Stacja pogodowa z Supla

[rade]

https://github.com/rkalwak/WeatherStation

Wygodniej mi podlinkować do Githuba, gdzie mogę prościej aktualizować i przechowywać obrazki.

Wiem, że aplikacja pokazuje trochę głupoty - rozłączyłem coś przenosząc.

Stacja pogodowa:

Z Arduino i zaraz potem ESP32 bawię się już ponad dwa lata. W sumie to zacząłem bardziej z https://www.nanoframework.net i tam portowałem kilka bibliotek, bo C++ to jest dla mnie epoka kamienia łupanego 😛 Padł pomysł, żeby zrobić sobie pogodynkę na bazie ESP32 zaprogramowaną w C# przez NanoFramework. 

W międzyczasie poznałem Suplę i zacząłem od rolet na SRW-01 a potem na zaprogramowaniu ESP przez GUI-Generic i się zaczęło... 

Doszedłem do momentu że dopisałem sobie "Kanał ogólnego przeznaczenia", umiem to zbudować ale ze względu na absolutny brak dokumentacji nie umiem tego uruchomić w Dokerze i się poddałem... 

Chciałem też napisać komunikację z Supla w C# ale z braku czasu odpuściłem.  Prędzej czy później to zrobię... 

Poczytałem trochę co będzie potrzebne, kupiłem niekompletna stacje Sainlogic WS3500 na A****** i tak powstało to cudo, które niedlugo zawiśnie na płocie 😄

Funkcjonalności:
* 2x temperatura,
* wilgotność,
* ciśnienie atmosferyczne,
* siła i kierunek wiatru,
* ilość opadów,
* pomiar napięcia baterii,

Części:
* niekompletna stacja Sainlogic WS3500 - bez tabletu i zasilacza -> nie można jej skonfigurować, ale nieuszkodzona, wyrwana za 100zł 😄
* ESP32 DevKit
* HDC1080 - czujnik wilgotności i temperatury
* MS5611 - czujnik ciśnienia
* DS18B20 - czujnik temperatury przy gruncie
* LTR390 - czujnik UV i natężenia światła wbudowany w stację, użyty jako ten drugi
* AS5600 - enkoder magnetyczny, zastąpił czujnik kierunku wiatru w stacji
* czujnik Halla - zastąpil czujnik siły wiatru w stacji , ten od czujnika opadów został
* 2 baterie 18650 LiPo i koszyk
* lx-lifc1-n - Moduł BMS z ładowarką do akumulatorów Li-ion 2S z USB typu C i obsługą QC, możliwość ładowania z USB albo panelu.
* przetwornica step-down
* panel fotowoltaiczny dający 7V i ok. 1W wbudowany w stację

Schemat i sposób działania

ESP32 jest wyciągnięte do zewnętrznej puszki wraz z zasilaniem, ze względu na rozmiar stacji, po prostu się w niej nie mieści. Użyłem 12 żyłowego, 2 metrowego przewodu telefonicznego do połączenia płytki w stacji z tą w puszce.

Wykorzystałem panel fotowoltaiczny z kupionej stacji do ładowania akumulatorków, jednak jest za słaby aby w pełni naładować 2 akumulatorki i co najwyżej wydłuża czas pracy na bateriach, który bez panelu wynosi ponad dobę pracy non stop.

Stacja wykorzystuje bibliotekę SuplaDevice do komunikacji z Supla i robi to co 10 sek. 

Problemy

1. Brak schematów do stacji Sainlogic WS3500 i opisów na płytkach

Metodą prób i błędów wymyśliłem jak wykorzystać niektóre wbudowane czujniki.

LTR390 po wyjęciu i zobaczeniu oznaczeń pinów podpiąłem do ESP i puściłem skaner I2C a potem po adresie znalazłem czujnik, po dobraniu biblioteki zadziałał 😄

Niestety ten sam manewr nie zadziałał z czujnikiem temperatury i wilgotności. Mimo, że wygląda jak AHT XX i ma właściwy adres I2C nie działa z żadną biblioteką do tych czujników.

Czujnik Halla dla opadów zadziałał. Doświadczalnie trzeba było dobrać jego pojemność.

