Tee-se-itse pilvisyyssensori

[pnuu]

Tuli tuolla irkissä puhetta pilvisyyssensoreista, ja Lauri laittoi linkin Lunatico Astronomian AAG-pilvisyyssensoriin. Toimintaperiaate tuossa on simppeli, IR-lämpömittarilla tuijotetaan taivasta ja verrataan sitä ilman lämpötilaan. Tästä sitten saadaan jonkinlainen veikkaus pilvisyystilanteesta. Tuohon vimpaimeen on ympätty myöskin valoherkkä vastus valoisuuden määrittämiseen sekä kosteusmittari ilmankosteuden mittaamiseksi.

Koska tuo IR-lämpömittari näytti kovin tutulta, tuumin että tämmöisenhän tekee äkkiä halvalla itsekin. Yleiselektroniikasta MLX90614 sekä DS18S20+, vähän kolvailua, piuhoilla pihalle, piuhat kiinni tyhjänpanttina olleeseen Arduinoon ja sitten koodaten. Ensin tein Arduinoon softan joka osaa lukea sensoreita ja antaa pyydettäessä lukemat. Toinen softapalikka tulee tietokoneelle. Tämä softa kyselee Arduinolta lukemia, kerää ne muistiin (ja tallentaa levylle) sekä piirtää käppyrät sekä ilman lämpötilasta että taivaan (kirkkaus)lämpötilasta.

Jos innostun riittävästi, lisään myös kosteusanturin ja ehkä myös valoisuusanturin.

Vielä ei ole ollut selkeää, joten en ole päässyt määrittämään kynnysarvoja selkeällä, osittain pilviselle ja täysin pilviselle. Nämä lisäilen aikanaan, kunhan on riittävästi dataa ja sen jälkeen viitseliäisyyttä Ohuemmat (tai korkeammalla olevat) pilvet erottuvat kirkkauslämpötilan putoamisena, täysin selkeällä IR-lämpötila tippunee pitkälti -20 asteen alapuolelle jopa tämmöisellä lämpimällä säällä.

Ja tämmöistä käppyrää siitä sitten tulee:



Ja seurantasivu löytyy täältä.

Jos kiinnostuneita löytyy, niin voin laittaa lähdekoodit tarjolle runsaan siistimisen ja kommentoinnin jälkeen. Itse laitteistosta ei ole toistaiseksi tulossa kuvia, näyttää niin hirveältä ettei kehtaa näyttää..


edit: IR-lämpömittarin mallinumero oli väärä, oikea korjattu ylle.

[Some-E]

Hienolta kuulostaa!

Lämpökameralla kerran vilkaisin taivasta kesällä. Ei nyt helteillä, loppukesää taisi olla. Mittausalue ei kamerassa riittänyt paljaaseen taivaaseen (-10C), mutta samaan aikaan pienet pilvilautat melko alhaalla noin 45 asteen korkeudella havaintopaikasta (ei sadetta) näyttivät jotain nollan paikkeille.

[Timo Kantola]

Joo kuulostaa hienolta,
jos mahdollista, niin laita sellaiset yksinkertaiselle suunnatut rakennusohjeet - tuo kuulostaa / vaikutta erinomaiselta härpäkkeeltä !

[pnuu]

Alkuun päässee näiden linkkien avulla:

Arduinon ohjelmointityökalu: http://arduino.cc/en/Main/Software
IR-lämpömittari: http://bildr.org/2011/02/mlx90614-arduino/
DS1820-sarjan lämpötila-anturi: http://www.arduino.cc/cgi-bin/yabb2/YaBB.pl?num=1233882140

Siinä on esitettynä molempien nyt itselläni käytössä olevien antureiden kytkeminen Arduinoon kutakuinkin niin selkeästi etten itse onnistuisi paremmin :-)

Anturien lisäksi tarvitaan siis kolme 4.7 kohmin vastusta, yksi 0,1 mikrofaradin kondensaattori, piuhaa sekä Arduino. Ja kolvauskaluston sekä haluamansa koteloinnit. Itselläni Arduino on sisällä ja piuhat antureille menevät ikkunanraosta. Noiden linkkien kautta löytyy myöskin koodia, jos haluaa itse soveltaa, mutta laitan siistimisen jälkeen omat softani tarjolle johonkin. Arduinossa oleva softa perustuu netistä löytyviin pätkiin, tietokoneella olevan kirjoitin itse Pythonilla.

