WindWiz

En GSM-uppkopplad vindmätare

Månadsarkiv: oktober 2010

Waspmote

Idag har jag fått prisuppgifter från Libelium ang. deras Waspmote-plattform:

  • 5x Waspmote plattformar, 495 EUR
  • Waspmote Gateway, 55 EUR
  • 6 st antenner, 30 EUR
  • 5 st 1150 mAh-batterier, 95 EUR
  • 5 st GPRS moduler, 395 EUR
  • 5 st ”Agriculture boards” (interface-kort för vindmätare), 1750 EUR
  • 5 st Vindmätarsensor (riktning+hastighet), 625 EUR
  • 5 st Termometrar, 17 EUR
  • 5 st Luftfuktighetssensorer, 90 EUR
  • 5 st Solpaneler, 150 EUR

Totalt 3702 EUR. Detta är för fem vindmätare, dvs ca 740 EUR per mätare. Det finns en hel del prylar som vi inte behöver i ovan lista, men som Libelium vägrar plocka ur paketet. De är inte heller villiga att sälja enstaka kort för testning, minimumbeställning är 5-pack. Jag är helt övertygad om att det går att bygga något exakt lika bra till ett lägre pris utan att behöva göra en riskfylld initialinvestering. Libelium går bort.

RJ11-adapter

Före

Efter

Man kan nästa tro att det är tv-shop! Den nya RJ11-adaptern med tillhörande pull-down motstånd är på plats efter lite söndagslödning. Förhoppningsvis skall detta fungera bättre än den provisoriska lösningen som jag gång på gång tvingats lappa ihop med krokodilklämmor.

Note to self: Det KAN vara så att spänningsspikarna i vindriktningsgivaren inte alls är brus utan två brytare som är öppna samtidigt. Detta skulle resultera i att närliggande motstånd parallellkopplas och därmed sjunker totalmotståndet vilket leder till en ökning i spänning över mätmotståndet. Att ”spiken” är kortvarig beror troligtvis på att tiden då båda brytarna är öppen är kort i förhållande till tiden då en brytare är öppen. Detta innebär att upplösningen på vindriktningen är 16 diskreta steg! Denna insikt kommer främst från Waspmotes manual (se sid. 28) för deras ”Agriculture board” som tillför vindmätarfunktioner till Waspmote-brädan.

Great success!

A/D-omvandlingen fungerar äntligen! Det visade sig bero på lite skit bakom spakarna 🙂 De åtta spänningstrappstegen som svarar mot olika vindriktningar syns nu betydligt tydligare i plotten. Great success!

Det finns fortfarande tweaks att ta till för att höja precisionen, men frågan är hur hög upplösningen behöver vara att skilja på riktningarna? Jag är lite konfunderad över valet av motstånd i mätaren, de verkar använda nån logaritmisk skala. Vore det inte enklare att välja motstånd med ett linjärt avstånd, så att höjden på varje trappsteg blir samma? .. De verkar ha en annan filosofi på andra sidan jordklotet.

Jag är också lite bekymrad över spänningsspikarna som uppträder vid övergången till en ny brytare. De kan i värsta fall misstolkas av mjukvaran som en felaktig riktning. Förhoppningsvis går det att korrigera med ett ”utsmetar”-filter, i antingen mjukvara eller med lite analog elektronik.

 

Spänningstrappsteg

Batterikapacitet

Igår var jag iväg på en exkursion i Ålabodarna och omnejd. Det var en underbart solig dag men dessvärre syntes inte några skärmflygare inte till då det var vindstilla. Jag följde havsleden bort från hamnen och funderade över varför det pratas så lite om Ålabodarna i CPS Facebook-grupp, för det var verkligen Hammar-klass på kustlinjerna (enligt ett otränat hang-öga …)! Hittills har man mest hört om Ravlunda, Höganäs och Hammar. Varför har CPS sin näst bästa vindmätare på ett hang som ingen verkar utnyttja? 🙂

På vägen tillbaks tog jag en sväng förbi småbåtshamnen och inspekterade vindmätaren som står på den stora sandbunkern nere vid vattnet. Något som slog mig var hur himla stor och klumpig den är. Solpanelen känns även den väldigt tilltagen. Batteri är förvisso stora (tänk bilbatteri), men det känns brutalt överestimerat att driva små system som vindmätare på en sådan kraftig strömkälla. Visserligen bor vi i ett land där det inte är strålande sol varje dag, men tumregeln för en modern solpanel är att den kan leverera (i snitt) halva sin specade effekt oavsett årstid.

I en vindmätare är GSM-modemet utan tvekan den mest energikrävande komponenten. Det är inte ovanligt med strömspikar på 2A  under sändning i ett område med dålig GSM-täckning. Säg t.ex. att modulen drivs med 12V, att vi sänder hela tiden och att vi befinner oss i ett område med urusel täckning. Detta ger en förbrukning på 24W. Ett typiskt 12V bilbatteri kan leverera ca 50 Ah, dvs tillräckligt för att hålla systemet vid liv i ca 25 timmar under värstafallsförhållanden. Men i praktiken ringer inte CPS medlemmar oavbrutet, dygnet runt. Inte heller står mätarna placerade i särskilt dålig täckning, tack vare det välutbyggda svenska mobilnätet. Boven är långa samtal. Min gissning är att man valt ett större batteri för att skapa en ordentligt marginal, för mulna dagar, eller dagar då folk ringer ner mätaren.

