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

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

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

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

На этом пока все, следите за новостями.