Novo software Arduino para estações Auriol H13726A e clones

[Werk_AG]

Sensores de Temperatura e Humidade extra para a Auriol H13726A

Um dos problemas frequêntemente apontados às estações Auriol H13726A e clones, refere-se à fiabilidade dos dados dos sensores de temperatura e humidade, pelo facto de não estarem instalados num Radiation Shield.

Alguns utilizadores têm procurado contornar este incoveniente, retirando os sensores do modulo anemómetro/transmissor, colocando-os num RS. Esta abordagem para além de requerer a desmontagem de componentes sensíveis, implica sempre o risco de não se conseguir voltar a garantir a estanquecidade do modulo anemómetro/transmissor.

Por estas e outras razões, decidi enveredar por uma outra abordagem ao problema.

Usar igualmente um RS, mas com um novo sensor de temperatura e humidade, cujos dados são lidos e transmitidos via RF, utilizando um segundo Arduino e um modulo transmissor RF.

No meu caso optei pelo sensor DHT22, com prestações iguais ou superiores aos utilizados em muitas estações de marcas reconhecidas.

Tendo por base partes do codigo Arduino já existente para as estações Auriol, este novo software que pode ser usado em sistemas já construidos sem qualquer modificação, foi desenhado para permitir ao receptor existente, para além de receber os dados originais da estação, receber ainda, dados de 4 sensores extra (Temperatura, Humidade, etc, etc). Este software é ainda compativel com o WSDL e Cumulus.

Disponível para download aqui: MeteoCercal CDV - Tools for Auriol H13726A / Ventus Weather Stations, and clones

Em breve será tambem disponibilizado publicamente uma versão Beta do software Arduino para o emissor. Este conjunto hardware / software foi desenhado para recolher, processar e enviar dados de 4 sensores extra: Temperatura e Humidade, Luminosidade e Indíce UV.

Caso exista interesse, procurarei disponibilizar junto com o software, dados sobre os sensores usados, esquemas etc, etc

Cumprimentos e obrigado a todos que contribuiram para a base deste trabalho, sem o qual não teria sido possível.

 

[hvalentim]

Sensor UV com Arduino

"Indice UV com um Arduino."

Isso parece-me extraordinariamente interessante. Era de facto útil disponibilizar documentação sobre o "como" (que modelo de sensor, que Arduino, como ligá-os, como alimentá-los...)

BTW, parabéns pela programação. Isso é todo um projecto de "construa a sua própria estação".

 

[Werk_AG]

É minha intenção publicar todo o projecto assim que estiver totalmente funcional. De momento o Arduino emissor já fornece os dados de Temperatura / Humidade que disponibilizo na página da estação.
O modulo sensor UV que pretendo usar é o UVM-30A UV

Operating voltage: DC 3-5V
Output voltage: DC 0-1V
Test accuracy: 1 UV INDEX
Operating Current: typ 0.06mA maximum value of 0.1mA
Response wavelength: 200nm-370nm
Job stability: -20 C~85 C
1. Designed specifically for the needs of high reliability and precision of measuring UV Index (UVI) occasion;
2. Suitable for measuring the total amount of sunlight UV intensity;
3. Control the grading standards of the World Health Organizaion UV Index;
4. Detection UV wavelength: 200-370nm;

Já está encomendado mas ainda não o tenho em minha posse.
O Arduino ao qual iram estar ligados todos os sensores, e tambem o modulo emissor RF é um Arduino Nano.
Quanto à alimentação, numa primeira fase será a partir de uma alimentação de 12V (baixada para 9V por regulador 7809, antes de entrar no Arduino) que tenho disponivel bem perto do local da instalação. Numa segunda fase gostaria de tentar a alimentação de todo o conjunto a partir de um pequeno painel solar e uma baterial. O RS construido é activo, dispõe de uma pequena ventoinha, controlada via um MOSFET pelo Arduino, que dependendo do que melhores resultados obtiver, pode estar sempre ligada ou ligar apenas a partir de determinada temperatura ( o meu local de instalação é muito ventoso, especialmente nos meses quentes), ou outras condições que se pretendam definir no software.

