Station Meteo : Anemometre

[napo7]

Bonjour à tous

Aujourd'hui j'en appelle encore aux pros du pic :

J'aimerais fabriquer un semblant de station meteo.
L'idée serait de mesurer la température (facile avec du 1 Wire), Compter des basculements d'augets (facile aussi), et mesurer la vitesse du vent (la partie Hard est faite, reste la partie soft)

La difficulté vient plus tard : Comme le montage sera a l'exterieur, "éloigné" de la maison, ca devra fonctionner sans fil: pas trop dur, pour ce qui est de la partie transmission, mais mon problème est plutot du coté de l'optimisation de la consommation du PIC :

J'ai pensé evidemment le mettre en veille la plupart du temps (je pense faire 1 emmission de données toutes les 5 secondes, voire toutes les minutes, voire toutes les 5 minutes !!), et donc ma difficulté est la suivante :

Je pense avoir compris que je peux réveiller mon pic sur interruption lorsqu'un basculement d'auget survient : compter l'impulsion et se rendormir.
Pour l'anemometre , c'est la même sauce : il faut soit compter le nombre d'impulsions obtenues sur un temps donné, soit mesurer le temps entre deux impulsions.

Là, ce qui me chagrine, c'est que je ne vois pas trop comment mettre mon PIC en veille, attendre 1 minute, et continuer a compter pendant tout ce temps (et surtout le rendormir sans perdre "le fil du temps")

Est ce que quelqu'un a une idée à ce sujet ?
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[f6bes]

Bjr à toi,
SI tu dois compter (qui c'est qui compte !)..... il ne peut faire la sieste !
Me demande d'ailleurs si le pic qu'li compte ou pas si la consommation varie énormément.
Faudrait vérifier ce que tu vas gagner !!
Par contre c'est l'émetteur de transmission qui aurait intérét à etre bloquer!

A+

[PA5CAL]

Bonsoir

Pour faire face à des problèmes de consommation, on peut opter pour un dispositif qui crée sa propre énergie.

En effet, avec des godets couplés à un alternateur léger, il est possible d'obtenir un anémomètre (voire un anémomètre-girouette) fonctionnant sans source d'énergie extérieure.

En se comportant en quelque sorte comme une éolienne, l'appareil peut fournir les tensions représentatives des mesures (moyennes et/ou instantanées) sans consommer d'autre énergie que celle qu'il produit.

L'acquisition de ces mesures et le fonctionnement du PIC n'ont dès lors plus besoin d'être continus.

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[napo7]

Bjr à toi,
Faudrait vérifier ce que tu vas gagner !!

A+

En fait, si on ne lui demande pas de chronometrer, le PIC peut très bien dormir entre les comptages !!

Pour info, La conso en veille est d'environ 4µA contre 4mA "en marche".

Ca fait quand meme un rapport 1000 !

Meme si le µC est réveillé plusieurs fois par secondes, c'est toujours des centaines de µA d'economisés !!

Par contre, l'idée du générateur - anémomètre ne me plait guère : la "station" devrait d'une part, mesurer le vent, mais aussi la température, l'humidité, donc elle aura besoin d'energie, même quand il n'y a pas de vent

[A voir en vidéo sur Futura]

[Murayama]

Bonjour!

Qu'est ce qui empêcherait de stocker l'énergie quand il y a du
vent ou du soleil ou autre et la restituer avec une batterie genre
Li-ion?

À part ça, il y a peut-être dans la gamme des PIC des circuits qui
consomment moins en veille.

Ensuite, en mettant un émetteur genre zigbee, on peut avoir
une portée de quelques dizaines de mètres. Par contre, ce genre
de circuit consomme aussi beaucoup en veille. Plus que le
microcontrôleur, en tout cas.

Il y a une solution: alimenter l'émetteur par un FET commandé par
le microcontrôleur. Mais il va falloir tenir compte du temps de
connexion de l'émetteur, l'initialisation sera probablement plus
longue, et à pleine puissance. Donc en un mot: faut voir.

Pascal

En fait, si on ne lui demande pas de chronometrer, le PIC peut très bien dormir entre les comptages !!

Pour info, La conso en veille est d'environ 4µA contre 4mA "en marche".

Ca fait quand meme un rapport 1000 !

Meme si le µC est réveillé plusieurs fois par secondes, c'est toujours des centaines de µA d'economisés !!

