Aankoppelen van meer subsystemen, van meer sensoren, van meer afstandbediende schakelaars en van extra en/of andere software-functies voor PV-sturing, voor Meteo-uitlezing en voor Domotica vraagt experimenten, want zelden is een standaard-oplossing direct bruikbaar. Mooie spreuk daarover (gevonden op TweakersNet): "Meten is weten, gissen is missen, en gokken is dokken." Daarom eerst apart kijken als Experiment hóe je iets oplost, en óf een oplossing goed & robuust werkt, terwijl de 'productie' ongestoord doordraait. Naast serieuze aanpak is dit ook ook de 'speeltuin' om 'even' te kijken óf een functie of een nevenaspect werkt, en hoe. Dat kan een belangrijk aspect betreffen, of zoiets cosmetisch als vertoning van een 'klokje', dat dus (b)lijkt af te hangen welke O.S. en/of browser je gebruikt). Uit dat 'hoe' komt dan vaak info die wel interessant is, maar niet voldoende om in deze website te promoveren naar een 'hoofd'- item of naar een aparte subpagina: de beschrijving van zo'n experiment blijft dan met uitkomsten in deze rubriek staan met label Supplement of wordt overgezet naar de aparte rubriek Supplementen.
Mijn Experimenten hebben wel raakvlak met de 'productie'-configuratie voor PV, Meteo en Domotica, maar zijn heel bewust gescheiden daarvan, dus bijv. geen upload van 'ruwe, experimentele' meetdata naar 'officiële' meteo-sites, hoogstens naar mijn eigen website. Voor geplande en onderhanden Experimenten dient deze websectie vooral als 'werkplaats' en 'notitieblok', en het is daarom een (vaak ongeordende, uitgebreide) bergplaats voor concepten & uitwerkingen, argumenten voor configuraties & realisaties, aantekeningen/geheugensteuntjes, tussenresultaten in de vorm van notities, schetsen, plaatjes van testversies & situaties, met bijbehorende grafieken en tabellen (die tijdens testen soms heel 'rafelig' verlopen) waarnemingen => conclusies, ToDo-lijstjes en planningen. Voor buitenstaanders geeft het een 'kijkje in de keuken tijdens voorbereiding, koken, maaltijd en vóór de afwas'. Je ziet op deze pagina's voor een aantal (niet alle!) experimenten zowel de successen als de mislukkingen, met ook gaten in vertoning tijdens storingen & modificaties. De webpagina's aangehangen aan deze rubriek zijn qua layout alleen maar een afsplitsing van deze webpagina om de omvang van de kern te beperken: pas als de inhoud wordt overgeheveld naar de 'echte' website mag betere ordening & layout worden verwacht!
Voor geplande en onderhanden Experimenten dient deze websectie vooral als 'werkplaats' en 'notitieblok', en het is daarom een (vaak ongeordende, uitgebreide) bergplaats voor concepten & uitwerkingen, argumenten voor configuraties & realisaties, aantekeningen/geheugensteuntjes, tussenresultaten in de vorm van notities, schetsen, plaatjes van testversies & situaties, met bijbehorende grafieken en tabellen (die tijdens testen soms heel 'rafelig' verlopen) waarnemingen => conclusies, ToDo-lijstjes en planningen. Voor buitenstaanders geeft het een 'kijkje in de keuken tijdens voorbereiding, koken, maaltijd en vóór de afwas'. Je ziet op deze pagina's voor een aantal (niet alle!) experimenten zowel de successen als de mislukkingen, met ook gaten in vertoning tijdens storingen & modificaties. De webpagina's aangehangen aan deze rubriek zijn qua layout alleen maar een afsplitsing van deze webpagina om de omvang van de kern te beperken: pas als de inhoud wordt overgeheveld naar de 'echte' website mag betere ordening & layout worden verwacht!
De 'productie'-computers Domoticz1, 2 en 3 in deze configuratie dienen heel beperkt als testbed voor onderzoek en voor testen van experimenten die betrekking hebben op hun specifieke interfaces. Testen en experimenten voor andere aspecten vooral met de andere Domotica-computers. Pas als een setup bevredigend werkt, dan kun je overgaan tot verder invoegen in het 'Systeem' en in de 'hogere' pagina's van de website.
Geplande & onderhanden Experimenten
Voor de onderstaande onderwerpen zijn nu aanpassingen & toevoegingen als Experiment 'in wording/ in bewerking' of al Supplement geworden (waarbij in iedere uitgewerkte rubriek eerst wordt aangegeven wat de beweegreden) is:
Onderhanden experimenten zijn deels operationeel, in duurtest, of zijn momenteel 'rustend', i.v.m. denkwerk, wachtend op gelegenheid voor bouw, of wachtend op onderdelen. Het symbool geeft aan voor welk onderdeel momenteel een volgende stap is gepland.
Status: 1. Domoticz1, Domoticz2, Domoticz3, Raspberry9 en een aantal ESP8266en draaien 'productie' met gestabiliseerde configuraties en toepassingen. Voor deze Raspberries alleen regelmatig update&upgrade van het OS (voorzover voor Raspian_Buster nog mogelijk) en volgen van de 'stable version' van Domoticz. 2. Domoticz5 en Domoticz6 zijn momenteel grotendeels 'productie' geworden, terwijl de andere Raspberries en de ESP8266en werken in oprichtings-/experiment-/testfase. Alle Raspberries in deze laatste groep volgen de beta-upgrades van Domoticz.