[Mika Luostarinen]

   
Jos kiinnostuneita löytyy, niin voin laittaa lähdekoodit tarjolle runsaan siistimisen ja kommentoinnin jälkeen. Itse laitteistosta ei ole toistaiseksi tulossa kuvia, näyttää niin hirveältä ettei kehtaa näyttää..


edit: IR-lämpömittarin mallinumero oli väärä, oikea korjattu ylle.

Laita ihmeessä niitä kuvia tulemaan. Ei haittaa yhtään vaikka näyttäisi miten hirveältä :)

-M

[getty]

Tämä kiinnostaa kyllä. Mulla tuolla jo yksi arduino hoitelee tarkennusta putken kyljessä, niin miksei samalla tutkailisi pilvisyyttäkin. Hyvää settiä, Panu.

[pnuu]

Lisäsin tuonne seurantasivulleni koodit yhteen zip-pakettiin, linkki sivujen lisäksi myös tässä. Mukana Arduino-koodi sekä Python-skripti datan lukemiseen ja käppyrän piirtämiseen. Toiminnasta windowsissa ei ole havaintoa, mahdollista että toimii.. Lisäksi kommentoidessa ja pientä uudelleen järjestelyä tehdessä saattoi päästä mukaan jokin typo.

Jos joku innostuu kokeilemaan, niin muokatkaa Python-koodista ainakin muuttujat datadir ja imgfile vastaamaan haluamianne tallennuspaikkoja numerodatalle sekä käppyräkuvalle. Laiteosoite (linuxissa) on yleensä tuo /dev/ttyUSB0, tai jos laitteessa on muita aikaisemmin kytkettyjä USB serial -laitteita jollain muulla numerolla. Tuo numero tuppaa myöskin vaihtumaan ykköseksi, jos Arduinon irroittaa koneesta ja laittaa nopeasti takaisin. Ja käppyrän otsikko tietty on hyvä muuttaa asiaankuuluvammaksi :-)

Tässä vielä yksi kuva tuosta IR-lämpömittarin kotelosta ja anturista. Liimasin anturin puukolla tekemääni reikään liimatiivistemassalla. Ilman lämpötilaa mittaava roikkuu toistaiseksi piuhan päässä kutistesukalla verhottuna, joten on alttiina auringon lämmittävälle vaikutukselle. Pitänee tehdä jonkinlainen tuuletettu kotelo sille joskus.

[jussi_k_kojootti]

En oo tietääkseni koskaan sanonu tätä (ainakaan julkisesti), joten oisko tässä nyt paikka:

Hyvin sä vedät!

[pnuu]

En oo tietääkseni koskaan sanonu tätä (ainakaan julkisesti), joten oisko tässä nyt paikka:

Hyvin sä vedät!

Kunhan "omaksi huvikseni" väkertelin. Kaikki onkin sitten sen mukaista: koodit, laitevalinnat ja muut. Kiva tietty jos joku havaitsee toteuttamis- ja varsinkin käyttökelpoiseksi tämän. Edes vaikka ideatasolla ja tekee paremman toteutuksen :-)

[verney]

Tuo Arduino vaikuttaa varsin mielenkiintoiselta ja voisi soveltua yhteen sulautettuun projektiin jota olen miettinyt. Voisi tietysti harjoituksena tehdä ensin tuollaisen pilvisyyssensorin. Minkä mallin Arduinon se vaatii?

