Båtautomasjon med batteriovervåking og Zigbee

[Fantino]

Jeg tror absolutt du er på rett vei, men mulig vi snakker ørlite grann forbi hverandre 😁 En slik ‘klokke’ kompenserer egentlig for spenningsvariasjoner på egenhånd da forsyningen blir delt over to spoler som virker i hver sin kvadrant via en fast motstand + sensorens motstand.

 

Men til saken: Setter du INA mellom sensor og klokka sin sensortilkopling så blir bus voltage spenning over sensor og strømmen du måler er strømmen som går gjennom motstand. Da regner du ut motstand sensor ut direkte og trenger ingen korreksjon for variasjon i forsyningsspenning da den allerede er kompensert for.

 

For å gjøre det dønn nøyaktig så kan du ta (bus voltage minus shunt voltage)/current. Da tar du bort den ørlille feilen fra spenningen over shunten også. Den vil dog bare gi deg motstanden av shunten i tillegg så feilen er ikke stor. 

 

Så som sagt, om du har klokke på den tiltsensoren også så trenger du ikke ekstra motstander om du måler på denne måten med INA. Og forutsatt at jeg har forstått virkemåten til INA riktig ut fra linken du postet!

 

Jeg burde skrevet ADC2 ja. Det er den som ikke er tilgjengelig når WiFi brukes. Det er bare en på ESP8266 og kun via en pinne.

[Mastiff]

Vi får håpe at jeg finner ut av det når jeg går i gang med det. Jeg har liggende noen klokker, så kanskje jeg bare skulle sette en i styrehuset på tiltsensoren for enkelhets skyld. Men jeg får en sånn motstandspakke på tirsdag, den er alt bestilt gjennom en som skulle til storbyen. Kan du være så snill å tegne opp hvordan jeg skal koble det med og uten klokka hvis jeg skal bruke motstander og GPIO-pinnene på ESP32-en? Eller blir det for mye å be om? Jeg vet ikke hvor lang tid sånn tegning tar for deg.

[Fantino]

Et forsøk følger:

 

Øverst til venstre slik jeg antar sensor og klokke er koplet.

 

Øverst til høyre slik jeg ville satt inn INA i kretsen. Og indikert hvorfor bus voltage minus shunt voltage burde bli lik spenning over sensor.

 

Nede til venstre hvis du skal prøve å måle på et oppsett med klokke og sensor uten INA. To spenningsdelere på 40/10 k for å dele spenning på 5 slik at ESP kan lese den på ADC pinne. Må ganges opp igjen for å få rett spenning men det interessante tallet er forholdet mellom de to spenningene. Ville tatt tallet målt ved sensor / (tallet målt på forsyning - tallet målt ved sensor). Denne Spenningsdelerene kan økes til 400/100 hvis de forstyrrer avlesningen, men dette vil også øke støyen på lesningene så flere samples er lurt i så fall.

 

Nede til høyre slik jeg ville prøvd å måle med kun sensor og ESP. Forer sensor med 3.3V via en 200/220 Ohm motstand og måler mellom disse. Du kan også måle 3.3V for å få det mer nøyaktig men denne tror jeg ikke du trenger koble opp for jeg mener du kan kode en avlesning av 3.3V pinne til ADC. 
 

 

[Mastiff]

Flott, mange tusen takk!  Jeg forstår hvordan det skal kobles. Jeg forstår ikke helt hvorfor, i et par tilfeller (det med at kabelen fra ADC etterpå skal gå til en 10K motstand og så til jord/minus), men det har ikke noe å si. Jeg ser du har tegnet inn 40 K ohm-motstander på bildet, men de som kommer i Kjell-settet er på 39 K ohm. Men det går bra, for jeg kan vel koble sammen en 40 K ohm og en 1 K ohm, det følger med sånne.