Status: 1. Meetsysteem operationeel, maar op hoger niveau Onvoltooid i.v.m. uitblijven van een principieel goede probleemoplossing. 2. Afzuigventilatoren in bedrijfgesteld sinds 29 maart 2021, eerste 2 dagen continu-draaiend met verlaagde snelheid,daarna continu draaiend op volle snelheid met handuitschakeling tijdens ongeschikt buitenweer (= te natte lucht en/of te lage temperatuur). Vanaf midden april 2021 onder sturing van Domoticz op basis van actuele buitentemperatuur en -vocht gemeten door de meteosystemen. De ventilatievoeding kan via een electronische schakelaar worden bediend vanuit 2 Controllers, zodat de opzet een vorm van redundantie heeft. Die 2 Controllers hebben toegang tot iets verschillende, continu-aanwezige buitenshuis-sensorensets, en geen toegang tot de kruipruimte-sensoren (want daar is bij voorbaat zeer hoge R.V. en daarmee teveel risico van uitvallen-door-condens). Het onderzoek richt zich in dit stadium dus op de mogelijkheid om met deze configuratie een goede regeling te maken.
Acties&Plannen: 2a. Verbetering van geforceerde kruipruimteventilatie door verfijning van de geautomatiseerde ventilatorsturing vanuit Domoticz 2b. Bij goed resultaat van 2a. de opbouw 'definitief' maken met een eigen processor voor meting en voor voedingsbediening. 3. Bij gelegenheid omwerken van dit onderwerp voor overdracht naar Supplementen [want dit aspect heeft vooral relatie met de Nederlandse manier van huizen bouwen], met een engelse samenvatting voor rubriek Supplements 4. 'Mechanische' neven-oplossingen realiseren (als de werkomstandigheden in de kruipruimte dat toelaten) zoals een drainageslang onder de bodemfolie, incl. aansluiting naar een te plaatsen 2e dompelpompput 5. Blijven zoeken naar nieuwe inzichten en invalshoeken .........
Status: 1. Onderweg, met testen & afwerken. Obstakels die schaduw geven blijken meer invloed te hebben dan verwacht. Tempest als lokale referentie vergemakkelijkt het oplijnen. 2. Gekoppeld aan webpagina Calibratie(kwaliteit) in rubriek Supplementen. Acties&Plannen: 3. In de laatste versies van de grafieken nog 'best-fitting' grafieklijnen toe te voegen als 'Resultanten' voor Licht en voor UVI: als uitgangswaarden voor meteo-toepassing worden dat de uploadwaarden naar de diverse organisaties. 4. Daarna dit Experiment integreren in betreffende Meteo webpagina's en/of overbrengen/koppelen met een engelse tekst naar rubriek Supplements.
Bijzonderheden:
In 2012 is een korte test uitgevoerd om te kijken of het loont om PV-panelen te koelen door besproeien met water. Daarvoor zijn 2 sprinklers tussen 2 rijen panelen gezet, en op het heetst van de zomerdag is gematigd gesproeid over die panelen: leidingwater, dus ongecontroleerde temperatuur, maar vrij koel t.o.v. de buitenlucht. Als referentie een rij van 3 ongekoelde panelen met ongeveer gelijke belichting. Ruwe conclusie uit de datalogging van de gekoelde panelen en hun inverters, vergelijkend met de opbrengst uit de andere panelen: - inderdaad geeft de besproeing met leidingwater meer energie uit de gekoelde panelen, - sproeien moet heel nauwkeurig plaatsvinden om effect te hebben, - sproeien en het water laten weglopen is een aanpak die niet economisch is en niet duurzaam - de extra opbrengst weegt niet op tegen de kosten voor het sproeiwater uit de waterleiding. => sproeikoeling van panelen is alleen rendabel als je beschikking hebt over een eigen, ruime voorraad van zuiver & koud koelwater en beschikt over een bijbehorend, heel efficient rondpomp-, sproei- en opvangsysteem! Argumenten voor die conclusie: a. het koelwater moet zuiver zijn als leidingwater, want anders krijg je aanslag op de panelen (en dat is contraproductief) b. het volume en de (lage) temperatuur van het koelwater moet voldoende zijn om langdurig koel genoeg in a cyclus rond te pompen over de panelen => combinatie van volume & temperatuur vereist voor opvangen warmte en verdamping, => gesloten circuit, want anders door verlies van de vloeistof niet economisch en niet duurzaam. c. oppompen van het eigen koelwater kost installeren van een pomp en daarna in bedrijf ook energie benodigd voor rondpompen, en dat is dus niet gratis.....
Verslag van het experiment te vinden in de aanhang
Effectiever en stukken goedkoper lijkt om te zorgen voor goede, natuurlijke luchtstroming rond de panelen, zodat de panelen niet veel heter worden dan de omgevingslucht. Tevens zorgen dat de onderliggende vlakken niet heet worden en naar de panelen kunnen stralen. In dat kader wordt ook wel genoemd om een onderliggend plat dak te beplanten met groen, zoals sedum: beplanting met teeltlaag blijft vanzelf koeler/natter dan kale bitumen of grind, maar plantengroei vraagt voor licht wel meer ruimte onder de paneel-opstelling.
Lokale opslag van energie heet officieel "residentiële energieopslag". Globaal gezien kun je dat op meerdere manieren doen: 1) Vooral gericht op geldelijke winst, gecontroleerd externe energie binnenzuigen van het publieke 230V-grid als de prijs aantrekkelijk is, lokaal opslaan en dan de opgeslagen energie intern gebruiken in tijden met hogere kosten/ hoger lokaal verbruik. 2) Vooral gericht op duurzaamheid, schuin kijkend naar minderkosten, de eigen PV-energie binnenshuis houden voor tijden dat geen/weinig PV-energie beschikbaar is, met het publieke 230V-grid voor referentie, voor aanvulling als de lokale opslag leeg is, en met teruglevering van overschot als de lokale opslag vol is. 3) Combineert 1) en 2), met uitbreiding voor terugleveren vanuit de lokale buffervoorraad aan het publieke 230V-grid als algemene reserve voor het grid, niet alleen bij lokaal overschot. Dit laatste is de meest speculatieve vorm van toepassing.
Momenteel dient (m.b.v. de salderingsregeling) het publieke 230V-grid als 'super-accu' en is het niet financieel rendabel om een thuis-accu te plaatsen. Dit thema speelt daarom pas op termijn, tenzij voordien een technische reden opkomt: gedachten worden verder uitgewerkt in een aparte websectie.