Kravet att mätaren skall gå att avlyssna via telefon ställer stora krav på mätarens batterikapacitet, solpaneler och även mjukvaran som sköter syntetiseringen. Om man väljer att rationalisera bort avlyssningsfunktionen får man en mycket mer deterministisk förbrukning: strömförbrukning för komponenter + strömförbrukning för utsändning av vinddata via GPRS var 10:e minut. Systemet blir inte längre beroende av hur många skärmflygare som vill åt vinddatan och det finns ingen anledning att höfta fram marginaler eller använbda överestimerade strömkällor. Det hade varit väldigt intressant att veta hur många av CPS medlemmar som nöjer sig med att kolla vindmätaren via internet-anslutning? Det känns som varenda människa glider omkring med en högteknologisk smartphone idag.

I ett tidigare inlägg listar jag fördelarna med att flytta telefonavlyssningsfunktionen till ett separat system. Här kommer en uppdaterad version:

  1. Lägre byggkostnad.
  2. Mer deterministisk strömförbrukning, ej beroende av antal ”datakonsumenter”.
  3. Potentiellt bättre ljudkvalité då man ej behöver ta arbeta på ett inbyggt system med begränsade resurser.
  4. Ett telenummer för att nå samtliga vindmätare.

Nackdelar:

  1. Fler inblandade komponenter: ”Single point of failure” kan inträffa. En särskilt sårbar komponent är kopplingen mellan vinddatabas och avlyssningssystemet. Dock är det svårt att avgöra vilket som är mest troligt: Vindmätarproblem, eller driftsavbrott hos en godtycklig bredbandsleverantör.

Alternativ till Arduino

Idag har jag hittat en ganska intressant plattform som kanske kan bli aktuell för vindmätarbygget. Libelium är ett spanskt företag som tar fram s k ”Machine-to-Machine”-lösningar (M2M), med typiska applikationer i sensornätverk och distribuerade system. ”Waspmote” är deras senaste sensornodsplattform som kan bestyckas med valfri kommunikationsmodul — Blåtand, ZigBee och givetvis GPRS. Tanken är att dessa noder skall placeras ut tillsammans bilda en intelligent nätverkstopolgi, t.ex. i formen av ett träd eller ett rutnät (mesh). Det finns en demo här.Vore det inte lite coolt att bygga ett vindmätarnät över hela Skåne som kommunicerar djungeltrumma-style? 🙂

Trots att det inte finns några sådana ambitioner i detta bygget (ännu) så har plattformen flera intressanta attribut:

  1. Färdigbyggd, vältestad plattform baserad på Atmels 8-bitars familj AVR (samma som Arduino Uno)
  2. SD-kortsläsare, som skulle kunna användas för att lagra ljudklipp till telefonavlyssningsfunktion ELLER som en nödlösning för lagring av vinddata om GPRS-länken går ner.
  3. Kontakt för solpanel och batteri, dvs spänningsstabilistering och logik för laddning finns på plats.
  4. RTC, realtidsklocka inkl reservbatteri.
  5. Färdigt påbyggnadskort för GPRS.

Men den absolut bästa fördelen med WaspMote är ändå att de har ett färdigt påbyggnadskort för vindmätning! Detta innebär att de har ALL hårdvara vi behöver för att slutföra bygget. Att starta ett projekt med färdig, vältestad och fungerande hårdvara är oändligt mycket enklare. Så var är köpknappen?! Det undrar jag också. Jag har skickat en prisförfrågan via deras webbshopp då de inte listar priser online. En nackdel är dock att man enbart kan beställa dessa plattformar i paket om 5 enheter + diverse tillbehör (då de främst är tänkt att fungera i intelligenta nät). De inkluderar även Blåtandsmoduler i sitt baspaket, som vi inte är intresserade av, men som givetvis ökar inköpskostnaden. På Google hittade jag en diskussion där någon nämnde ett prisförslag på ca 1000 Euro för 5 enheter. Då ingår dock inte solpanel, batterier eller påbyggnadskort för vindmätning och GPRS-kommunikation.

 

GitHub källkodsförråd

Den första kodsnutten finns nu incheckad i ‘källkodsförrådet’. Än sålänge innehåller det inte mer än lite prototypkod och ett byggskript, men det gör det inte mindre signifikant. Den första  spiken är på plats i mjukvaran till vindmätarnoden! För den nyfikne finns all kod för allmän beskådan på adressen http://github.com/blastur/WindWiz.

Det trasslar fortfarande  med A/D-omvandlingen (se föregående inlägg), upplösningen är för låg och det tar alldeles för lång tid för A/D-omvandlaren att stabilisera sig (flera sekunder!). Jag väntar med att beställa hem GSM-modulen tills jag fått igång A/D-omvandlingen och LCD-display till mätaren. Jag jobbar enligt metodiken Baby steps — Sakta men säkert! 😉

Nyheter från CPS vindgrupp: Vindgruppen har undersökt möjligheterna att koppla upp Åla-Nisse-mätaren till Internet på samma sätt som gjorts med mätaren på Hammar (Svetlana). Trots att båda mätarna kommer från samma leverantör (Italienska  DPS Promatic)  har det tyvärr visat sig att Åla-Nisse har den förra generationens hårdvara, och är inköpt på den tiden då GPRS-funktioner inte ingick i baspaketet.

Vi har varit i konntakt med DPS för en eventuell uppgradering av  Åla-Nisse-modemet, men dessvärre har modellen gått ur sortiment och är inte längre supportad. De lagerför inte längre reservdelar till denna modell men har lovat att höra av sig om det skulle dyka upp något ”gammalt skrot” vi kan ta vara på. Ni förstår, det ser ganska mörkt ut.

Dock ännu större anledning att fortsätta med vindmätarbygget!