Novo software Arduino para estações Auriol H13726A e clones

Tópico em 'Instrumentos Meteorológicos' iniciado por Werk_AG 10 Abr 2013 às 00:10.

  1. hvalentim

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    Cirrus

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    Parece bem encaminhado.
    Que sensor está a usar para medir a radiação?
     
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  2. Werk_AG

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    Cumulus

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    O que está a ser utilizado agora é um sensor de intensidade luminosa, algo do tipo usado nas Fine Offset Solares. Mais tarde irá ser um baseado em célula fotovoltaica, tal como temos vindo a debater.

    O sensor utilizado agora é este:

    Aqui a Datasheet

    [​IMG]

    [​IMG]
     
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  3. hvalentim

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    Cirrus

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    No comparativo com o sensor da Fine Offset e nas especificações declaradas as padrão desse sensor perdem a nível de resolução:
    "Wide range and High resolution. ( 1 - 65535 lx )"
    versus uns reclamados pela primeira:
    "Illuminance range: 0-300000Lux."

    Sendo que na prática o valor máximo da luz solar é apontado como sendo na ordem de uns 120000-130000 lux.

    Estiver a verificar as leituras da Fine Offset para o passado mês de Abril e as leituras obtidas são congruentes com essa ideia com picos muito pontuais dentro desse intervalo.

    Ora admitindo que 125000 lux podem corresponder a cerca de 1100 W/m2 (valor obtido com um índice de transmissibilidade atmosférica excepcional de 0.9*), então 1 lux = 0.0088 W/m2. Factor próximo dos 0.0089 que tinha estimado a partir do comportamento dos painéis solares.

    Trata-se de valores empíricos algo acima dos 0.0079, que têm como fonte este power point. Nesse caso 125000 lux equivaleriam a 987.5 W/m2, mais próximo do máximo "normalizado" que usa uma transmissibilidade atmosférica de 0.8.

    É um imbróglio que só vou poder aprofundar/ajustar melhor observando continuadamente o comportamento do sensor nos meses de Maio e Junho. O meu receio é que os 0.0089 enquadrem as excepções mas fujam à regra.

    [* Já se viu dos dados meteonorm anteriormente reproduzidos que ao arrepio das médias esse valor de pico é na prática alcançável, provavelmente em boa parte em função de condições anormais de radiação difusa].

    Em contrapartida no modo "Adjustement measurement result for influence of optical window", com uma resolução a partir de 0.11 lux e até 100000 esse sensor presta-se potencialmente a algumas "graçinhas": por exemplo medir a luminosidade da Lua, quando próximo de cheia para por exemplo estimar se o céu está coberto por nuvens à noite :)
     
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  4. Werk_AG

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    Cumulus

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    Calculei que repararia na questão do valor máximo lido por esse sensor ser de 65535 lx.

    Essa aparente limitação, pode ser fácilmente ultrapassável utilizando na janela optica do sensor um filtro de densidade neutra com um factor de transmisão de 50%. Tecnicamente designados por ND3. Foi exactamente isso que fiz! Por cima do sensor está um filtro ND3, alargando assim a sua capacidade de leitura até aos 131070 Lux, que me parece um valor aceitável para ter como máximo. A resolução passa a 2 lux em vez de 1 lux, mas mesmo assim poderia ser configurada para continuar a ser de 1 lux (usando o Hi resolution Mode2)

    Deste modo quando o sensor indica por exemplo 50.000 Lux, na realidade serão 100 000.

    Poderia ainda atuar nos registos internos do chip, reduzindo a sensibilidade, e sem qualquer filtro, extender as suas possibilidades de leitura até perto dos 100.000 Lux

    Disponho de alguns equipamentos muito fiáveis para a medição de intensidade luminosa em Lux (não propriamente para luz de sol, mas luz em estúdio), e nos testes prévios que fiz com este sensor obtive resultados bastantes proximos dos valores medidos em Luximetros profissionais.

    Apesar dos resultados actuais, concordo que este tipo de sensores, não se apropriam para medição de Radiação Solar. Acredito sim, no da celula fotovoltaica...


    Ideia interessante!!! Muito interessante mesmo... um sensor de nebulusidade nocturna!!!

    Cumprimentos
     
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  5. hvalentim

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    Cirrus

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    Muito engenhoso. Uma vez explicada, a ideia de aplicar um filtro salta aos olhos mas é uma lembrança menos óbvia para quem nunca lidou com.

    A particularidade que tenho constatado com o luxmeter da FO é sobretudo uma tendência para disparar a leitura para valores aparentemente exagerados em situações de Sol intercalado com nuvens.
     
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  6. Werk_AG

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    Cumulus

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    Ainda não consegui ter um log de um dia completo, mas parece-me que estou a observar um comportamento idêntico, mas no sentido inverso... quando as nuvens cobrem o Sol, os valores lidos parecem cair demasiado, especialmente nas horas em que o Sol está mais alto. Creio que até percebo o porquê...

    Nas Fine Offset creio que sensor está ligeiramente inclinado na direcção do sol, confirma?

