Lysmåling med et lille solpanel

Et lille solpanel fra en af de billige havelamper er fint til lysmåling, men først skal man lære det at kende. Mit solpanel stammer fra sådan en havelampe, ca. 10 cm i diameter, og sikkert fundet i Netto. Det blev kasseret da myrerne havde fyldt det med jord og myrebo.

Her er indmaden fjernet, og solpanelet loddet til en ledning. Det hele er fyldt med silikone og limet til et vinkelbeslag, det skete i omvendt stilling, og derfor er limen løbet lidt ned.

Der er 5,5 meter ledning, og nu skal der måles, hvor meget strøm panelet laver. Det blev anbragt vinkelret på solen, kl 13-13:30 på en skyfri 15. oktober.

I den anden ende er ledningen midlertidigt koblet til et såkaldt breadboard, også kaldet fjumrebræt. Det har en masse huller, der er forbundet halvvejs tværsover, og man kan stikke modstande, transistorer og andet i, og forbinde dem med små ledninger.

Uden belastning gav panelet 19,2 V, (Volt), med belastning på 2,2K (Kiloohm, 2.200 ohm) eller 10 K var spændingen også 19,2V. Det skyldes, at solpaneler hurtigt når en vis værdi i volt, stiger lyset er det strømstyrken i Ampere, der stiger.

Arduinoen kan ikke tåle over 5V i den analoge input, derfor skal der laves en spændingsdeler.

I et elektronisk kredsløb med jævnstrøm er strømstyrken konstant i alle dele af kredsløbet, men spændingen falder med modstanden, efter Ohm’s lov:   Strømstyrke, A = Spænding, V  * modstand, ohm
Har man f eks 2 modstande i serie, efter hinanden, den ene på 10K og den anden på 5K, og der er sat 15V til dem, så kan man måle 10V over den store modstand, og 5V over den lille.

Jeg startede med en modstand på 10K efterfulgt af en på 2,2K, og målte 15,8V og 3,5V over modstandene. De 3,5V er lige lidt nok, så næste forsøg var med 10K og 4,4K, og gav 13,3V og 6,0V. 
6,0V er for meget, så jeg endte med 10K og 3K, med 14,8V og 4,5V, og de 4,5V er fint til at måle via Arduinoen.

Ud over at registrere, hvor meget solenergi der er , kan målingerne bruges til at styre LED-lamper i drivhuset, så de ikke er tændt i solskin, og til at styre vanding.

Fortsættelse følger…..

Måling af lys i drivhuset

Dette er ikke om µmol lys, eller Watt, og slet ikke om lumen, men blot det at måle, om solen skinner eller ej, og hvor meget. Det lyder simpelt, men somme tider er tingene ikke så lette.

Slow Gardening, dyrkning i drivhuset om vinteren, er forholdsvis nyt i Danmark. Der er for lidt viden om hvad der kan dyrkes hvornår, og hvordan det trives. Derfor er jeg ved at starte et projekt, hvor der måles temperaturer og lys i drivhuset, samtidig med at væksten registreres. Det skar i samarbejde med Spirekassen, hvor man kan få frø til Slow Gardening

Lys kan måles med forskellige sensorer koblet til en Arduino. Det mest almindelige er LDR, lysfølsomme sensorer, de har den skavank, at de ændrer sig med tiden, og det er ikke smart.

Så er der forskellige små trykte kredsløb med en sensor, for dem alle gælder, at de ikke egner sig til at komme udenfor, og en stor del af dem kan heller ikke klare direkte sollys.

LED, kender mange som  vækstlys – men hvis man vender plus og minus på en lille LED genererer den en svag strøm, som skal forstærkes ca. 100 gange for at kunne måles. Jeg har prøvet med 2 transistorer, og også en såkaldt operationsforstærker, men målingerne svinger for meget til at de kan bruges.

Så må der Googles lidt mere, og et af forslagene er et lille solpanel, og sådan et havde jeg i skrammelkassen fra et billigt havelys. Det giver ca. 18,5 volt i direkte sol, og nul, når man lægger hånden over. Den analoge indput på en Arduino må ikke få mere end 5 volt, så jeg lavede en spændingsdeler af en 2,2 Kohm og en 1,0 Kohm modstand i serie mellem de to ledninger fra solcellen – regningsmæssigt passer det ikke, men modstande er ikke helt nøjagtige. Du kan læse om spændingsdelere på Google, det er dog ret langhåret, du kan også lege lidt med en beregner, den brugte jeg.