Par contre, l'idée du générateur - anémomètre ne me plait guère : la "station" devrait d'une part, mesurer le vent, mais aussi la température, l'humidité, donc elle aura besoin d'energie, même quand il n'y a pas de vent

[PA5CAL]

Par contre, l'idée du générateur - anémomètre ne me plait guère : la "station" devrait d'une part, mesurer le vent, mais aussi la température, l'humidité, donc elle aura besoin d'energie, même quand il n'y a pas de vent

Je ne parlais pas d'alimenter toute la station avec l'anémomètre transformé en source d'énergie, mais seulement d'avoir un capteur qui ne consomme pas pour produire les mesures requises (comme c'est le cas quand on utilise un capteur optique ou à effet hall avec un système de comptage continu, par exemple).

En l'absence de vent, la tension produite pour l'information "vitesse" sera nulle, et la "girouette" ne saura pas déterminer de direction.

[PA5CAL]

L'intérêt est de pouvoir instantanément disposer au niveau du système d'acquisition de valeurs qui demanderaient normalement un fonctionnement sur une durée relativement longue (soit plus d'un tour d'anémomètre pour une mesure instantanée, ou un fonctionnement continu pour des informations statistiques)

[invite2313209787891133]

Bonjour

Si l'anémomètre est utilisé pour alimenter le montage la mesure sera forcément faussée; c'est même un principe de base en mesures physiques: une mesure prélève de l'énergie, et cette énergie doit être la plus faible possible.

L'idée est à étudier, mais à ce moment il faut 1 anémomètre + 1 éolienne; je pense qu'il serait bien plus simple d'utiliser une cellule photovoltaïque et un accu.

[PA5CAL]

Bien souvent, il n'est pas nécessaire que l'énergie prélevée pour la mesure soit négligeable. Il suffit qu'elle soit contrôlée ou quantifiée avec une précision compatible avec celle de la mesure, et que la loi permettant la correction des valeurs obtenue soit connue et exploitable (généralement un simple étalonnage suffit). Cela reste valable tant que l'énergie prélevée de modifie pas le phénomène observé dans de trop grandes proportions (et s'agissant du vent, il n'y a pas de soucis à se faire).

Par ailleurs, même avec un capteur optique (qui nécessitera une source lumineuse et un dispositif de comptage permanent, tous deux gros consommateurs d'énergie), la mesure de vitesse est déjà faussée pour des questions mécaniques et aérodynamiques. Dans l'absolu, les valeurs mesurées devraient donc être remaniées, quoi qu'il en soit.

Je pense qu'on ne peut pas non plus faire l'économie d'une batterie, au moins parce qu'il faut continuer à faire des mesures en l'absence de source d'énergie naturelle (éolienne ou photovoltaïque). Mais avec un capteur basé sur un principe d'induction magnétique (i.e. une génératrice électrique), on peut réduire énormément la consommation de l'appareil. C'était le principe de ma proposition, sans plus.


On pourrait effectivement envisager de recharger la batterie avec le capteur quand il y a assez du vent, en basculant dans un autre mode de fonctionnement (par exemple à charge résistive constante) où la qualité de la mesure resterait toutefois prioritaire devant l'efficacité de la recharge de la batterie. Mais comme je le précisais plus haut, cela ne faisait pas partie de ma proposition.

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[invite2313209787891133]

Bien souvent, il n'est pas nécessaire que l'énergie prélevée pour la mesure soit négligeable. Il suffit qu'elle soit contrôlée ou quantifiée avec une précision compatible avec celle de la mesure, et que la loi permettant la correction des valeurs obtenue soit connue et exploitable (généralement un simple étalonnage suffit)

C'est justement le problème; il faut déjà un couple plus important avec un système basé sur une génératrice (moins de sensibilité qu'un système optique). Par ailleurs le couple nécessaire pour faire tourner dépend de l'intensité consommée en aval, ce qui signifie qu'il faudrait mesurer la tension (ou la fréquence si ce n'est pas une génératrice continu) et mesurer l'intensité, puis effectuer un calcul qui ne sera pas des plus simple.

En prenant également en considération que le vent peut ne pas souffler pas pendant une période je pense que le choix des cellules photo s'imposent de lui même; ce n'est pas pour rien que les systèmes autonomes en énergie utilisent tous cette solution.

[napo7]

C'est justement le problème; il faut déjà un couple plus important avec un système basé sur une génératrice (moins de sensibilité qu'un système optique). Par ailleurs le couple nécessaire pour faire tourner dépend de l'intensité consommée en aval, ce qui signifie qu'il faudrait mesurer la tension (ou la fréquence si ce n'est pas une génératrice continu) et mesurer l'intensité, puis effectuer un calcul qui ne sera pas des plus simple.

En prenant également en considération que le vent peut ne pas souffler pas pendant une période je pense que le choix des cellules photo s'imposent de lui même; ce n'est pas pour rien que les systèmes autonomes en énergie utilisent tous cette solution.

Je partage cet avis, et c'est le choix que j'avais fait : cellule photo, avec une paire de piles rechargeables.

