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Anemometer and sensors logging, 3: build up the server

Now that your system is on, able to be controlled via VNC, it is time to install apache2 and MySQL, the webserver and the database.

This is really not difficult, the packages are so well known you can find a lot of guide on the web.
Largest part of this tutorial is taken quite as-is from here, leading to EmonCMS installation (which will be the next step, be quite!)

Let’s start!
Open a terminal and type

sudo apt-get install apache2 libapache2-mod-php5 php5-gd php5-json php5-mysql php5-curl php5-intl php5-mcrypt php5-imagick

then

sudo apt-get install mysql-server mysql-client php5 libapache2-mod-php5 php5-mysql php5-curl php-pear php5-dev php5-mcrypt php5-json git-core redis-server build-essential ufw ntp
sudo apt-get install mysql-server
sudo pear channel-discover pear.swiftmailer.org
sudo pecl install channel://pecl.php.net/dio-0.0.6 redis swift/swift

You have got to wait some minutes, Cubieboard is not so speedy! After that:

sudo sh -c 'echo "extension=dio.so" > /etc/php5/apache2/conf.d/20-dio.ini'
sudo sh -c 'echo "extension=dio.so" > /etc/php5/cli/conf.d/20-dio.ini'
sudo sh -c 'echo "extension=redis.so" > /etc/php5/apache2/conf.d/20-redis.ini'
sudo sh -c 'echo "extension=redis.so" > /etc/php5/cli/conf.d/20-redis.ini'
sudo a2enmod rewrite

Now you need to change some permissions. Depending on which distro you are using it changes a bit, as follow.
If you are using Debian Wheezy in a terminal type

sudo pluma /etc/apache2/sites-available/default

else, if you use Debian Jessie or Ubuntu

sudo pluma /etc/apache2/apache2.conf

A text file will be shown, somewhere you can find

AllowOverride None

under <Directory /> and under <Directory /var/www/> .

Change it to

AllowOverride All
apache changes

Save and exit, then restart the web server:

sudo service apache2 restart

If everything is right, opening your preferred web browser on your PC and typing

localhost

should show you Apache2 greetings!

localhost

You can also activate some kind of dynamic DNS, just like noip.com (free) or dyndns (not free), in order to have a domain associated to your router. Then setting up port forwarding on your router and specific IP address inside your home network will do the job, you will be able to access your webserver on Cubieboard simply typing your domain name in a browser, wherever you are.
But this is more than what this tutorial aims to, if you wanna now more…Google is your friend! or contact me!

Anemometer and sensors logging, 2: build a single-board computer

Following lines are for those who doesn’t now so much about linux distros, single-board computer, terminal, shell, installations. For sure an IT guy will find them a bit simplistic, but the target is our African friends and whoever just want to start. So please, be patient with my IT mistakes!

Ok, it’s time to start to build a place where I can put my data.

Allright, the cloud is a great thing, encryption is a great resource but…I prefer to have my data. At least, every time I want / I need my data to be only mine.

I know and I’ve been using some nice IoT platforms able to store data: Xively, Thingspeak, Carriots, just to say about. They are good, works well the way I will try to explain I did, but sometimes you need to pay, sometimes you have limited data plans, sometimes you may think “where the hell are my data?”

So I decided to have a personal server. I’m a mechanical engineer, I started few years ago to study about these themes, it requires time and a bit of skills.

What I was looking for was a cheap computer able to collect data and serve them whenever I needed. And, for sure, I wanted a low power computer. 10 years ago this was difficult to find for a non-IT worker.

Things changed with Raspberry Pi. I never bought one, but I feel grateful to Raspberry foundation because of their effort. In a few years a lot of single-board computers grew up, and now you can choose between UDOO, Raspberry, Banana Pi, Orange Pi, etc.

SoC computers

I bought (ok, I funded…) a Cubieboard three years ago. A great piece of hardware, with a growing communities (here the most interesting) which aided me a lot to understand how to move around with installations.

After many installations, re-installations, usually concerning Debian or Ubuntu, I finally landed on Armbian.

logo_v4

Igor Pečovnik , the owner of the website, is a great guy from Slovenia who is building distros for many different single-board computer platforms, have a look here. I don’t know why he is doing this, if there’s a business model or is just for fun, but his work is really great.

So now I’m using Armbian on my Cubieboard A10, a Debian Wheezy version you can download here. There are two versions, “legacy” and “vanilla”, the key difference is which kernel is used: legacy uses an older and stable one, vanilla lies on a newer one, even up to the newest one.

