Experimenten & Supplementen

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.
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.
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 'experimentele' meetdata naar meteo-sites.

Voor geplande en onderhanden Experimenten dient deze websectie vooral als 'notitieblok',
dus het is een (vaak ongeordende, uitgebreide) bergplaats voor

• eerste 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.

De 'productie'-computers Domoticz1 en Domoticz2 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 3 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:

1. Herverdeling van functies over processoren
2. Oplossing van Koude-voeten-problemen
3. Samenhang Lichtniveau en PV-productie
4. Energie-Info [Verwachting & Realisatie]
   • Lokale inverter displays
   • Monitoring van beschikbare energiewaarden door de gebruikers
   • Verwachtingswaarden voor PV-Productie
5. Verbeterde/eigen grafische vertoning en Robuuste upload van Meteo-info naar HetWeerActueel
6. Meting Lucht-kwaliteit/ Fijnstof- & Gas-vervuiling
7. Oplijning & afregeling van beschikbare wind-info
8. Bodem-sensoren
9. Meteo-sensoren op afstand met LoRa
10. Behuizingen van sensoren
11. Vervanging van WS7000-sensors

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.

• Herverdeling van functies over processoren is nodig om te zorgen dat iedere processor ruim voldoende capaciteit heeft voor uitvoering van zijn functies, en voor een helderder structuur van functies per processor.
  Te zwaar belasten cq. 'productie' mengen met Experimenten => crashes/vastlopers => data-verlies & werk & ergernis ......
  Domoticz1-belading voor 'productie' vooral schakel-functies en Energie-regeling,
  te reduceren naar interfacing van RS485-devices, van bekabelde sensoren en van communicatie via RFXCom.
  Domoticz2-belading voor 'productie' vooral schakel-functies en Meteo-rekenwerk,
  te reduceren in de richting van afhandeling van de ESP8266en en communicatie via RFLink.
  ESP8266-met-ESPEasy heeft een bepaalde capaciteit & catalogus voor taken.
  Raspberries zijn in het algemeen krachtiger en vrijer inzetbaar.
  Dat is reden om nog meer Raspberries toe te voegen in de configuratie, en de configuratie van de Raspberries en de ESP8266en aan te passen:
  1. Domoticz3 is een 3e Raspberry (Type 3A+) als Controller naast Domoticz1 en Domoticz2,
     vooral voor 'algemener' rekenwerk cq ontlasting in de richting van Meteo, Licht & Energie.
     Domoticz3 is naast Support ook bedoeld voor software-experimenten zonder inbreuk op het bedrijf van Domoticz1 en Domoticz2.
  2. Domoticz4 = gereserveerd voor een compagnon-server van Controllers Domoticz1 t/m 3 [een Raspberry4? Of misschien de nog beschikbare PCDuino?]
  3. Domoticz5 = 1e Raspberry_Zero_W => Annex voor uitlezing van de licht/IR/UV-sensor type SI1145.
  4. Domoticz6 = 2e Raspberry_Zero_W => Annex voor uitlezen van T&H-meterconsole HP3001 in het kader van de kruipruimte-metingen.
  5. Domoticz7 = 3e Raspberry_Zero_W => Annex voor verbeterd S0-uitlezen van kWh-meters in de meterkast.
     Domoticz7 eventueel ook als uitlezer voor een P1-interface van een 'slimme meter' (als die ooit toch komt).
  6. Eventueel extra Raspberry_Zero_W(s) als Annex(en) voor vergelijkbare Experimenten/Toepassingen, als een ESP8266 daarin niet kan voorzien.
  7. Alle Raspberries van RAMDisk te voorzien, zodat de schrijf-operaties naar de SD-kaarten worden beperkt => vermindering van wear & tear.
  8. Periodieke externe backup van de Raspberry-bestanden verbeteren en automatiseren, zodat na een crash eenvoudiger een snelle(re) herstart mogelijk wordt.
     Daarmee ook betere/zekerder toegang tot oudere data.
  9. De ESP8266en dienen als frontends voor Domoticz2 en Domoticz3 voor data-collectie en als actuators [= aansturing van relais en van PWM-uitgangen]

  Status:
  1. Domoticz1 en Domoticz2 en een aantal ESP8266en draaien 'productie' met gestabiliseerde configuraties en toepassingen.
  2. De andere Raspberries en ESP8266en zijn in experiment-/testfase, en volgen beta-upgrades.
  Acties&Plannen:
  3. Continu aandachtspunt, met continue ontwikkeling en testen.