Não será propriamente um projecto de construa a sua estação, no entanto da estação original, são obtidos apenas os dados do vento (vel. e dir.) e precipitação, já que a pressão atm, tambem é já obtida no Arduino receptor.

Com o sensor de luminosidade, que devolve valores em LUX, vou tentar algo parecido com o que é feito nas estações FO, uma aproximação grosseira e pouco real a valores W/m2.

Dificil vai ser utilizar os dados obtidos no Cumulus... o Steve (autor) parece preferir uma abordagem diferente daquela que lhe apresentei. Certamente mais poderosa, mas muito mais dificil de implementar se é que alguma vez será implementada, dado que são muito poucos os que utilizam sistemas Home Made.
Esta a razão porque acabei por fazer o software do receptor tambem compatível com o WSDL, pois encontrei maior abertura da parte do autor. No entanto o WSDL, não suporta dados de Radiação Solar.

Obrigado pelo interesse no projecto.

 

[Lousano]

Muito bem.

Qualquer dias teremos uma estação meteorológica com montagem e software Tuga.

 

[hvalentim]

O modulo sensor UV é o UVM-30A UV
2. Suitable for measuring the total amount of sunlight UV intensity;
4. Detection UV wavelength: 200-370nm;

Não conhecia. As características descritas pelo fabricante, no entanto, não parecem redigidas de modo suficientemente claro para eliminar as dúvidas de alguém contaminado como eu pela experiência recente do alegado "Índice UVI" prometido pela Fine Offset 3081.

Designadamente as partes 2 e 4 causam-me inquietação. É certo que a OMS admite como método "to use a broadband detector that has been calibrated and programmed to give the UVI directly" mas será que este sensor tem uma resposta espectral capaz de discriminar e medir finamente a indução do eritrema solar segundo o tal ISO 17166:1999/CIE
S 007/E-1998?

Se (hipótese pessimista) - até porque o ponto 3 fala explicitamente em "Control the grading standards(!?) of the World Health Organizaion UV Index" - o sensor se limita a devolver um valor para a intensidade da radiação total entre os 200 e os 370nm não temos um UVI "como deve ser".

Palpita-me ainda que para poder funcionar melhor esse sensor beneficiaria adicionalmente de ver aplicado qualquer tipo de filtro.(**)

O preço é muito atractivo. Aguardo com expectativa a sua experiência. Se funcionar bem também quero um

Curiosamente encontram-se estudos - por ex. este feito nos Açores e também outro espanhol de que agora não me ocorre o URL - em que se demonstra que sabendo os valores da coluna de ozono, do UV previsto em condições de céu limpo e da irradiação global se consegue estimar com uma precisão bastante aceitável o valor UVI num dado instante.


(*) Da Wikipédia:

It cannot be simply related to the irradiance (measured in W/m2) because the UV of concern occupies a spectrum of wavelength from 295 to 325 nm (...) Skin damage, however, is related to wavelength, the shorter wavelengths being much more significant. The UV power spectrum (strictly expressed in watts per square metre per nanometre of wavelength) is therefore weighted according to a weighting curve known as the McKinlay-Diffey erythemal action spectrum, and the result integrated over the whole spectrum. (...)
To illustrate the weighting principle, the incident power density in midday sun is typically 0.6 mW/(nm m2) at 295 nm, 74 mW/(nm m2) at 305 nm and 478 mW/(nm m2) at 325 nm. (Note the huge absorption that has already taken place in the atmosphere at short wavelengths.) The weighting factors applied to these figures are 1.0, 0.22, and 0.03 respectively. (Also note the huge increase in damage caused by the shorter wavelength, e.g., 305 nm is 22% as damaging as 295 nm, and 325 nm is 3% as damaging as 295 nm.) Integration of these values using all the intermediate weighting values over the spectral range of 305 nm to 325 nm produces a figure of 264, which is then divided by 25 to give a UV Index of 10.6.

