microcontrollergesteurte Windmessanlage

[eXsG]

Hallo,

ich studiere Mechatronik und muss im Zuge meiner Praxisphase eine microcontrollergesteuerte Windmessanlage zur Bestimmung von Windlaststrategien von Bäumen entwerfen.
Die Messstation soll in einem Waldgebiet installiert und von einem AVR ATmega16 Mikrocontroller gesteuert werden und in 10-Minuten-Intervallen Daten abspeichern.
Außerdem muss die Station so weit entwickelt sein, dass die Speicherkapazität und die Versorgungsspannung für mindestens 3 Monate ausreichen soll.
Datum, Uhrzeit und Messergebnisse sollen auf einem LCD-Display für den Benutzer sichtbar gemacht werden.(Ich denke hier wäre ein HD44780 20x4 perfekt).
Zusätzlich zu dieser Aufgabenstellung soll eine Schnittstelle zur späteren Erweiterung eines Funkuhr-Moduls (evtl. DFC 77-Empfangsmodul Funk-Antenne) zur Verfügung stehen.

Ich habe mich bereits lediglich vorerst mit dem Quellcode beschäftigt. Dieser soll jedoch optimiert werden und zwar 1.) Verbesserung der Modularisierung und
2.) Erweiterung durch Fail-Safe.

Leider bin ich auf mich allein gestellt und mir fehlen dazu die Kenntnisse und die Zeit die mir übrig bleibt ist knapp.
Deswegen schreibe ich hier an Euch und hoffe dass Ihr mir helfen könnt.

Ich stehe jederzeit zur Verfügung und freue mich über eine positive Nachricht.

P.S: Ihr könnt auch auf meine E-Mail schreiben falls diese nicht sichtbar sein sollte: GramozGashi@hotmail.com

Gruß

[021aet04]

Es wäre nicht schlecht zu schreiben in welcher Sprache du programmierst. Leider habe ich keine Zeit um zu helfen.

MfG Hannes

[eXsG]

Habe noch ca. 10 Wochen und programmiere mit C auf dem free AVR Studio 4.

Leider hatte ich bis jetzt in meinem Studium nicht sehr viel mit Microcontroller-Programmierung zu tun. Habe in der AVR-Familie schonmal einen ATmega2560 programmiert, dort habe ich eine Ampelsteuerung mit LED's simuliert. Allgemein laufen wir Mechatroniker momentan noch auf sehr dünnem Eis was Programmierkenntnisse angeht.
Doch genau dort ist auch mein Reiz, deswegen habe ich dieses Thema gewählt.


Ich würde natürlich gerne die einfachste und beste Lösung nehmen und ich habe auch grünes Licht frei zu wählen und zu arbeiten jedoch habe ich keine Idee, welche Komponenten dazu ratsam wären.

Die Hauptsache ist, dass das System am Ende zuverlässig funktioniert.
Soweit ich weiß welche Komponenten ich benötige ist meine Universität bereit diese zu finanzieren, solang sie nicht den Rahmen sprengen.

Also der Standpunkt ist soweit der hier:

Also 1. ein ATmega16L wurde empfohlen und ist zum Einsatz geplant.
2. was die Stromversorgung angeht, kam auch die Idee eine Autobatterie einzusetzen, welche alle paar Monate ausgetauscht werden soll (was hält ihr davon ?) || energyHarvesting : Anemometer als Stromgenerator ausnutzen wurde mir geraten ! , was hält ihr davon ?
3. zur Datenverwaltung ist der Quellcode auf eine 2GB SD-Kartenspeicherung konzipiert || externer EEPROM wurde mir geraten ! , was hält ihr davon ?
4. für die Synchronisation ein DCF77-Empfänger
5. ein HD44780 20x4 Character LCD

Ich möchte nochmals betonen, dass all dies noch Neuland für mich ist und ich sehr wenig davon verstehe und bitte euch darum geduldig mit mir zu sein.

Darüberhinaus sollen FailSafe-Zusatzfunktionen integriert werden, wovon ich noch keinerlei Vorstellungen habe. Zuerst jedoch soll das Hauptprogramm in guter Modularisierung ablaufen.

Den Quellcode, der bisjetzt entworfen wurde, kann ich uppen. (Wie am besten ?)