  

  ---

• Supplement: Koude voeten gaven aanleiding tot aanbrengen van extra isolatie in vorm van de 2-laags Tonzon-kussens in de kruipruimte.
  Bij sterke condensvorming valt echter de onderste kussenlaag naar beneden, dus effectief daarna een 'halve invulling'.
  Vinden van een remedie vraagt onderzoek naar de oorzaken, i.s.m. firma Tonzon.
  Voor dat onderzoek sinds november 2016 online meting aan plafond en bodem van de kruipruimte om kwantitatief te bepalen óf en hoe groot de vochtoverlast is, met registratie door het Domotica-syteem en vertoning via de lokale en remote webserver(s).
  M.b.t. het meetsysteem is in 2020 uitgebreid met online uitlezing van de sensoren van de HP3001-Console.
  De uitbreiding met de bodemmeting in de tuin levert ook aanvullende info voor vergelijking.
  Een goede oplossing voor het achterliggende hoofd-probeem is een heel ander aspect.
  Als effector misschien? toevoeging van een ventilatie-systeem, gestuurd door de meetprocessor.

  Status:
  1. Operationeel, maar op hoger niveau Onvoltooid i.v.m. uitblijven van een principieel goede probleemoplossing.
  Acties&Plannen:
  2. Bij gelegenheid omwerken voor overdracht naar Supplementen [blijft Nederlands, want heeft alleen relatie met de Nederlandse manier van bouwen],
  met een engelse samenvatting voor rubriek Supplements
  3. Blijven zoeken naar nieuwe inzichten en invalshoeken .........

  

  ---

• Supplement: Lichtniveau heeft samenhang met PV-productie en nog veel meer processen.
  Voor bepaling van die samenhang (in meer detail dan nu met de 2 omgebouwde thermo-sensoren van de PWSen en met de UVN800) wordt een lichtmeting opgericht door meerdere, enkele en dubbele sensoren, incl. uitwerken tot 1 enkele, 'algemene' uitkomst (=> Lux-waarden en UV-waarden).
  Meerdere sensoren voor 'echte' lichtmeting lijkt overdone, maar door schaduwwerking om het huis en door beperkingen van de lichtsensoren is er niet 1 enkele, optimale sensor-opstelling mogelijk, dus moet worden gewerkt met een 'distributed setup' waarvan de metingen door software worden verzameld.
  Een oplijning onderling én met externe referenties is vereist, met berekeningen en met o.a. KNMI-waarden als waarschijnlijk beste, lokale, actuele referentie.
  Startpunt voor vergelijking en oplijning is samenbrengen van de berekende referentie-waarden en de actuele meetwaarden in RRDTool-database en -grafieken.
  Vergelijken (onderling en t.o.v. referenties) is moeilijk, want de sensoren hebben heel verschillende eigenschappen:
  - het gevoeligheidsspectrum varieert per sensortype (in combinaties, voor visueel, IR en UV)
  - de sensorchips hebben interne processing die zonder veel uitleg alleen tot uitdrukking komt in getallen van de datasheets
  Van calibratie is daarom geen sprake (en kan ook niet), hoogstens van poging tot oplijning!
  • Grafiek Licht1 combineert experimenteel de sensoren van Nexus, WS7000 en een ESP8266 met BH1750-sensoren i.c.m. een LDR.
    Voor deze grafiek1 komen 3 lichtmetingen als quasi-Temperatuur uit Nexus en WS7000:
    - de Temp-waarden komen van thermometers omgebouwd met LDR/Fotodiode i.p.v. thermistor-weerstand (=NTC),
    - de Wind-waarde wordt bepaald op manier van 'solar-jar' door verschil tussen een thermosensor in de zon t.o.v. de basis-temperatuur van het PWS.
    De enige info-bewerking op deze 3 waarden is de inschaling binnen het betreffende PWS en de grafiek.
    De ESP8266 in deze grafiek1 is een Testbed binnenshuis voor experimenten met sensor-fusie/ sensor-correlatie.
    De steile flanken omstreeks 12:00~13:00uur worden veroorzaakt door beperking van sensorenzicht naar het Oosten en het Westen i.v.m. bebouwing en beplanting.
    De info uit de WS7000P_19 Lichtmeter wordt voor test & integratie ingevoegd vanaf 26 Januari 2020.
  • Grafiek Licht2 combineert de sensoren van Nexus, WS7000, SI1145 en een ESP8266 met BH1750+TSL2561-sensoren.
    Voor deze grafiek2 zijn de temperatuurmeetwaarden uit Nexus en uit WS7000 vanuit grafiek1 omgerekend naar procentuele lichtniveau's t.o.v. 0.
    Voor alle sensoren in deze dataset moeten de schaalwaarden nog verder worden opgelijnd, onderling en t.o.v. referenties.
    De ESP8266 in deze grafiek2 is de versie voor uitgebreide meting met meerdere sensoren, als ondersteuning van de Lichtmeter WS7000P_19 voor diens 'blinde vlekken'.
  • Grafiek Licht3 verzamelt de informatie van de diverse UV-sensoren,
    waarbij de analoge meetwaarden uit de sensoren type GUVA12, ML8511 en SI1145 in Domoticz nog om te rekenen naar een praktische/realistische UVI.
    De rekenwaarden uit OpenUV zijn de ideale, 'Clearsky'-waarden voor deze locatie, terwijl de rekenwaarden uit UVCalc meer 'praktisch' zijn, incl. dempingseffecten.
  • Grafiek Licht4 verzamelt de informatie van de diverse IR-sensoren, en van de 'Breedband'-functie van de 2 TLS2561en,
    De meetwaarden uit de sensoren type TLS2561 en SI1145 in Domoticz nog op te lijnen cq. om te rekenen naar een praktische/realistische IR-waarde.
    Ook verklaring zoeken waarom vergelijkbare grafieklijnen toch zo verschillend verlopen.
  Als referentie zijn gemeenschappelijk in alle 4 grafieken 1 of 2 Grafieklijnen gereserveerd voor een externe waarde, zoals van Calculatie, Accuweather, Darksky e.d.:
  in de genoemde 3 grafieken is deze referentie nu een calculatie onder noemer LightCalc, met een daarvan afgeleide, nominale UV-waarde onder noemer UVCalc, en daarnaast OpenUV als externe, 2e UV-referentie.
  Geen praktische, online referentie-info gevonden voor IR-bronnen.
  De genoemde referentie-calculaties voor lichtwaarden maken gebruik van rekenmodellen t.a.v. atmosferische functies, die deels gebruikmaken van statische en dynamische inputs als invoer voor 'lokale effecten'.
  Deze inputs bestaan uit:
  • Geo-locatie van het PWS [= Lengte, Breedte en Hoogte]
  • Actuele, lokale tijd
  • Actuele luchtdruk (niet bij OpenUV)
  • Wolken-bedekking (niet bij OpenUV, want 'Clearsky'), uitgedrukt in 'Octa' [0 = Helder > 8 = Zwaarbewolkt], geleverd door Ogimet.com
  Reden van de 'hakkels' in de grafieklijnen van de referenties:
  - Info van OpenUV wordt per half uur ingevoerd,
  - Info voor'Octa' wordt door Ogimet per uur berekend.
  Op termijn zal een aparte Raspberry alle lichtmetingen en - berekeningen voor zijn rekening gaan nemen.
  Die Raspberry correleert dan ook de Lichtmetingen met de UV-metingen van de diverse sensoren, en met een eventuele IR-meting.

