Centralina per Stazione Meteo
La sfida progettuale, frutto delle scelte obbligate di collegamento, consiste nel ridurre al minimo il consumo elettrico
per permettere l'alimentazione mediante batterie ricaricabili.
Gli elementi che richiedono la quota maggiore di energia sono, a decrescere: la CPU, il modulo RF e il led
di attività.
Ho scelto di far lavorare il clock interno della CPU a 8MHZ, invece dei 32MHz iniziali, in quanto si dimezza quasi l'assorbimento.
Il firmware sfrutta poi la modalità SLEEP per ridurre al minimo l'assorbimento durante le lunghe pause di inattività.
Per il modulino RF c'è poco da fare: il consumo è un dato di fabbrica.
Il led di attività consuma preziosa potenza, ma senza di questo non c'è mezzo di capire se il tutto è alimentato
e funziona.
Per mediare al meglio il consumo, il Led lampeggia prima di inviare il pacchetto dati, in modo che
la sua quota di consumo non si sommi a quella della trasmittente. Con queste impostazioni, l'assorbimento medio durante
la fase attiva è intorno ai 20mA, per scendere a 1mA in fase di riposo.
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Modulo stazione esterna di rilevamento
Schemi elettrici
Concettualmente la centralina non è complessa.
Lo schema complessivo appare intricato
per via dei diversi collegamenti tra l'unità centrale e le sezioni periferiche.
Per questo riporto di seguito le immagini e le descrizioni delle varie sezioni logiche.
Il progetto nasce come prototipo e al momento (e forse resterà per sempre) realizzato su una
basetta millefori, per cui suscettibile di continue e importanti modifiche. In effetti,
un'area della basetta è stata lasciata libera per essere utilizzata quale 'breadboard'
nella fase di sviluppo e ampliamento.
Schema completo
Il cuore del modulo è il microprocessore PIC18F2580 che svolge tre funzioni: raccoglie i dati dai sensori, li elabora
e invia un pacchetto dati alla stazione base via link a radiofrequenza.
Tutti i pin della CPU sono utilizzati o comunque portati a connettori per futuri usi.
Nello schema è visibile anche un secondo Led ('ciclo') usato per il debug.
Sono presenti un dip-switch a 2 vie e un pulsante in parallelo allo switch-1, anch'essi
utilizzati ora per il debug, destinati alla selezione di modi di funzionamento alternativi.
Blocco CPU
Il collegamento tra i sensori esterni e la centralina avviene mediante un connettore DB9 femmina, del quale
3 pin sono utilizzati per GND, +5V e +3.3V. I sei pin rimanenti sono previsti per collegare 3 sensori con
2 fili ciascuno.
Al momento sono utilizzati i soli 2 fili del gruppo TX23.
Blocco Ingresso dati
Le alimentazioni a +5V e +3.3V sono generate in un modulo separato, descritto più aventi, e arrivano alla scheda principale tramite il connettore PSU. Funzione dei pin del connettore:
Blocco controllo alimentazione
Blocco programmazione ISCP
Blocco sensori interni
Blocco trasmettitore 433MHz
Blocco di alimentazione
Realizzazione
La postazione esterna è realizzata con una struttura in legno predisposta per essere ancorata alla balaustra del balcone.
Un ripiano orizzontale sostiene il gruppo anemometro-banderuola-pluviomentro; in futuro saranno fissati su un ulteriore
ripiano il banco di celle fotovoltaiche e gli eventuali sensori di irradiazione; mi piacerebbe rendere mobile il tutto
per realizzare un minimo di inseguitore del sole.
Sulla mensola verticale è fissato il contenitore plastico con l'elettronica.
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Realizzazione stazione esterna di rilevamento