 

Jeg har også sikret meg den VDO-rorsensoren jeg nevnte (220 kroner med porto), så jeg satser på at jeg kan bruke den på heisen, så får jeg se om det blir med eller uten klokke.

[Fantino]

Mastiff skrev 10 minutter siden:

Flott, mange tusen takk!  Jeg forstår hvordan det skal kobles. Jeg forstår ikke helt hvorfor, i et par tilfeller (det med at kabelen fra ADC etterpå skal gå til en 10K motstand og så til jord/minus), men det har ikke noe å si. Jeg ser du har tegnet inn 40 K ohm-motstander på bildet, men de som kommer i Kjell-settet er på 39 K ohm. Men det går bra, for jeg kan vel koble sammen en 40 K ohm og en 1 K ohm, det følger med sånne.

 

Jeg har også sikret meg den VDO-rorsensoren jeg nevnte (220 kroner med porto), så jeg satser på at jeg kan bruke den på heisen, så får jeg se om det blir med eller uten klokke.

40/10 er en spenningsdeler. Totalspenningen over de 50 kOhm vil fordele seg 80/20 slik at du leser 1/5 av spenningen der ADC koples til (den tåler max 3.3V). Du kan bare bruke 39 k og 10 k uten å dille med 1k. Den tåler over 15V totalt likevel. Det er litt toleranse på motstandene så helt spot on blir det uansett ikke.

[Mastiff]

Skjønner! Takk! Jeg får motstandssettet i kveld, så i morgen skal jeg se om jeg får tid til å leke litt. Det skal jo uansett bli regn, så det er ikke noe å jobbe med i selve båten, og fruen har senvakt...så da blir kjøkkenbenken til forsøksbenk! Med noe pap under, for sikkerhets skyld. 

[Fantino]

Jeg kjøpte vel det første settet med motstander for 10 år siden. I dag mannet jeg meg endelig opp til å få litt system da jeg innså at jeg ikke kom lengre på prosjektet mitt fordi jeg gruet meg til å lete etter riktig motstand 😂

 

 

[Mastiff]

 Jeg har funnet en kalkulator på nett, men jeg håper jo at de fra Kjell er merket...

 

Her er ellers sånn som jeg satte opp endebryteren som viser at motorheisen er kommet helt opp og det er trygt for automatiseringen å tilte opp motoren. Jeg tar ikke sjansen på å bruke oppsettet med rorindikatoren til det, for hvis motoren tiltes når heisen ikke er på de øverste 5 cm, vil det bøye festet til styresylinderen. Jeg har justert inn bryteren sånn at den løses ut når heisen er omtrent 1 cm fra toppstilling ved å bruke muttere og skiver til å bestemme høyden på plata som presser bryteren opp. Jeg vurderer å fylle bryteren inni med smeltelim, siden skruer og sånt inni ikke er syrefast (det er ikke skruene på utsiden heller). Men kanskje det holder å sprøyte på en sånn nanospray som skal gjøre elektronikk fuktsikkert. Endebryteren er iallfall IP66.

 

[Fantino]

De er nok merket og i bunter men de buntene er veldig flinke til å falle fra hverandre 😝 Kjekt å sjekke med et multimeter om en ikke er sikker.

 

Ikke godt å si hvor robust den endebryteren er i praksis. Ville trodd det ble klussete å få fylt den helt med smeltelim? Nanospray var nytt for meg. Vet det finnes lakk, men om jeg skulle gjort noe ville jeg fylt den opp med slik gel som elektrikerene bruker i bokser som graves ned tror jeg. Evt fått noe krympeplast på den, med et hull eller to i bunn. Selve kabelgjennomføringen ville jeg løsnet og sjekket. De har ofte godt av en dert med silikon eller lignende før en trekker til. Boksene jeg har hatt utendør, feks koplingsbokser på solceller, har blitt ødelagt av fukt som kommer gjennom kabelgjennomføringen, selv om denne liksom skal være tett. 
 