En analog input på Arduino må ikke være over 5 volt, og det skal være jævnstrøm. Signalet bliver digitaliseret, lavet om til en værdi mellem 0 og 1023, og hvad kan man så bruge det til? Det kan bruges til at måle hvor meget solen skinner, og om sommeren kan man bruge det som basis for automatisk vanding.

DMI er der noget, der hedder Borgervejr. Sæt et flueben ved DMI-målinger og find en station med måling af solindstråling nær dig. På en dag med skyfri himmel kan du notere hvad den hjemmelavede måler siger, og hvad DMI siger, hver time. Så skal man finde den matematiske formel mellem lysmåleren og DMI’s målinger, og så har man en ret nøjagtig måler for solindstråling, i Watt pr. kvadratmeter. 

Da der er tale om sollys kan det omregnes til µmol, men den kan ikke bruges til at måle LED med, da de ikke sender på hele spektret. (Så sneg der sig alligevel lidt watt og µmol ind!).

Når jeg er kommet videre med mit vil jeg lave en kogebog, også til beregningerne….

Elektronik i drivhuset, datalogger

Der er stor interesse for elektronik i drivhuset, til styring af vanding om sommeren og temperaturen om vinteren. Man skal kende sit drivhus for at gøre det rigtigt, og især temperaturen om vinteren kan blive et dyrt bekendskab, hvis det ikke gøres nøjagtigt. 

Jeg styrer med en Arduino, et modul med en processor og diverse ind- og udgange. At bygge videre på den, så der kan logges data, er overkommeligt. Det findes moduler i samme størrelse, såkaldte shields, der kan sættes ovenpå Arduinoen. Jeg valgte et billigt shield, Iduino ST1046, fra Conrad,  https://www.conradelektronik.dk/p/udvidelsesmodul-datenlogger-modul-1525439

Det gemmer data på microSD kort, sammen med dato og tid, der kommer fra et integreret kredsløb, der drives af sit eget batteri. Loggershieldet koster 79 kr, microSD kortet, 2 GByte, 49 og en læser til kortet 8,63 kr. Læseren er til USB-C, og det har jeg ikke på min bærbare, så det skal man lige være opmærksom på.

Det skal live siges, at det pågældende shield er en kopi af det originale, og det kommer helt samlet, hvilket det originale ikke gør, så det er billigere, og der er ingen lodning.

Installation af bibliotek

Det er kompliceret, når elektroniske komponenter skal snakke sammen, men det er løst via biblioteker, der rummer en del kommandoer, og der sker så en masse, man ikke behøver at sætte sig ind i.

Manualen til ST1046 findes her http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/1500000-1599999/001525439-an-01-en-DATENLOGGER_MODUL.pdf
sammen med link til Adafruit, hvor bibliotekerne til ur og kort findes.

Trykker man på linket til biblioteket kommer man til en side, hvor der skal trykkes på en grøn knap med teksten Clone og download, og derefter vælges Download ZIP og SD-Master.

Nu skal biblioteket installeres i Arduino programmeringen. Tryk på Sketch, derefter Include library og Add ZIP library.

Her fik jeg problemer, det lod sig ikke gøre, måske er du heldigere. Ellers må man gå ud i Stifinder og trykke på ZIP filen, så den pakker sig ud. Derefter kan den lægges manuelt på plads. Marker den udpakkede fil, find i Stifinder Programmer(x86) – sikkert på C-drevet, gå ind i Arduino og Libraries og kopier det udpakkede bibliotek hertil.

Så lukker man Arduinoens programmering ned og starter den op igen. Nu er der eksempler på programmering under Filer, og så har man en chance for at finde ud af, hvad der sker, for der er ikke så mange eksempler på nettet.

Første gang, der uploades et program til dataloggeren, indstilles dato og tid efter computerens dato og tid, så se lige, om det er i orden.

Jeg skal måle en del temperaturer hvert kvarter og logge dem sammen med lysstyrke, og mine programmer kommer her på hjemmesiden.

Her ses dataloggeren oven på Arduino, alle forbindelser er ført igennem, og der kan forbindes til de ledige.

