microcontrollergesteurte Windmessanlage

[021aet04]

Ich würde auch empfehlen zuerst das Grundmodul zu bauen. Wenn alles funktioniert kann man sich immer noch mit Energy Harvesting,... kümmern. Die richtige Akkuwahl ist sehr entscheidend, da, wie schon geschrieben, die Akkus Temparaturempfindlich sind. Speichersystem kann man entweder USB-Stick bzw Speicherkarte nutzen. Ist leicht zu beschaffen und kann man einfach mit dem PC auslesen (sofern das Dateisystem passt). Wenn man EEPROM nutzt könnte man sich mehrere Module bauen damit man ein Modul in der Messanlage hat. Beim Auslesen tauscht man das Modul und nimmt das Modul mit den Daten mit. Ist aber aufwändiger (man muss EEPROM Module bauen, Schwieriger auszulesen da man ein eigenes Gerät braucht,...). Am Besten ist es einen USB-Stick/Speicherkarte mit FAT Dateisystem zu nutzen. Achte aber Darauf das du keine Feuchtigkeit in das Gerät bekommst (über Stecker). Wie schon beschrieben kannst du das Display bzw deren Beleuchtung abschalten. so kommst du länger mit der Akkukapazität aus.

Ich versuche schon einige Zeit ein SMPS zu bauen das aus einer Solarzelle (bis 2V) eine Spannung von 5V macht. Auch bei wenig Licht. Deswegen würde ich zuerst raten die Grundfunktionen zum Laufen zu bringen.

Um weiter Energie zu sparen kannst du einen RTC nutzen und den µC in den Sleepmode versetzen. Der RTC weckt den µC alle z.B. 10 Minuten auf. Der µC liest die Sensoren aus und geht wieder "schlafen". Damit du die Daten am Display lesen kannst baust du einen Schalter/Taster ein damit du ihn händisch aufwecken kannst.
Im DB zum Atmega 48/88/168 steht z.B. im Sleepmode Ströme nur im µA Bereich.

MfG Hannes

[eXsG]

Hallo Roboternetz,

nochmals vielen Dank. Hätte nie gedacht dass soviel zurückkommt. Ich weiß das wirklich zu schätzen.

Habe mir das Ganze durchgelesen und mir Gedanken darüber gemacht.

Ich uppe jetzt erst einmal das Prog.

Habe auch Hilfestellung in einem anderen Forum gesucht und jetzt weiß ich nicht wie ich mich am besten entscheiden soll. Schließlich muss ich ja die Hardware besorgen (Bestellzeiten ?) und irgendwie zusammenbekommen damit ich schonmal simulieren bzw. testen kann.

Erst einmal besorge ich mir schleunigst das AVRISPmk2-Original. Zweitens: welches AVR Starterkit wäre hier zu empfehlen ? STK500 ?

Als 1. zu den Mikrocontrollern: Mega164, Mega 168, Mega32 oder Mega644 (bzw. alle genannten als L-Version) ?
2. fest steht denke ich, dass ich als Dateiverwaltung die SD-Kartenspeicherung mit FAT-Dateisystem nutzen kann, da das Programm schon dafür konzipiert ist oder wäre der Aufwand zu groß um auf EEPROM umzudesignen ?
3. RTC um nach dem Aufwecken direkt die richtige Uhrzeit ohne Synchronisation ?
4. für die Synchronisation ein DCF77-Empfänger ?
5. ein HD44780 20x4 Character LCD ?

6. lediglich für die Stromversorgung mache ich mir sorgen:
1.) Solartechnik: Im Wald und in Deutschland ? ich weiß nicht so richtig.
2.) was spricht gegen eine Autobatterie, welche alle paar Monate ausgewechselt werden müsste bzw. könnte man diese ,falls man sich dafür entscheidet und nachdem man die Grundfunktion erfüllt, mittels energyHarvesting mit einem zweiten Anemometer wieder aufladen. Was würde ich dafür an Hardware benötigen und wieviel Aufwand wäre dies?
3.) Welche Alternativen gäbe es noch: Große Akkus (Kostenspielig) ?....

7. nicht zu vergessen: SD-Speicherkartenplatine, Schaltregler ?, Spannungsregler ?, Quarzoszillator ?, Umschalter für Display um Energie zu sparen ?,


Um das FailSafe genauso wie um das energyHarvesting sollte ich mich am Besten nachdem das Grundprogramm mit der am Ende auserwählten Hardware funktioniert kümmern oder ? Danach kann ich ja noch das System durch Add-Ons erweitern.