Du kan gjerne lage en ekstra sikkerhet i automasjonen ved at både endebryter og posisjon heis må være på riktig plass før tilt kjøres?

[Mastiff]

Det er nok greit å sjekke, ja. Men samtidig så vil disse buntene mine være bare 4-5 typer jeg faktisk har tenkt å bruke, så jeg legger nok dem i separate poser med en gang.

 

Det er min egen gjennomføring (den kom bare med lokk), men den er også en av tingene jeg har tenkt å ta. Jeg kan fylle den helt igjen med smelteilm, for jeg har flere gjennomføringer. Og den geleen har jeg ikke hørt om, men den høres jo veldig interessant ut!

 

Og dobbeltsikringer er alltid en fordel, selvsagt. Men jeg skal også ha en sånn endebryter på selve motoren, koblet til opp på tilten. Den skal bli utløst hvis motoren kommer for nær motorbrønnen, så det blir dobbeltsikringen.

 

Edit: Usikker på om den geleen vil funke her. Det er jo bevegelige deler inni boksen, og det virker som om geleen er vanskelig å styre bort fra dem. Men jeg kan iallfall bruke smeltelim på inngangen og over skruene som den er koblet over.

[Fantino]

Mastiff skrev 10 minutter siden:

Det er nok greit å sjekke, ja. Men samtidig så vil disse buntene mine være bare 4-5 typer jeg faktisk har tenkt å bruke, så jeg legger nok dem i separate poser med en gang.

 

Det er min egen gjennomføring (den kom bare med lokk), men den er også en av tingene jeg har tenkt å ta. Jeg kan fylle den helt igjen med smelteilm, for jeg har flere gjennomføringer. Og den geleen har jeg ikke hørt om, men den høres jo veldig interessant ut!

 

Og dobbeltsikringer er alltid en fordel, selvsagt. Men jeg skal også ha en sånn endebryter på selve motoren, koblet til opp på tilten. Den skal bli utløst hvis motoren kommer for nær motorbrønnen, så det blir dobbeltsikringen.

Dette er slik gel til koplingsbokser. Fås også i enkomponent på ‘fugetube’ (var det jeg brukte): https://www.billigvvs.no/raytech-magic-gel-sprint-450-1-flaske-klar-paa-10-sekunder-1300572?gclid=Cj0KCQjw0bunBhD9ARIsAAZl0E2WZ8EkRpUWQRARJGzHA8DX-dWiWeADT1X1TXZjBHjVKQzpfmocKIIaAiCNEALw_wcB

[Mastiff]

Det var den jeg søkte meg fram til, ja. Den vil nok renne over hele boksen før den stivner, tror jeg.

[Mastiff]

Skjønner ingenting her nå... Jeg koblet opp nederst til høyre (adc med sensor). Men ESP-en viser helt merkelige tall. Den kan legge seg på 1.08 når den ikke er tilkoblet i det hele tatt. Koblet til før motstanden gir den noe logisk, 3,16V, på den andre siden gir den 0.08, som vel egentlig er 0. Og jeg får ingen som helst endring av å flytte armen på sensoren. Jeg prøver med rorsensoren. Den viste seg å være av typen for dobbel styreposisjon, så 5-90 ohm. Men det skulle vel ikke ha så mye å si? Jeg har prøvd med motstander på begge sider av 200k (fra 150 og opp til 370), og ingenting ser ut til å endre noe som helst. Jeg har også prøvd med multimeter, og styreposisjonsgiveren fungerer som den skal. Og jeg har prøvd på et par forskjellige pinner (34 og 35), uten endring. Noen idé?