Czujnik Halla dla siły wiatru najpierw działał a potem przestał... Kupiłem inny i działa, ale obserwując dane w Supli, muszę poprawić obliczanie prędkości wiatru.

Po kilku godzinach czytania okazało się, że kierunek wiatru jest zrealizowany przez dwa czujniki Halla i coś jeszcze, ale nie rozkminiłem tego... Kupiłem za to enkoder magnetyczny, który podaję kąt w stopniach - idealnie.

2. Zasilanie

Pierwsza opcja: 1 akumulatorek 18650 i LDO na 3.3V, owszem ESP się uruchomi, ale z Wifi już się nie połączy przy obciążeniu wszystkimi czujnikami. Użyłem AMS1117 jako LDO. 

Druga opcja: 2 akumulatorki 18650 i przetwornica StepDown ustawiona na 5V, podane na VIN pin. Działa, ale chyba marnuje możliwości akumulatorków. Dodatkowo dwa akumulatorki to za dużo aby naładować z małego panela dającego max 7V, więc chyba skończy się to większym panelem 😄

Trzecia opcja: zasilanie z USB - nie mam póki co dobrego miejsca, żeby stacja wisiała na rozsądnej i dostępnej wysokości i był bezpieczny i wygodny dostęp do prądu.

Czwarta opcja: czytałem, że ESP32 DevKit może przyjąć do 12V na VIN pin, podłączył bym bezpośrednio baterie, ale jakoś się nie odważyłem jeszcze, ktoś próbował?

3. Dokładność pomiarów

ADC w ESP32 jest trochę słabe, pomiar napięcia akumulatorków jest "mniej więcej", wahania rzędu 0.3V.

HDC1080 się bardzo grzeje w obudowie radiacyjnej i generalnie w południe pokazuje głupoty w stosunku do DS18B20 wiszącego luźno w cieniu, aczkolwiek wilgotność pokazuje nieźle co jest dziwne. Więc muszę to przemyśleć.

Siła wiatru zdecydowanie będzie lepiej oprogramowana bo nie znając możliwości wiatraczka błądzę w obliczeniach.

4. Supla i jej możliwości

Niestety Supla nie ma jeszcze generycznego kanału, któremu można przypisać jednostkę lub kanału stacji pogodowej przewidującego więcej parametrów więc niektóre pomiary musiały zostać przepchnięte przez kanał temperatury, np. napięcie akumulatorków czy kierunek wiatru jako kąt z zakresu 0-360 względem północy.

Plany na przyszłość

- Pewnie większy panel fotowoltaiczny.
- Pomiar napięcia z panelu.
- Pomiar poboru prądu przez ESP - mam już moduł INA219 obczajony 😄
- Własne płytki zamiast breakout boardów, a przynajmniej ta zewnętrzna.
- Pomiar zanieczyszczenia powietrza (SDS0111).
- Po przekroczeniu ustawionej godziny przechodzić na tryb "deep_sleep" i budzić co 15 min na minutę aby pomiar wiatru i deszczu był choć trochę użyteczny. Następnie rano o ustalonej godzinie budzić się aby pracować do wieczora w celu wydłużenia pracy na akumulatorkach.
- Albo w Supli pojawi się kanał ogólnego przeznaczenia, który będzie wspierał dane, które mogę wysłać albo zgłosze PR ze zmianami 😄

[ethanak]

Hm...

1 godzinę temu, rade napisał:

2. Zasilanie

 

Opcja piąta: użycie właściwej płytki (takiej przystosowanej do zasilania z LiPo, na allegro nawet tańsze niż DevKit)

Opcja szósta: użycie przetwornicy up/down 

Pewnie jeszcze parę by się znalazło...

2 godziny temu, rade napisał:

ADC w ESP32 jest trochę słabe, pomiar napięcia akumulatorków jest "mniej więcej", wahania rzędu 0.3V.

Co Ty nie powiesz? A jak mierzysz? Bo u mnie raczej niedokładności są w miliwoltach przy pomiarze akumulatora...

[rade]

1 minutę temu, ethanak napisał:

Opcja piąta: użycie właściwej płytki (takiej przystosowanej do zasilania z LiPo, na allegro nawet tańsze niż DevKit)

Opcja szósta: użycie przetwornicy up/down 

DevKit miałem więc nie planowałem kupować czegoś innego. Masz coś konkretnego na myśli? LilyGo? Wemos Esp32? 