Veja-se ainda (a propósito da previsão): How UV Index is Calculated

(**)Veja-se por exemplo este modelo e esta brochura:

"spectral responses are carefully adapted to
the respective measurement application. They are
generated by sequences of colored glass layers
and fluorescent phosphors, followed by a
matching semiconductor photon detector."

 

[hvalentim]

Com o sensor de luminosidade, que devolve valores em LUX, vou tentar algo parecido com o que é feito nas estações FO, uma aproximação grosseira e pouco real a valores W/m2.

Surpreendentemente até não funciona assim tão mal. Tem uma certa distorção quando o Sol está mais baixo mas globalmente está bastante próximo da realidade. Digo isto porque tenho "aferido" (ou pelo menos "comparado") o resultado com a efectiva produção/comportamento dos meus painéis fotovoltaicos, ajustada para a hora, inclinação e temperatura etc c/ o PVSyst. A impressão que me no entanto é que por vezes o factor LuxToWM2 = 0.0079 subestima a radiação.

Da mesma maneira um "Ryan-Stolzenbach atmospheric transmission factor" (aplicado no Cumulus) de 0.8 (valor por defeito) não se tem adequado ao nosso tempo corrente. Os valores da radiação têm chegado consistentemente acima do máximo teórico previsto.

De início pensei que era erro do LuxToWM2 mas depois fui comparar com as leituras do sensor da Davis do meteomoita e fazer contas aos picos de produção dos meus painéis solares e cheguei à conclusão de que não. Para calcular as horas de Sol, acabei por elevar o Trans Factor para 0.9 e baixar o Sun Treshold para 70%. Infelizmente não temos tido dias capazes de me levar a concluir se o resultado é satisfatório.

Dificil vai ser utilizar os dados obtidos no Cumulus... o Steve (autor) parece preferir uma abordagem diferente daquela que lhe apresentei. Certamente mais poderosa, mas muito mais dificil de implementar se é que alguma vez será implementada, dado que são muito poucos os que utilizam sistemas Home Made.

Há ainda um software que tenho debaixo de olho: o Weex. Parece ter um certo dinamismo e abertura por concepção/desenho. Por outro lado o Cumulus tem um aspecto que me está a aborrecer um bocado que é uma certa dificuldade em permitir a correcção de spikes disparatados (a que o processo de leitura dos dados a partir das FO é um bocado dado), que implica muita edição manual porque o programa vai comparando e registando os "máximos" sem reprocessar retroactivamente os dados em caso de necessidade, o que é bom em termos de performance mas tem as suas inconveniências. Bom era guardar tudo numa base de dados directamente.

 

[hvalentim]

Muito bem.

Qualquer dias teremos uma estação meteorológica com montagem e software Tuga.

Fazia todo o sentido haver a oferta de uma espécie de "kit modular" para uma "Estação Meteorológica Arduino" em que o utilizador escolhia o material (tipos de sensor, escudos de radiação, módulos de emissão e recepção, forma de alimentação - bateria ou célula solar...) e depois montava. Lá isso fazia.

Pode ser que o Werk_AG aproveite a "oportunidade de negócio"

PS: Temos aqui outro precedente inspirador: http://www.uc4fun.com/oclock/oclock_hw

 

[*Dave*]

Se alguém investir... eu faço .

Se alguém quiser comprar, acima de 10 unidades já vale a pena fazer....

Nada de especial.

 

[Lousano]

Se alguém investir... eu faço .

Se alguém quiser comprar, acima de 10 unidades já vale a pena fazer....

Nada de especial.

Não tens de pensar dessa forma.

