Tema: Estación meteorológica Arduino / Raspberry

Buenas a todos,

He estado mirando últimamente componentes para montar una pequeña estación meteorológica en mi casa y los precios se me van un poco de las manos para lo que yo busco.
Así que he pensado en hacérmela yo mismo con una placa arduino o raspberry.

Esta es mi primera duda, cual de los dos sistemas sería más conveniente para algo que lo único que tiene que hacer es coger datos de sensores, tratarlos lo mínimo y guardarlos en un usb o tarjeta SD.

En segundo lugar, quiero hacer también el sensor de radiación a partir de una "mini placa" de algunos Watios. Teniendo en cuenta sus coeficientes de variación con la temperatura y midiendo corriente y/o tensión a la salida, y a partir de ahí usar las ecuaciones de comportamiento de las placas. La duda que tengo con eso es, si es más conveniente dejar la placa en cto abierto (medir solo tensión), en corto (medir solo corriente) o ponerle una resistencia (medir tensión y corriente), esta tercera opción complica bastante las cosas a la hora de aplicar las ecuaciones de comportamiento ya que no podemos estar seguros de cual es el punto de funcionamiento dentro de la curva I-V.

En tercer lugar, para poder aplicar estas ecuaciones de comportamiento pondría un sensor pt100 de temperatura ambiente, con el cual tendría que sacar la relación entre temperatura ambiente y temperatura de placa. Algo que no es del todo fácil, pero haciendo unas cuantas mediciones, si consigo que me presten un medidor láser de Tª, se puede aproximar bastante bien.

Por el momento con estas dos variables (radiación y temperatura) me conformo.

¿No te convence más hacer un barrido capacitivo y tienes todo a la vez, resumido en la potencia máxima que en ese momento podrían entregar los paneles? Ayer puse el código para hacerlo en Arduino en un hilo reciente de aislada. Dale un vistazo a ver qué te parece.

No lo había pensado pero también es una buena idea. ¿Sabes cuanto tiempo tarda en hacer el barrido?

El que está en el código unos 8 ms.

Perfecto. Mi idea era hacer mediciones cada 0,5 segundos y sacar la media, el mínimo y el máximo cada 5 min. La RAM del Arduino es capaz de aguantar esa cantidad de datos? Serían unas 1200 entradas (1 entrada cada 0.5s durante 5 min para radiación y temperatura) que se resetean cada vez que se guarda en la memoria externa.
La verdad es que ando un poco perdido en cuanto a las capacidades de procesamiento de Arduino, por eso dudaba entre coger Arduino o raspberry.

Ya tengo encargado el Arduino UNO, un sensor PT1000 de temperatura y una placa de 5V.
A ver que consigo hacer con esto... Lo que me temo es que la placa al ser de "juguete" no va a venir con las características que vienen las normales y será algo más complicado sacar la relación temperatura-potencia

Hola Adrián, acabo de colocar en aislada el circuito que uso para los barridos. Es este:

Muchas gracias!
Los componentes hay que montarlos en una placa de conexiones, o el Arduino ya lleva integrado algo?

Tienes que montarlo en un impreso o en una protoboard, como más te guste.

Algún consejo para adquirir los componentes? Encuentro kits por amazon pero no llevan resistencias de 1 Ohm.

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bueno miraré primero en las tiendas de electrónica de la ciudad

Te paso unas mediciones de hoy, con T amb de 17ºC y viento de 1 m/s, con el cielo cubierto pero con claridad.

4.45 102 173.58
5.28 136 206.01
6.08 169 237.48
6.86 202 264.65
7.62 233 293.85
8.14 253 317.60
8.62 274 332.46
9.14 295 352.24
9.63 315 371.08
10.11 336 384.98
10.60 356 403.58
11.34 386 431.48
12.07 416 459.37
12.78 446 480.10
13.88 494 501.10
19.32 791 0.00
Pot 501.10 Voc 19.32 Isc 0.209

600
4.06 92 146.45
4.96 129 179.09
5.81 164 209.97
6.67 198 244.10
7.48 232 269.96
8.01 254 289.37
8.55 275 312.95
9.06 297 327.30
9.58 317 350.50
10.09 338 369.28
10.58 359 382.00
11.38 393 405.56
12.17 425 433.41
12.90 456 453.22
14.07 508 466.95
19.20 786 0.00
Pot 466.95 Voc 19.20 Isc 0.189