Up/down też mam w zanadrzu, aczkolwiek myślałem po prostu o większym panelu albo czy można podłączyć 2x18650 do pinu VIN bez StepDown - bardzo mieszane informacje w necie, niby można ale ... 

11 minut temu, ethanak napisał:

Co Ty nie powiesz? A jak mierzysz? Bo u mnie raczej niedokładności są w miliwoltach przy pomiarze akumulatora...

Voltage divider + wywołanie funkcji analogReadMilliVolts i przeliczenie na volty. Próbowałem z INA219 ale coś źle podpiąłem bo nie pokazywało prawidłowo napięcia, tylko natężenie

[ethanak]

5 minut temu, rade napisał:

Masz coś konkretnego na myśli?

Ja używam przy zasilaniu akumulatorowym albo Lolin 32 Lite i bezpośrednio podpięty akumulator, albo gołego WROOM/WROVER i przetwornicy. Przy okazji - nie masz odcięcia zasilania od czujników przy uśpieniu procka?

8 minut temu, rade napisał:

Voltage divider + wywołanie funkcji analogReadMilliVolts i przeliczenie na volty

No to lepiej tak zgodnie z dokumentacją 🙂 Kondensatorek 100 nF do wejścia przetwornika (chociaż bez niego też działa) i średnia z iluśtam pomiarów (np. 64). Zresztą możliwości jest mnóstwo, ale żadna nie polega na pojedynczym pomiarze. Przy okazji - zamiast analogRead lepiej pobawić się w adc1_get_raw i esp_adc_raw_to_voltage. No, ale to wszystko jest w dokumentacji.

[Polecacz 101]

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

[rade]

3 minuty temu, ethanak napisał:

nie masz odcięcia zasilania od czujników przy uśpieniu procka?

Nie wiem jeszcze, bo póki co go nie usypiałem.

Nie skupiałem się na tym, żeby to działało tydzień na akumulatorkach a raczej żeby mieć podgląd online na wiatr i żeby przeżył noc. Na chwilę obecną chodzi 28h na 2x18650 i mają jeszcze 7V, przy 6.5V StepDown się ostatnio wyłączył. Więc od biedy albo kupie tego lolina albo panel 10W 12V i nadal będę używał StepDown

A co do pomiarów to dzięki za podpowiedź, szczerze mówiąc patrzyłem tylko po przykładach a nie dokumentacji ESP.

[rade]

Pytanie:

https://allegro.pl/oferta/panel-ladowarka-solarna-sloneczny-20w-12v-13886227902

Z opisu wynika, że to ma ładowarkę 5V, załatwiało by to zasadniczo sprawę, ale zakładając, że nie ma i że to generuje chociażby 10W, da radę podłączyć to jako zasilanie do  modułu lx-lifc1-n (Moduł BMS do akumulatorów Li-ion 2S z USB typu C i obsługą QC) bezpośrednio, tak, żeby faktycznie ładowało 2S ? Wydaje mi się, że tak aczkolwiek zastanawia mnie czy to nie będzie za mocne. P = I*V => I = P/V => 20/12=1,5A niby 😛

Z tego co czytałem przetwornica StepUP owszem daje wyższe napięcie w zależności od wejścia, ale tracąc na prądzie, więc w sumie to wiele nie da przy wejściu 7V ( nie wiem ile watów) - tyle jest z wbudowanego panelu?

Edytowano Wrzesień 18, 2023 przez rade

[kaczakat]

Zamiast szukać większej mocy pomyśl jednak o usypianiu. Może być konieczna własna płytka, ale nawet z typowym zestawem na płytce ESP Wemos mini w uśpieniu pobór prądu to 150uA, czujniki można odciąć mosfetem logic level, przy płytce zlutowanej z ESP12f na taką gotową:

przy cyklicznych odczytach co 15 min (wybudzenie <10s) akumulatorek ze starej baterii od laptopa wystarcza na 2 miesiące, ma około 2000mAh. 

Na odwrocie tej płytki jest miejsce na stabilizator liniowy SMD, znalazłem taki, który zjada około 4uA przy uśpieniu ESP, HT7333, ma trochę mało mA, ale z kondensatorem 1500u działa to stabilnie. Jak coś potrzebuje więcej V to można dołożyć przetwornicę up, odcinaną przy uśpieniu.

