Logger Solare del Bepi..
Registrare le temp. con un PC

Premessa dell'autore
By Giuseppe.. giuseppe.mian@tin.it

Porto la mia esperienza a portalsole nello spirito che domina questo sito, cioè la condivisione delle esperienze in maniera seria e costruttiva al fine di spingere, chiunque senta l'esigenza "di fare qualche cosa" per l'ambiente a passare dalle parole ai fatti!

A mio avviso, chiunque si affacci a questo mondo, deve essere mosso, in primo luogo, da una "spinta etica", le sole motivazioni economiche non bastano per superare le difficoltà che si incontrano nell'installare, sopratutto in abitazioni già esistenti, impianti solari termici.

E' con questo spirito che io e il mio amico Ivan, abbiamo affrontato l'esperienza; Ivan, in particolare, opera nel campo termo-idraulico, ma prima di avventurarsi professionalmente in questo mondo e di proporre ai suoi clienti, l'integrazione del tradizionale riscaldamento con il solare, ha ritenuto opportuno provare "in prima persona"..... e così ci siamo ritrovati a progettare prima e realizzare poi, due impianti solari, come una specie di "test plan" sui quali fare esperienza.

Il mio impianto è costituito da 3 pannelli acquistati in italia, (con su l'etichetta "Made in Italy" ma, credetemi, in realtà sono costruiti in Turchia!!!).

La scelta è caduta su tradizionali pannelli con superficie dipinta e non trattata in Tinox o simili, la resa di targa inferiore veniva, secondo noi, facilmente recuperata , a parità di investimento, con una maggiore superficie captante.

La superficie captante è costituita come, dicevo, da 3 pannelli con una superficie captante netta di 2,24 mq pari complessivamente ai 6,81 mq.

La circolazione è forzata: a causa della struttura delle tubature mi era impossibile realizzare lo "svuotamento"dell'impianto; l'accumulo è realizzato con un serbatoio verticale da 300 lt. con protezione catodica, acquistato dallo stesso fornitore dei pannelli del quale non cito la marca per non farne pubblicità ma è facilmente reperibile sul mercato

L'impianto di Ivan ha una struttura molto simile ma si differenzia per il fatto che ha solo 2 pannelli, per una superficie captante netta complessiva di 4,54 mq e per un sistema di regolazione dell'inclinazione rispetto all'orizzonte che ne permette l'ottimizzazione rispetto alla stagione in corso.

 

Una volta finita la messa in opera del primo impianto, il mio, nello spirito "di sperimentazione" che ci aveva motivato fin dall'inizio, era opportuno capire le dinamiche e i metodi di ottimizzazione. Per far ciò era fondamentale trovare un metodo semplice e per realizzare un'analisi delle temperature in gioco.

Era evidente che un'analisi accurata poteva avvenire solo attraverso il rilevamento computerizzato, e quindi dovevamo necessariamente trovare unsistema di interfacciamento della rilevazione delle temperature con un supporto digitale.

Dopo aver realizzato alcune soluzioni "tradizionali"  del tipo NTC/PTC e convertitori analogico digitali (MAX147) piuttosto  insoddisfacenti, e critici sono approdato ai sensori di temperatura I2C.... essi hanno il pregio di essere poco costosi (qualche € o free sample per i più fortunati che sono ancora all'università), facilmente interfacciabili con un PC attraverso poche righe in basic, necessitano di una connessione che può essere a bus (cioè tutti in parallelo) di soli 4 fili, 2 per l'alimentazione e due per la comunicazione; infine ne esistono di innumerevoli tipi, per esempio della Maxim  o della Microchip purtroppo però la maggior parte di quelli in commercio hanno sì elevate risoluzioni, mediamente 12 bit, ma hanno anche contenitori tipo "SO" o peggio come si vede nella foto (il chiodo sulla destra è la punta di uno spillo!), con dimensioni inadatte all'installazione "sul campo"...

... se non attraverso improbabili soluzioni come quella provata qui a lato che sconsiglio vivamente, o con l'utilizzo di appositi circuiti stampati, comunque difficilmente realizzabili.   