Gruß
xEsG

[sternst]

Also 1. ein ATmega16L wurde empfohlen und ist zum Einsatz geplant.

Würde ich dringend von abraten.
Warum sollte man für ein neues Projekt einen veralteten Controller auswählen? Nimm einen aktuellen aus einer der "Familien", z.b. Mega164 oder Mega168. Das hat den großen Vorteil, dass du bei Bedarf auf einen größeren der gleichen Familie wechseln kannst, bei voller Hardware-Kompatibilität. Oder gehe gleich auf Nummer sicher und nehme den größten der Familie, geht ja schließlich nur um ein Einzelstück.

2. was die Stromversorgung angeht, kam auch die Idee eine Autobatterie einzusetzen, welche alle paar Monate ausgetauscht werden soll (was hält ihr davon ?)

Es macht nicht allzu viel Sinn, sich darüber den Kopf zu zerbrechen, solange du noch keine Vorstellung davon hast, was die fertige Hardware überhaupt verbrauchen wird, oder?

energyHarvesting : Anemometer als Stromgenerator ausnutzen wurde mir geraten ! , was hält ihr davon ?

Wenn das Teil nicht frei dreht, sondern einen Generator treibt, wie soll man dann noch zuverlässig und genau die Windgeschwindigkeit damit messen? Wenn du natürlich nur relativ grobe Angaben über den Wind brauchst, dann mag das gehen.
Aber davon abgesehen: Dein Zeitrahmen ist eng genug. Verschwende deine Zeit nicht mit solchen "Spielereien". Sieh zu, erst mal die Kernfunktionalität zum laufen zu bringen. Wenn dann noch Zeit ist, kannst du über "Verfeinerungen" nachdenken.

[BastelWastel]

Sofer das 'Waldgebiet' und Jahreszeit es erlauben koennte man auch einen deutlich kleineren Akku verwenden und vllt via Solar laden.
Wenn das ganze auch im Winter betrieben werden soll muss man sich auch Gedanken darueber machen wie sich Akkus in permanenter kaelte verhalten.
Zum speichern der Daten koennte ggf auch ein USB Stick herhalten. Der koennte einfach/schnell gewechselt werden ohne dass man mit dem Laptop in den Wald muss um den EEPROM aus zu lesen.
Peripherie sollte natuerlich nur bei Bedarf zugeschalten werden (Power fuer Display etc..)

Gruss, Andreas

[021aet04]

Ich würde auch empfehlen zuerst das Grundmodul zu bauen. Wenn alles funktioniert kann man sich immer noch mit Energy Harvesting,... kümmern. Die richtige Akkuwahl ist sehr entscheidend, da, wie schon geschrieben, die Akkus Temparaturempfindlich sind. Speichersystem kann man entweder USB-Stick bzw Speicherkarte nutzen. Ist leicht zu beschaffen und kann man einfach mit dem PC auslesen (sofern das Dateisystem passt). Wenn man EEPROM nutzt könnte man sich mehrere Module bauen damit man ein Modul in der Messanlage hat. Beim Auslesen tauscht man das Modul und nimmt das Modul mit den Daten mit. Ist aber aufwändiger (man muss EEPROM Module bauen, Schwieriger auszulesen da man ein eigenes Gerät braucht,...). Am Besten ist es einen USB-Stick/Speicherkarte mit FAT Dateisystem zu nutzen. Achte aber Darauf das du keine Feuchtigkeit in das Gerät bekommst (über Stecker). Wie schon beschrieben kannst du das Display bzw deren Beleuchtung abschalten. so kommst du länger mit der Akkukapazität aus.

Ich versuche schon einige Zeit ein SMPS zu bauen das aus einer Solarzelle (bis 2V) eine Spannung von 5V macht. Auch bei wenig Licht. Deswegen würde ich zuerst raten die Grundfunktionen zum Laufen zu bringen.

Um weiter Energie zu sparen kannst du einen RTC nutzen und den µC in den Sleepmode versetzen. Der RTC weckt den µC alle z.B. 10 Minuten auf. Der µC liest die Sensoren aus und geht wieder "schlafen". Damit du die Daten am Display lesen kannst baust du einen Schalter/Taster ein damit du ihn händisch aufwecken kannst.
Im DB zum Atmega 48/88/168 steht z.B. im Sleepmode Ströme nur im µA Bereich.

MfG Hannes