Basta comprovares que o consegues e que irás resolver qualquer problema que possa surgir e tens sucesso garantido.

Mas o grande problema é que terá de garantir o material... não sendo ele desenvolvido por ti, poderás ter grandes dissabores e desprestígio que te levará um projecto rapidamente ao charco.

Tem de se avaliar bem o terreno onde se pisa.

 

[Werk_AG]

Caro hvalentim
Em primeiro lugar, obrigado pela excelente informação que publicou sobre Indice UV e pelos exemplos de sensores UV comerciais. Informação importante que vou tentar usar.

Quanto ao sensor que vou usar, é obvio que não estou à espera que esteja à altura dos apresentados, e duvido mesmo que output dele tenha em conta todas aquelas ponderações em função do comprimento de onda. Basicamente o sensor devolve um sinal entre 0 e 1 V, que teoricamente corresponderá linearmente a uma escala de 0 a 11 (ou 11+).
Creio que nestas coisas de estações amadoras, por mais isto ou aquilo existem sempre alguns factores de erro. Neste caso penso até que o maior deles pode advir principalmente de uma montagem ineficiente no que toca á correcta exposição do sensor à luz solar.

Obrigado pela dica do Weewx, vou dar uma olhada, pois não conhecia.

Pode ser que o Werk_AG aproveite a "oportunidade de negócio"

Fica aqui já o esclarecimento geral que não tenho qualquer objectivo comercial com este projecto. Grande parte do quase nada que sei, obtenho-o pelo facto de muita gente partilhar na internet, o que faz e o que sabe.
Sou adepto, quase refenho do Open Source, do qual muito tenho benefíciado, pelo que quando posso tento apenas retribuir à comunidade (seja ela qual for) alguns dos frutos que ela memso me ajudou a cultivar.

Vou deixar aqui algumas fotos do que já está feito:

Versão 1 do receptor RF com sensor de pressão atmosférica BMP085

Versão 2 do receptor RF agora já com display LCD

Pormenor da informação no display

RS caseiro e modulo emissor antes da montagem (a caixa pequena será para electronica do sensor de luminosidade e UV)

Pormenor do emissor RF (o transistor no topo superior direito é o MOSFET para controlo da ventoinha do RS). O componente "embrulhado" é um Arduino nano - sistema ainda não acabado, nota-se!

​

 

[hvalentim]

Vou deixar aqui algumas fotos do que já está feito:

Parece um excelente trabalho. A antena emissora externa e orientável é bem melhor do que os pedaços de fio usados na maioria das estações. Por outro lado o Bosch BMP085 é coisa de modo a inspirar confiança.

A parte que não parece tão fácil resolver/encontrar partes em "regime lego" é de facto a questão do anemómetro, de onde o aproveitamento da Auriol, certo?

Por acaso também tenho por aí um que ainda funciona (o anemómetro, os sensores de humidade e temperatura devolvem valores sem nexo - tipo 30 graus negativos). Mas o que me pode interessar, para além do processo e da bricolage, é sobretudo a possibilidade de poder desenvolver a custo razoável qualquer solução para medir os UV e ou a radiação.

 

[hvalentim]

Se alguém investir... eu faço .
Se alguém quiser comprar, acima de 10 unidades já vale a pena fazer....

Sem prejuízo de haver um ou dois kits-modelo com componentes pré-escolhidos, a beleza seria ter um catálogo especializado com diversos modelos de sensores e materiais alternativos para os diversos fins de forma a cada qual escolher exactamente as partes que lhe interessassem ("componha a sua própria estação à medida do seu orçamento").

É claro que existe aqui um risco e um desafio difíceis de superar em pequena escala que é a questão da garantia, sendo preciso pensar que ao fornecer a estação "em pedaços" existe uma probabilidade de uma fatia apreciável dos compradores fazer asneira na sua montagem e vir depois imputar isso ao vendedor.