 

Koden ser sånn ut:

sensor:
  - platform: adc
    pin: 35
    attenuation: auto
    name: "Motorheis"
    update_interval: 2s

 

Edit: Morgen, og litt klarere i hodet, så jeg målte med multimeter. Med rundt 200 K motstand er det 0 på sensorsiden. Uten noen motstand varierer spenningen fra 3.30 til 3.16. Fremdeles får jeg ikke det inn på ESP-en, men jeg skal gjøre noen attenuation-forsøk. Men kan det være at det ikke skal være en 200 K motstand på plusskabelen? Jeg skal prøve med noen med færre ohm istedenfor, kanskje 200, og se hva som skjer da.

 

Edit 2: Det begynte å hjelpe, ja! 180 ohm ga fra 1,14 volt i den ene enden og til 0,14 i den andre enden. Den vimser litt, men det kan være dårlig kontakt i kablene, så jeg skal prøve å lodde sammen et sett senere i dag (foreløpig bruker jeg dupont hann og hunnkabler og stikker bare motstanden inn i hunnene). Uten motstand viser ESP-en 3.16 volt konsekvent, uansett hva indikatoren står på. Kanskje jeg bør prøve noen flere motstander?

 

Edit 3: Jeg gikk helt ned til 8 ohm, men da ble motstanden veldig varm. Hvilken verdi burde passe best på 3,3V og sensor på 5-90 ohm?

[Fantino]

Heisan! Ser at R på tegningen kan leses som K ja. Men motstanden må være 200 Ohm som du fant ut etterhvert. Poenget med den er å ikke gi kortslutning når den variable går til 0. Med 200 Ohm går det ikke mer strøm enn motstanden tåler (med litt margin).

 

At målingene er ustabile er vanlig når en tar enkeltmålinger, det er mye støy i en ESP krets. Så som jeg var inne på så bør du ta mange målinger og dele de ut på antall for å få et gjennomsnitt. Da blir det som regel temmelig stabilt. Prøv med 10 eller 100 målinger. Jeg er ikke vant med koden du bruker, jeg koder i Arduino IDE/C++, så ikke sikker på hvordan du lager en sløyfe som gjør dette. Ser også at du får lesningen direkte ut i volt (i Arduino IDE er den en verdi fra 0-4095). Mulig du kan få flere desimaler med? Oppløsningen skal være 3.3V/4096 = 0.00080566V. Med 180 Ohms motstand og 5-90 Ohms sensor burde du teoretisk få 3.3V*(5/185)= 0.0891V i ene enden av skalaen og 3.3V*(90/270)= 1.1V i andre enden, så verdiene dine er ikke helt på tyttebærtur. 

[Mastiff]

Takk! Da går jeg opp igjen i motstand, det ble godt og varmt med de lavere. Lurer på om jeg bør koble det til et relé, så det bare kjøres strøm gjennom dette når jeg faktisk trykker på knappen og kjører heisen opp og ned. Og så får jeg kjøre både sammenligning og flere avlesninger (aner ikke hvor mange ganger i sekundet det kan avleses uten at ESP-en begynner å koke eller snuble).

[Fantino]

Det er ikke dumt å kople via rele for for å unngå at det går strøm i kretsen hele tida. Med 200 Ohm motstand vil det gå 16.5 mA i kretsen og det blir en effekt på 54 mW. Motstanden tåler nok 250 mW så det skal gå greit.

 

Motstanden kan økes men som du fant ut så vil det ‘skvise’ måleområdet og gjøre målingen mer unøyaktig.

[Mastiff]

Bra, takk! 

[Mastiff]

Dette er forresten kode som funker med gjennomsnitt i ESPHome, den tar 100 målinger i sekundet og sender gjennomsnittet:

 

sensor:
  - platform: adc
    pin: 35
    attenuation: auto
    name: "Motorheis"
    update_interval: 10ms
    filters:
      - sliding_window_moving_average:
          window_size: 100
          send_every: 100
 

[Fantino]

Kom på: Et annet lite triks du kan gjøre for å øke nøyaktigheten når sensor er nær 0/5 Ohm er å bytte ut 200 Ohm med 2 x 100 Ohm og putte en på hver side. Dette vil flytte ‘vinduet’ der du måler spenning over sensor til midt på skalaen til ESP. Den er nemlig ulineær i topp og bunn. Du kan lese om det her:

 

https://randomnerdtutorials.com/esp32-adc-analog-read-arduino-ide/

[Mastiff]

Takk! Så du mener at jeg setter én på pluss og én på minus og fremdeles avleser sensoren på sensorsiden av den på plussiden?