Przez 2 miesiące jest szansa na kilka słonecznych dni, nawet zimą, by naładować akumulator z PV.

Dnia 11.09.2023 o 08:51, rade napisał:

Kupiłem za to enkoder magnetyczny, który podaję kąt w stopniach - idealnie.

Jaki masz enkoder magnetyczny?

[ethanak]

1 godzinę temu, kaczakat napisał:

Wemos mini w uśpieniu pobór prądu to 150uA, czujniki można odciąć mosfetem logic level, przy płytce zlutowanej z ESP12f na taką gotową:

Jesteś pewien że mówimy o tym samym? Bo tu cały czas chodzi o ESP32, a Wemos Mini i ESP12F to raczej inny temat...

BTW. Lolin32 Lite bierze ok. 800 µA w uśpieniu... ale to wyjątek.

[rade]

5 godzin temu, kaczakat napisał:

Jaki masz enkoder magnetyczny?

AS5600

Co do usypiania to wiem o tym i rozważam, aczkolwiek najbardziej mnie interesuje wiatr co przy deep sleep będzie totalnie niemiarodajne.

Zamierzam albo to po prostu podpiąć pod zasilacz bo chyba znajdę miejsce, albo większy panel bo w sumie nie zależy mi żeby to działało 3msc na baterii tylko żeby przeżyło noc i się naładowało 😛 Custom płytki odpadają, nie mój poziom i w sumie szkoda kasy, to nie ma być produkt na sprzedaż - to ma być zabawa😛 

I z tego co czytałem to deep sleep ESP nadal nie odcina czujników do niego połączonych no nie?

[ethanak]

A przeczytałeś co kolega napisał o odcinaniu zasilania?

 

[_LM_]

7 minut temu, rade napisał:

I z tego co czytałem to deep sleep ESP nadal nie odcina czujników do niego połączonych no nie?

W jakim sensie "odcina?" przecież znakomita większość czujników ma już wbudowane mechanizmy oszczędzania energii. Zamiast marudzić sprawdź dokładnie jak działa system oszczędzania prądu w esp.  

[_LM_]

Akumulatorki zamieniłbym na LiFePO4 i nie musisz wtedy stosować przetwornicy gdyż napięcie końcowe(naładowanego aku) mieści się w zakresie dopuszczalnego zas twoich komponentów.

 

Edytowano Wrzesień 24, 2023 przez _LM_

[rade]

7 godzin temu, ethanak napisał:

A przeczytałeś co kolega napisał o odcinaniu zasilania?

Tak, że w celu odcięcia czujników potrzebuje i tak kolejnych zakupów 😉 

7 godzin temu, _LM_ napisał:

W jakim sensie "odcina?" przecież znakomita większość czujników ma już wbudowane mechanizmy oszczędzania energii. Zamiast marudzić sprawdź dokładnie jak działa system oszczędzania prądu w esp.  

Miałem na myśli, że cokolwiek jest podpięte do płytki z ESP nadal jest zasilane, gdy samo MCU śpi - w sumie to większość artykułów to przemilcza - i rozwiązanie podał kolega @kaczakat

7 godzin temu, _LM_ napisał:

Akumulatorki zamieniłbym na LiFePO4 i nie musisz wtedy stosować przetwornicy gdyż napięcie końcowe(naładowanego aku) mieści się w zakresie dopuszczalnego zas twoich komponentów.

Dzięki za podpowiedź, może w kolejnej iteracji.

[ethanak]

17 minut temu, rade napisał:

cokolwiek jest podpięte do płytki z ESP nadal jest zasilane, gdy samo MCU śpi

Ale może również pójść spać...

[rade]

@ethanak ale pytanie o panel w sumie nadal istnieje, bo może kiedyś bym dorzucił do tego czujnik jakości powietrza, których większość aby być miarodajna, potrzebuje rozgrzewki zanim zrobi pomiar (lub serie pomiarów), wiesz coś na ten temat? Jakie musiały by być parametry panelu, żeby to miało możliwość zasilenia mojego zestawu i ładowania akumulatorków przy założeniu, że dopnę do tego jeszcze czujnik jakości powietrza?