Elektronik i drivhuset

Et drivhus skal kunne være alene hjemme, så man kan tage på ferie eller weekend – strengt taget skal det også passe sig selv til hverdag, ellers går det lidt op og ned med pasningen. Først og fremmest skal man kunne styre temperatur og vanding.

Temperaturen er det letteste at styre, og mon ikke alle har automatiske vinduesåbnere? De koster ikke meget, og kan suppleres med at lade døren stå åben i varme perioder. Det gør ikke noget, at der bliver lidt køligt om natten, det har planterne godt af.

Vandingen kan klares med et vandingsur på en udendørs vandhane og slange og drypvanding. Det er overkommeligt, men der vandes på faste tidspunkter, og uanset om planterne trænger til vand. Et drivhus bruger en del vand, mit på 14 kvadratmeter bruger 25-40 liter om dagen i solskinsperioder, og det bliver let til 5-6 kubikmeter på en god sommer.

Når vejret er enten sol eller gråvejr er det ikke så vanskeligt at vande, men skiftet mellem sol og gråvejr eller gråvejr og sol er et problem. Måske hænger planterne ikke, når solen kommer frem, men de kan alligevel mangle vand, og tomater får griffelråd og agurker springer et par frugter over. For at klare den situation skal der måles og reageres, og det kræver elektronik og programmering.

Ja, det lyder nørdet, men er sjovt, så hæng bare på. Kernen i det hele er en mikroprocessor på en printplade med forbindelser. En meget populær er Arduino, som koster ca. 200 kr. Der findes kopier til ca. 70 kr, og de kan fungere lige så godt. Arduino’en skal have strøm, og en strømforsyning koster omkring 70 kr og op. Så skal der sensorer til, som måler f eks lys og temperatur, det er typisk fra 10 til 50 kr stykket. Elektronikken samles på et såkaldt breadbord, der har huller og forbindelser, så der ikke skal loddes.
Arduino’en, og tilsvarende, kan måle strømstyrker f eks fra en lysmåler, eller et digitalt signal f eks fra en temperaturmåler. Via et program kan der gives en impuls til et relæ, der styrer større strømstyrker. Til de fleste ting kan man finde programmer på nettet, og efterhånden finder man ud af, at det ikke er så svært.
Man kan starte for omkring 500 kr – alt efter hvor tingene købes.Jeg handler en del hos el-supply.

Elektronik er noget med strøm, og her gælder Stærkstrømreglementet. Jeg har spurgt myndighederne flere gange, og det er svært at få et klart svar, men min konklusion er, at Stærkstrømsreglementet gælder fra nul volt. Det vil sige, at man strengt taget ikke må rode med 5 volt fra en Arduino, men underligt nok må man skifte en stikkontakt med 230 volt.

Hvad gør man så? Snak med en elektriker om at få lavet en udendørs stikkontakt i drivhuset og om, hvordan resten af elektronikken håndteres. Strømforsyning og relæer kan elektrikeren bygge ind i en kasse, så man blot skal sætte ledninger i.

I alt hvad jeg herefter skriver om går jeg ud fra, at det elektriske er i orden og lovligt!

I kommende blogs vil jeg skrive om forbindelser til og fra Arduinoen, hvordan man måler temperatur og jordfugt, lidt om programmering og styring af f eks et varmeapparat i drivhuset og det, jeg roder med lige for tiden, nemlig måling af vækstlampers lys i de forskellige farver.

Kartofler i drivhuset på varm luft – lidt målinger

Jeg har et bed kartofler i drivhuset med en slange i bunden, hvor der blæses varm luft fra en solfanger i toppen af drivhuset – styret af en minicomputer.
Slutningen af marts har være usædvanlig kold, og med meget lidt sol, så kartoflerne er tydeligt bagud i forhold til de foregående år.

Men, der gives da solskinsdage, og kurverne herunder er fra den 30. marts 2018:

Den nederste, gule kurve, er temperaturen i bunden af beddet. Om morgenen var den nede på 5,06 grader, efter nogle kolde gråvejrsdage, og om aftenen var den oppe på 12,13 grader.
Lufttemperaturen, den grønne, er allerede om morgenen oppe på 12,56 grader, for der er kraft i solen. Fra lidt i 11 til kl 4 stod døren åben, derfor kommer lufttemperaturen ikke højere op.
Den blå kurve, Jordind, er temperaturen på den luft, der blæses gennem slangerne i beddet, og den røde kurve, Jordud, er temperaturen, når luften har opvarmet beddet. Forskellen mellem den blå og den grønne, ca. 5 grader, er opvarmningen fra solfangeren.
I et tilsvarende bed, uden luftvarme, var temperaturen sidst på dagen 7,00 grader.

