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Foro general de Meteorología => Técnica e instrumentos meteorológicos => Otros Instrumentos/Estaciones => Mensaje iniciado por: FRENTEFRIO en Martes 25 Marzo 2008 22:13:04 pm
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Saludos a todos.
La primera idea la tuvo nuestro compañero Breitling, que hace meses posteó un magnífico trabajo sobre un sensor solar que él mismo fabricó. Tomé ésa idea principal,
y la he modificado un poco a mi gusto.
El sensor podrá medir tanto la radiación global (la que proviene de la atmósfera) como la reflejada que viene de la tierra. En el mismo "invento" se alojan las células solares destinadas a medir una u otra variable.
Vayamos con las fotos, por aquello que "una imagen vale más que mil "palabros".
Aspecto general del sensor, ya montado.
Sobre una placa de metacrilato blanco hice cuatro orificios para encajar las tuercas de las células. Estas van conexionadas en serie y cada una de ella da un voltaje de 0,45 v.
Para evitar la condensación dentro del espacio donde están alojadas las células solares hice tres orificios a los que pegué una malla de plástico. Esto facilita la circulación del aire por el interior de la tapa transparente, evita la condensación (que sería un problema para las células, y la malla impide la entrada de insectos al interior (sobre todo arañas).
La tapa transparente es la cubierta de una caja de bombones (estaban ricos, ricos), pegada al metacrilato blanco con silicona. La silicona asegura adherencia y evita la filtración del agua de lluvia.
Los dos tornillos de la parte inferior de la fotografía sujetan las dos placas de metacrilato de las que se compone el sensor solar y a su vez las ajusta al mástil soporte. Este a su vez irá atornillado con una especie de mordazas a la torre meteorológica:
(https://foro.tiempo.com/imagenes/imagen-no-existe.png)
Un detalle de cómo queda el sensor, vito de lado.
Para unir las dos placas de metacrilato y, al mismo tiempo, tener una separación suficiente entre los contactos de las células solares, entre placa y placa utilicé una pletina de PVC, que fué muy sencillo cortar y ajustar. La pletina de PVC tiene justo 1 cm. de ancho, sufiente para que entre las dos placas de metacrilato exista un espacio con aire y, como dije antes, separación idónea entre las dos células y sus cables de conexión (para que no se revuelvan entre ellos.... ;D).
El sistema de pegado volvió a ser la silicona transparente: Buena adherencia y estanqueidad asegurada:
(https://foro.tiempo.com/imagenes/imagen-no-existe.png)
Para que las conexiones entre los cables fuesen seguras y a la vez fáciles de desconectar, utilicé unas clemas pequeñas normales que van metidas dentro de una caja de conexiones estanca. El cable es de tipo telefónico normal y corriente, con una longitud de 20 metros desde las células hasta el interior de casa (donde irá el sistema de captación de datos).
La caja de conexiones tiene tambien sus correspondientes orificios de ventilación, bloqueados con la malla de plástico. El objetivo de ella ya lo he escrito antes: Evitar la entrada de "okupas". Así el aire circula bien, pero el "hotel" está cerrado para los bichos.... :).
(https://foro.tiempo.com/imagenes/imagen-no-existe.png)
Esta es la parte inferior del sensor solar, donde están las células que medirán la radiación reflejada. La placa de metacrilato es de colro negro, para que absorba mucho mejor la radiación (si fuera de color blanco, la reflejaría).
Por lo demás, es una copia exacta de la placa en donde van alojadas las células que miden la radiación global: Células solares, orificios de ventilación, tornillos, cubierta transparente....salvo que hay un hueco más para la ventilación que en realidad será el encargado de poner en contacto el aire exterior con el que hay dentro de las células solares. protegidas por las tapas transparentes.
(https://foro.tiempo.com/imagenes/imagen-no-existe.png)
En la siguiente foto tenéis un detallede lo que es el mástil soporte. Es de aluminio, de 1 x 1 cm, y de un metro de largo (habrá que cortarlo un poco). El cable telefónico ya está conexionado a las células y antes de cerrar todo me cuidé bastante de comprobar que la señal pasa a través de él sin problemas, con un polímetro (daba buenos resultados tanto con la célula de radiación global, como con la reflejada, aunque ésta evidentemente tiene que marcar menos voltaje).
