Tag: MEGA328P

Bau eines Solarreglers mit hohem Wirkungsgrad

Eine Eigenschaft von Solarzellen ist, dass diese bis zu einer bestimmten Spannung (zbsp. ~17V) einen konstanten Strom liefern. Der optimale Arbeitspunkt ist also der Punkt mit der höchsten Spannung, an dem auch noch der höchste Strom abgegeben wird. Ein Solarpanel direkt an den Akku zu hängen, bedeutet, dass man die Spannung auf rund 12-13V drückt und aufgrund der Spannungsdifferenz zum optimalen Arbeitspunkt Energie verloren geht. Der Arbeitspunkt des Eingangs sollte daher auf einem höheren Niveau als die Batteriespannung angehoben werden.

Diese Spannungsanhebung (Impedanzanpassung) kann man mittels eines getakteten Spannungswandlers erreichen, welcher so taktet, dass am Eingang immer die optimale Leistung (Spannung x Strom) anliegt. Zu diesem Zweck wurde eine Schaltung aufgebaut, welche den Strom mit Hilfe eines ACS 714 (Pololu Breakout-Board, links oben im Bild) und die Spannung mit einem Spannungsteiler ermittelt und an einen AT-MEGA 328P Prozessor an die analogen Eingänge übermittelt. Ein TL072 Operationsverstärker bereitet das Signal des ACS714 für den ATMEGA auf. Der Prozessor regelt dann den Takt über einen IR 2104, welcher die IRFIZ44 ansteuert. Alle paar Sekunden wird der optimale Wert neu ermittelt um für jede Solareinstrahlung den optimalen Ladevorgang zu erreichen. Zum Mitprotokollieren des Ladestroms werden die erfassten Daten über ein Xbee-Modul an den Zentralrechner im Haus übermittelt, welcher die Daten in einer MySQL-Datenbank speichert und visualisiert. Ausgelegt ist das System für einen Ladestrom bis ca. 6 Ampere.

Die Hardware wurde heute fertiggestellt. In den nächsten Wochen muss noch die Steuerungs-Software für den MEGA328P geschrieben werden. Danach geht es ans Testen und ich hoffe, dass sich meine Komponenten nicht binnen Sekunden in Rauch auflösen 🙂

Dieses Projekt ist einer Erweiterung zu meiner Solarsstrommessung.

VN:F [1.9.22_1171]
Rating: 5.0/5 (1 vote cast)
VN:F [1.9.22_1171]
Rating: +2 (from 4 votes)

QR Code

Messung des Teichpegels mittels Ultraschall

Der von unserer Gartenbaufirma erstellte Teich verliert Wasser. Der Teichpegel sinkt binnen einiger Stunden vom Maximum um einige cm ab. Zur Dokumentation und um herauszufinden auf welchem Niveau sich der Pegel stabilisiert wurde ein Pegelmesser gebaut, welcher mittels Ultraschallmessung die Distanz zur Wasseroberfläche mißt und über die Laufzeit des Schalls den Pegelstand errechnet.

Für erste Tests wurde dazu ein Ultraschallsensor der Firma Seeedstudio verwendet. Der Sensor gibt nach dem initialisieren einen Puls aus (5V High), welcher der Zeit des Schalls zum Messobjekt und zurück entspricht. Durch Mittelung mehrerer Messwerte sind hier recht gute Ergebnisse im mm-Bereich zu erreichen.

Als Hardware zur Pulsauswertung und Weiterleitung an den Computer kommt ein Arduino-Board zum Einsatz, welches alle 10 Minuten die Messdaten auswertet, die Schalllaufzeit auf die Distanz umrechnet und das Ergebnis über ein XBee-Modul an einen zentralen Rechner weiterleitet, welcher die Messwerte in eine Datenbank abspeichert. In der Zwischenzeit wird das Arduino-Board zum Stromsparen in den Sleep-Modus versetzt.

In einer Tabellenkalkulation werden die Daten aus der MySQL-Datenbank verknüpft und der Wasserverlust in einer Liniengrafik visualisiert. Es zeigte sich, dass der Teich offensichtlich mehrere Undichtheiten aufweist. Eine im oberen Bereich, in dem das Wasser extrem schnell ausläuft (Verlust ca. 100 Liter pro Stunde) und eine weitere kleinere, tiefer liegende Undichtheit wo der Verlust dann flacher vonstatten geht. (Durchschnittswert ~140 Liter / Tag)

MaxBotix WR SensorUpdate 2012-07-22: Der Ultraschallsensor der Firma Seeedstudio ist aufgrund seines Aufbaus natürlich nicht wetterfest und nur für trockene Umgebung geeignet. Für die Langzeitmessung musste also ein wetterfester Sensor her. Ich wurde bei der amerikanischen Firma MaxBotix fündig und bestellte mir einen MB7380 Outdoor Sensor. Es wurde eine Platine mit einem ATMega 328P entwickelt, welche in einem wasserdichten Gehäuse verbaut wurde und über einen Anschluss für ein GPRS-Modem verfügt. Über das GPRS-Modul werden die Daten mittels Handynetz an den Server übermittelt. Ein Akku in Verbindung mit einer Solarzelle macht das Gerät Strom- und Positionsunabhängig.