700
4.25 96 161.80
5.30 140 199.20
6.30 179 242.99
7.28 220 277.11
8.26 260 314.31
8.87 284 341.88
9.45 309 359.87
10.04 334 377.29
10.63 357 404.51
11.21 382 421.35
11.80 406 443.39
12.68 443 470.25
13.51 478 494.46
14.29 513 502.15
15.49 570 483.74
19.32 791 0.00
Pot 502.15 Voc 19.32 Isc 0.1912

800
4.32 98 166.70
5.52 146 215.55
6.64 193 256.18
7.74 238 298.56
8.84 283 340.94
9.48 309 365.43
10.14 336 390.86
10.80 363 416.29
11.43 389 440.77
12.07 415 465.26
12.68 441 482.62
13.58 482 490.51
14.46 521 501.10
15.24 557 498.43
16.39 614 455.97
19.32 791 0.00
Pot 501.10 Voc 19.32 Isc 0.1911

900
4.45 100 177.92
5.77 155 227.90
7.04 206 281.55
8.26 257 326.40
9.50 306 384.92
10.21 337 403.65
10.92 366 431.65
11.60 395 453.03
12.31 424 480.69
12.97 452 500.11
13.58 479 510.40
14.56 523 518.70
15.44 563 519.89
16.17 600 489.32
17.22 655 420.24
19.37 793 0.00
Pot 519.89 Voc 19.37 Isc 0.2012

1000
4.54 103 184.05
6.03 163 247.35
7.43 221 300.81
8.82 278 357.21
10.16 333 411.64
10.94 367 432.62
11.75 398 475.96
12.48 430 493.46
13.19 460 515.02
13.88 490 528.19
14.51 518 538.20
15.46 564 520.71
16.29 605 493.02
16.98 640 455.71
17.88 691 357.80
19.42 794 9.48
Pot 538.20 Voc 19.42 Isc 0.2014

1100
4.50 103 177.68
6.11 167 247.38
7.60 228 307.74
9.06 289 362.69
10.50 347 425.49
11.34 382 453.60
12.14 415 485.86
12.90 449 497.28
13.66 480 526.48
14.34 511 531.86
14.95 540 525.32
15.90 586 504.47
16.69 626 464.13
17.32 660 414.18
18.15 708 310.03
19.40 794 0.00
Pot 531.86 Voc 19.40 Isc 0.2014

1100
4.62 105 189.27
6.28 172 260.43
7.82 234 328.09
9.31 297 381.55
10.77 357 441.63
11.63 392 476.68
12.46 427 504.65
13.24 460 529.85
13.97 493 538.72
14.66 524 543.64
15.29 554 537.34
16.22 600 506.63
16.98 639 464.00
17.57 672 402.87
18.30 717 285.74
19.45 795 9.49
Pot 543.64 Voc 19.45 Isc 0.2015

1100
4.86 110 211.15
6.55 180 281.16
8.18 245 359.44
9.75 310 423.36
11.29 373 490.20
12.17 410 522.46
13.00 446 545.45
13.78 480 564.81
14.49 513 565.57
15.17 545 562.66
15.78 574 554.51
16.69 619 521.13
17.37 658 449.25
17.88 688 383.98
18.54 729 271.46
19.50 798 0.00
Pot 565.57 Voc 19.50 Isc 0.2215

1100
4.86 109 213.52
6.55 179 284.36
8.16 245 354.39
9.72 309 422.30
11.26 373 483.65
12.14 409 521.41
13.00 445 551.79
13.78 479 571.53
14.49 513 565.57
15.15 543 569.15
15.76 573 553.65
16.61 618 502.62
17.32 656 447.99
17.88 687 392.71
18.52 728 271.10
19.47 797 0.00
Pot 571.53 Voc 19.47 Isc 0.2215

1100
4.62 104 191.52
6.21 170 254.36
7.74 232 321.23
9.23 294 378.54
10.72 354 444.86
11.56 389 473.68
12.39 424 501.68
13.17 457 526.92
13.88 490 528.19
14.56 521 532.91
15.17 549 533.05
16.12 595 511.45
16.86 635 452.43
17.49 668 409.73
18.25 714 293.89
19.37 792 9.45
Pot 533.05 Voc 19.37 Isc 0.2115

1100
4.71 107 197.88
6.38 174 270.71
7.92 238 332.19
9.45 301 396.78
10.94 362 459.32
11.80 398 489.45
12.65 433 524.92
13.41 468 530.15
14.14 500 545.32
14.83 531 549.98
15.44 560 542.49
16.34 606 502.47
17.08 644 458.34
17.61 676 386.80
18.35 719 286.51
19.45 796 0.00
Pot 549.98 Voc 19.45 Isc 0.2114