Status PV-display & - verwachting: 1. 2 displays met scherm <1": Gereed & Operationeel, maar tekst is te klein voor handig gebruik. 2. PV-Verwachting: onderweg / testing Acties&Plannen: 3. 'Mooi, groter' 3e display, bijv. gekoppeld aan Domoticz7: Uitzoekwerk 4. Teksten m.b.t. PV-verwachting verder verwerken in de betreffende PV-webpagina's. 5. Bij gebleken geschiktheid (vooral t.a.v. nauwkeurigheid & stabiliteit!) de PV-verwachting verwerken in domotica-functies Status Koel-experiment/ PV-opbrengst: 6. Koel-experiment uitgevoerd/ afgerond. Geen vervolg van deze opzet, want argumenten a. en b. kunnen niet praktisch worden ingevuld, en c. is heel precair. Acties&Plannen: 7. Geen plannen, behalve 'iets' de opstelling verbeteren van de groepen C en D op de schuur, voor meer lucht/ruimte onder de panelen. Status & Plannen Thuis-Accu: 8. Toepassing van een thuis-accu is nu uitzoekwerk. Gezien de nu gerealiseerde PV-configuratie moet dat een opslagsysteem zijn die als buffer werkt tussen het PV-cluster en de hoofdmeterkast. Voorlopig gericht op een accu-configuratie met dekking van het lokale 230V-verbruik in de komende 1* of 2* 24uur (~ 2,5 kWh of 5 kWh capaciteit), want het andere eind van de invulling (= een komplete dekking van jaarbehoefte) vraagt een gigantisch grote accu-configuratie. Ook bekijken of & hoe teruggeleverd kan worden als de lokale accu vol is, en wat & wanneer dat dan opbrengt. [Dat laatste wordt moeilijk bij invoering van een dynamisch prijsmodel (zoals nu in opmars, bijv. bij ENGIE of ANWB), want dan moet je eigenlijk online toegang hebben tot de info van de energiemarkt met dynamisch reagerende software in je opslagsysteem of in een 'zeer slimme meter']
Status: 1. voor Fijnstofmeting was ingevuld en operationeel, maar momenteel storing voor de betere sensoren. 2. voor Gasmeting Testing met een eerste, eenvoudige aanzet: Acties&Plannen: 3a. De 2 bestaande fijnstofmeters herstellen incl. de eenvoudige gasmeter MiCS6814. 3b. De 3e fijnstofmeter met SPS30 als sensor installeren & aansluiten. 4. Wachtend op een praktisch realiseerbaar, nauwkeuriger en robuuster Gasmeetconcept.
De afbeelding hiernaast toont de opstelling van deze 4 windmeters. De eerste 3 windmeters in de configuratie zijn fysiek boven elkaar verdeeld over 1 gemeenschappelijke mast: de snelheidsmeetwaarden zouden enigszins moeten overeenkomen.
De linkergrafiek toont voor vergelijk in RRDTool-grafieken de actuele meetwaarden zoals gemeld door Domoticz. Na de experimenten lijkt door calibratie-correctie enige gelijkloop mogelijk in de grafieken. Tempest is ingesteld als referentie met calibratie-correctie op 1 gezet. Voor de andere sensoren is calibratie-correctie ingezet voor een ruwe oplijning op basis van plausibiliteit t.o.v. de Tempest-waarden: correcte relatie van de 'opgelijnde' waarden met de werkelijke windwaarden is dus niet gegarandeerd! De grafieken & tabellen midden en rechts zijn met 'opgelijnde' waarden: deze opgelijnde waarden worden niet toegepast bij externe dataverdeling, maar alleen hier voor het experiment. Voor deze calibratie-correcties, zie verderop de inhoud van venster 'Bijzonderheden'.
Het analoge signaal van de Conrad-windmeter was een electronische afgeleide van de pulssignalen via een integratie-circuit, gelezen door een A/D-converter: dat analoge signaal blijkt geen toegevoegde waarde t.o.v. het pulsende signaal, i.v.m. het slechte signaal/ruis-niveau. In de praktijk geeft vergelijken t.o.v. externe referentie-data zoals van KNMI, Accuweather of DarkSky alleen maar verwarring: de input voor 'Reference' is daarom tot nader orde op 0 gezet.
Status: 1. Experiment afgerond, met conclusie dat vergelijk/oplijning moeilijk is. 2. Gekoppeld naar rubriek Calibratie(kwaliteit) in rubriek Supplementen Sinds 09 December 2020 ook Tempest-uitlezing gekoppeld. Acties&Plannen: 3. Verder koppelen met een engelse tekst aan rubriek Supplements 4. Grafieken met tekst nog aanhangen of koppelen in de Meteo-layout webpagina
Hieronder de beschrijving van de uitbreiding voor 'echte' bodemmeting:
Achtergrond & Techniek Meting op & in de bodem van temperaturen geeft zicht op de onderste luchtlaag, maar meting van vocht en waterpeil ook de mate van 'oppervlakkige' vochtbereikbaarheid voor zaaigoed en voor kleinere planten, en hoe de 'diepere' vochttoevoer voor bomen en struiken kan zijn. Ondergrondse metingen is een ondergeschoven kindje, voor goede kwaliteit met beperkte keus in (dure) componenten en systemen. Niet helemaal onterecht, want metingen ondergronds hebben vaak lagere prioriteit en hebben hun eigen soort problemen. Voor een kosten-effectieve aanpak is zelfbouw daarom een uitweg, met vereiste van begrip voor de eigenschappen van elementen, anders dan voor de 'normale' meteo-sensoren.