I tried both ones: vanilla doesn’t seem to work well with my webcams (yes, I will show you how to use webcams too), so I decided for legacy.

Installation is not difficult. After downloading the preferred distro, extract the image file: in the archive you will find some files, and a .raw file such as Armbian_5.00_Cubieboard_Debian_jessie_3.4.110.raw

This file has to be flashed on an microSD card.

If you use Windows, ok, shame on you: I can’t help you nothing more then telling you to use the imagewriter.exe file inside the archive, hoping you will decide to cure your Windows-mania…

If you use a Linux distro, well, it is simple: open a terminal, move to the folder containing the .raw file, then just write

dd bs=1M if=filename.raw of=/dev/sdx

as root user, where /dev/sdx is SD card device. Or, which is the same:

sudo dd bs=1M if=Armbian_5.00_Cubieboard_Debian_jessie_3.4.110.raw of=/dev/mmcblk0

Be careful: usually /dev/sda is your system folder, /dev/sdb your home directory, using these you will destroy your system!
Usually SD card are identified by /dev/mmcblk0, depending on the system you are using.

It will take some minutes to complete flash process. Then unmount if mounted, extract, insert in microSD card slot on Cubieboard, connect a monitor and turn on. Better if Ethernet is connected and Internet available for immediate updates.

After a few minutes login prompt will appear: on first boot only root user is present, and password is 1234, you are requested to change it.

Then you can create your personal user, with

adduser user1

(user1 is an example username).
Then you need to insert your user in the sudo group, to have access to some SuperUser functionality:

usermod -aG sudo user1

The system is ready, now!
Ok, there’s no desktop environment neither desktop manager, by now; it is better/simpler to install one.
To install XFCE and LightDM type:

apt-get -y install xorg lightdm xfce4 tango-icon-theme gnome-icon-theme

To install MATE and LightDM:

apt-get -y install xorg lightdm mate-desktop-environment mate-desktop-environment-extras tango-icon-theme gnome-icon-theme pluma

Whatever was your choice, at the end of the installation it is time to reboot PC, so:

reboot

After reboot you will have a login screen: get in with your username and password, the system is on!

Maybe now you would like to disconnect the monitor, in order to leave it alone, just as low power companion on your desk. Ok, you can access and control it without any monitor, simply you need to install a VNC client on your computer (I use Vinagre on Ubuntu, many others are available) and a VNC server on the Cubieboard.

So open a terminal on Cubieboard (nice: for some minutes you need to connect your monitor again!) and write

sudo apt-get install x11vnc

Now, since x11vnc server will start only after login, you need to activate autologin. After a look here (or here, italian version) it is clear you have to modify lightdm.conf.

In a terminal:

sudo pluma /etc/lightdm/lightdm.conf

find the following lines inside it

[SeatDefaults]
#autologin-user=
#autologin-user-timeout=0

and uncomment them, then change to

[SeatDefaults]
autologin-user=user1
autologin-user-timeout=0

Save and exit terminal, then reboot. You should get in automatically.

Now open menu, system, preferences, startup applications (on MATE; on XFCE maybe it is a little different)

 

x11vnc-startup

and add (inside “command”)

x11vnc -forever

Save and exit.

Now open your browser, access to your router and change settings in order to permit communication between your Cubieboard and your PC: this means you have to open port 5900, the one used by VNC communications.

While dealing with router, have a look to IP address assigned to your Cubieboard, i.e. 192.168.1.5: you will need to now to access Cubieboard.

forwarding

Then open your VNC client on your PC, type Cubieboard address (i.e.: 192.168.1.5:5900) and enjoy your single-board computer.

Next ride: we will install a web server and a database to store data.

(to be continued…)

Anemometro, Arduino e 100 possibilità – Arduino, anemometer and possibilities

Abbiamo spedito a don Tarcisio una piccola stazione anemometrica del tutto analoga a quella che stiamo utilizzando per le nostre rilevazioni. Da quando abbiamo cominciato (4 anni fa!) parecchie cose sono cambiate nell’ambito dell’elettronica digitale e dei microcontrollori, in particolare abbiamo visto crescere a dismisura l’utilizzo di schede tipo Arduino, alla quale in special modo ci siamo appassionati data la natura open del progetto stesso.