Par contre, je viens de finir le montage de l'anemometre, avec aimants et ILS; et c'est sans appel... Malheureusement, les aimants sont irrémédiablements attirés par l'ILS, et ont une facheuse tendance à s'arrêter devant lui, sans vouloir en redécoller...
Ca implique donc qu'il faut un vent important pour faire tourner l'anémomètre, et ensuite seulement, il peut ralentir à des vitesses faibles, tout en étant influencé par l'ILS

Je pense que je vais devoir me tourner vers d'autres solutions : fourche optique, ou capteur effet Hall... Le plus simple me semble l'effet Hall, qu'il va falloir que j'étudie...
Ce qui me gène du coup, c'est le courant d'alimentation des capteurs, qui a l'air de tourner autour de quelques mA de toutes façons...

D'autres idées ?

[PA5CAL]

C'est justement le problème; il faut déjà un couple plus important avec un système basé sur une génératrice (moins de sensibilité qu'un système optique). Par ailleurs le couple nécessaire pour faire tourner dépend de l'intensité consommée en aval, ce qui signifie qu'il faudrait mesurer la tension (ou la fréquence si ce n'est pas une génératrice continu) et mesurer l'intensité, puis effectuer un calcul qui ne sera pas des plus simple.

En prenant également en considération que le vent peut ne pas souffler pas pendant une période je pense que le choix des cellules photo s'imposent de lui même; ce n'est pas pour rien que les systèmes autonomes en énergie utilisent tous cette solution.

Une génératrice constituée d'aimants permanents et de bobines à air fonctionnant à vide ne rajoute aucun couple supplémentaire et fournit une tension proportionnelle à la vitesse de rotation.

Par ailleurs, les anémomètres courants, tous types de capteurs confondus, sont généralement incapables de fournir des mesures convenables pour des vents inférieurs à 10 km/h. La mesure de très faibles vitesses est donc un «problème» général (dont on s'accommode) pour lequel le capteur par induction magnétique n'est finalement pas moins indiqué que ceux des autres types.


Pour ce qui est d'utiliser l'anémomètre comme source d'énergie, je répondrai seulement sur le principe, étant entendu que ce n'est de toute manière pas la solution que je préconiserais (hormis peut-être dans les lieux soumis à des vents incessants et qui ne voient pas souvent le soleil - il en existe) :

Lorsque la vitesse (et donc la puissance) du vent devient suffisante, on peut s'autoriser à connecter une charge électrique qui récupère l'énergie pour recharger la batterie.

N'importe quel régulateur électrique est alors capable de fixer précisément la loi d'évolution entre la tension et le courant produits par le capteur. La vitesse de l'anénomètre est alors évidemment réduite, et la tension de sortie du capteur également. Même si la mesure n'est plus aussi directe, on peut toujours assez simplement déterminer la force du vent à partir du seul courant mesuré.

L'obtention de la vitesse du vent à partir du courant mesuré (i.e. tension aux bornes d'une résistance) n'est pas compliquée et ne demande que de faibles moyens de calcul.

[PA5CAL]

Je pense que je vais devoir me tourner vers d'autres solutions : fourche optique, ou capteur effet Hall... Le plus simple me semble l'effet Hall, qu'il va falloir que j'étudie...
Ce qui me gène du coup, c'est le courant d'alimentation des capteurs, qui a l'air de tourner autour de quelques mA de toutes façons...

Comme je le suggérais, tous ces capteurs nécessitent d'être alimentés, et fournissent des impulsions qui doivent par la suite faire l'objet d'un chronométrage, réalisé selon toute vraisemblance par le PIC... il faut donc s'attendre à une consommation assez notable.

C'est la raison pour laquelle je proposais un capteur à induction magnétique de type génératrice. Toutefois, c'est une solution qui réclame bien plus que des talents de bricoleurs pour parvenir à une réalisation acceptable.

Je pense donc qu'il est préférable de s'en tenir à des moyens conventionnels simples, et de jouer sur la désactivation de ces capteurs entre les mesures réalisées, de sorte que la consommation moyenne sur la journée reste faible.

[invite2313209787891133]

Pour ce qui est d'utiliser l'anémomètre comme source d'énergie, je répondrai seulement sur le principe, étant entendu que ce n'est de toute manière pas la solution que je préconiserais

Pourquoi l'avoir conseillé dans ce cas ? (Cf message #3).

Des solutions d'alimentations farfelues on peut en trouver des dizaines, mais concrètement elles seront difficilement applicable, ou ne fonctionneront pas toujours ; autant opter pour une solution éprouvée.

[PA5CAL]

Pourquoi l'avoir conseillé dans ce cas ? (Cf message #3).