[Fantino]

Ja, det vil flytte spenningsvinduet opp til ca 1.69-2.16V. Vil dog krympe det litt da endringen av total motstand blir mindre. Jeg er ikke sikker på hvilke motstander du har, en liten på minussida av sensor som gjør at 5Ohm avlesning kommer over 0.1V vil være det beste. Men det spørs jo om du i praksis bruker hele ‘slaglengden’ på sensor. Om det aldri går under ca 10 Ohm så er det ikke nødvendig. 

[Mastiff]

Jeg har det settet du anbefalte på Kjell med 1460 motstander i 73 forskjellige verdier, så det er et ganske godt utvalg (og alle er i sine egne, godt merkede ziplockposer, så de er lette å holde orden på!). Hva mener du da med en liten? For eksempel 150 ohm på plussiden og 47 på minus?

[Fantino]

Ah, da har du plenty ja! Jeg hengte meg opp i noe du nevnte tidligere ang ‘4-5 ulike verdier’. 

 

Da ville jeg bare satt en 4.7 eller 5.6 Ohm på minussida og latt den på 200 være som den er. Det vil flytte den laveste spenningen over det ulineære området. Og som sagt, dersom du til slutt i praksis ikke bruker hele slaglengden på den sida av sensoren så er det ikke nødvendig.

[Mastiff]

Takk, da gjør jeg det nå! Og jeg bruker absolutt hele slaglengden, den rekker akkurat så vidt over de 20 centimeterne som heisen beveger seg. Jeg må bare lage til et slags stag fra den del av heisen som beveger seg og opp til der jeg monterer sensoren.

 

Edit: 180 og 22 ga 1,33V til 0,46V på sensoren. 22 ble så vidt merkbart varm. Det ser ut som om den flytter seg ganske så jevnt når jeg dreier på sensoren. Kanskje det er midt i blinken?

 

Og litt merkelig: Hvis jeg tar jord ut fra en av gnd-pinnene på ESP-en, blir det ikke noe strøm i det hele tatt over sensoren. Jeg må ta det fra jord før Hobbywing-strømforsyningen. Det er 36 volts strømforsyning fra en PC som kjører systemet, men det samme skjer når jeg mater den med 12V.

 

Edit 2: Jeg skjønner ikke til den referansestrømmen. Med fire 820 K ohm motstander kom jeg endelig ned på 3,06, men multimeteret viser at det er rett under 0,8 volt der. Og den vimser 3,04 til 3,08 med samme kode som den andre (altså måling hvert 5. millisekund og sending hvert sekund), mens den på rorindikatoren ikke varierer synlig. Kjører jeg rorindikatoren ned, så den gir lavere spenning, skjer det samme med referansestrømmen! Som om de to blir lagt sammen, på en måte. Hva kan det være?

 

[Fantino]

Hmmm. Den største motstanden burde definitivt blitt varmere enn den lille. Det går jo samme strøm gjennom dem (alle står jo i serie håper jeg..). Jeg kjenner ikke Hobbywing men det kan høres ut som om den har isolert minus. Da er det skummelt å ta den til minus på sensorarrangementet og det kan muligens være årsaken til varmgangen. Du skal definitivt kunne ta ut 3.3V mellom ESP 3V3 og GND pinner. Den sensorkretsen vil maks bruke godt under 20 mA. Om du har et multimeter så er det greit å bruke det for å sjekke spenning og evt også strøm i kretsen, og hva som skjer på 3V3 pinne når du kopler inn sensorkretsen ikke minst.