Por último sujeté el cable al mástil sioporte con ayuda de una bridas de plástico para que el viento no le mueva.
(https://foro.tiempo.com/imagenes/imagen-no-existe.png)
Ahora solo hace falta que mejeore un poco el tiempo y poder instalar definitivamente todo este tinglado.
La toma interior de la señal la haré a través de un adquisidor de datos (Labjack U3) y un software que permite guardar los datos cada cierto periodo de tiempo y además generar una gráfica durante 24 horas. Se llama DaqFactoryy es el idóneo para procesar los datos que le envía el Labjack.
Eso es todo
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Es una maravilla (menos la caja de conexiones, que te habrá costado más que todo lo demás junto).
Ahora la pregunta es: ¿Cómo lo calibras? ¿Tiene una respuesta lineal o no hay más narices que ir a invitar a una cervecita a alguien que tenga una davis y que se enchufe el invento una temporada para hacer la tabla de calibración?
Saludos.
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Es una maravilla (menos la caja de conexiones, que te habrá costado más que todo lo demás junto).
Ahora la pregunta es: ¿Cómo lo calibras? ¿Tiene una respuesta lineal o no hay más narices que ir a invitar a una cervecita a alguien que tenga una davis y que se enchufe el invento una temporada para hacer la tabla de calibración?
Saludos.
La respuesta de las células solares es lineal. Son del mismo tipo que las que utilizó Bretling para hacer su sensor solar.
La caja de conexiones.....?
Pero si es de una de esas que hay por ahí a patadas; el cualquier tienda de bricolage las encuentras por menos de tres euros. Lo más complicado quizá haya sido conseguir las placas de metacrilato....pero dicen que hay que tener amigos hasta en el infierno.....
Para la cuestión de calibrarla y que se acerque lo más posible al sensor de la Davis...pues eso....habrá que estar con un ojo mirando al sensor y con otro al Weatherlink.
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La respuesta de las células solares es lineal. Son del mismo tipo que las que utilizó Bretling para hacer su sensor solar.
La caja de conexiones.....?
Pero si es de una de esas que hay por ahí a patadas; el cualquier tienda de bricolage las encuentras por menos de tres euros. Lo más complicado quizá haya sido conseguir las placas de metacrilato....pero dicen que hay que tener amigos hasta en el infierno.....
Para la cuestión de calibrarla y que se acerque lo más posible al sensor de la Davis...pues eso....habrá que estar con un ojo mirando al sensor y con otro al Weatherlink.
Lo pregunto porque hace tiempo que me rondaba por la cabeza hacer algo de eso, pero tenia la duda de la respuesta de la placa. Lástima que me perdiese el diseño de Luis, seguramente lo puso durante unos meses que, por razones de trabajo, no aparecí por aquí.
El comentario sobre la caja de conexiones es una broma, obviamente........
Símplemente es que me ha llamado la atención. Yo suelo ser más marrano. Hubiese soldado los cables y los hubiera recubierto de silicona. Vamos, lo que llamo 'sistema ACME'.
Por cierto que no conocía el 'Labjack'. Está muy bién. Yo me he quedado en los tiempos en los que todo ésto se hacía haciéndote un conversor DA para el puerto paralelo, con los dolores de cabeza subsiguientes para programar el software.
Muchas gracias por toda la información.
Saludos.
PD: Por cierto, si aún no has comprado el adquisidor de datos, dale un vistazo a éste (http://www.hytekautomation.com/Products/IUSBDAQ.html?gclid=CNzqrt-iqZICFRcVEAodbWTmdg)
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La respuesta de las células solares es lineal. Son del mismo tipo que las que utilizó Bretling para hacer su sensor solar.
La caja de conexiones.....?
Pero si es de una de esas que hay por ahí a patadas; el cualquier tienda de bricolage las encuentras por menos de tres euros. Lo más complicado quizá haya sido conseguir las placas de metacrilato....pero dicen que hay que tener amigos hasta en el infierno.....
Para la cuestión de calibrarla y que se acerque lo más posible al sensor de la Davis...pues eso....habrá que estar con un ojo mirando al sensor y con otro al Weatherlink.