Parce que ce type de solution existe, fonctionne et répond très bien au problème (j'en ai d'ailleurs des exemples dans mes archives). Mais les derniers questionnements de napo7 suggèrent à l'évidence qu'elle n'est probablement pas à sa portée.

La meilleure solution est donc de revenir à une solution "bateau" et plus consommatrice, mais qui n'en n'est pas moins efficace et éprouvée, et de chercher d'autres voies pour faire des économies d'énergie.

Des solutions d'alimentations farfelues on peut en trouver des dizaines

Ce type d'alimentation n'a rien de farfelu. On en trouve d'ailleurs dans le domaine aéronautique, lequel n'est pas vraiment réputé pour son manque de sérieux.

Et encore une fois, la solution que je propose n'est pas une alimentation, mais seulement un capteur autonome. L'idée d'alimenter l'appareil par l'énergie du vent a été suggérée par Murayama. Mes commentaires n'ont ensuite porté que sur les remarques qui ont suivi parce qu'elles ne me semblaient pas parfaitement exactes.

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[PA5CAL]

Pour en revenir au sujet, puisqu'il semble qu'on ne doive faire qu'une mesure toutes les minutes, il vaudrait mieux chronométrer le temps entre deux tops (i.e. passages de l'index devant le capteur) plutôt que de compter le nombre de tops dans un temps donné. En coupant l'alimentation du capteur entre deux mesures, on réduirait ainsi grandement la consommation.

De plus, en multipliant les index et en les répartissant uniformément sur le tour (par exemple en mettant 12 index séparés de 30°), on pourrait encore réduire le temps de fonctionnement nécessaire à la mesure, et donc abaisser encore la consommation moyenne de l'appareil.

[PA5CAL]

Pourquoi l'avoir conseillé dans ce cas ? (Cf message #3).

J'avais mal lu, et j'ai donc répondu à côté. Donc...

Comme je l'ai déjà fait remarquer à plusieurs reprises, je ne l'ai pas conseillé. Ce dont je parle au post #3 n'est pas une alimentation électrique de l'appareil, mais un capteur fonctionnant comme une génératrice, l'anénomètre « se comportant en quelque sorte comme une éolienne » (sic), par opposition à se qui se passe quand on utilise un capteur optique ou un ILS.

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[invite2313209787891133]

En effet j'avais mal compris, je pensais que tu voulais alimenter tout le montage avec l'éolienne.

En ce qui concerne le comptage on ne peut le mettre en veille car chaque tour doit être compté pour prendre en compte les rafales (du moins si on essaye de faire une station météo digne de ce nom).

[napo7]

Merci de vos réponses, je ne pensais pas déchainer tant que ça les débats !

J'ai cherché un peu les capteurs a effet Hall, et j'en ai trouvé qui ne consomment "que" quelques µA en veille (lorsque la sortie n'est pas active...)

Du coup, si je mets le PIC en veille, et le capteur Hall alimenté, en attente d'impulsion, je suis à moins de 15µA ...

Reste à programmer l'ensemble

[napo7]

D'ailleurs, en parlant de programmation, je reviens au sujet initial de ma question : Comment dois-je m'y prendre pour pouvoir mesurer le temps écoulé entre deux impulsions, tout en mettant le PIC en veille entre les impulsions ?

[polo974]

C'est quoi "le PIC", il y a de tout dans cette famille....

Bon en regardant (au hasard) le 12F609 ou 915 ou 617, il y des timers dont l'horloge peut être externe.
Ben oui, il faut une horloge externe pour compter le temps, bien obligé...

Donc ajouter un circuit externe avec un quartz 32768Hz (un truc cmos de base).

Ou dans le genre fun: faire un bipro, un tournant à 32768Hz (qq dizaines de µA) et fournissant le temps à l'autre, et donc l'autre faisant les calculs quand c'est l'heure...

Au prix du truc, c'est jouable, et en plus c'est rigolo...

[napo7]

C'est quoi "le PIC"

A priori, ca sera un PIC, consommant assez peu, avec plusieurs sources d'interruptions possible, un module UART pour pas trop s'embetter, et peut etre un module I2C (SPI ?) pour dialoguer avec une sonde SHT11...
Surement un 18FXXX ou du genre...

Donc ajouter un circuit externe avec un quartz 32768Hz (un truc cmos de base).

Je pensais pas vraiment partir sur une horloge externe !
Savoir l'heure qu'il est ne m'intéresse pas, et je pense qu'on en a vraiment pas besoin : le PIC a déjà une "horloge" interne, dont on connait la fréquence avec précision. Partant de là, on peut savoir exactement le temps écoulé entre deux impulsions!
L'important est juste de bien mesurer le temps écoulé entre deux impulsions. Si le PIC n'est pas mis en veille c'est chose aisée, on a des registres qui permettent de compter au même rythme que cette horloge...