    O meu sensor está colocado mesmo na horizontal, e a primeira coisa que constactei, foi que os valores lidos em Lux eram anormalmente baixos, facto esse que estou a atribuir ao angulo de incidencia da luz Solar no elemento sensor não ser o ideal. Estou a considerar que tenham sido desenhados para medir luz o mais possivel na perpendicular ao elemento sensivel.

    Tanto assim, que para conseguir obter valores em W/m2 minimamente consistentes por comparação com duas estações próximas, o factor de conversão que estou a usar é de 1Lux = 0,017 W/m2, um valor substancialmente mais elevado comparado com o factor "standard" de 0.0079.
    Precisava de um log num dia de Sol pleno para melhor comparação.

    No entanto o processo agora utilizado, está a ser interessante em termos de estudo, mas soa-me a pouco rigoroso e de validade cientifica questionável.
    Espero poder em breve voltar à célula fotovoltaica, estou com fé nesse método :)
     
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  7. hvalentim

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    Cirrus

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    A melhor fonte para essa informação é capaz de ser este post no fórum do Cumulus: "Photos of the insides of Fine Offset sensors" de onde retiro as fotos infra. Creio que já por lá passou.

    O sensor da Fine Offset parece estar na horizontal (o que está inclinado de modo a optimizar a produção é a célula fotovoltaica), usando no entanto como estratagema dois elementos que asseguram a entrada uniforme de luz ambiente independentemente da altura do Sol: um elemento ("convergente"?) plástico ou de vidro imediatamente sobre o sensor e uma cúpula branca no seu exterior. Li ainda algures um relato de alguém que afirmava que em versões mais recentes foi ainda acrescentado um filtro verde. Pelo que me toca nunca o desmontei.

    [​IMG]
    [​IMG]

    Seja como for, do ponto de vista do design, creio que o sensor não pode deixar de ficar mesmo na horizontal.

    Uma alternativa possível - e até melhor/ideal - seria porventura colocar o Arduino a controlar uma pequena montagem altazimutal capaz de acompanhar o percurso do Sol, mantendo o sensor permanente e directamente apontado a este.
     
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  8. Werk_AG

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    Cumulus

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    Até que os Arduinos são fantásticos para controlo de motores de passo. Para além de desconhecer como teria de ser o software, bastaria os requesitos mecánicos para ficar fora do meu alcance construir uma coisa assim.

    Estão a ser desenhados para ficar na horizontal. Hoje o sensor de testes, levou umas modificações e foi mudado de local, veremos como se comporta durante a próxima semana (a semana passada os resultados foram meio desastrosos, mas o local escolhido por conveniencia de ter energia perto, era péssimo).
     
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  9. hvalentim

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    Cirrus

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    Parece ter melhorado. Os resultados estão bastante consistentes. O UV parece ter uns breves picos que sobre-estimam que provavelmente beneficiariam de diluição pela apresentação na forma de "média dos últimos x minutos" - já sugeri ao autor do Cumulus mas não faço ideia se e quando ele tenciona incorporar.

    Perante a relativa facilidade em obter resultados com nexo, o que eu gostava de saber é o que demónio a Fine Offset usou como alegado "sensor UV"?

    Sobretudo o porquê da absurda mas sistemática curva em U ao longo do dia:

    [​IMG]

    Não creio que se possa explicar apenas por questões de sensibilidade espectral (pela forma abrupta como a curva cai e se volta a erguer). Resta a meu ver saber se é algo nas propriedades electromecânicas da geringonça usada ou se foi introduzido por código/programação.

    Sugestões?
     
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  10. Werk_AG

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    Cumulus

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    O "shape" deste gráfico é muito semelhante, até no periodo horário em que acontece, ao que que tenho estado a obter com os dados da Radiação Solar. Creio que só hoje consegui eliminar a causa desse problema. No meu caso acontecia devido ao overflow de uma variável. Quando os valores lidos ultrapassavam um determinado patamar, essa variável passava a devolver os valores como negativos (um caso tipico de erro na definição dos Data Types no Arduino). Se o que está a acontecer no seu caso é algo semelhante pode tratar-se de um bug no firmware da FO, ou valor lido no sensor ultrapassar o valor que o sistema de leitura do mesmo suporta (por erro de tolerancia de algum componente).

    Consegue verificar se o ponto de inversão do gráfico acontece sempre quando é atingido o mesmo valor de UV?

    Sempre que os valores de UV para um determinado dia nunca atingem esse valor charneira, o gráfico tem um "shape" normal?

    Esta situação é comum a todos os utilizadores do seu modelo de FO? Se acontece só consigo, inclino-me para um erro de tolerancia num qualquer componente (possivelmente uma resistencia) ligado à leitura do sensor, que faz com que o sensor apresente para medição uma voltagem ligeiramente superior à que devia.


    Já estou a fazer algo semelhante nas leituras, mas com intervalos de tempo mais curtos. São efectuadas 10 leituras ao sensor, uma a cada 1,7 seg. sendo que o valor que é passado ao Cumulus (a cada 19 seg.) é a média dessas 10 leituras. Nesta fase inicial, é importante poder registar as variações a intervalos de tempo pequenos.