Lo pregunto porque hace tiempo que me rondaba por la cabeza hacer algo de eso, pero tenia la duda de la respuesta de la placa. Lástima que me perdiese el diseño de Luis, seguramente lo puso durante unos meses que, por razones de trabajo, no aparecí por aquí.
El comentario sobre la caja de conexiones es una broma, obviamente........
Símplemente es que me ha llamado la atención. Yo suelo ser más marrano. Hubiese soldado los cables y los hubiera recubierto de silicona. Vamos, lo que llamo 'sistema ACME'.
Por cierto que no conocía el 'Labjack'. Está muy bién. Yo me he quedado en los tiempos en los que todo ésto se hacía haciéndote un conversor DA para el puerto paralelo, con los dolores de cabeza subsiguientes para programar el software.
Muchas gracias por toda la información.
Saludos.
El diseño de mi tocayo, aún lo podrás ver en el foro de Meteoclimatic y además con fotos también.
El Labjack es una maravilla, aunque a mi me dio bastante dolor de cabeza (de no haber sido por Breitling....... ::)). No sólo puedes conectarle ése sensor, sino que tiene entradas para muchos más sensores (fabricados por ti o comprados).
Habrá que controlar bien el invento y a ver qué resultados va dando.
(juasssss........la caja de conexiones.......pues pensé que hablabas en serio.... :mucharisa:)
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Ah, ya lo he encontrado! (http://forum.meteoclimatic.net/index.php/topic,168.msg4272.html#msg4272)
Por otra parte yo lo voy a adaptar a un placa de adquisición de datos que hace tiempo que tengo, porque la opción USB me parece un pelín cara. El problema es que se conecta por el puerto paralelo (el de la impresora), cosa que no es problema para mi pero puede serlo para quien utilice programas más estandar como el WD.
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Ah, ya lo he encontrado! (http://forum.meteoclimatic.net/index.php/topic,168.msg4272.html#msg4272)
Por otra parte yo lo voy a adaptar a un placa de adquisición de datos que hace tiempo que tengo, porque la opción USB me parece un pelín cara. El problema es que se conecta por el puerto paralelo (el de la impresora), cosa que no es problema para mi pero puede serlo para quien utilice programas más estandar como el WD.
Es que mi idea, no es integrar este sensor solar en el Weather Display. Será independiente de éste por completo
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[Borrado por el autor]
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Sí, Luis, fué un detalle que se me pasó por completo: La resistencia.
Creo que tú la colocaste entre los dos bornes de la célula; yo la colocaré en el interior, justo antes de la entrada de las puntas de los cables al Labjack.
Creo que de esta forma, si por algún motivo hay que sustituir la resistencia, lo tengo más a mano para hacerlo.
Te haré caso y seguramente que antes de colocar todo esto, haga algunos agujeros más de ventilación. Aunque ya está prácticamente acabado, no hay ningún problema para hacer unos nuevos; quizá algo más grandes.
Gracias, Maestro...... ;)
PD: Eso del Teflón me interesa bastante. Tampoco había pensado en ése detalle. ¿Dónde has conseguido las hojas de ése material?
Pienso que sólo recubriría con él la célula superior ya que la inferior recibiría bastante menos calor al estar sobre un suelo de hierba. ¿Qué opinas?
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Ah! Así lo que realmente mides es la intensidad no el voltaje.
Queda un problema, aunque solo sea para redondear la cosa: Poder comparar la potencia recibida con la potencia teórica, que variarà según la hora y la posición geográfica del sensor.
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Sí, Luis, fué un detalle que se me pasó por completo: La resistencia.
Creo que tú la colocaste entre los dos bornes de la célula; yo la colocaré en el interior, justo antes de la entrada de las puntas de los cables al Labjack.
Creo que de esta forma, si por algún motivo hay que sustituir la resistencia, lo tengo más a mano para hacerlo.
Te haré caso y seguramente que antes de colocar todo esto, haga algunos agujeros más de ventilación. Aunque ya está prácticamente acabado, no hay ningún problema para hacer unos nuevos; quizá algo más grandes.
