La seconda parte del progetto ponte solare, contempla l?impiego di una scheda a microprocessori, in grado di gestire volendo, il carica-batterie solare, oltre a gestire ovviamente la comunicazione LAN.
Il carica-batterie ? progettato per funzionare in piena autonomia con una gestione relativamente semplice, oppure volendo pu? cedere il controllo ai processori con una gestione della carica e della batteria decisamente pi? avanzata. La scelta dei micro ? caduta ovviamente sui PIC, 16F877 e 16F876, in quanto il pollus su di essi ha oramai una esperienza decisamente elevata. Dovendo progettare questa scheda, ci siamo chiesti cosa poteva servirci, in modo da inserirlo in fase appunto progettuale. Le cose pi? importanti ovviamente erano i monitoraggi delle correnti e delle tensioni, dei pannelli e delle batterie. Ci siamo poi riservate diverse linee di comando per pilotare dispositivi esterni, quali ad esempio l?Access Point, il reset dell?access point, una IP-WebCam, un circuito di sorveglianza, ecc? per un totale di 6 rel?. Ovviamente non potevano mancare i monitoraggi termici, quindi ho inserito 2 termometri di precisione con sonda in corrente AD592 in scala Kelvin, in modo da avere letture sia in range positivo che negativo, con la possibilit? di spostare l?offset di zero da 0 a 5 volts e quindi di posizionare a piacimento la scala. E? da tenere presente che il micro non accetta tensioni negative in ingresso, quindi per leggere temperature sotto lo zero non si possono usare sonde come la LM35 che appunto danno tensioni negative. Essendo limitata la scala dal AD Converter del micro a 5 volts, con l?utilizzo della conversione a 10bit, abbiamo impostato 100 ?C come range massimo. Quindi con una risoluzione di 4,8mV/bit. Considerando che la sonda mi da 1 ?A/?K e io la converto a 10mV/?C, ottengo una lettura in gradi capace di discriminare il mezzo-decimo di ?C, Pi? che sufficiente per la maggior parte degli impieghi. Per utilizzi pi? semplici ho inserito poi altri 3 termometri (mi restavano 3 ingressi liberi sul micro, e li ho usati?poi se servono ci sono, altrimenti si lasciano gli ingressi cortocircuitati e via!) con scala a 50 ?C ma con sonda LM35 in tensione, quindi solo con range positivo da 0 a 50?C, sufficiente per monitorare la temperatura di dissipatori, o delle batterie stesse. Le funzioni pi? importanti, sono state ovviamente assegnate all?877, quindi i rilevamenti di tensione e correnti, le linee di comando e gli ingressi. Inoltre l?877 si occupa delle comunicazioni oltre che di tutte le operazioni di controllo del carica-batterie. Spettano sempre a lui le funzione di orologio, decodifica DTMF e controllo Back-Door. All?876 sono invece demandate le funzioni di controllo del display , il controllo delle temperature e la decodifica del radio-sync DCF77 (vedi pi? avanti). I due microprocessori lavorano in protocollo seriale tra loro in modalit? asincrona. Oltre alle correnti, tensioni e temperature, ho inserito poi dei controlli digitali, quali ad esempio la segnalazione di full-charge battery che viene dal carica-batterie, quella di pannelli on-line (quando i pannelli superano gli 11,5V), un ingresso per la segnalazione di allarme intruso (cui sar? poi possibile inserire sensori perimetrali in caso in intrusione non autorizzata sul ponte) pi? tre microswtich. Questi microswitch, azionabili manualmente sul circuito, hanno la funzione di accendere la retroilluminazione temporizzata del display, di cambiare le videate del display, l?ultimo ? riservato alla funzione di master reset.
Su questa funzione, ci siamo soffermati abbastanza, critici e dubbiosi, con la temuta domanda
??. ma se i micro si bloccano, che succede?? Te li fai te i Km di macchina per resettarli??
No, decisamente no. Non doveva e non poteva succedere!
Quindi pensa e ripensa, abbiamo ideato un circuito Watch-Dog, pilotato dal micro principale, in grado, nel caso di malfunzionamento, di attivare il master reset che praticamente resetta sia i microprocessori che il modulo LAN, ripristinando il normale funzionamento.
Per effettuare i primi test, non disponendo del modulo LAN (l?interfacciamento LAN era ancora in fase pre-concepimento, tanto che pensavamo di utilizzare cose come l?ENC28j60, abbandonato poi perch? per la gestione necessitava di un 877 tutto suo!) abbiamo inserito nel circuito una interfaccia seriale MAX232, cos? da interfacciarsi direttamente col PC su una comunissima seriale.