1100
4.59 104 188.27
6.18 169 253.36
7.72 232 316.45
9.19 292 376.54
10.65 353 431.43
11.51 388 466.06
12.34 422 499.70
13.09 456 511.21
13.85 488 534.01
14.54 520 532.01
15.17 550 525.65
16.12 595 511.45
16.86 634 460.66
17.47 668 400.63
18.22 713 293.49
19.37 793 0.00
Pot 534.01 Voc 19.37 Isc 0.2016

1100
4.42 100 174.79
5.99 163 239.51
7.43 223 293.56
8.87 282 350.54
10.26 340 400.57
11.09 374 433.00
11.87 407 457.73
12.65 439 487.87
13.36 470 502.14
14.07 501 515.02
14.71 530 516.74
15.66 577 489.08
16.49 617 466.74
17.13 652 409.50
17.98 701 307.11
19.30 790 0.00
Pot 516.74 Voc 19.30 Isc 0.2015

1100
4.37 99 170.72
5.91 161 233.69
7.38 222 288.03
8.79 281 339.06
10.21 338 398.67
11.02 372 424.76
11.80 404 454.90
12.58 437 478.90
13.31 468 500.30
14.00 499 505.51
14.63 528 507.02
15.59 573 494.40
16.39 614 455.97
17.05 649 407.75
17.96 699 315.45
19.32 790 9.43
Pot 507.02 Voc 19.32 Isc 0.2015

1100
4.45 101 175.75
6.03 165 241.46
7.50 226 296.46
8.94 285 353.43
10.38 344 410.41
11.19 378 436.82
12.02 411 475.11
12.80 444 499.76
13.53 476 515.17
14.22 507 520.39
14.83 536 513.80
15.78 582 492.90
16.59 622 461.41
17.22 656 411.84
18.05 703 317.17
19.35 792 0.00
Pot 520.39 Voc 19.35 Isc 0.2014

1100
4.50 102 179.88
6.06 166 242.44
7.57 228 303.05
9.04 288 361.71
10.48 347 419.39
11.31 382 447.10
12.14 415 485.86
12.92 448 510.84
13.66 481 519.82
14.34 511 531.86
14.95 541 518.03
15.93 586 513.02
16.69 627 455.99
17.32 661 405.72
18.13 707 309.61
19.32 791 0.00
Pot 531.86 Voc 19.32 Isc 0.2016

A qué corresponde cada columna? Y qué es el número que va de 600 a 1100?

La primera columna es la medición de la tensión del panel. La segunda columna es una lectura para determinar la intensidad. La tercera es la potencia, normalizada ya a tener instalado un kwp de panel.

Los números de 600 a 1100 se corresponden con el espaciamiento en microsegundos de las mediciones. Según la intensidad de cortocircuito, se espacian más o menos las mediciones para hacer el barrido completo. Es algo que hace el algoritmo.


Si te fijas, en la zona de funcionamiento de una batería, de 13 a 14,5 V, la potencia que entrega el panel es casi la misma, (panel de 36 células); es decir, que con un MPPT no se gana mucho, o quizás nada, para configuraciones de tensión de batería nominal "X" y paneles de tensión nominal 1,5X.

Lo de la segunda columna no me queda claro, pero a mi solo me hace falta la potencia...
Entonces esto es la salida que te da el algoritmo del Arduino? No está nada mal

Iniciado por Adriancm

Lo de la segunda columna no me queda claro, pero a mi solo me hace falta la potencia...
Entonces esto es la salida que te da el algoritmo del Arduino? No está nada mal

Si sólo te interesa la potencia, con la última fila de resumen te vale. Ahí están Voc, ISC y potencia máxima.

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Está hecho con 32 mediciones, 16 de tensión y 16 de intensidad, pero puedes hacer las que quieras, puesto que cada medición le lleva a Arduino 80 microsegundos. Por ejemplo, si quieres hacer 100 mediciones, 50 de tensión y 50 de intensidad, necesitas que el condensador se cargue en más de 100*80 microsegundos, que son 8 milisegundos, sin espaciamiento entre medidas. Más o menos, para un panel de 5 W, para que haya espaciamiento entre medidas, la capacidad del condensador en microfaradios es el número de medidas, 200 si tomas 100 puntos, por 6, que son 1200 microfaradios. SI tomas 16 puntos, con 200 microfaradios te vale.