  Status:
  1. Onderweg, met testen & afwerken.
  Obstakels die schaduw geven blijken meer invloed te hebben dan verwacht.
  2. Gekoppeld aan webpagina Calibratie(kwaliteit) in rubriek Supplementen.
  Acties&Plannen:
  3. In de laatste versies van de grafieken nog een grafieklijn toe te voegen voor 'Resultante' ~ uitgangswaarde voor meteo-toepassing.
  4. Daarna dit Experiment integreren in betreffende Meteo webpagina's en/of overbrengen/koppelen naar rubriek Supplements.

  Bijzonderheden:
  

  

  ---

• Energie-Info [Verwachting & Realisatie]
  Duurzaam in-/uitschakelen vraagt een eenvoudige, directe vertoning van beschikbare energiewaarden en aanverwante informatie.
  Nu is vertoning van energie-waarden (zowel voor productie als consumptie) alleen mogelijk door opgeroepen uitlezing via webpagina's.
  Naast zicht op actuele productie/consumptie is een prognose ook interessant.
  Nu zijn de functies nog verdeeld over de 2 Raspberries, maar op termijn zal een aparte Raspberry voor Energie-aspecten alle metingen en - berekeningen voor zijn rekening gaan nemen.
  1. Lokale inverter displays.
     Een eenvoudig, lokaal 'technisch' display bij de inverters (en o.a. de wasmachines) is gewenst.
     Dan kun je daar direct zien hoeveel actueel PV-vermogen er totaal beschikbaar is t.o.v. de actuele totale consumptie.
     Het kleinste, experimentele display1 hiernaast is te klein:
     een volgende display2 heeft een schermpje met meer tekst.
     ToDo is een display3 met veel groter scherm en grotere karakters.
  2. Monitoring van beschikbare energiewaarden door de gebruikers
     Voor de huiskamer is een mooier uitgevoerd, lokaal display gewenst van meetresultaten, waarop gebruikers direct & actueel kunnen zien hoeveel PV-vermogen beschikbaar is cq. hoeveel electra geconsumeerd wordt, en ;-) dat veel goedkoper dan met een 'Toon' o.i.d.
  3. Verwachtingswaarden voor PV-Productie
     Als je weet welke PV-productie verwacht mag worden, dan kun je m.b.v. Domotica gaan anticiperen op de beschikbaarheid van energie.
     Lokaal is die info niet direct beschikbaar: alleen indirect vanuit de meteo-verwachting.
     Extern is zulke info beschikbaar gekomen bij de website forecast.solar afgeleid van zowel PV-rekenmodellen als ook Meteo-rekenmodellen.
     Volgende stap is om die info online uit te lezen en in te voeren in Domoticz, om daaruit voor lokaal gebruik niet alleen een vergelijkingsfunctie, maar ook een schedulingfunctie op te zetten:
     1. met vergelijking kun je (als kwaliteitscontrole) checken of de verwachtingen kloppen t.o.v. actuele info
     2. als stap1 bevredigend is, dan hoef je niet zelf de actuele productie in de gaten te houden, maar zou je het kunnen overlaten aan het Domotica-Systeem om te monitoren en om via scheduling apparaten wel of niet in te schakelen
     Startpunt van implementatie is een aparte webpagina met vertoning van de verwachtingswaarden t.o.v. de actuele productiewaarden.