[pnuu]

Mallilla ei ole väliä, kaikissa riittää tähän käyttöön sekä muisti että I/O-väylät. Helpointa tietty on, jos Arduinossa on suoraan USB-liitäntä :-) Itselläni on Duemilanove, jonka uudempi versio on Uno. Myös kaikki Arduino-kloonit ovat käyttökelpoisia, niitä saa vähän halvemmallakin.

[pnuu]

Hämmentävää kyllä, mutta viime yönä (8./9.12.2011) oli hetken aikaa lähes selkeää puoli kahden kahta puolen. Alla käppyrä jossa tuo pilvissä ollut aukko näkyy varsin kivasti.



Ja sitten yksi kuva vielä kaveriksi taivaskamerastani. Tässä 60 sekunnin peak-hold kuvassa näkyy vähän pilviä, mutta ne olivat aika ohuita ja tämän kuvan ajalta onkin tuo käppyrän alin lukema. Kuva-ala ei myöskään vastaa IR-lämpömittarin näkökenttää, vaan katsoo sitä alemmaksi. Täysin selkeällä säällä ja alhaisemman absoluuttisen kosteuden vallitessa tuo lämpötilaero tulee varmasti vielä paljon suuremmaksi.



Kuva on pino 8.12.2011 23.47.54 - 23.48.53 UTC väliseltä ajalta. Nuo oikean yläreunan heijastukset tuleva kamerakotelon lasissa olleista vesipisaroista, eli sateesta ei ollut vielä kovinkaan kauaa ja kosteus sen mukainen.

[Esko Lyytinen]

Yleiselektroniikasta MLX90614 

Onkohan tietoa olisiko saatavilla vastaavan kaltaista sensoria analogisella ulostulolla ?

Esko

[Timpe]

Hyvinkäältä saa vertailutietoa samasta aiheesta, kun tsekkaa Petri Kehusmaan pilvisensorin graafit täältä. Täällä oli selkeämpi jakso muutamaa tuntia myöhemmin.

[pnuu]

Onkohan tietoa olisiko saatavilla vastaavan kaltaista sensoria analogisella ulostulolla ?

Ei ole tullut vastaan. Luultavasti tuon hintaluokan antureita ei juurikaan muita ole, kalliimpia ammattitasoisia löytyi joitakin googlella.

EDIT Tuli viestin lähettämisen jälkeen mieleen, että peltier-elementtejähän on käytetty analogisena pilvisyysanturina! Itsekin tuota pitänyt kokeilla, kun on joskus joulu/synttärilahjana saatu peltieriä jäähdytyselementtinä käyttävä yhden tölkin "jääkaappi" hyllyssä pölyttymässä. Peltierin eri puolien välille syntyy lämpötilaero, jos taivas on selkeä. Tämä taas synnyttää jännitteen, joka on verrannollinen tuohon lämpötilaeroon. Saatava jännite toki on hyvin pieni, joten tarvinnee hyvän lineaarisen vahvistimen tai todella hyvän jännitemittarin. Nämä pari linkkiä tuli äkkiseltään vastaan:

http://www.astro.uni-bonn.de/~kbagschi/cloud.shtml
http://www.noao.edu/staff/gillespie/projects/cloud-detector.html

Googlella löytyy lisää hakusanoilla "peltier cloud sensor".

Hyvinkäältä saa vertailutietoa samasta aiheesta, kun tsekkaa Petri Kehusmaan pilvisensorin graafit täältä. Täällä oli selkeämpi jakso muutamaa tuntia myöhemmin.

Olenkin välillä vilkuillut tuota. Tuo yläpaneelin lämpötilakäppyrä vaikuttaisi olevan yksinkertaisesti ilman ja taivaan lämpötilojen erotus. Enää tarvitsee vain löytää sopivat kynnysarvot, niin saisi jonkinlaisen automaattisen karkean luokittelun aikaiseksi tuohon omaan viritykseeni.