Ora, nel momento di scegliere quale componentistica utilizzare per l’anemometro da spedire in Tanzania, nell’ottica di realizzare uno strumento solido e facile da utilizzare che non preveda particolari abilità tecniche e viva di vita propria abbiamo analizzato alcune possibili soluzioni e abbiamo pensato di condividerle.

A onor del vero la soluzione che abbiamo fin qui utilizzato presenta un (grave) vizio di fondo che farà inorridire gli elettronici più smaliziati: un po’ per la fretta (si partiva a giorni), un po’ per ignoranza, un po’ perchè di fatto utilizziamo quasi sempre l’alimentazione da rete elettrica, non abbiamo inserito un regolatore di tensione tra pannello solare e batteria.

anemometer data logging: the wrong way

Lo schema necessario è invece quanto segue:

anemometer data logging: the right way

Come si vede la differenza risiede sostanzialmente nella presenza di un regolatore di tensione che rileva l’avvenuta ricarica della batteria e disattiva il collegamento con il pannello, preservando la batteria stessa dal sovraccarico.

Si è trattato pertanto di scegliere la soluzione più semplice ed economica per rilevare i dati di vento a Ukomola dove andremo a installare 2 turbine eoliche.

Nel seguito quindi le nostre elucubrazioni e considerazioni. Nella anemometer – comparison chart potete trovate la tabella comparativa con tutti i link ai rivenditori, in modo che possiate andare direttamente ai negozi online.

Da notare che i prezzi di spedizione son in alcuni casi solamente stimati, e che i prezzi riportati fanno riferimento al 20 febbraio 2012.

Abbiamo analizzato i seguenti casi:

  • Soluzione 1: ri-adattamento del logger attualmente in uso, con aggiunta di un regolatore di carica
  • Soluzione 2: cooking hacks (libelium), con pannello acquistato a parte
  • Soluzione 3: cooking hacks con pannello incluso
  • Soluzione 4: seeedstudio, con shield apposito per Arduino
  • Soluzione 5: Kit Starter Plus 5W

(continua…)

VentolONE 3.0 !

Stiamo lavorando alacremente per realizzare il prototipo di VentolONE che installeremo ad agosto a Jambiani.
La funzione di questo prototipo risiede, soprattutto, nella necessità di individuare preventivamente criticità e difficoltà che incontreremo di sicuro a Zanzibar.
Data la necessità di coppie elevate per il sollevamento dell’acqua ci siamo orientati verso una turbina analoga a quella di Ed Lenz: “analoga” e non uguale perchè…abbiamo motivo di ritenere che la versione modificata che stiamo realizzando sia più performante!
Si tratta in sostanza della rivisitazione della turbina Lenz in salsa NACA9335! Le foto parlano, per ora, più delle parole, quindi buona visione!

[l’originale di Ed Lenz]

Segnaliamo infine l’ottimo Draftsight quale CAD 2D freeware: finalmente una alternativa valida ad AutoCAD di Autodesk!

Mappe di ventosità – 3

[la spiaggia di Paje, bassa marea]

Ci stiamo dedicando allo studio della ventosità di Paje, località a Nord di Jambiani, perchè su windguru.cz sono riportati i dati previsti per Paje. Trovandosi sullo stesso lato dell’isola di Zanzibar, a poca distanza (20 km) è presumibile che le condizioni di vento siano sostanzialmente le medesime di Jambiani.
L’analisi si è focalizzata sui dati di 3 anni, unici disponibili sul sito indicato. Se ne ricavano valori assolutamente interessanti dal punto di vista della producibilità da fonte eolica. In particolare si ottiene una velocità media del vento pari a 5,62 m/s (!), nonchè una distribuzione di frequenza centrata su 5,5 m/s, all’incirca:

In attesa di sviluppare il discorso e procedere al calcolo della producibilità annua unitaria, e quindi valutare la dimensione da assegnare alla turbina, interessa valutare anche la variazione oraria della distribuzione di vento. Altrimenti detto: quando si verificano statisticamente le maggiori probabilita di vento lungo la giornata?
L’animazione che segue (click sull’immagine se l’animazione non funziona) ci pare particolarmente esplicativa (in essa non compaiono le frequenze relative %, bensì quelle assolute):