..per testare opportunamente i vari sensori abbiamo sviluppato in programmino in Visual basic che permetteva il confronto in tempo reale di più tipi di sensore.   

Alla fine abbiamo scelto il TC74 della Microchip, sicuramente non è il massimo come risoluzione e come insensibilità alla variazioni di tensione di alimentazione, ma il contenitore del tipo TO220 lo rende facilmente maneggiabile anche in cima al tetto e da chi ha le dita piuttosto grosse, e poi a noi non interessava tanto una misurazione precisa al centesimo di grado quanto le "dinamiche" con le quali si muovono tra loro le temperature significative dell'impianto.

Scelti i sensori è giunto il momento di sviluppare l'interfaccia di memorizzazione dei dati, sempre nell'ottica dell'installazione di prova, e quindi della massima versatilità di tutti gli elementi dell'impianto e quindi anche l'acquisizione dei dati, doveva essere facilmente adattabile ad eventuali soluzioni alternative e quindi abbiamo scartato Microcontrollori & C. perché richiedevano un eccessivo sforzo iniziale di sviluppo Software e poi eventuali variazioni dovevano necessariamente essere fatte in laboratorio con la riprogrammazione delle PIC e siamo ritornati al vecchio QuickBasic, che ha sicuramente molti difetti ma non richiede computer potenti, sistemi operativi costosi, si interfaccia in modo molto semplice con l'interfaccia parallela alla quale abbiamo connesso i sensori e infine ha dimensioni in Byte molto modeste.

Fedeli all'etica ecologica che ci ha mosso fin dall'inizio (o forse si tratta di spilorceria n.d.r.), abbiamo quindi recuperato un vecchio PC (con un processore Pentium II), rimosso tutto ciò che non era strettamente necessario, (CDROM, Hard Disk ecc.), staccate le ventole inutili del case e dell'alimentatore (per fortuna il PII non ha necessità di ventola sul processore) e ridotto il clock nel bios per limitarne il consumo energetico, insomma abbiamo lasciato solo la tastiera, e il lettore Floppy Disk da 1,4 MB.

Il monitor è necessario solo in fase di accensione o di ri-programmazione, poi può essere spento o rimosso. Il Sistema operativo (Dos 6) con il sw in QuickBasic compilato occupa circa 53 Kb e lascia un sacco di spazio libero per la memorizzazione dei dati, più che sufficiente per le nostre esigenze

 Quindi abbiamo scritto il software sotto riportato, esso, in caso di interruzione anomala del programma (black out), riavvia automaticamente la rilevazione dei dati, mentre, se l'interruzione è stata fatta dall'operatore, lancia una breve  sezione di configurazione nella quale è possibile cambiare:la porta parallela alla quale è collegata la linea I2C, il numero di sensori da interrogare e l'intervallo di tempo in secondi tra due interrogazioni.

Inoltre in un file a parte (TC74_cnf.txt), si possono introdurre delle correzione d'errore se, come nel mio caso, si utilizzano sensori del tipo a 3V alimentati a 5V o viceversa

Confermato le scelte precedenti, si passa alla fase di acquisizione. A titolo di esempio, con una interrogazione di 5 sensori ogni 2 minuti, si occupano circa 2,4 KB/ora, quindi in un floppy da 1,4 Mega, contenente sw e sistema operativo, possono essere memorizzati i dati di circa 526 ore, quasi 22 giorni!

I sorgenti del programma sono qui disponibili, la loro riproduzione o modifica è ovviamente consentita purché non si perseguano fini di lucro.

 

I sensori vengono alimentati direttamente dall'interfaccia parallela del PC, forzando a 1 5 uscite (ma proteggendole con un diodo) e sono messi in stand-by quando non sono interrogati, in pratica, ad ogni sessione di interrogazione il software, in primo luogo accende il sensore, poi esegue 10 interrogazioni successive, quindi memorizza la media delle misure e infine spegne il sensore passando al successivo fintantoché non ha completato la sessione di interrogazione, quindi si mette in attesa che arrivi il momento in cui ripetere l'operazione.

                                                                                                                                                                             CONTINUA   >>>