De realisatie is stapsgewijs, om - al gaande - uit te vinden wat met zelfbouw-constructies wel of niet werkt:
Grondsoort & -profiel (van belang voor verklaring van temperatuurverloop in de bodem en van waterpeil):
Temperatuurmeting Het Meteo-Systeem miste nog een aansluitende temperatuurmetingreeks aan & in de bodemlaag volgens het beeld van o.a. KNMI en MetOffice_UK. Voor KNMI de 'gras-/klomp-hoogte'-sensoren op +10cm en ondergrondse sensoren op -5cm, -10cm, -20cm, -50cm en -100cm t.o.v. de oppervlakte. MetOfficeUK vraagt een andere manier van meten met naast de hoofdmeting op +1,25m, de andere bovengrondse sensoren voor 'grass_minimum' op +35mm en voor 'concrete_minimum' vastgezet op een groot, vrijliggend betonblok/-tegel, met de ondergrondse sensoren op -10cm, -30cm en -100cm. De door KNMI en MetOfficeUK gewenste configuratie van ondergrondse sensoren is vergelijkbaar te realiseren met moderne elektronische sensoren, schuin kijkend naar de manier waarop MetOfficeUK de sensoren ondergronds plaatst. De 'concrete_min'-sensor zou een eenvoudige toevoeging van de 'bodem'-opstelling zijn, maar bij onze opstelling zeker niet representatief, want de betonnen terrastegels en padtegels zijn in onze tuin veel te klein & teveel omsloten door pergola's, beplanting en bebouwing => teveel verhitting in de zon i.c.m. te weinig invloed van wind & neerslag voor afkoeling.
Vochtmeting Luchtvochtigheid is een gebruikelijke maatstaf voor bovengronds vochtgehalte, maar ondergronds is dat niet van toepassing. Pogingen tot meting met gecombineerde T&H-sensoren SHT11 en SHT15 beschermd door capsule in een ruime behuizing in de bovenste grondlaag leken eerst goed te gaan, maar zijn op termijn toch een mislukking gebleken, waarbij het vochtmeetdeel van de sensoren uiteindelijk verdrinkt en onbruikbaar wordt: op zich verklaarbaar, want die sensoren dienen voor meting van lucht-vochtigheid, niet voor materiaal-vochtgehalte. De Davis_PWSen gebruiken voor de ondergrondse vochtbepaling speciale, ondergedomplede elementen waarvan de weerstand een functie is van vochtgehalte van de omgeving, met bijbehorend een specifieke meettechniek met puls-signalen. Neerslag-indicatie cq. bladvocht-indicatie is ook interessant als secondaire fase-monitor naast de neerslagmeting en de R.V.-meting, want
Waterpeilmeting Het grondwater-peil is naast lucht- en grondvochtgehalte ook interessant gebleken o.a. in de discussies over neerslagtekort en over de overlast in onze natte kruipruimte. Indien mogelijk een oplijning met de manier van peilen van waterschap Vechtstromen: handpeiling is de basis, met daarnaast als proef-aanvulling een automatische, electronische peiling in eigen varianten. Dit laatste onderdeel is nog geheel 'in oprichting', zoals daarvoor beschreven onder 'Nog-te-doen'
Experiment1
Basis-opzet
Een collectie sensoren gekoppeld aan een ESP8266-processor voorziet in een eerste opzet: zie de Meteo_Configuratie. Als invulling voor meting van de bodemtemperatuur is een array met 4*DS18B20_RVS-thermosensor (met nauwkeurigheid van +0,5 °C) gemonteerd in/aan een PVC-buis van 32mm diameter en ingegraven aan de zijkant van de tuin, gericht op gelijktijdige temperatuurmeting gestuurd door een ESP8266-processor op -10cm, -20cm, -50cm en -100cm volgens de KNMI-opzet.
Groei van kleine(re) planten wordt sterk beïnvloed door vocht & temperatuur aan de oppervlakte. Gecombineerde T&H-meting tot -5cm vlak onder het oppervlak geeft daarvoor de benodigde informatie. Een SHT1x T&H-sensor met gecombineerd Temperatuur en Humidity in beschermende capsule past mogelijk voor deze functie: type SHT15 past met + 0,3°C en +2% in nauwkeurigheid goed bij de 'bovengrondse' sensoren type SHT31 van WS7000P25. De bovengenoemde ESP8266-processor bedient ook de T&H-meter SHT15, en verzorgt tevens uitlezing van de naastgelegen analoge Regen-/Bladvocht-indicator.
Realisatie Experiment1
1) Ondergrondse thermo-sensoren Het ondergrondse thermosensor-array is voor plaatsing gemonteerd & getest tegelijk met bijbehorende Regen-indicator, ESP8266 processor en zonne-voeding. Temperaturen van het array vóór de buitenplaatsing onderling afgeregeld in de software: andere sensoren nog niet verder opgelijnd. Na de winterpauze 2020~2021 bij de opleving van de zonnevoeding helaas wegblijven van de ondergrondse sensoren: lijkt te wijzen op (hardnekkige) problemen met de verbindingen, aldanniet met uitval van de sensoren onder invloed van vocht. Soms adhoc 'opleven' van de sensoren misschien tekenen dat de sensoren zelf nog bruikbaar zijn (voor onkritische toepassingen en experimenten). Ingrijpende aanpak nodig voor herstel => herbouw van het array met nieuwe sensoren, incl. herordening van de sensoren => Experiment2
2) Voeding Eerste/ Basic zonnevoeding = zonnecel zonder accu => het pakket van ESP8266+sensoren alleen in actie bij voldoende zon (in de praktijk >20kLux). Als de Bodemmeet-ESP8266 niet werkt, dan worden in Domoticz defaultwaarden (of 'laatste waarden') gebruikt voor testen van scripts en grafieken. Tweede/ Vervolgversie zonnevoeding is een uitbreiding volgens een 'geleende' opzet met accu-circuit voor overbrugging in zwak licht & duisternis. Krachtiger uitgevoerd met 2 paneeltjes die parallel het circuit voeden, maar in de praktijk nog steeds (te) zon-afhankelijk gebleken en ruim onvoldoende om jaarrond 24/7-voeding te geven, vermoedelijk mede ook vanwege de aanhang van sensoren. Gezien het trage verloop van veranderingen ondergronds lijkt 4 à 6 metingen per uur al genoeg. De Bodemmeet-ESP8266 tussentijds in 'slaap-mode' zetten spaart sterk op verbruik uit de accu. Derde/ Vervolgversie zonnevoeding daarom met de Bodemmeet-ESP8266 ingesteld met slaap-functie op 4 metingen/uur. Vierde/ [Eind?]configuratie heeft via kabel een koppeling met een 230V-voeding => USB, met de USB-uitgang via parallel-diodeschakeling naast de zonnecellen, want zonnevoeding blijkt onvoldoende (zeker in tijden met weinig zon zoals in de winter). De zonnevoeding-met-accu is verwijderd, dus ook geen UPS-functie meer. Een DCDC_Booster aan de uitgang van de diodeschakeling houdt de voedingspanning voor de Bodemmeet-ESP8266 continu op 5VDC, waardoor de setup beter functioneert. De 'slaap-mode' van de Bodemmeet-ESP8266 is niet meer echt nodig.