Diese neuen HRXL Sensoren haben eine Auflösung von 1mm und sind Spannungs- sowie Temperaturstabilisiert, was eine hohe Messgenauigkeit ermöglicht.

 

 

VN:F [1.9.22_1171]
Rating: 5.0/5 (4 votes cast)
VN:F [1.9.22_1171]
Rating: +3 (from 3 votes)

QR Code

Phosphatmessung mit AT-MEGA328P Prozessor

Da wir massive Probleme mit Algenbildung in unserem Gartenteich haben, wurde lange nach der Ursache gesucht. Irgendwann stieß ich im Internet auf einen Hinweis, dass Phospat (PO4) die Ursache für die extreme Vermehrung der Algen sein könnte.

Ich habe mir also einen JBL-Tröpfchentest gekauft, mit dem der Phosphatgehalt sehr genau zu bestimmen ist.

Das Ergebnis des Tests war eine dunkelblaue Lösung, die an Tinte erinnerte und die Ursache der Algenbildung war somit gefunden. Ein Problem war jedoch, dass meine Lösung dermassen blau war, dass sie über den Messbereich der Farbreferenzkarte hinausging. Mein Teich war lt. Vergleichsmessung bei unserer städtischen Kläranlage mit dem 600-fachen PO4 Wert kontaminiert als für das Wässerchen gut ist.

Die Lösung mußte also für weitere Messung  gestreckt werden, um überhaupt in einen ablesbaren Bereich zu gelangen. Das Ablesen gestaltete sich aber trotzdem schwierig, da die Messlösung nur Abstufungen von Blau zeigte, welche nur sehr schwierig der Farbkarte zuzuordnen war.

Algenernte Frühjahr 2011 Es mußte also eine Elektronik gebastelt werden, welche es erlaubte reproduzierbar zu messen. Die Lösung war eine LED und ein Fototransistor, bei denen die Messlösung dazwischen geschoben wird. Die Dämpfung des Lichts ermöglicht  einen Rückschluß auf die Farbe der Messlösung. Je weniger sich die Lösung verfärbt, desto weniger Licht wird ausgefiltert. Schnell war für Arduino eine Software entwickelt und mit der Farbkarte kalibriert. Ein Display ermöglichte die Anzeige des Wertes, ohne einen PC dabei haben zu müssen. Erst später fand ich heraus, dass es für diesen Zweck in Labors ohnehin schon Geräte gibt, die sich Fotometer nennen und auch mit diesem Prinzip arbeiten. 🙂 – Allerdings sind die in einer anderen Preiskategorie angesiedelt… Für meinen Heimbedarf war meines Bestens geeignet.

Der Prototyp wurde noch mit einer blauen LED ausgestattet, es zeigte sich aber, dass eine rote LED im Bereich um die 700nm für die Empfindlichkeit und Messgenauigkeit noch besser geeignet ist.

Nun ist zwar der PO4-Wert des Teiches bekannt, es wurde auch schon 5x das Wasser gewechselt, allerdings ist der Wert immer noch viel zu hoch. Der Teich wurde uns 2009 von der „Fachfirma“ Maschinenring erstellt und müssen wir hier noch abklären, wie hier weiter vorgegangen wird, da man bis dato nicht bereit ist offensichtliche Mängel zu beheben, aber das ist eine andere, laaange Geschichte

Falls jemand an dem Projekt Interesse hat, bitte melden, dann werde ich dazu noch weitere Informationen einstellen!

Und so sieht es aus, wenn Unmengen an PO4 im Teichwasser sind:

Die Algenernte im letzten Bild zeigt, welche Algenmasse binnen ca. 2-3 Wochen nachgewachsen ist.

 

Nachtrag: Habe heute im Internet ein PO4-Fotometer gefunden, welches es zu einem akzeptablen Preis gibt. Link: Hanna Fotometer. Habe dieses Teil heute in den U.S. bestellt. Sobald es hier ist, werde ich darüber berichten.

Mein Gartenteich wurde von einer Fachfirma, der Firma Maschinenring erstellt. Auf das Algenproblem hingewiesen, teilte mir der Geschäftsleiter des Maschinenrings Niederösterreich, Herr Christian W. – wissend, dass wir eine enorme Menge an Algen im Teich haben, da er sie selbst gesehen hat -,  mit, dass das normal sei und dass für mich wohl ein Swimmingpool besser gewesen wäre, wenn ich ein Problem mit den Algen habe.

 

VN:F [1.9.22_1171]
Rating: 0.0/5 (0 votes cast)
VN:F [1.9.22_1171]
Rating: +3 (from 3 votes)

QR Code

© Ing. Wolfgang Ruthner 2012-2013, Feldstraße 11A, 3300 Amstetten, Austria
iDream theme by Templates Next | Powered by WordPress