  Status:
  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: Uitzoekwerk
  4. Teksten m.b.t. PV-verwachting verder verwerken in de betreffende PV-webpagina's
  5. Bij gebleken geschiktheid PV-verwachting verwerken in domotica-functies

  

  ---

• Verbeterde/eigen grafische vertoning en Robuuste upload van Meteo-info naar HetWeerActueel (en anderen)
  1. Grafische vertoning van info
  1a. Templates & Scripts
  Voor 'persoonlijke' vertoning maken programma's zoals WsWin het mogelijk een aangepaste grafische uitvoer te maken met een zgn. custom-file:
  - de 'basis'-custom-file is het raamwerk voor een persoonlijke variatie op de standaard-uitvoer van WsWin
  - ook een uitgebreide versie die nog wat meer ontwikkeling vraagt
  Het werk zit in de script-aanpassing & test totdat de layout & inhoud geschikt is voor publicatie.
  Daarnaast kun je een 'persoonlijke' vertoning maken met extern gevonden templates:
  ook daar zit het werk in script-aanpassing en testen.
  1b. 'Eigen werk'
  Een 'eigen' vertoning is een oplossing als grafieken uit andere programma's en uit templates toch niet datgene opleveren wat je wenst als upload voor verwerking & vertoning elders, omdat bepaalde elementen ontbreken, of beter anders vertoond moeten worden.
  Voorlopig gekozen om RRDTool toe te passen voor het maken van grafieken voor vertoning op deze website.
  2. Upload naar HetWeerActueel (en anderen)
  De upload t.b.v. HetWeerActueel en de basis-upload naar WUnderground en naar AWEKAS komt nu (vanwege de beschikbare software) uit WsWin @ PC, en die uploads moeten continu 24/7 doorlopen.
  Aan die laatste eis wordt niet voldaan door haperingen van de Windows-server.
  Voor upload naar WUnderground en naar AWEKAS zijn inmiddels meervoudige alternatieven beschikbaar, maar nog niets voor upload naar HetWeerActueel. Best lijkt een upload-opzet met toepassing van de 2 Raspberries, liefst redundant.
  Voor de aspecten 1b. en 2. begint de toepassing altijd met een data-uitlezing via Domoticz, gevolgd door database-vulling.
  O.a. RRDTool is daarna een mogelijkheid om die database grafisch uit te beelden: dit plaatje is een voorbeeld van meteo-waarden voor een zeer stormachtige dag.

  Status/ Acties&Plannen:
  1a/1b. Doorgaand in ontwikkeling, in bewerking, en deels in Test
  2. Upload naar HetWeerActueel is in ontwikkeling (uitzoekwerk)

  

  ---

• Lucht-kwaliteit/ Fijnstof- & Gas-vervuiling begint steeds meer belang te krijgen.
  Momenteel is er wel een officieel nationaal meetnetwerk, maar dat is niet fijnmazig genoeg voor 'lokale' conclusies.
  
  Daarom voor mijn Meteo-Systeem in oprichting & test een Fijnstof-toevoeging met een eenvoudige breedband-dustsensor type GP2Y10 als Annex aan Domoticz, en een nauwkeuriger sensor SDS011 die gesplitst meetresultaten geeft voor deeltjes van 2,5 micron en 10 micron, en die meetwaarden upload naar een internationaal netwerk.
  Voor bepaling van luchtkwaliteit is NO₂&O₃-meting een ontbrekend belangrijk element, maar dat hangt af van de beschikbaarheid van een betaalbaar, betrouwbaar meetconcept.
  Voor meting van NO₂ is deze webpagine een eerste aanzet.