3) Oppervlakte-sensor In de kruipruimte is een ingekapselde SHT11-sensor toegepast aan een ESP8266: lijkt ook in de tuin passend als gecombineerde T&H-sensor op -5cm. Bij de kruipruimte-metingen is duidelijk verdrinkingsrisico gebleken bij ondergronds plaatsen van zulke T&H-sensors, ook als ze ingekapseld zijn en zelfs vrijliggend boven de toplaag. In afwaterende tuingrond is misschien dat risico iets anders dan in een kruipruimte, maar ook aanwezig gebleken => R.V.-sensordeel defect. => Uitzoekwerk voor een behuizing & opstelling die goed bodemcontact geeft, overstroming voorkomt en eventueel een geforceerde droging eenvoudig toestaat. Niet gelukt, en daarom alternatief deze sensor in recycling toepassen voor bovengrondse meting in Experiment2.
4) Samenbouw Voorlopig proberen met de hieronder getoonde 'knutsel'-opbouw met spullen uit de rommelbak pal naast & aan de bodemthermometers.
5) Regen-/Bladvocht-indicator De originele, analoge regendetector werkte met de interne ADC van de eerdergenoemde ESP8266 niet vanwege een script-aspect i.c.m. de 'Slaap-mode'. Uit experimenten blijkt ook dat de aangesloten regen-/bladvochtsensor meehelpt dat de zonnevoeding snel leegloopt: de originele regen-/bladvochtsensor is daarom verplaatst naar een andere ESP8266 elders met continue voeding uit het 230V-grid. Bij die andere ESP8266 ook met continue uitlezing met de interne ADC, want het is denkfout om met periodieke uitlezing sprongen in neerslag sneller te vangen dan met een regenmeter. Toepassing van de interne ADC blijft nodig om voldoende resolutie te krijgen. De eerste regen-indicator werkte met een gelijkspanning op het detectorraster voor weerstandmeting. Dat veroorzaakt stevige corrosie door electrolyse, en het raster wordt 'weggevreten'. In de nieuwe opstelling elders wordt een PWM-signaal toegepast voor aansturing van het detectorraster: rasterhelft1 als PWM-zender en rasterhelft2 als PWM-ontvanger. Toepassing van PWM = wisselspanning geeft geen of veel minder electrolyse in het detectorraster. Functioneel nog steeds een weerstandsmeting. De ESP8266 zorgt voor PWM-generatie (= 1kHz-blokgolf van 3V amplitude) en voor uitlezing met de interne ADC: de hulpschakeling zorgt voor de interface tussen ESP8266 en detectorraster. Werking van PWM als medium is inmiddels empirisch positief aangetoond. De lage uitgangspanning van de hulpschakeling met 1 diode geeft echter meer de karakteristiek van een stortbui-detector. Ook een ongewisheid door het vocht, onregelmatig verzamelend & afvloeiend over het detectorraster. Signaalversterking met een audioversterker in de ontvangketen geeft niet veel verbetering: veel effectiever blijkt toevoegen van een 2e diode voor betere gelijkrichting van het inkomende signaal. Voordeel van deze PWM-uitvoering is dat geen elektronica in de buitenlucht nodig is. Eerste inschaling is faktor 0,1* aan sensorkant. De meetwaarden worden daarmee ruw vertaald naar een schaal lopend van 0% (= gortdroog) naar 100% (=kletsnat): tabelwaarde heeft label Regen-niveau / Rain-Wetness.
6) Waterpeiling In fase1 is grondwaterpeiling handmatig met 2 peilbuizen van 40mm diam (met lengte van ca. 1,5m) voor periodiek een ruwe meting tot ca. -1,4m met een peilstok. In fase2 wordt een 2-tal concepten uitgewerkt dat (in combinatie met handpeiling m.b.v. een dompelklokje) tot ca. -3m automatisch, electronisch, periodiek op afstand kan meten: nu de configuratie uitwerken, mitsen-en-maren bepalen en de mogelijke prestaties! Daarna realisatie.
Experiment2 = Upgrade1
Vervanging Thermo-sensoren Na de 'sensor-verdrinking' in Experiment1 is het sensor-array herbouwd voor 6 thermosensoren en 3 vochtsensoren:
Aangepast gebruik van de SHT15 T&H-sensor Door de vochtproblemen is de ingekapselde SHT15 gediskwalificeerd als T&H-sensor-in-de-grond. Recycling wordt geprobeerd in de rol van extra, lokale bovengrondse sensor op ca. +5cm à +10cm hoogte, gemonteerd in een sensorhutje. Het sensorhutje bestaat uit een ventilatiekoker met voetstuk op de bodemtoplaag. Het voetstuk (= omgekeerd bloempotje) heeft een rij extra gaten om de rand voor luchttoevoer vanuit/over de bodemtoplaag: rechts in het plaatje met de 2 sensorhutjes. Temperatuurmeting is gebrekkig/onregelmatig: vochtmeting lijkt helemaal niet meer te 'reanimeren'.