Lo tendré en cuenta, gracias!
Ya me ha llegado el Arduino y el sensor de temperatura, pero la placa tardará bastante... asi que por ahora voy a ver como hago las mediciones de temperatura.

Ya tengo todo lo que pedí:



Como había supuesto, la placa no tiene características así que va a ser un poco más complicado...



Esa es la vista trasera de la placa.

¿Algún consejo de por dónde empezar?

Pero tendrás el link o algo de la placa. Sino, estamos en días en los que la irradiación ronda los 1000 w/m2, que te puede servir como referencia si haces una medición en las horas centrales.

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En concreto, por ejemplo hoy a las dos de la tarde, si el cielo está despejado, 1.050 w/m2. Si quieres medir tensión, saca el panel de tu casa y rápidamente mides la tensión. (25ºC)

Por ahora no tengo multímetro, pero una vez tenga todo listo si que tendré que coger uno para verificar,
Lo único que he podido encontrar de la placa: 1.25W, 5V, 250mA. El modelo es el BY061.

Esta semana he vuelto a retomar el proyecto...
Ya he conseguido tomar datos de la placa, con la ayuda del barrido capacitivo de Gabriel 2015.
Ahora tengo que ver como caracterizar la placa, lo más seguro es que caracterice la potencia en función de la temperatura ambiente y con esas dos variables intentar sacar la radiación con una aproximación teórica.

Había cogido un sensor de temperatura pt1000... Para los que no lo sepan es un sensor de resistencia variable con la temperatura. Con 1000ohm a 0ºC y 1155ohm a 40ºC (aprox). La medida más sencilla con este sensor es ponerlo en un divisor de tensión con otra resistencia de 1000ohm y medir la tensión a sus bornes. El problema es que la variación de tensión es pequeña:
- 2.5V a 0ºC y 2.679V a 40ºC, lo que nos da una diferencia de 0.179V que se traduce en 36bits de los 1024 disponibles...
- esto da una precisión de 1.1ºC, es decir que nos va a dar la temperatura por escalones de 1.1ºC, lo cual no es muy preciso.

Tengo dos opciones:
- Mejorar la precisión de la señal del pt1000 con un par de Amplificadores Operacionales.
- Usar otro sensor, por ejemplo el lm35 que parece que se adapta bien a Arduino.

¿Alguien ha usado el sensor lm35? ¿Qué opináis?

Iniciado por Adriancm

¿Alguien ha usado el sensor lm35? ¿Qué opináis?

No he probado el LM35, pero sí el DS18B20, que tiene la misma resolución que el LM35 (0.5C) y encima es más barato. Solo hice unas cuantas pruebas, pero mi experiencia fue buena

Este es el LM35 para Arduino: https://www.aliexpress.com/item/LM35...044218854.html

Y este es el DS18B20 para Arduino: https://www.aliexpress.com/item/DS18...859130428.html

Gracias por la respuesta!
Miraré a ver si tienen uno de los dos en la tienda de electrónica en la que cogí lo demás (ya que parecen prácticamente el mismo sensor), y sino por internet.

He conseguido reducir el escalón de 1.1 a 0.3, haciendo medias cada 5 segundos, pero aun así no me da mucha confianza, porque al fin y al cabo son medias de datos que tienen el escalón de 1.1.
Además para lo que cuestan estos sensores, vale la pena tener otro diferente para poder comparar y asegurarme de que mide bien.

Iniciado por Adriancm

He conseguido reducir el escalón de 1.1 a 0.3, haciendo medias cada 5 segundos ...

Efectivamente, calculando la media aritmética de varias mediciones seguidas, puedes mejorar la resolución
Aún más, si de 10 medidas, por ejemplo, rechazas las dos más altas y las dos más bajas, y calculas la media de los 6 valores restantes

Gracias por la recomendación, creo que al final cogeré una medida cada 30 segundos y haré medias cada 5 minutos (quitando el máximo y el mínimo). Con eso ya tendría resuelto el tema de la temperatura.

Ahora tengo que ver como calcular el coeficiente de temperatura del panel, porque me gustaría calcular la radiación con esta fórmula:
- P = Pmax*G/1000*(1+kp*(Tc-25))
con Tc = Ta + (NOCT-20)*G/800 y Pmax = 1.25W.

Si lo despejo:
13/400*kp*G^2 + (1+kp*(Ta-25))*G - P/1.25*1000 = 0