27.05.2015 – Новая метеостанция в старой черте города
Введена в работу (в тестовом режиме) новая метеостанция, размещенная в старой черте города (находится неподалеку от отдела кадров АО «ИСС»). Доступны датчики температуры, влажности и атмосферного давления. Показания с них должны максимально соответствовать реальной погоде на улице благодаря их оптимальному расположению: на северной стороне здания, на небольшой высоте, преимущественно в тени.
На данный момент, работа над метеостанцией полностью не завершена – возможны сбои в работе. В скором времени будут дополнительно установлены: датчики скорости и направления ветра, датчик освещенности.
Цели, которые ставились при разработке новой метеостанции:
- модульность (подключение новых датчиков не должно влечь за собой изменение схемы, а также кардинальное переписывание прошивки и ПО метеостанции);
- беспроводная связь метеостанции с сервером (3G или подобное);
- автономность (продолжительная работа при пропадании электричества; сохранение данных, собранных с датчиков, при потере связи и автоматическая передача при восстановлении);
- малое энергопотребление;
- решение дополнительных задач, не имеющих отношения к функциям метеостанции (здесь описаны не будут).
Частично вышеуказанные цели уже были достигнуты при разработке прежней метеостанции (от 17.04.2013), в частности, первый пункт. Все остальные намеченные цели, в конечном счете, достигнуты в рамках данного проекта.
Новая метеостанция (блок обработки телеметрии и модули датчиков), по сути, представляет собой еще один изготовленный экземпляр, упоминавшийся в новости за 17.04.2013. Однако прежняя метеостанция подключалась к обычному ПК, а новая – к одноплатному компьютеру Raspberry Pi, в связи с чем, потребовалась адаптация ПО.
На рисунке ниже показан общий вид метеостанции, смонтированной в электрощит. В левом нижнем углу расположены аккумуляторы для питания устройства при отсутствии сетевого напряжения. В левом верхнем – источник питания 24 В и выключатели.
![Общий вид метеостанции](gmd_v2_l.jpg)
Общий вид метеостанции
Что было сделано в процессе изготовления новой метеостанции:
- изготовлены новый экземпляр блока обработки телеметрии, модули датчиков и прочие модули для метеостанции (в том числе модуль для подключения датчиков ветра);
- разработан и изготовлен источник бесперебойного питания (ИБП) для Raspberry Pi;
- изготовлен модуль часов реального времени (RTC) для Raspberry Pi;
- адаптировано старое и написано новое ПО для работы с Raspberry Pi;
- произведена сборка всех составных частей в единый конструктив и прочие монтажные работы.
На рисунке ниже показаны основные компоненты, из которых состоит изготовленное устройство.
![Основные компоненты метеостанции](gmd_v2_comp.jpg)
Основные компоненты метеостанции
Отдельно хочется рассказать про разработанный источник бесперебойного питания (ИБП) для Raspberry Pi. Его основная особенность – работа с АКБ большой емкости (был испытан на АКБ 12 В, 14 Ач), что дает возможность долгой автономной работы Raspberry Pi.
![Внешний вид ИБП](ups_rpi_l.jpg)
Внешний вид ИБП
Основные характеристики разработанного ИБП:
- Напряжение питания ИБП: DC 24 В, ток < 1,6 А.
-
Выходы (суммарная потребляемая мощность по ним не должна превышать 20 Вт):
- DC 12 В (нестабилизированное, фактически примерно от 12 до 14,5 В, в зависимости от режима работы), ток < 1,9 А;
- DC 5 В (стабилизированное), ток < 1,9 А.
- Высокий КПД – малый нагрев ИБП.
- Габариты (вместе со стойками), ДхШхВ, мм: 46х36,3х16,6.
- Вес, г: 25.
-
«Умная» зарядка АКБ:
- оптимальный алгоритм заряда АКБ: в три этапа – с ограничением по току, с ограничением по напряжению и, затем, переход в буферный режим;
- подстройка напряжения заряда АКБ в зависимости от температуры АКБ.
- Работа с любыми свинцово-кислотными аккумуляторами на 12 В, например, с АКБ для компьютерных ИБП, а также с автомобильными.
-
Измерение и передача через интерфейс I2C (в Raspberry Pi) всех основных параметров:
- напряжение на АКБ;
- ток заряда АКБ;
- ток, потребляемый нагрузкой (Raspberry Pi);
- температура АКБ (внешний датчик);
- температура ИБП.
- Возможен режим работы в качестве «сторожевого таймера» для Raspberry Pi – при зависании Raspberry Pi будет перезагружена.
- Возможность обновления прошивки ИБП через ПО на Raspberry Pi.
![Сравнение габаритов](ups_rpi_size_l.jpg)
Сравнение габаритов
На этом пока все, следите за новостями.