Vervanging van de SHT15 T&H-sensor als bodemsensor Alternatieve invulling van meting in de toplaag is een 'gesplitste' T&H-sensor. De extra Thermosensor DS18B20 hierboven genoemd is in de grond gestoken onder hetzelfde sensorhutje als de SHT15: geeft meting van de toplaagtemperatuur, wel blootgesteld aan de elementen, maar beschermd tegen directe neerslag. De vorkvoeler van de nieuwe Bodemvochtmeter is direct naast het sensorhutje in de bodemtoplaag geplaatst als toplaagvochtvoeler. Deze Bodemvochtmeter is een variant van de PWM-Regen-/Bladvocht-indicator bovengenoemd onder 5): een vorkvoeler met 2 draadnagels in een keramiek kroonsteen, afgeschermd met een (deodorantroller)kapje tegen inregenen, want alleen grondvoelen gewenst. In eerste aanzet vertoning van de vochtmeetwaarde als % (evenredig verdeeld 0~100% over de schaalwaarden van gortdroog = 0 tot kletsnat = 1024). Voor vertoning als grondvochtwaarde is een vertaling nodig van de meetwaarden naar een schaal lopend tussen 0 cbar (= volledig nat) en 200 cbar (= gortdroog). Die niet-lineaire vertaling wordt een interessante uitdaging, gezien de achtergronden. De herschaalde meetwaarden van deze bodemvochtsensoren staan als vochtwaarde bij de thermosensoren DS18B20-C en DS18B20-Y.
Sneller & eenvoudiger is toepassing van bijv. WH51-Vochtsensor plus WN34-Temperatuursensor: die sensoren zijn gericht ontworpen voor de functie van metingen in de grond via een penvoeler. WH51 heeft 1% resolutie met een meetbereik van 200 eenheden voor 100%. Een WH51-vochtsensor wordt uitgelezen door een GW1000_Gateway: steekt tot ca. -5cm in de grond bij de Nexus-T&H-sensor met 'lucht'-temperatuurmeting op +20cm. De GW1000-uitlezing is via Domoticz gekoppeld aan het Systeem.
Vervangende Regen-/Bladvochtsensor De vervangende Regen-/Bladvochtsensor in deze setup werkt capacitief en via een interface-board PCF8591, zonder last van de script-aspecten t.a.v. de interne ADC. Die capacitieve vochtmeter [bedoeld voor bodemvochtmeting] komt op de plaats van de analoge regen-indicator: conceptueel beter geschikt in richting van dauw-sensor annex bladvochtmeter [zie de ESP8266-lijst] Anders dan bij voelers van de PWM-sensoren hier zorg/bescherming nodig voor de electronica op de vorksensor. Tevens met het interface-board ruwe meting van licht en omgevingstemperatuur als monitorfunctie voor de elektronicabox. Mindere resolutie (8-bits vs 10-bits) is acceptabel voor deze 'hulp-functies'. In eerste aanzet vertoning van de meetwaarde als %, met ruwe, lineaire inschaling van meetwaarden 0~256 volgens formule (meetwaarde)*0,4 voor droog(~0) tot nat (~100%) Tabelwaarde heeft label Bladvocht / Leaf-Wetness.
Waterpeiling-in-wording Onder Experiment1 was de grondwaterpeiling met 2 peilbuizen PVC40mm van ca. 1,5m lengte voor periodiek een ruwe, handmatige meting tot ca. -1,4m met een peilstok. Primitieve layout zonder zijdelingse perforatie van de buis met alleen simpele, stoffen afsluiting van het onderste pijpeind, zodat wel water van onderaf kan opwellen/instromen, maar geen zand kan binnenkomen. Voor Experiment2 gezien de (slechte) ervaring met de ondergrondse elektronische temperatuursensoren, bij voorbaat als basis een mogelijkheid voorzien om handmatig waterpeil te blijven meten met peilstok of (beter) met dompelklokje. Als verbetering worden de 2 handpeilbuizen van eerste versie vervangen door 2 nieuwe handpeilbuizen (PVC32mm) verlengd/verdiept tot ca. -3m en voorzien van een verbeterde filterkop voor (snellere & nauwkeuriger) meting met dompelklokje. Dezelfde aangepaste opbouw is ook van toepassing voor de 2 peilbuizen die de sensoren bedienen, en voor de 'hulppeiler' in de voortuin. De plaatjes laten de gerealiseerde opbouw zien.
# Filteropbouw: - iedere pijp aan ondereind afgesloten met kap met een miniem gaatje voor aanvoer/afvoer van vocht - onderste 10cm van de pijp doet niet mee voor de meting en dient voor opvang/neerslag van eventueel inkomend zand/grond - boven 10cm vanaf het onderste eind over een lengte van minimaal 50cm tot nominaal 1m geperforeerd met gaatjes van 2mm, zodat rondom goed water kan instromen - de onderste 1m en het eind van de pijp is omwikkeld met (synthetische) stof, zodat - in principe - wel water, maar geen zand/grond in de pijp kan komen [Bewust synthetische stof om chemisch verval van de bekleding te vertragen] # Peilbuis1 komt op de positie van de huidige peilbuis midden/terzijde van het huis bij de perceelgrens # Peilbuis2 en Peilbuis2A komen als koppel samen achter in het perceel (i.p.v. midden in het perceel) # Peilbuis3 en Peilbuis4 tegelijk ook plaatsen, respectievelijk midden en voor op het perceel Zodra geplaatst, handpeilingen uitvoeren dagsynchroon met de opname door waterschap Vechtstromen op de 14e en 28e dag van de maand. Na start van deze handpeilingen een geleidelijke realisatie met de peilbuizen 2A en 3A om automatisch, electronisch, periodiek op afstand te gaan meten.