  Status:
  1. voor Fijnstofmeting ingevuld en operationeel, maar te verfijnen.
  2. voor Gasmeting Testing met een eerste, eenvoudige aanzet:
  Acties&Plannen:
  3. Wachtend op een praktisch realiseerbaar, nauwkeuriger en robuuster Gasmeetconcept.

  

  ---

• Supplement: Oplijning & afregeling van beschikbare wind-info
  De meteo-configuratie kent 3 windmeters:
  - TFA_Nexus => windsnelheid & windrichting & windstoten
  - WS7000/15 => windsnelheid & windrichting, windstoten = 0
  - Conrad bestelnr. 108685 [niet meer leverbaar] => alleen windsnelheid [reedcontactsluiting/omwenteling]
  

  De 3 windmeters in de configuratie hangen boven elkaar verdeeld over een hoogte van ca. 3m aan 1 gemeenschappelijke mast:
  de snelheidsmeetwaarden zouden enigszins moeten overeenkomen.
  

  • Nexus geeft verschillende uitkomsten bij online uitlezing via zijn Console resp. draadloos via RFXCom en draadloos via RFLink Gateway.
    Draadloze uitlezing via RFXCom maakt alleen integer waarden beschikbaar.
  • De uitlezing van WS7000 is via zijn Console en draadloos via RFLink Gateway goed overeenkomstig.
    
  • 'Conrad' is volledig ongeijkt, zowel voor de puls-uitlezing als de afgeleide analoge uitlezing.
    De pulsen worden uitgelezen met een telleringang van een ESP8266. Volgens de bijgeleverde beschrijving zou faktor 0,0179 een resultaat in m/s geven.
  Voor onderlinge oplijning is de WS7000-anemometer waarschijnlijk de beste, lokale referentie.
  Grafiek windsnelheid en Grafiek windstoten tonen voor vergelijk en oplijning in RRDTool-grafieken de actuele meetwaarden.
  Na experimenten lijkt door calibratie-settings enige gelijkloop mogelijk in de grafieken: zie 'Actuele status'.
  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 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.
  Gekoppeld naar rubriek Calibratie(kwaliteit) in rubriek Supplementen
  Status/ Acties&Plannen:
  2. Nog koppelen aan rubriek Supplements
  3. Grafieken met tekst nog aanhangen of koppelen in de Meteo-layout webpagina

  Bijzonderheden:
  

  

  ---

• Bodem-sensoren
  Meteo is gebruikelijk vooral meting in de lucht, maar de uitwerking van de bodem heeft daarop een belangrijke invloed.
  Daarom bodemmeting gewenst voor kennen van de samenhangen.
  Voor metingen buitenshuis vlak boven&onder het aardoppervlak heeft het Meteo-systeem in de basis
  - een WS7000P T&H-meter met Temperatuur & Humidity gecombineerd op +10cm,
  - een Nexus T&H-meter met Temperatuur op +20cm, maar Humidity op +120cm,
  - een WS7000 T&H-meter met Temperatuur op -10cm en Humidity op +150cm.
  - 'Buiten mededinging' nog een WS7000 T&H-meter met Temperatuur & Humidity gecombineerd, op de niet-standaardhoogte van +50cm,
  waarvan de H-sensor gaandeweg slechter inzetbaar wordt door ouderdomskwalen.
  Alleen de WS7000P is dus uitgerust voor netjes gecombineerde data in het 'officiële' bodemoppervlaktegebied,
  met een nauwkeurigheid van +0,3°C voor Temperatuur en +2% voor R.V.
  Deze WS7000P T&H-meter operationeel vanaf 2 April 2020, met de T&H-sensor gemonteerd in Davis-weerbehuizing.

  Hieronder de beschrijving van de uitbreiding voor 'echte' bodemmeting:

  • Achtergrond & Techniek
  • Resultaten / Info
  • Status & Plannen

  Achtergrond & Techniek
  Meting op & in de bodem geeft zicht op de onderste luchtlaag, maar ook de mate van 'oppervlakkige' vochtbereikbaarheid voor zaaigoed en voor kleinere planten,
  en hoe de 'diepere' vochttoevoer voor bomen en struiken kan zijn.
  Het Meteo-Systeem miste daarvoor nog een aansluitende metingreeks aan & in de bodemlaag volgens het beeld van o.a. KNMI en MetOffice_UK.
  Voor KNMI de 'gras-/klomp-hoogte'-sensoren op +10cm en ondergronds op -5cm, -10cm, -20cm, -50cm en -100cm t.o.v. de oppervlakte.
  MetOffice vraagt een andere manier van meten met (naast de hoofdmeting op +1,25m) de andere bovengrondse sensoren voor 'concrete_minimum' vastgezet op een betonblok/-tegel en voor 'grass_minimum' op +35mm, met de ondergrondse sensoren op -10cm, -30cm en -100cm.
  De KNMI-configuratie is het best te realiseren met moderne elektronische sensoren, schuin kijkend naar de manier waarop MetOffice de sensoren ondergronds plaatst.
  De 'concrete_min'-sensor zou een eenvoudige toevoeging van de 'bodem'-opstelling zijn, maar zeker niet representatief,
  omdat de betonnen terrastegels en padtegels in onze tuin veel te omsloten zijn door beplanting en bebouwing.
  Anderzijds intrigerend hoe temp_'concrete_max' er uit ziet in de zomer.
  Het grondwater-peil is daarnaast interessant gebleken o.a. in de discussies over neerslagtekort en over de natheid van onze natte kruipruimte.
  Regen-indicatie cq. bladvocht-indicatie is ook interessant als secondaire fase-monitor naast de neerslagmeting en de R.V.-meting,
  want ook bladvocht is een aspect met invloed voor plantenteelt.

  Een collectie sensoren gekoppeld aan ESP8266-processor(en) voorziet nu hierin:
  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 en ingegraven aan de zijkant van de tuin,
  gericht op gelijktijdige temperatuurmeting gestuurd door een ESP8266-processor op -10cm, -20cm, -50cm en -100cm.
  De bovengenoemde ESP8266-processor bedient ook de naastgelegen T&H-meter SHT15 op -5cm, en
  leest met zijn ADC een naastgelegen Regen-/ bladvocht-indicator: zie de beschrijving hieronder.

  Groei van kleine(re) planten wordt sterk beïnvloed door vocht & temperatuur aan de oppervlakte.
  Gecombineerde T&H-meting op -5cm vlak onder het oppervlak geeft daarvoor de benodigde informatie.
  Een SHT1x T&H-sensor met gecombineerd Temperatuur en Humidity in beschermende capsule past voor deze functie:
  Type SHT15 uit de SHT1x-reeks past met + 0,3°C en +2% in nauwkeurigheid bij de 'bovengrondse' sensoren type SHT31 van WS7000P.
  

  Resultaten/ Info

  Grafiek Bodem1 en Grafiek Bodem2 tonen de resultaten van de laatste 24uur.
  Grafiek1 met absolute meetwaarden, Grafiek2 als tendens-indicator per diepte.
  Als de thermosensoren op +10cm t/m -100cm niet online zijn, dan worden de laatst-gemeten waarden getoond.
  

  Alternatieve vertoning van T&H-waarden per sensor in tekst-tabellen met dynamische invulling van de getallen:
  voor Nexus op +20cm en voor WS7000 op -10cm alleen temperatuur in de tabel, want de bijbehorende vochtsensoren zijn dus 'niet compatible'.

  Grondsoort:
  boven -100cm = los, 'zwart' zand (~ Twentse benaming van deze grondsoort)
  onder -100cm = keihard & gesloten, wit zand

  Voor grondwaterpeiling nu 2 peilbuizen voor periodiek een ruwe, handmatige meting tot ca. -1,5m met een peilstok.
  Er wordt een 2-tal concepten uitgewerkt dat (al dan niet gecombineerd) tot ca. -3m automatisch, electronisch, periodiek op afstand kan meten:
  nu de opzet uitwerken, mitsen-en-maren bepalen en de mogelijke prestaties!

  Status:

  1) Het ondergrondse thermosensor-array is gemonteerd & getest met bijbehorende Regen-indicator, ESP8266 processor en zonne-voeding.
  Temperaturen van het array vóór buitenplaatsing onderling afgeregeld in de software: andere sensoren nog niet verder opgelijnd.
  Eerste/ Basic versie 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 24/7-voeding te geven,
  vermoedelijk mede ook vanwege de aanhang van 6 sensoren.
  2) 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 zijn verbruik uit de accu.
  Derde/ Eind[?]configuratie daarom ingesteld op 4 metingen/uur met slaap-functie voor de Bodemmeet-ESP8266.
  Als dat niet voldoende blijkt (in tijden met minder zon), voor de aanhangende sensoren nog te bedenken hoe die een bijbehorende, sparende voeding kunnen krijgen.
  3) In de kruipruimte is een SHT11-sensor toegepast aan een ESP8266:
  zou ook hier passen als gecombineerde T&H-sensor op -5cm.
  Bij de kruipruimte-metingen is echter duidelijk verdrinkingsrisico gebleken bij ondergronds plaatsen van zulke T&H-sensors,
  ook als ze ingekapseld zijn en zelfs vrijliggend.
  In afwaterende tuingrond is misschien dat risico iets anders dan in een kruipruimte
  => Uitzoekwerk voor een behuizing & opstelling die goed bodemcontact geeft, overstroming voorkomt en eventueel een geforceerde droging eenvoudig toestaat.
  Voorlopig proberen met de hieronder getoonde 'knutsel'-opbouw met spullen uit de rommelbak pal naast & aan de bodemthermometers:

  • met 2 plantpotjes in elkaar houden we ondergronds op diepte de ingekapselde kop van sensor SHT15 vrij van direct contact met grond
    • sensor SHT15 steekt door de onderkant van bovenste plantpot1
    • plantpot1 rust met kurken als afstandhouders in een plantpot2 => vloeistofvrij 'kamertje' voor de sensor
    • de gaten in de bodems van de 2 plantpotten zorgen voor doorstroming van temperatuur en vocht uit de ondergrondse omgeving,
      maar tevens goede afscherming en drainage tegen overvloedig vocht
  • plantpot1 gevuld met grond, gestapeld op plantpot2 => sensor op diepte met 'correcte' grondafscherming boven de sensor
  • bovengronds extra, omgekeerd plantbakje tegen doorslaande regen (of tegen sproeiwater).
    Blijkt geen succes (want sluit de grond te veel af) en daarom verwijderd..
  • eerste, losse, omhullende buitenafscherming voor de kabelaansluiting tegen zon & neerslag door een omgekeerde plantpot over het thermo-array en over de samenbouw voor sensor SHT15
  • een extra, luchtige afscherming door een omgekeerde vijverplantenbak, die zon weghoudt, maar goed geleidelijk lucht, wind en neerslag doorlaat.
    Denkfout [dus verwijderd], want 'Soil'-metingen moet worden gedaan met de oppervlakte blootgesteld aan alle elementen, dus zonder 'Zonnekap'
  • de opstelling staat binnen bereik van de tuinsproeiers.
    Ongewenst dat sproeien de bodem-metingen gaat verstoren, en daarom wordt dan improviserend/tijdelijk een ruime plantkuip over het geheel gezet.
  
  
  
  
  
  
  

  De analoge regendetector werkt niet vanwege een script-aspect m.b.t. de 'Slaap-mode'.
  4) Voor de Grondwaterpeilmeter is een vergelijkbare opzet gepland met ESP8266+WiFi (of misschien met processor met LoRaWAN voor echt grote afstand?).
  Zeker omdat die peiler op afstand zal staan van een net-aansluiting (=> zonvoeding zondermeer vereist) en omdat in deze toepassing de variaties nog trager verlopen:
  1 meting per 4 uur is frequent genoeg.

  Acties&Plannen:
  1. Bodemmeetgegevens verder oplijnen & uitwerken
  2. Bodemmeetgegevens beter integreren in de meteowebpagina [bijv. beter diagram met temperatuur als f(diepte)]
  3. Regen-/bladvocht-indicator bij de Bodemmeter werkend maken door script-aanpassing.
  Ook de opzet met capacitieve vochtmeter uitwerken en realiseren [zie de ESP8266-lijst]
  4. Grondwaterpeiler-concept verder uitwerken & realisatie opzetten:

  • a. onderdelen verzamelen
  • b. samenbouwen van testsetup met alle pijpwerk, sensoren en ESP8266 [= eindversie, maar bovengronds, met gesloten deksel aan de onderkant]
  • c. testen 'op het droge' voor calibratie e.d. & eenvoudig aanpassen (indien nodig)
  • d. geschikte plaats in tuin zoeken (= voldoende uit zicht [i.v.m. WAF] & voldoende diepte met 'losse' grond & voldoende zon voor zonnevoeding)
  • e. boorgat tot -2,5m of - 3m maken
  • f. plaatsen van het geheel & installeren/activeren
  • g. koppelen aan Domoticz
  • h. koppelen aan website
  • i. koppelen aan LoRaWAN ?

  

  ---

• Meteo-sensoren op afstand vergroten met LoRaWAN het beeld op het weer.
  Soms geen luxe, maar noodzaak, omdat het communicatiesysteem van de 2 huidige PWSen en ook van Domoticz beperkingen heeft:
  • reikwijdte van 433MHz-verbindingen en WiFi is beperkt tot hoogstens 100m.
    Toepassing van 868MHz is alleen beter i.v.m. (voorlopig) minder onderlinge storing van toegangspunten en clients.
  • demping tussen draadloze sensoren en basisstation door beplanting, terrein of obstakels
    => tamelijk onvoorspelbaar geen constante, soms slechte of soms helemaal geen data-overdracht.
  • een kabelverbinding is wel robuust, maar over grotere afstand niet handig cq. moeizaam en ook stoorgevoelig
  • LoRaWAN biedt een mogelijkheid om sensoren draadloos over grotere afstand te verbinden (tot meerdere km's!).
    Het experiment begint met verbinding maken met een dichtstbijzijnd LoRa-netwerk.
    Uitdaging om daarna een LoRa-configuratie met sensoren te ontwikkelen, die via het LoRa-netwerk functioneel aansluit bij het huidige Meteo-Systeem.