Gracias, Maestro...... ;)
Creo que no es una buena idea por dos razones: así estás añadiendo la resistencia del cable al circuito y, además, estarás haciendo una intensidad de corriente que puede incluso que te caliente el cable, si este es muy fino.
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[Borrado por el autor]
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;D
Creo que tengo solucionado el tema de la ventilación.
Menos mal que me acordé de que tenía por algún rincón una célula solar que vino en in kit que pedí hace tiempo...y un ventilador de los ambientadores de Air-Wick.....
Ya lo probé un día y el ventilador funciona con la corriente que le envia la célula. De esta forma siempre tendré bien aireado el lugar donde estan colocadas las células solares.
A ver qué os parece la idea....... ::)
(https://foro.tiempo.com/imagenes/imagen-no-existe.png)
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[Borrado por el autor]
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Mmmmmmm.......no sé......
Creo que voy a colocar la resistencia (mejor dicho: Las Resistencias) , en la caja de conexiones, antes de la salida de las puntas de los cables al cable más largo, es decir.....justo por donde entran los cables de las células solares a la clema...
::)
De hecho, si alguna vez hay que cambiarlas, sólo es abrir la tapa de la caja y punto.
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¿Y si sustituyes la resistencia por el ventilador más un condensador (circuito LC)?
Así la misma célula lo haría funcionar...
Bueno, no me hagais caso porque creo que estoy diciendo una burrada.
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¿Y si sustituyes la resistencia por el ventilador más un condensador (circuito LC)?
Así la misma célula lo haría funcionar...
Bueno, no me hagais caso porque creo que estoy diciendo una burrada.
Ufffffffffffffff...........Mucho arroz para tan poco pollo............. :mucharisa:
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[Borrado por el autor]
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Biennnnn.....
Bueno, tan sólo con algunas modificaciones al proyecto inicial, creo que puedo acoplar sin problemas el ventilador y la célula que lo alimenta........ ;D
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El problema no es ese, la resistencia también disipa energía si está en paralelo con la célula. El problema está en calcular el elemento capacitativo para que el circuito se comporte exáctamente como lo haría la resistencia. Eso es fácil con una bobina, pero no lo es con un motor, aunque se le parezca.
De todos modos habeis hecho que me pique el gusanillo, así que en tener la oportunidad ya haré unas cuantas pruebas y lo pondré por aquí.
Buenas noches.
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El problema no es ese, la resistencia también disipa energía si está en paralelo con la célula. El problema está en calcular el elemento capacitativo para que el circuito se comporte exáctamente como lo haría la resistencia. Eso es fácil con una bobina, pero no lo es con un motor, aunque se le parezca.
De todos modos habeis hecho que me pique el gusanillo, así que en tener la oportunidad ya haré unas cuantas pruebas y lo pondré por aquí.
Buenas noches.
Todo lo que postees será bien recibido.
Buenas noches / Bona nit.
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Saludos.
Después de haber hecho unas modificaciones al sensor que podeis ver en las primeras fotos de este post, he aquí las nuevas:
Este es el nuevo aspecto del sensor solar. En la parte superior, bajo la tapa transparente, se alojan dos tipos de células solares: La que recogerá los datos de radiación y la que servirá para dar corriente al ventilador para que las células no se calienten en exceso debido a la insolación:
(https://foro.tiempo.com/imagenes/imagen-no-existe.png)
Bajo las dos células solares he colocado en ventilador de manera que las envie aire para su refrigeración. El ventilador funciona sólo si recibe luz del sol y dependiendo de ésta gira con más o menos revoluciones. El ventilador lo saqué de un ambientador que había por casa:
(https://foro.tiempo.com/imagenes/imagen-no-existe.png)
También modifiqué la caja de conexiones, de manera que las resistencias (para la Radiación global y para la reflejada) estuvieran más cerca de las células solares en vez de ponerlas a la entrada del adquisidor de datos (Labjack). En caso de tener que sustituirlas solo se necesita abrir la tapa de la caja de conexiones y cambiarlas.
(https://foro.tiempo.com/imagenes/imagen-no-existe.png)
Por la parte de abajo está la célula para la radiación reflejada que practicamente no ha variado, salvo hacer algunos orificios más para la ventilación. Creo que esta célula soportará menos calor que la de Radiación global al no incidir directamente en ella el sol.