Er worden 2 concepten naast elkaar uitgewerkt: - Grondwaterpeiler_A met 2 bovengrondse druksensoren - Grondwaterpeiler_B met 1 ondergrondse druksensor
# Grondwaterpeiler_A is een drukverschilmeter-opzet met naast elkaar drukmeter_1 (openlucht) en drukmeter_2 (opgesloten in de meetpijp). Deze 2 drukmeters geven ieder digitale uitlezing van de absolute luchtdruk van hun omgeving: het rekenkundig verschil is directe maat voor de gemeten waterkolom onderin de meetpeilbuis. Deze peiler wordt initieel opgesteld naast de elektronische bodemthermometers, om gebruik te kunnen maken van gemeenschappelijke voedingsstructuur draaiend op Zon en/of 230V. De externe behuizing voor deze Grondwaterpeiler_A is een PVC32mm-pijp (= Peilbuis3), vergelijkbaar met de eerdergenoemde Handpeilbuizen1 en 2.
# Grondwaterpeiler_B is een kolomdrukmeter. Deze peiler wordt opgesteld achter in het perceel in Peilbuis2A met direct daarnaast de (hand)Peilbuis2.
Voor deze electronische Grondwaterpeilers is een vergelijkbare systeem-opzet gepland als voor de bodemthermometer met ESP8266+WiFi (of misschien met processor met LoRaWAN voor echt grote afstand?). Omdat Grondwaterpeiler_B niet bij een continue net-aansluiting zal staan is daarvoor zonnevoeding zondermeer vereist, en (om eerdergenoemde perikelen met interne-ADC en 'Slaap-mode' te vermijden) accepteren van alleen uitlezing als de zonnevoeding voldoende is. Als optie/growth-potential voor Grondwaterpeiler_B een aparte ADC-aan-I2C toepassen, mede voor uitlezing met hogere resolutie. Beide electronische waterpeilers krijgen zeker aparte antenne's aan de ESP8266en voor betere WiFi-verbinding.
Experiment3 = Upgrade2
Onderstaande aanpassing om gebreken van Experiment2 te corrigeren.
Achtergrond: 1) Thermo-array met de zijdelings gemonteerder DS18B20s functioneert niet door snelle 'verrotting' van de DS18B20: ieder jaar opgraven en vervangen is 'onhandig'. 2) De bovengrondse & ondergrondse PWM-vochtsensoren functioneren goed, maar behoeven een vorm van afregeling 3) De differentiaaldrukmeting voor Grondwaterpeiler_A moet nog een plaats krijgen
Resultaten (doorlopend voor alle Experimenten)
Temperatuurmeting Grafiek Bodem1 en Grafiek Bodem2 tonen de resultaten van de laatste 24uur voor de nu geldende configuratie. Grafiek1 met de absolute meetwaarden, Grafiek2 als tendens-indicator per diepte. Voordat plaatsing in de grond plaatsvond, zijn de sensoren onderling opgelijnd op kamertemperatuur: benodigde correcties ingevoerd in de sensor-ESP8266, zodat meetwaarden gelijklopen m.b.t. calibratie. Op locatie verder proefondervindelijk fijner naregelen t.a.v. plausibele volgorde van meetwaarden per diepte, en met bovengrondse temperaturen. Als de thermosensoren op +10cm t/m -100cm niet online zijn, dan wordt de laatst-gemeten waarde doorgetrokken als 'flatline'. Hieronder alternatieve vertoning van T&H-waarden per sensor in tekst-tabellen met dynamische invulling van de getallen:
Regen-/Bladvocht-/Bodemvochtmeting De regen-vochtmeetwaarde van de verplaatste PWM-regenmeter is deel van Grafiek Bodem2. Vertoning in een grafiek voor de capacitieve regenmeter/ bladvocht-indicator en voor de bodemvochtmeters wordt nog verder uitgewerkt.
Waterpeiling Grondwaterpeiling onder Experiment1 was tot september 2022 met 2 handpeilbuizen voor een adhoc/onregelmatige, ruwe voelig tot ca. -1,4m met een peilstok. Met Experiment2 diepere handpeiling mogelijk op meer locaties, met op termijn automatische peiling in Peilbuis2A en experimenteel in Peilbuis3A. Actuele uitkomsten & configuratie: De hierboven genoemde Vitens-meetbuis is ook zichtbaar in een het meetpuntenoverzicht van Nederland voor drinkwater uit grondwater: getoond overzicht van peilwaarden helaas ca. 9 maanden naijlend t.o.v. actuele waterstanden.
Status:
Status: 1. Eerste experiment met MARVIN & KPN gestopt i.v.m. aflopen abonnement Acties&Plannen: 2. Wachtend op oplossing voor een TTN-verbinding voor de Marvin-Node (o.i.d.) 3. Info verzamelen & experimenteren
Status: Grote delen afgerond Acties&Plannen: Steeds doorgroeiend a.h.v. opkomende behoeftes o.a. door uitbreidingen en door ervaringen
Anders dan de stand-alone sensoren van de WS7000-configuratie clustert de Controller de genoemde sensoren en emuleert de communicatie van 3 WS7000-sensoren, alsof 2*T/H-meter type WS7000/25 (maar met intern een T/H-sensor type SHT31) + 1*Lichtmeter type WS7000/19 (maar met intern een Lichtsensor type MAX44009/GY49 + I2C-converter voor aanpassing aan de Controller). [Met de I2C-Converter zou de MAX44009-sensor netter moeten aansluiten op de 5Volt I2C-bus van de Controller, maar de voedingsspanning uit de Controller lijkt in donkere perioden niet altijd stabiel genoeg om de I2C-converter goed te laten functioneren] [Sensor zomer 2022 eindelijk kunnen testen bij helder weer met constant, heel hoog licht-niveau => data-overdracht in de RFLinkGateway vereist upgrade van diens firmware i.v.m. MSB-afhandeling]
De 2 T/H-sensoren van het nieuwe cluster vervangen de 'bejaarde', originele 2*WS7000/25 met betere nauwkeurigheid dan alle huidige T&H-meters in de PWSen, want SHT31 heeft + 0,3°C voor Temperatuur en +2% voor R.V., tegen WS7000/25 met +1°C resp. +8% en TFA_Nexus en Ecowitt_WH31A met +1°C resp. +5% De Lichtsensor is met zijn functionele benadering van het menselijk zicht en met zijn technische bereik van 188kLux en 22bits resolutie een welkome aanvulling op het sensorpakket, met een vertaalslag in Domoticz passend bij de WS7000-PWS en bij de TFA_Nexus-PWS.