À partida era um projecto mais fácil de conseguir integrado numa loja de produtos electrónicos já existente. Por outro lado, fazer isso apenas para o mercado doméstico não me parece que possa compensar o esforço.

 

[Werk_AG]

Parece um excelente trabalho. A antena emissora externa e orientável é bem melhor do que os pedaços de fio usados na maioria das estações. Por outro lado o Bosch BMP085 é coisa de modo a inspirar confiança.

O que me pode levar a abrir o modulo anemometro / transmissor da Auriol é precisamente substituir a antena original, por uma destas antenas, ou melhor ainda por uma de 1/4 comprimento de onda.
Esse sensor da Bosh é praticamente o que é usado em quase todos os sistemas Home Made de que tenho conhecimento, pela sua fiabilidade. Dê uma olhadinha nos datasheet e acho que o convence :-)

A parte que não parece tão fácil resolver/encontrar partes em "regime lego" é de facto a questão do anemómetro, de onde o aproveitamento da Auriol, certo?

Absolutamente certo. A questão do anemometro e do pluviometro. Aí a Auriol nem é má de todo. E parece-me ser fácil obter anemómetros de substituição, pois alguns tipos de estações minimalistas utilizam anemómetros que me parecem pelas imagens que vi, em tudo iguais.

Por acaso também tenho por aí um que ainda funciona (o anemómetro, os sensores de humidade e temperatura devolvem valores sem nexo - tipo 30 graus negativos). Mas o que me pode interessar, para além do processo e da bricolage, é sobretudo a possibilidade de poder desenvolver a custo razoável qualquer solução para medir os UV e ou a radiação.

Hoje estive a fazer uns testes com um sensor UV que fazia parte do projecto original, mas que depois decidi substituir pelo UVM-30A. O que utilizei hoje apresenta a sua maior sensibilidade por volta dos 330nm, mais nos UVB do que nos UVA, no entanto fiquei algo impressionado com os resultados obtidos.
O sensor para poder ser lido no Arduino requer a utilização de um OP pois a sua tensão de saída é na ordem dos miliVolt. Certo é que usando uma escala de amplificação linear (OP com ganho 100), lá pelas 16H00 estava a obter leituras correspondentes a Indice UV 5... o problema que senti, e como previa, é o da orientação do sensor. Amanhã se estiver bom tempo volto à carga.
Deixo-lhe aqui link para a datasheet do sensor Reyax UVI-01 pois acho que assim será mais fácil entender o que estou a tentar dizer.
Uma nota de curiosidade. Esses senhores da Reyax fabricam os famosos sensores de temperatura / humidade Sensirion SHT10, SHT11, SHT15

 

[Werk_AG]

É claro que existe aqui um risco e um desafio difíceis de superar em pequena escala que é a questão da garantia, sendo preciso pensar que ao fornecer a estação "em pedaços" existe uma probabilidade de uma fatia apreciável dos compradores fazer asneira na sua montagem e vir depois imputar isso ao vendedor.

Pessoalmente acho que estas construções são mais do interesse de quem gosta destas coisas e tem consciência do que se está a meter, pois tal como disse sempre podem surgir alguns imprevistos, um erro na montagem, uma soldadura mal feita, etc, etc e a tendência é culpar o "vendedor".

Ficam aqui uns links que podem ser "inspiradores" de ideias:

http://www.practicalarduino.com/projects/weather-station-receiver

http://www.zipfelmaus.com/blog/arduino-weather-shield-schematics-layout-code-everything-you-need/

 

[hvalentim]

o problema que senti, e como previa, é o da orientação do sensor.

Hum... tanto quando pude apurar a radiação UV é lida/dada no plano horizontal. Penso que à partida a "orientação" deve ser simplesmente esta (plana). Não?

Era interessante comparar as leituras no plano horizontal ao longo do dia.

Agradeço o link para o sensor alternativo. Neste momento prefiro esperar pelos seus resultados.