    [​IMG]

    Este é o gráfico de hoje.
    O que noto é uma tendência para leituras demasiado elevadas, especialmente para um dia tão nublado como foi o de hoje, mas tal provavelmente deve-se às caracteristicas do sensor.
    Entretanto chegou hoje o novo sensor UVM-30A UV com o qual espero obter melhores resultados. Por algum tempo, irá ficar a fornecer dados conjuntamente com o actual para poder efectuar comparações.
     
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  11. hvalentim

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    Abstraindo a questão da inflação dos valores lidos - sobre o que já me pronunciei aqui - e focando-nos apenas na sua incoerência interna).

    A escala em que os valores são devolvidos pelo sensor vai de 0 a 14. Aparentemente a curva inverte quando se atinge o 14, o que é quotidiano/muito frequente.

    A sua explicação faz sentido. Curiosamente encontrei datado de Setembro de 2012 o relato de um utilizador holandês que obteve do importador local (modelo rebranded como "Alecto WS-5000 ECO") a substituição por uma versão que lhe foi dito ser "nova" da estação. O utilizador relatava que de facto com o modelo de substituição os valores UV devolvidos eram mais baixos e próximos da realidade mas em contrapartida o valor devolvido pelo sensor de lux que antes funcionava bem tinha passado a ser muito inflacionado.

    Baseado no histórico de algumas estações no Reino Unido eu diria que sim, que não há "saltos súbitos" quando os valores se mantêm baixos.

    É generalizado. Nota-se naturalmente mais em países ensolarados.


    Excelente. Esse comparativo será muitíssimo interessante.
     
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  12. Werk_AG

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    O que não deixa de ser estranho, considerando que se trata de um modelo muito popular na Australia, onde creio que os dias de sol abundam.

    Terá eventualmente havido um erro inicial de concepção, que pelos post's que tenho lido em vários locais, a FO têm vindo a tentar resolver, pois parece haver mais de uma versão da board inicial.

    O novo sensor UV está instalado desde a magrugada de hoje, e numa primeira análise parece devolver valores bem mais credíveis, e sem tendencia para disparar para valores altos. De momento com este sensor, não estou a usar qualquer factor de conversão nem no Cumulos, nem no software.
    Veremos como se comporta ao longo do tempo e com dias mais ensolarados.
     
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  13. Werk_AG

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    Cumulus

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    Relativamente a este assunto, encontrei hoje o seguinte num fórum:

    A possibilidade de um overflow numérico não é totalmente descartável. Se quizer tentar a hipotese de adicionar um filtro de densidade neutra, posso tentar arranjar-lhe um pedaço desse tipo de filtro em material tipo gelatina extremamente resistente ao calor. O tipo de ND's que tenho acesso não são propriamente desenhados para a gama UV, mas pelo reportado acima, quem sabe pode ajudar a reduzir os valores inflacionados que costuma obter.
     
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  14. hvalentim

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    Cirrus

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    Ch. da Caparica
    A board evolui mas não muito... A minha expectativa era precisamente essa, que com 3 anos de reports de problemas em cima já estivesse quase tudo resolvido, mas inexplicavelmente não parece ser o caso do sensor UV.

    Como lhe digo, relativamente a este, o mais que encontrei foi uma menção isolada em Setembro de 2012 a "um novo modelo" (o que não é nada seguro pois pode ser uma versão de teste depois descartada pelo fabricante, ao longo do tempo apareceram muitas "novas boards" que depois se vinha a constatar já tinham estado em produção antes) que dava leituras com senso, mas que em contrapartida trazia outros problemas. Por outro lado, a estação do utilizador em causa deixou de transmitir dados solares no Wunderground poucas semanas depois...

    Já me tinha ocorrido que o único remedeio possível é de facto aplicar um filtro. Pelas minhas contas e pelo análise dos logs eu diria que um UVI de 12 na escala que não funciona e causa overflow daquela coisa corresponderá aprox. a 25. Logo, uma atenuação de 50% é capaz de gerar dados funcionais, ainda que improvavelmente precisos.

    Também há por aí um relato de um utilizador que foi aplicando progressivas camadas de fita-cola translúcida até obter bons resultados... 12 camadas depois :)

    O que no entanto, mais do que tudo, me faz ainda pensar duas vezes se me quero meter nisso é por um lado a perspectiva de ter de retirar e voltar a alinhar aquilo no mastro; por outro a cobertura transparente ser colocada a quente e retirá-la para aplicar o filtro sobre o sensor será todo um processo que pode bem acabar em fanicos.

    Até agora não tenho tido problemas de a estação empancar por causa de overflow dos sensores solares. Já tive uns tantos problemas de quebra de sinal mas que parecem ter derivado de mau contacto de uma das pilhas recarregáveis que oxidou (digo "oxidou" e não "rebentou" porque depois de limpa ela estava com voltagem impecável).
     
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