Altre cose che sono state inserite nella scheda dei micro, sono l?orologio, con un circuito RTC, ovvero il DS1307. Non contenti di questo, abbiamo aggiunto anche un ingresso specifico per la codifica DCF77, ovvero la decodifica del segnale radio di radio-sincronizzazione del segnale orario, quello che viene irradiato sui 75KHz dalla germania. Il primo prototipo lo abbiamo sviluppato con il circuito di codifica inserito, speranzosi che potesse funzionare!! Il circuito di decodifica si basa su un integrato in SMD delle telefunken, l?U4221B. Purtroppo per strada ci siamo accorti che la lettura di questo decodificatore e soggetta a tantissimi disturbi, dovuti anche alla frequenza impiegata. Quindi riuscire ad avere una lettura ogni qualche ora gi? sarebbe pi? che soddisfacente. Ma non abbiamo avuto neppure quelle?.vuoi per i disturbi causati dai micro, vuoi per quelli ancora maggiori generati dall?UPS in funzione, non siamo riusciti ad avere riscontri positivi sul funzionamento. Quindi nel secondo prototipo abbiamo eliminato la presenza fisica del circuito dalla scheda, lasciando per? aperta l?implementazione dello stesso con un ingresso lasciato attivo e predisposto sulla scheda per lui. Per ora la sync dell?orologio dei micro la lasciamo all?interfacciamento del PC, in seguito vedremo se sar? possibile sviluppare il circuito all?esterno e allora magari sincronizzeremo il PC con l?orologio del micro, che al quel punto sar? indubbiamente pi? preciso! Per finire la vera chicca del circuito, ovvero le eeprom per il data-logger!
In questa scheda ne sono state previste 4, altre 4 saranno implementate nella scheda Back-Door, portando il totale a 8. Ci? significa che utilizzando delle 256, avremo a disposizione ben 1MB (urka!! urka!!). Mi rendo conto che con le memorie PC cui siamo abituati oramai 1MB ? roba da ridere?.non vi nascondo che in fase di concepimento si ? discusso sul caso di adottare qualcosa di pi? complesso, come una interfaccia per SD. Ma quando siamo arrivati a fare un po? di conti su quanto riuscivamo a stivare nelle eeprom, ci siamo resi conto che potevano bastare. Con le 256, e con i dati che pensiamo di stivare (tensioni e correnti con una lettura di 1 al minuto ? frutto di una costante media di 4 letture al secondo) ci sta qualcosa come una settimana di dati. Considerando che il server dovrebbe effettuare il download delle eeprom una volta al giorno?.il problema non si pone. Questo ? quanto fa in hardware la scheda. Le implementazioni in FW invece interfacciate al SW, sono in fase di sviluppo. Vi anticipo solo che stiamo sviluppando tre principali modalit? di funzionamento, con controllo in tensione (tensione di batteria, il meno importante in realt? in quanto ? la stessa modalit? che usa il circuito carica-batterie gi? da se in piena autonomia), in corrente, con controllo del tipo: attiva l?UPS se la corrente dei pannelli ? uguale o superiore o in % rispetto a quella del carico, o addirittura direttamente in potenza con le stesse modalit?. Queste parametri saranno poi impostabili ovviamente da PC, permettendo di personalizzarne e ottimizzarne l?uso. Ovviamente questo tipo di utilizzo si presta nel caso di uso promiscuo tra energia generata dai pannelli ed energia proveniente da rete elettrica. In caso di uso esclusivo di pannelli (come l?uso su un ponte WiFi) non ha ovviamente senso effettuare questo tipo di commutazione.
Altra chicca ? l?idea che ha avuto il pollus per il calcolo della potenza reale residua nella batteria.
In pratica partendo dalla batteria scarica, facendo adeguatamente i conti tra le potenze in entrata, in uscita, perdita sul circuito e sapendo quando la batteria raggiunge la piena carica, ? possibile calcolare la potenza giornaliera in entrata/uscita e soprattutto quanta ne resta realmente nella batteria. Ovviamente si considera sempre un certo grado di approssimazione, approssimazione che comunque il micro ? in grado di affinare mano a mano che esegue i cicli di carica e scarica.
Insomma la parte che compete il cosiddetto ?cervello? del sistema ? decisamente complessa, tanto che il pollus lamenta di aver esaurito la memoria di programmazione a disposizione dell?876 e di essere all?80% di quella dell?877. Insomma, il cuore del sistema per quanto ormai completo in hardware, ora ci sta facendo penare e non poco sul lato software, specialmente per l?interfacciamento con il software che stiamo sviluppando per il PC in visual-basic. Ma di questo vi descriver? nell?ultima parte del progetto, la scheda LAN/BackDoor.
Per una miglior definizione delle foto qui:
http://web.tiscali.it/absolute.infinity/PonteSolare/RiassuntoSolare2.bmpPer lo schema elettrico parziale della scheda qui:
http://web.tiscali.it/absolute.infinity/PonteSolare/Schemi/SchedaComandoA4.jpgP.S.
Il traliccio che vedete in una delle foto con su abbarbicato il nostro ?Messner? (alias Nuvolarenz)
? quello dove andr? piazzato il ponte WiFi che useremo per monitorare il ponte UHF cittadino.
Nell?ultima invece, parte del team al lavoro
.