Gruß

eXsG

[Besserwessi]

Hier steht noch nicht, was für ein Sensor genutzt werden soll. Es kann gut sein, dass der Sensor, vor allem die Windrichtung der größte Stromverbraucher wird. Danach richtet sich auch die Spannung, die man benötigt - wegen der SD Karte würden sich etwa 3 V anbieten. Eine SD Karte als Speichermedium ist schon gut. Mit Fat Filesystem braucht man dann aber einen µC mit genügend RAM - der Mega168 oder ähnlich könnte da schon knapp sein. Die Wahl ist aber eher einer der letzten Punkte, wenn die SW fertig ist.
Das Display wird man ggf. nur auf Knopfdruck aktivieren - meistens wird ja keiner da sein.

Für einen sparsamen Betrieb passt eher ein niedriger Takt, ggf. auch nur ein 32 kHz Quarz, oder der interne RC takt (1 MHz oder 128 kHz) und dazu eine externe RTC.

Wenn man den Stromverbrauch kennt, kann man sich über die Stromversorgung Gedanken machen. Wenn man es einigermaßen Sparsam macht, könnte man im Bereich unter 200 µA landen. Eine 2 Ah Batterie (z.B. AA Alkaline) könnte damit für 10000 oder über 1 Jahr reichen.
Sinnvoll wären da z.B. 2 oder 3 Alkaline Zellen (z.B. AA oder ggf. auch C), ggf. ein Lithium Ionen Akku mit Solarzellen als Nachhilfe zum nachladen. Bei wenig Strom sind Primärzellen keine so schlechte Lösung - auch Akkus haben eine begrenzte Lebensdauer und für nur 2 oder 3 Ladezyklen braucht man keine teuren Akkus. Blei-Akkus sind eher ungeeignet, schon wegen der Selbstentladung - bestenfalls noch als Gewicht wären die Brauchbar.

[eXsG]

Hallo,

Als Sensor könnte man denke ich sowas hier einsetzen: http://www.wilmers.com/download/0293_de.pdf (siehe Stromverbrauch: 3mA bei 5 V, unbelastet) !
Auf dieser Homepage sind auch andere Anemometer zu sehen, welche präziser und mit noch weniger Stromverbrauch arbeiten.

Hallo,

Als Entwicklungsumgebung sollte eine Lochrasterplatine reichen. Die SD-Karte soll am besten rausnehmbar sein und ausgetauscht werden können.

Ich denke aufgrund der Pin-Anzahl und des Flash und RAM ist der am besten geeignet oder : ATMega 644p-20PU (ist das der sparsamere?) aber wieviele Mikrocontroller bräuchte ich für die Schaltung ?

Also ich hab recherchiert und kann bis jetzt auf diese Module zurückgreifen und möchte gerne die Hardware zusammenstellen.
Auf meiner Einkaufsliste könnt ihr mir bitte bestätigen oder Einwende erbringen:

1.) 1x das AVRISPmk2-Original
2.) 1x DCF77-Empfänger
3.) wieviele Mikrocontroller ?
4.) für die Mikrocontroller benötige ich doch pro Mikrocontroller eine Fassung/Sockel für die Platine oder ?
5.) 1x SD-Speicherkartenplatine mit Spannungsregler (habe hier so etwas gefunden: D-P001 auf http://www.display3000.de/) ?
6.) 1x RTC (den DS1307 ?)
7.) 1x HD44780 20x4 LCD Charakter
8.) 1x Lochrasterplatine: reicht eine 50x100 oder größer ?
9.) was ist mit einem Quarzoszillator ?
10.) was ist mit Spannungs- und Schaltreglern ?
11.) was ist mit Schaltern ? Das Display zum Beispiel möchte ich ja nicht die ganze Zeit anhaben.
12.) Anschlussklemmen etc... ?

Wie würde denn jetzt die Stromversorgung aussehen können nachdem diese Module, falls sie jetzt alle aufgelistet sind und nichts fehlt, aussehen ? Ich würde natürlich sehr gerne auf sowas wie eine Autobatterie verzichten.
Wäre diese Hardwarekonfiguration sparsam genug um AA-Alkaline-Zellen oder ggf. ein Lithium Ionen-Akku mit der bereits erwähnten Idee einen zweiten Propeller zur Stromerzeugung zu verknüpfen einzusetzen ?


P.S: Habt ihr euch mal den Quellcode angeschaut ? Wenn ja, was könnt ihr dazu sagen ?


Gruß

eXsG

[BastelWastel]

So wie ich das sehe ist die "D-P001" nur eine Adapterplatine ohne 'Hirn' darauf... sprich du solltest den Resourcen fuer ein AVRDOS mit einplanen bei deiner uC Wahl.

