Температура моря в Коктебеле — на сервис IoT narodmon.com

На юге, в морских краях, во время купального сезона часто можно услышать вопрос: «Как вода?». И это вопрос не про температуру воды в кране, и не про ее вкус. Это про температуру воды в море. Часто отвечают: «теплая», «холодная», «нормальная», что не в полной мере отражает ее температуру. Чтобы восполнить этот пробел, и перед походом на море точно знать, что тебя ожидает и была разработана данная «система».

Система состоит из радиобуя и приёмной станции. Приемная станция (Дозор метео RF) расположена в удачном для проекта месте- в 70 метрах от берега, в прямой видимости водной глади и имеет доступ в интернет через WiFi. С датчиком немного сложнее. Вначале планировалось установить классический буй, с якорем, в 50-60м от берега.  Но затем пришлось отказался от этой идеи. Во-первых, конструктивно сложно реализовать бесперебойную круглогодичную работу, с учетом зимних штормов — оторвет. Летом другая опасность — проплывающие мимо одинокие или стайные «луддиты» с высокой вероятностью оторвут или приведут буй в негодность… Решил попробовать найти понимание у «держателей» охраняемых пирсов. Кстати, понятно почему охраняемый? Неохраняемый также вандалолуддитоопасен…

Первый блин оказался комом: администрации одного из пирсов чужды наши начинания. Второй блин оказался съедобным. Руководство причала №213, он же «Альма» заинтересовалось проектом и без колебаний дало «добро» на установку. За что им огромное спасибо!

После обследования место установки, была «сгенерирована» конструкция «буя».  

Конструкция «буя»

«Буй» — это конструкция длиной 2,2 м из спаянных  пластиковых труб (для холодной воды под пайку) 2-х диаметров — 25 мм и 32 мм. На нижнем конце 25 мм  трубы, который будет под водой, длиной 110 м, напаян переходник с внутренней дюймовой резьбой. В него вкручивается латунная заглушка, в которую установлен термодатчик на SI7021, он же HTU21D.

Заглушка с термодатчиком.

Почему SI7021, ведь это фактически датчик влажности? Потому что

  1. в нем есть датчик температуры;
  2. работает при напряжении питания 1,9V, что важно при автономном питании;
  3. он у меня был;
  4. в морской датчик вписалась конструкция наружного модуля от прибора Дозор метео RF (плата, прошивка).

Плюс по датчику влажности (его показания также передаются на «базу») есть возможность отслеживать влажность внутри «буя». Т.к. буй герметичен, то повышение уровня влажности укажет на разгерметизацию и необходимость ее срочного устранения. Пока же все Ок…

Установленная платы датчика в заглушке.

Между платой датчика и корпусом заглушки установлена теплопроводная прокладка. На углы платы нанесен герметик Victor Reinz (после отвердевания он напоминает резину), и под небольшим давлением на плату устанавливается на сушку. После высыхания герметика плата  плотно прижата к поверхности заглушки, тем самым обеспечивая хороший тепловой контакт.

Труба 25 мм спаяна с трубой 32 мм (верхняя, надводная часть). Это необходимо, т.к. плата установлена в верхней части буя, а габариты платы относительно большие- 28х40 мм. Да и батарея имеет диаметр 24 мм.

Плата «буя».

Возможно было конечно разработать плату под элемент CR2032, но емкость элемента CR2450 (500mAh) и CR2032 (200mAh)говорят в пользу первого- менять часто батарею на буе не особо бодрит…

Трубу 32 мм пришлось немного проточить (стараюсь избегать токарно-фрезеровальных работ, но  другая идея конструкции для быстрого доступа к батарее меня не посетила), чтобы на нее с лёгким натягом одевалась тонкостенная пластиковая канализационная  труба D32 мм. Как раз именно в этой трубе расположена плата модуля-МК ATtiny24A, приемопередатчик CC1101, батарея.

Плата модуля перед сборкой буя.
Плата модуля в трубе

Собранная верхняя часть

Собранная верхняя часть.

Труба сверху закрыта пластиковой заглушкой (продается в магазине).

Верняя часть буя закрыта заглушкой

Все соединения смазаны указанным выше герметиком, в том числе и резьба «подводной» заглушки. Не забывая, конечно перед сборкой установить батарею… 

Плата приемопередатчика и плата датчика соединены между собой 4-мя 2-х метровыми проводами: +3v, GND, SDA, SCL.

Схема буя.

Схема «буя»

Схема и плата соответственно разрабатывалась как тестовая. В крайнем варианте не установлена МС DS18B20 (IC3) и МС стабилизатора (IC1)-питание на узлы поступает напрямую от батареи. Минимальное напряжение, при котором сохраняется работоспособность модуля — 1,9V.

Как указывалось выше, расчетное время автономной работы составляет 2 года. Это значение получено в результате очень существенных поправок в худшую сторону. На самом деле получилось порядка 1500 дней. Проверим на практике. Для желающих посчитать привожу входные данные:

  • Батарея GP CR2450 – емкость 500 mAh;
  • Ток  в паузах между передачами – 5 mkA;
  • Ток во время передачи – 26 мА;
  • Длительность передачи 80 мС;
  • Период передачи 280 с;

Температура в Коктебеле редко бывают меньше — 10°С, суммарно максимум 20 дней в году. Зимы относительно теплые.

Расстояние между буем и приемной станцией примерно 1100 м, а выходная мощность передатчика СС1101 составляет 5 мВт. Для уверенного приема необходима хорошая антенна. Была разработана 7-ми элементная Yagi с расчетным коэффициентом усиления 10,3дБ (не dBi !).

7-ми элементная антенна 868 МГц.

Файл mmana прилагается. Материал- П-образный алюминивый профиль 10х15х10 мм и медный лакированный провод D2 мм, хотя надо 3мм…

Скачать: Yagi_7el_886_d3mm_10dB
Скачано: 12, размер: 45 B

Антенна установлена на 5 этаже.

Приемная антенна на стене . Прямая видимость буя

Далее был проведен тест на дальность приема данных. В процессе тестирования расстояния передатчик имел следующие параметры:

  • Выходная мощность  — 1 mW;
  • Скорость передачи данных – 10 kbit
  • Девиация – 5,1 kHz
  • Частота – 868,7 MHz
  • Длина пакета – 20 byte

Дальность связи составила 2,7 км- от одного края Коктебеля до другого. Дальше отойти не получается- Коктебель закончился… Связь была уверенная на протяжении всего пешего «променада». Уточняю- всегда была прямая видимость. На фото- вид со стороны антенны, добрался до самой дальней точки, последние дома под горой Карадаг.

Коктебель

После тестов и административных продвижений буй был установлен на причале «Алма». Мощность передатчика поднял до 5 mW.

Установленный буй.

Длина причала 50 м, датчик находится на глубине 50 см.

Буй закрепил при помощи длинных кабельных нейлоновых стяжек. Пришлось немного искупаться, но это даже в тему — вода была +24 С.

Крепление буя.

Расстояние на карте

А так на местности

В последствии показания температуры воды кроме сервиса IoT narodmon.com были выведены на видовую вэб-камеру. Спасибо Владимиру Дубишкину за помощь в этом вопросе.

Собственно, камера

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*

code