De nieuwe setup is zo ver mogelijk van de bebouwing achter in de tuin aan een pergola gemonteerd om bebouwingsinvloed te beperken. De nieuwe lichtsensor en de zongevoede Controller zijn bovenop die pergola gemonteerd om onbeperkt zoveel mogelijk licht te kunnen vangen.
De nieuwe T&H-sensoren zijn lager aan een paal van die pergola geplaatst in Davis-sensorhutten, op een redelijk vrije, meestal beschaduwde plaats, op een hoogte van +1,5m resp. +0,1m, voor T&H-meting op 'standaardhoogte' respectievelijk 'gras-/klomphoogte'. Versie/Setup1 met Head1 (= gescheiden lichtsensor en Controller, met de lichtsensor onder 45 graden elevatie onder filterkap) had last van onduidelijke storingen, vermoedelijk in de bekabeling. Versie/Setup2 met Head2 (= samengebouwde lichtsensor en Controller, met de lichtsensor onder 45 graden onder filterkap) heeft een korte kabel plus levelconverter voor aansluiting van de lichtsensor en tegelijk een connectorkoppeling voor de korte kabel tussen 'kop' en T&H-sensors, voor eenvoudiger installatie, test & onderhoud. [De rode filterkap over de lichtsensor is in Versies 1 en 2 provisorisch i.v.m. software-afregeling, terwijl de glashuls extra bescherming geeft: die extra, interne glashuls blijkt echter ongewenste reflecties te geven, dus verwijderd voor Versie3] Versie/Setup3 met Head3 (= samengebouwde lichtsensor en Controller, met de lichtsensor bovenin de glasbol gemonteerd als zenith-scanner) staat zover mogelijk van de beplanting die in Setup2 teveel schaduw gaf. [De T&H-sensors blijven in de posities van Versie/Setup2 i.v.m. WAF; aansluiting met een verlengkabel-in-serie is nettere oplossing dan een 'ster' zoals in Versie/Setup1] De originele 2*WS7000/25 leven verder - zolang het kan - als redundante, backup T/H-sensoren binnen het WS7000_PWS, voor gecontinueerde toepassing als Thermo-sensor op hun huidige positie, terwijl de R.V.-functie van deze oudere senoren wegens slechte kwaliteit z.s.m. wordt uitgeschakeld. De WsWin@PC-instantiaties met PC-Interface WS7000/13 hebben geen interface voor de WS7000/19 Lichtmeter, en daarom zal via Domoticz en de wsmerge-functie de gemeten licht-info worden geïnjecteerd in WsWin@PC als quasi-temperatuur en/of quasi-vochtwaarde, dichter bij de waarheid dan de quasi-lichtsterkte die WsWin@PC nu afleidt uit de schijn-temperatuur van de omgebouwde WS7000-T/H-meter cq. de omgebouwde Nexus-T/H-meter.
De Controller van WS7000P heeft ook nog interface-mogelijkheid voor de WS7000-anemometer en voor de WS7000-neerslagmeter, maar daarvan wordt nu geen gebruik gemaakt:
All Rights & Credits for WS7000(Plévenon): Christophe Hamon
Data-registratie & - verdeling De info van het Tempest_PWS gaat eerst vooral via de volgende externe weblinks: - de 'eigen' Weatherflow-vertoningswebsite, - een daaropvolgende WU-link, - een aan WU gekoppelde variant van het PWS-Dashboard. Intern/lokaal is de Tempest-sensorhub via zijn UDP-berichten direct gekoppeld naar de WeeWX-software: extern via deze weblink. Directe koppeling met&vanuit Domoticz is de volgende stap van integratie: eerste kleine stap daarvan is gelukt, zoals bijgaande tabel toont, plus de upload naar AWEKAS_Stationsweb
Voeding Toepassing gedurende de 2 afgelopen winterseizoenen in Nederland maakt duidelijk dat in de donkere perioden op deze breedtegraad de zonnecellen van de sensorkop niet altijd voldoende voeding geven voor de electronica => geen draadloze verbinding met de Tempest-hub => geen data-uitvoer => geen zinvolle vertoning, en ook geen foutmelding.
Status: 1. Geïnstalleerd, en gebruikt. 2. Niet af, maar geen vervolg, want volgende toepassing zal zeldzaam zijn 3. Geen online integratie met het 'Systeem' = adhoc handmatig inlezen/toepassen van Versie 0.3 is voldoende functionaliteit. Acties&Plannen: 4. Een losstaande thermometer in de tuin wordt met markeringen uitgerust als extra meetpaal Versie 0.0
Status: 1. Geïnstalleerd, en in gebruik. 2. Geen online integratie met het 'Systeem' = adhoc handmatig inlezen/toepassen is voldoende functionaliteit. Acties&Plannen: 3. Geen
Status: - beide varianten gerealiseerd/operationeel - Acties&Plannen: - Raamkant van de convectorradiator nog beter afschermen met folie. - Achterkant van de plaatradiator nog beter afschermen met folie, door alufolie op de muurkant van de radiator.
Copyright © 2013-2023 T4S Samenvatting voor Rechten & Verantwoordelijkheden / Summary for Rights & Liabilities