  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

  

  ---

• Behuizingen van sensoren zijn een aspect dat ook aandacht vraagt.
  Zeker bij zelfbouw moeten de componenten netjes worden opgeborgen op een manier dat ze, én goed kunnen functioneren, én niet worden blootgesteld aan eventuele schadelijke invloeden van het weer e.d.
  Dat heeft een hoog 'experimenteel' gehalte vanwege de componenten die moeten worden opgeborgen.
  In de loop van de tijd daarvoor een reeks behuizingen uitgevonden en gerealiseerd.

  Status:
  Grote delen afgerond
  Acties&Plannen:
  Steeds doorgroeiend a.h.v. opkomende behoeftes o.a. door uitbreidingen en door ervaringen

  

  ---

• Vervanging van WS7000-sensoren is een aspect dat uit leeftijd van mijn WS7000-PWS volgt.
  Het WS7000-PWS is in bedrijf sinds 2001: sinds 2003 op de huidige locatie.
  Blootgesteld aan de elementen slijten zeker sensoren in de buitenlucht:
  de 2 sensoren type WS7000/25, de anemometer WS7000/15 en de neerslagmeter WS7000/16.
  Voor de laatste 2 componenten is helaas regelmatig onderhoud de enige optie, of vervangen als nog een 2e-hands exemplaar kan worden gevonden.
  Bij de windmeter is zo'n vervanging al een keer gebeurd: de oude windmeter nu achter de hand voor reservedelen.
  Sinds ca. 2011 worden de 2 T/H-meters type WS7000/25 beschermd door een extra behuizing, maar de componenten hebben toch te lijden van zon & vocht & temperatuur.
  De originele thermosensor is een 10k NTC-weerstand die eenvoudig vervangbaar is (en dat is na breuk door verroesten al een keer gedaan), maar voor de originele hygro-sensor is geen direct compatibele vervanger te vinden.
  Met dit voor ogen wordt nu deelgenomen in een opzet voor een zonnecelgevoed cluster verder genoemd WS7000P.
  WS7000P voorziet in deze setup gecombineerd in:
  - 2*T/H-meter,
  - 1*Lichtmeter,
  - een gemeenschappelijke Controller,
  aan de PWS-kant compatibel met het WS2500-PWS en met het WS7000-PWS.
  
  

  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/GY19 + I2C-converter voor aanpassing aan de Controller).

  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:
  SHT31 heeft + 0,3°C voor Temperatuur en +2% voor R.V., tegen WS7000/25 met +1°C resp. +8% en tegen TFA_Nexus met +1°C resp. +5%
  De Lichtsensor is met zijn 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 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 verlengkabel-in-serie is nettere oplossing dan een 'ster' zoals in Versie/Setup1]
  De originele 2*WS7000/25 leven verder - zolang het duurt - 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:

  • de huidige WS7000-anemometer en de WS7000-neerslagmeter en de huidige WsWin-interfaces en de Domoticz-interfaces voldoen nog prima,
  • toepassing vraagt enerzijds ombouw van de interfaces van de anemometer resp. de neerslagmeter voor aanspassing aan de Controller,
  • activeren van die interfaces in de Controller vraagt anderzijds aanpassing door de maker van de firmware van de Controller.
  • met nieuwe firmware voor de anemometer-interface kan 'moderne' functionaliteit geleverd worden, maar dan geen compatibiliteit meer met WS7000/15,
    dus geen verbinding met de ontvangers van WS2500, WS7000 en Domoticz (hoewel voor Domoticz via RFLink mogelijk iets is te regelen).
  Status:
  1. Geïnstalleerd, geactiveerd en onder test.
  2. T&H-sensors PWS-WS7000P_25 zijn functioneel schakelbaar alternatief voor de 2 'oude' T&H-sensors 1 en 2 van type WS7000-25.
  3. Update uitgevoerd van firmware van de Controller t.b.v. Licht-sensor WS7000P_19.
  4. Update uitgevoerd aan de sensor-montage van 45-gradenelevatie naar zenith-scanning.
  Acties&Plannen:
  5. Pas na bewezen continue, goede werking een verdere koppeling naar Systeem-functies .

  All Rights & Credits for WS7000(Plévenon): Christophe Hamon

  

  ---

  Nog ruimte voor meer experimenten, want uitbreiding & verbetering blijft doorgaan .....

Copyright © 2013-2020 T4S
The copyright for information and/or data available from or accessed via external links (also without declaration of source), remains with the original owner, and therefore the use of such info may be subject to limitations.