(https://foro.tiempo.com/imagenes/imagen-no-existe.png)
Para asegurar una buena circulación del aire por el interior de las tapas transparentes, hice algunos orificios más alrededor del ventilador. En el anterior proyecto sólo habia tres agujeros; ahora hay nueve, más un pequeño hueco al lado del ventilador. Aproveché estos orificios nuevos para pasar los cables de la celula de global y desde la célula pequeña al motor del ventilador:
(https://foro.tiempo.com/imagenes/imagen-no-existe.png)
Aquí tenéis una vista general del sensor solar:
(https://foro.tiempo.com/imagenes/imagen-no-existe.png)
Y este es el programa que lee y grafica los datos (el DaqFactory) una vez que el Labjack los pasa al ordenador. Los datos que muestra son los del antiguo sensor solar; con las nuevas células habrá que ajustarle un poco. Aún así, se puede apreciar el tiempo en que ha estado nublado y las horas en las que el sol ha estado brillando en el cielo:
(https://foro.tiempo.com/imagenes/imagen-no-existe.png)
De momento, esto es todo. Se admiten sugerencias, por supuesto.
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:aplause: :aplause: :aplause: :aplause: :aplause: :aplause: :aplause: :aplause:
t'has hecho un manitas...
Yo ya tengo pedida la placa. al final he encontrado una CELULA SOLAR CALIBRADA para mediciones (http://www.tiendaelektron.com/catalog/product_info.php?cPath=2_19&products_id=260)
La célula responde linealmente en intensidad según la energía recibida con lo que todo se reduce a medir el voltaje en una resistencia puesta en paralelo con la placa con lo que el voltaje a medir será
V= I·R pero en este modelo I = 3,333 x Potencia solar con lo que V = 3,33 x R x PotSol.(R es el valor de la resistencia que se pondrá en paralelo a la salida de la célula solar)
Así tengo la expresión que me permitirá calcular el valor de resistenciua que más convenga para el dispositivo de conversión analógico-digital que elija (que aún no lo tengo claro)
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Estupendo, Vaqueret. Ya veo que te has animado.
Esta tarde he colocado el sensor en la torre y ya he enchufado los terminales de los cables al Labjack. Los de signo negativo, que van juntos, a la clavija GND del adquisidor de datos; el de Global, a la entrada FI02 y el de reflejada, a la entrada FI00 (ya sé que esto es un poco técnico, pero lo escribo para que lo vea Breitling cuando pueda).
Lo que me ha costado un poco ha sido meter la nueva gráfica en el software. Ahora parece que va bien: La global está proxima a 0 (sin duda la célula detecta la poca luminosidad que emana del cielo, aunque sea de noche y quizá también el alumbrado público puede influir algo -es una suposición-). En cambio el valor de la Reflejada es cero patatero.
Supongo (mañana lo veré con más calma) que cuando ambas curvas se junten me estará indicando "noche", puesto que la global se irá acercando más al valor "0'"; y lo mismo ocurrirá cuando el cielo este completamente cubierto, aunque en este caso la global nunca llegará a marcar "0", por que siempre detectará radiación que procede del sol, pero más atenuada,pero sí un valor más bajo que si hubiese sol. Esto ya lo hace ahora también, pero bueno....hay que seguir investigando y comprobando.
Seguro que necesitaré algunos ajustes más. Ya iré viendo como funciona el invento.
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[Borrado por el autor]
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Luis, la célula de reflejada te va a dar prácticamenrte siempre cero. La luz que viene del suelo es prácticamente nula. Ya te dije que para eso es mejor el tema del módulo Peltier, que mide calor y no luz.
Y para la otra, a ver si hablamos de nuevo y la calibramos en condiciones, que ahora con dos placas has modificado los parámetros del sistema.
Lo del ventilador me parece bien, a ver qué tal se porta en agosto.
Hola Luis.
Pues sí.....la reflejada esta prácticamente en el 0...... ???....Yo pensé que iba a ser otra cosa.
Estoy tambien viendo cómo se puede hacer un sensor con un módulo Peltier, aunque esto ya es otra historia.