Gruss, Andreas

[021aet04]

Die Liste passt eigentlich so.
µC brauchst du eigentlich nur einen (wenn dieser genug Leistung hat für Dos,...)
Fassung nicht zwingend aber von Vorteil (sollte etwas sein kann man leicht tauschen bzw neu programmieren,...)
zum D-P001 kann ich leider nichts sagen
bei der Platine ist es besser zuviel zu haben als zu wenig (wobei man auch noch nachkaufen könnte)
Quarz brauchst du nicht da der µC einen Taktgenerator eingebaut hat (interner RC Taktgenerator)
Schaltwandler würde ich vorziehen (wegen der Effizienz, außer du willst auch noch eine Heizung für den Winter), bei ELV gibt es den SBC300, der kostet nicht viel und wandelt Spannungen von 0,3V bis 5V auf 5V (Anlaufspannnung 0,5V), dadurch kannst du die Batterien bis aufs Letzte "aussaugen"
Schalter brauchst du eigentlich keinen. Ich würde aber einen für die Versorgung einbauen (Akku/Batterie von der Schltung trennen). Ansonsten würde ich nur Taster oder einen Inkrementalgeber einbauen, mit dem du die Einstellungen änderst. Beim Display würde ich die Beleuchtung mit dem µC abschaltbar machen (über Transistor oder besser Fet). Sobald am Einbabefeld (Taster, Drehgeber,...) eine Änderung erkannt wurde kannst du das Display einschalten. Eventuell Helligkeitsgesteuert (mit Umgebungshelligkeit), das ist aber eine Spielerei.
Anschlussklemmen verwende ich eigentlich nur diese Schraubklemmen (bzw mit anderer Pinzahl), wobei diese ein RM von 5mm besitzen. Ich würde auf jeten Fall Klemmen benutzen, zumindest zu Bauggruppen die man entfernen kann (Anemometer wenn diese nicht direkt an der Anzeigeeinheit sitzt, Akku,....), einzelne Modulbaugruppen (z.B. Display) würde ich mit Stiftleisten/buchsen mit dem Mainboard verbinden, wenn diese nicht fix am MB montiert ist. Ich würde aber die gesamte Schaltung in Module aufbauen (z.B. Schaltregler, Mainboard, Display, Tastatur,...). Somit kann man einzelne Module im Fehlerfall einfach tauschen bzw zum Testen entfernen.

Das Programm habe ich noch nicht angeschaut. Werde ich bei Gelegenheit machen. Wobei ich noch nie mit AVR-Dos, Fat, o.Ä. gearbeitet habe.

MfG Hannes

[eXsG]

Hallo,

danke nochmal für eure Beiträge. Ihr wart mir sehr hilfreich.

also ich glaube ich hab da was falsch vermittelt.

1.)Der Windmesser misst nich nur alle 10 Minuten sondern die ganze Zeit.
Es sollen jedoch die aufgenommenen Werte gemittelt werden und alle 10 Minuten als Mittelwert gespeichert werden.

Tut mir leid für dieses Missverständnis an dieser Stelle.

2.)Nach persönlicher Absprache mit einem Fachmann kam außerdem das RTC-Modul zu Wort. Demnach wäre ein viel zu hoher Zeit-Drift nach monatelanger Aufzeichnung das Resultat, ich solle deshalb auf dieses Modul verzichten. Das Programm, das ich geuppt habe, also die darin enthaltende Softwareuhr, wäre genauer und somit ausreichend.

3.Desweiteren stellte sich heraus, dass der interne Oszillator des Microcontrollers nicht ausreicht und ich einen externen Quarz-Oszillator (4 MHz) benötige.
(Damit wär nicht einmal eine Daten-Kommunikation mit UART möglich, sagte man mir.)

4.)Die Frage, wieviele Mikrocontrollern denn zum Einsatz kämen ist mir jedoch noch offen. Man könnte mit einem Microcontroller zwar die Messung durchführen aber wie ist es denn wenn der Abspeichervorgang des Mittelwertes alle 10 Minuten auftritt und zur gleichen Zeit trotzdem gemessen werden soll ? Mit der Zeit wird die Datei, in der die Werte auf der SD-Karte abgespeichert werden soll immer größer und der Open-Close-Prozess für den Mikrocontroller somit immer zeitaufwändiger oder ?

Ich denke ich wäre somit mit zwei Mikrocontrollern auf der sicheren Seite.
LCD, DCF77 und SD zum Beispiel an Slave und der Anemometer an Master ?


Bitte beachtet dass das System so konzipiert werden soll, dass es mindestens 3 Monate, im besten Fall jedoch 6 Monate wartungsfrei und sicher arbeiten soll.
Der Stromverbrauch geht somit prioritätshalber an zweiter Stelle.

Was habt IHR für Einwände ?
Den Schaltplan-Entwurf mit Eagle werde ich morgen anfangen und so schnell wie möglich uppen .

P.S: Kann jemand schon was zum Quellcode sagen oder soll ich den woanders uppen ?

Gruß

eXsG