimo progetto complimenti 15Magneti.

Volevo suggerirti qualcosa senza la pretesa di insegnarti niente.

• E' possibile campionare un anemometro entro pochi decimi di ....
• La misura della direzione, considerato che parliamo di ....

Per il primo punto pensa a come separare dall'anemometro la generazione del treno di impulsi lasciando all'anemometro il solo ....

Considera che la maggior parte degli anemometri in commercio, largamente impiegati anche nel megaeolico, hanno output in ac sine ...

Ancora una cosa...dato che sei bravissimo in C e/o assembler ti consiglio di passare subito in tecnologia cmos con yP ultra low ...

Ciao

In futuro probabilmente farò qualcosa che consumi molto meno seguendo il tuo consiglio, ovviamente non avrà tutte le funzioni del menù che ha questo e probabilmente sarà configurato via PC via USB. In sostanza è un progetto diverso, non una modifica di questo. Il grosso è consumato dal display e anche la scheda SD ci mette del suo dovendo essere sempre "attiva" per poter scrivere. Alimentando con 3.3V dovrei essere in grado di collegare la SD al PIC senza level shifter, ovviamente il display non ci sarà (funziona a 5V).

L'approccio al progetto è differente.

Io vedo un datalogger per il vento come una apparecchiatura autonoma, lontana dal mondo e di difficile accesso.

Se la vedi come una macchina da tenere nel giardino allora è chiaro che il consumo non è un problema e puoi pensare di interfacciarla addirittura al pc (cosa impensabile se vuoi campionare un sito di montagna tanto per fare un esempio).

Ciao

Il campionatore è autonomo lo stesso, ha un pannello solare che sopperisce ai suoi bisogni energetici.

Per eliminare i consumi non posso fare altro che usare reed-relay a posto dei sensori che uso ora, eliminare l'LCD, e altre cosette che rendono il campionatore user-friendly. Giustamente come hai detto tu l'approccio è differente

Potrei mandare il sleep il microcontrollore per quasi tutto l'intervallo di campionamento (tenendo acceso il contatore) per poi leggere gli impulsi e azzerare il contatore scrivendo il valore. Dovrei eliminare tutto tranne il real-time clock, che posso alimentare usando uno dei pin del micro solo il tempo necessario per dialogare (il resto del tempo ci pensa la batteria tampone). La direzione non la posso fare perche presuppone dover contaggiare gli impulsi continuamente nelle 16 direzioni tenendo "sveglio" sempre il micro (non posso misurare semplicemente la direzione ogni 30 secondi e prendere quella per buona). Inoltre il potenziometro (di solito 10K) consuma circa 0.3mA continui, il che presuppone di alimentarlo solo quando misuro tramite un pin del micro (riducendo il duty cicle).

Quindi ricapitolando:

Alimentazione a 3,3 anziche a 5V
Collegamento diretto micro-sd
sleep per 29 secondi, lettura del velore,(1 secondi), sleep di nuovo
Partenza con un tasto e stop con un tasto (nessun controllo sulla durata) o con un file txt sulla scheda (sample.txt e config.txt)
Niente LCD
Stato solo con un paio di led lampeggianti a basso duty cycle
Regolazione del RTC solo attraverso un file sulla scheda (es clock.txt) all'accensione
Nessun controllo sul numero del file, semplice numero progressivo o data di inizio
Memorizzazione dato grezzo, nessuna transfer function
Niente statistiche infra-punto (min,max,devst.) perche occorrerebbe che il micro campioni continuamente
Niente indicazione di direzione perchè è insensato misurarla ogni 30 secondi e prendere per buona quella.... a meno che l'inerzia del rotore sia talmente grande da mediare "meccanicamente" la posizione
Nessun sensore Eff-hall ne ottico, semplice reed-relay
uso del PIC18f2680nanowatt

Questo occorrerebbe per una versione Low-power. In futuro probabilmente ne costruirò una...

Ti consiglierei di evitare la tecnica del conteggio degli impulsi (metodo diretto) verso quella della misura del periodo per poi convertire in f (metodo indiretto). Per questo basta un economico anemometro anche di tipo reed switch, limitandosi a misurare l'ampiezza di un singolo periodo.

I parametri statistici sono fondamentali non puoi non calcolarli. Potresti fare a meno al massimo della dev. std. Ti serve una memoria NV per immagazzinare i dati (eeprom del uP?) e calcolare ogni 10 min min, max e avg.

perchè togli alimentazione a RTC? può rimanere sempre alimentato, l'ordine di grandezza del consumo dovrebbe essere (ds1307 giusto?) dei uA ma leggi il datasheet per sicurezza. Il ds1307 se non sbaglio ha un piedino dal quale prelevare un onda quadra alal frequenza di 32768Hz, ottima per calcolare il periodo dell'anemometro (ma puoi anche usare il timerA(B) del uP+IRQ).

Originariamente inviata da franc70

Ti consiglierei di evitare la tecnica del conteggio degli impulsi (metodo diretto) verso quella della misura del periodo per poi convertire in f (metodo indiretto). Per questo basta un economico anemometro anche di tipo reed switch, limitandosi a misurare l'ampiezza di un singolo periodo.

Mi sembra un buon metodo, specie a basse frequenze

Originariamente inviata da franc70

I parametri statistici sono fondamentali non puoi non calcolarli. Potresti fare a meno al massimo della dev. std. Ti serve una memoria NV per immagazzinare i dati (eeprom del uP?) e calcolare ogni 10 min min, max e avg.

Non posso tenere in sleep il logger allora perche devo prendere i dati continuamente, almeno ogni 10 secondi per poi calcolare la media. Lo stesso per la direzione media del vento (vettoriale) che usa funzioni seno coseno e atan, mentre la dev.st usa radici quadrate long, con scalatura automatica dei valori. Comunque non è necessario immagazzinare nella lenta memoria NV del PIC, min,max,media e dev.st sono calcolabili agevolmente anche in corsa.

Originariamente inviata da franc70

perchè togli alimentazione a RTC? può rimanere sempre alimentato, l'ordine di grandezza del consumo dovrebbe essere (ds1307 giusto?) dei uA ma leggi il datasheet per sicurezza. Il ds1307 se non sbaglio ha un piedino dal quale prelevare un onda quadra alal frequenza di 32768Hz, ottima per calcolare il periodo dell'anemometro (ma puoi anche usare il timerA(B) del uP+IRQ).

E' vero, consuma pochissimo.

Il resto però lo devo togliere (LCD etc..)