Come si vede il vento cresce nel primo pomeriggio per poi raggiungere il picco a sera inoltrata, e tornare a calare all’alba; tale andamento è peraltro ben noto a chiunque abiti in prossimità del mare…
Ora, tale andamento si adatta perfettamente al tipo di installazione che ci avviamo a realizzare a Jambiani.
Infatti la richiesta di mr. Suha è orientata all’estrazione di acqua da un pozzo per immagazzinarla in un serbatoio. chiaramente l’irrigazione avviene nelle ore meno calde della giornata, cioè al mattino e alla sera (esser figli di agricoltori a qualcosa serve!). Per cui una distribuzione di vento che, mediamente e probabilisticamente, comporta molto vento di notte consentirà un ripristino del livello di acqua nel serbatoio esattamente nelle ore in cui tale serbatoio non viene utilizzato, consentendoci di dimensionarlo in maniera più semplice, e semplicemente realizzarlo più piccolo.
Analogo discorso vale, chiaramente, per un eventuale pacco batterie da ricaricare attraverso un VentolONE dedicato, o realizzato a parte.
Resta da verificare l’attendibilità dei dati previsti dal modello matematico di windguru.cz: per ora, a una prima grossolana analisi per confronto tra quelli reali dell’aeroporto di Zanzibar e quelli previsti, (non abbiamo dati  reali di Paje, ad oggi) pare di poter dire che la correlazione sia estremamente buona.
Infine: nell’ottica di condividere materiale e calcoli e risultati, a questo link potrete trovare il foglio di calcolo utilizzato per le analisi.

[la spiaggia di Jambiani]

Magneti, campi magnetici, linee di campo

Ci siamo ripromessi di pubblicare un post esclusivamente incentrato su campi magnetici e magneti permanenti, nel caso specifico applicato al rotore in costruzione, estrapolando poi considerazioni generali.

Ma questo sito…non può attendere, dobbiamo assolutamente farlo conoscere subito ai lettori!

Quando si dice che la realtà supera la fantasia!

Nell’applicativo on-line troverete la possibilità:

Un plauso ai curatori del sito!

il link: http://www.kjmagnetics.com/

Primi passi…

…nei segreti dell’elettromagnetismo e dei generatori a magneti permanenti!
Ammettiano tutta la nostra ignoranza in materia, colmata da qualche settimana passata a studiare il materiale di cui sotto e altro che non riportiamo per non tediarvi.

Qui un sacco di utili informazioni:
http://www.webalice.it/acecere48//recipe-ita-transl.htm , in italiano
qui un altro molto approfondito, in inglese:
http://www.gotwind.org/diy/Axial_Flux_Alternator.htm
Inoltre, per chi vuole approfondire ancora:
http://www.mojaladja.com/upload/elmotor/Review%20of%20Generator%20Systems%20for%20Direct-Drive%20Wind%20Turbines.pdf

Inoltre segnaliamo questa interessantissima discussione nella quale l’utente NonsoloBolleDiAcqua ha reso disponibile un software da lui realizzato per dimensionare un generatore a magneti permanenti: gli siamo infinitamente grati!
Il software si trova qui (ad oggi), vi suggeriamo di scaricarlo, non si sa mai!
E suggeriamo anche di leggere tutta la discussione, che ci è stata utilissima.
Applicato al nostro caso ha generato questo:

Per ora abbiamo prodotto quanto segue nel video:

Un plauso e un ringraziamento a supermagnete.de per la solerzia con cui ci hanno spedito i magneti!

Considerazioni interessanti circa le VAWT turbines

Segnaliamo ai lettori una serie di interessanti considerazioni di calcolo per la determinazione delle turbine ad asse verticale a portanza, come la nostra:
http://club.cycom.co.uk/vertAxis.html
Il Club Cycom (che per la verità ci è sconosciuto) offre anche un software scritto in java (quindi multi-piattaforma) e dei tutorial per il suo utilizzo, decisamente interessante perchè pare tener conto dei limiti, incontrati con le altre soluzioni fin qui utilizzate, legati al ridotto numero di Reynolds che questo tipo di turbine presenta per velocità del vento basse (es.: 5-6 m/s).


P.S.: ringraziamo giusnico per la positivissima “recensione” del nostro progetto: come abbiamo ribadito nei commenti, “geniale” ci pare un po’ troppo… diciamo che di originale c’è l’idea di utilizzare risorse materiali e know-how locale, e rispondere a un’esigenza locale se questa si manifesta. Tutto ciò è così elementare che…ce ne siamo un po’ dimenticati, nel nostro ricco mondo occidentale!