El ventilador de la global de momento va funcionando sin problemas. Hoy tendrá bastante trabajo, ya que hace un día espléndido por aquí, auténtica primavera.
He modificado algunas cosas en el DaqFactory. Como ahora la tensión de las dos células me da cerca de 1 voltio de valor máximo (0,45 v * 2 = 0.90 v), la escala Left Axis la he puesto de 0 a 1. No sé si estará correcto, aunque comparado con el sensor de la Davis todavía me sale algo de diferencia (unos 10 watios/m2) entre éste y el sensor que hice.
A ver cómo va funcionando el invento.
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Menudo trabajo, Frentefrío !!
Enhorabuena por tu trabajo, parece que va a las mil maravillas.
A ver si un día de éstos me pongo a trabajar con esta variable, la radiación solar.
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Una pregunta:
¿Cual es la razón de poner la tapa transparente? ¿No estaría mejor la célula tal cual, al aire sin más?
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Una pregunta:
¿Cual es la razón de poner la tapa transparente? ¿No estaría mejor la célula tal cual, al aire sin más?
Simplemente para protegerla de la lluvia. Cuanto menos espacio haya entre la célula y la tapa transparente mucho mejor, por que el plástico de la tapa podría distorsionar algo la radiación si se coloca más alejada. Sólo hay que dejar un pequeño espacio entre la célula y el techo de la tapa para que ciorcule bien el aire por todos los lados de la célula. Así por lo menos lo he diseñado. El ventilador, al mover el aire por el interior de las dos tapas y mezclarlo con el aire exterior, refrigerará las dos células por todas sus caras.
Los piranómetros profesionales (p.ej. Vaisala, Kipp&Zonen, etc) tienen la misma protección, mucho más sofisticada, que consiste en una cúpula de vidrio muy fino e incluso llevan ventiladores en su interior (para ser exactos, dos).
Gracias, Timonet. A ver si te animas tú también
Bueno....creo que todo funciona bastante bien, a falta de algunos ajustes.
He modificado las escalas de los ejes en donde se representan los datos de Radiación y he incluído tambien los datos de la reflejada. Si bien es cierto que yo me esparaba algo más de radiación leída en ésta última, por lo menos el software lo capta y lo grafica, que es lo que me interesaba.
Tal y como yo suponía, al anochecer, tanto la global como la reflejada son prácticamente "valor cero". Sabiendo que esto se alcanza en las horas nocturnas solamente, comparando las dos gráficas podré saber cuando el cielo ha estado cubierto, con nubes y claros o completamente despejado (aproximadamente).
Si la radiación del sol es interrumpida por nubes o por un cielo cubierto, llegará menos radiación a la célula de global, mientras que la reflejada casi permanecerá constante o con pequeñas variaciones. Cuanto más se acerque la gráfica de la global a la reflejada, el cielo estará más o menos cubierto, con sólo nubes y claros, etc. Si ambas curvas se acercan a "0" al mismo tiempo, indicará horas nocturnas.
Aquí os pongo una imagen de cómo va registrando el software los datos de las dos medidas:
(https://foro.tiempo.com/imagenes/imagen-no-existe.png)
A ver si aparece por aquí Breitling y afina un poco más con todo lo escrito.
PD: Una pregunta para Breitling:
En la imagen que has puesto de tu sensor en la primera página de éste tópic....¿cómo es posible que la radiación global supere a la máxima? Al ver los gráficos de una y otra, veo que la radiación captada por la célula solar, sobrepasa en ocasiones la curva roja de la radiación máxima diaria.
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Eres un maquina tio,
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[Borrado por el autor]
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[Borrado por el autor]
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Hola Luis, buenas noches.
Sí...a eso me refería cuando dije que aunque funciona aceptablemente bien, aún quedan por realizar algunos ajustes más finos.
El martes marcho a trabajar. ¿Mañana podríamos hablar para tratar de mejorar el sistema?...Es decir, ...si tú no estás muy liado.
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Eres un maquina tio,
;)
El que es una verdadera máquina es Breitling.
A mí se me da bien cacharrear con estos temas, (ideas no me faltan) pero los ajustes finos, casi al dedillo, los hace mucho mejor él.