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…)

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Datalogging is a hard work!

Stiamo svolgendo le simulazioni come preannunciato, e stiamo riscontrando qualche difficoltà: ottenere dei dati attendibili non è per nulla scontato, e nemmeno semplice!

VentolINO in partenza! – VentolINO ready to run!

Sistemare il VentolINO su una pedana nel cassone del pickup non è stato particolarmente arduo, e nemmeno sistemare sensori e la postazione di acquisizione a bordo macchina.

Potenti mezzi di acquisizione… – Hot hardware!

Per cominciare ci siamo dedicati all’analisi del funzionamento in condizioni di “fuga”, cioè in assenza di carico. Qui cominciano i problemi.

Se da un lato infatti abbiamo raggiunto velocità di rotazione decisamente sostenute per una struttura tutto sommato semplice e realizzata in materiale plastico, con un picco di 480 giri/min, per contro l’analisi del rapporto di velocità lambda ci ha riservato una doccia fredda:

Insomma, ci aspettavamo un valore di lambda pari a 1,5, come nel modello in scala 1:1. E invece…

Pensa e ripensa, riteniamo che il posizionamento relativo di anemometro e carrozzeria e di VentolINO e carrozzeria generi una discrepanza nei dati.

Settaggi: si noti la posizione dell’anemometro rispetto alla vettura –take a look to the anemometer position!

 

La velocità del vento vista dalla turbina è probabilmente inferiore a quella vista dall’anemometro, la quale è probabilmente superiore a quella effettiva dell’automobile (di questo ci siamo effettivamente accorti in fase di acquisizione, imputando il fatto alla scarsa precisione del tachimetro dell’autovettura…).

Abbiamo perciò provato a simulare numericamente come varierebbe la curva caratteristica nel caso si assuma come velocità effettiva l’80% di quella misurata, ottenendo i dati in verde sopra riportati, decisamente più in linea con le aspettative.

C’è tuttavia un’altra possibilità: l’influenza delle turbolenze, che per un modellino in scala con similitudine fluidodinamica non perfetta possono assumere valori tali da inficiare le prestazioni.

Ci auguriamo di tratti solo di turbolenze sull’anemometro, e che la turbina abbia le prestazioni attese: per verificarlo ci basterà posizionarlo meglio, vicino e in linea con la turbina, per ottenere conferma o smentita delle ipotesi.

We are getting on with tests on the turbine. Unfortunately first results are not as good as we expected, since turbine efficiency and speed factory are really lower than our bigger model.

As you can see in the upper graph, yellow dots are the ones coming from real data, speed factor around 1.00: bad! Green dots mean are virtual ones, coming from a numerical reduction to 80% of wind speed measured with the anemometer: these could be good!

The reason: as you can see in the above images, anemometer should be hardly disturbed by air turbulence coming from the car, and so the turbine, with higher speed for anemometer and lower one for turbine. If so, the turbine is under a lower energy current, so the bad results could be explained.

To verify this idea, we will mount the anemometer in front of the turbine, hoping to find a lower speed…and good performances for the turbine!