Næste morgen var det frost, og temperaturen i kartoffelbeddet var 7,15 grader.

Den følgende morgen, 1. april, vågnede vi op til 12 cm sne, frost og kraftigt snevejr. Midt på dagen holdet det op med at sne, det var stadig overskyet, men meget skarpt lys. Temperaturen i drivhuset steg til 14 grader, og blæseren gik igang. I løbet af en times tid steg temperaturen i beddet fra 6,13 til 7,13 grader.

Marts måned havde halvt så mange solskinstimer som normalt, og det kan tydeligt ses. Det er dog en klar fordel at have varmelagringen baseret på luft i stedet for vand i slangerne, det er det lettere at arbejde med, og kan bedre udnytte en times solskin.

Kartoflerne er ved at komme op i drivhuset

Der er et lille bed med varmeslanger i drivhuset, varmen kommer fra solfangere under taget, der er nærmere om det her.

Nu er kartoflerne ved at komme op, på en dag med tæt snevejr og temperatur udenfor lige under frysepunktet.

Temperaturen i beddet var 5,46 grader idag, men på dage med sol eller let overskyet har den været oppe på 14-15 grader, og det sætter gang i væksten.

Med ryggen til kartoffelbedet var udsigten denne:

Så er der plantet tomater i drivhuset

De foregående år har vi haft meget solskin i det tidlige forår, så jeg såede måske lidt for tidligt. Tomatplanterne var 30 cm høje og begyndt at løbe, så de blev plantet ud i drivhuset i søndags, den 25. marts. I skrivende stund fryser det 2 grader, men tomaterne har det fint.

Det kan kun lade sig gøre fordi tomaterne står i et lille drivhus i drivhuset, en plantekuvøse. Den er opvarmet, dels af overskudsvarmen fra drivhuset, når solen skinner, og som ekstra sikkerhed lidt elvarme, ca. 40 Watt.
Elvarme er dyrt, men dette er styret af en lille computer, Arduino, der er programmeret til først at tænde for det når temperaturen er under 5 grader – det betyder også, at der bliver slukket for varmen lige så hurtigt de første solstråler kommer.

Og tomatplanterne? De ser ud til at klare det, de skal ikke stå så tæt, men lige nu er det nødvendigt.

Lys på en tåget dag

En tåget dag, helt stille og lidt vemodig stemning – råkoldt, temperatur omkring frysepunktet. Ikke et vejr til drivhuse, og dog, ved 11-tiden var der 19 grader i drivhuset. Hvordan det?

Forklaringen findes på lysmåleren, der styrer tilskudslyset, den står på samme værdi som i klart solskin. Når solen skinner kommer energien koncentreret fra et punkt, i tåge og overskyet vejr er lyset diffust, og kommer fra hele himmelfladen. Selv om man ikke opfatter det som stærkt lys, er summen af himmelfladen altså næsten den samme som i klart solskin.

Da jeg for nogle år siden startede på gartneriet PKM brugte jeg solen til at kalibrere mine lysmålere, ved at koble dem til en datalogger og lægge dem udenfor. Var der drivende skyer faldt indstrålingen selvfølgelig når der gik en sky for solen, men lige før, og efter, steg indstrålingen over den normale indstråling. Det var reflektion fra skyen, og det forbavsede mig første gang, men sådan lærer man jo hele tiden….

Så er der lagt kartofler i drivhuset

Der er lovet streng vinter den næste uge eller 2, men solen skinnede, der var 20 grader i drivhuset og kartoflerne havde fine spirer, og det kriblede efter at komme igang.

Jeg har bede i drivhuset, 3 terrassebrædder høje, med en blanding af spagnum og kompost. Sidste år havde jeg lidt elektrisk varme i bunden, men det hjalp ikke noget. Jord er en dårlig varmeleder, det var tydeligt at se da kartoflerne kom op – det gjorde de først langs kanterne, hvor varmen fra luften i drivhuset kan hjælpe lidt.

Her er et billed fra sidste år, kartoflerne er endnu ikke kommet op i midten af bedet, det gjorde de så senere. Mod kanten af drivhuset, til højre i billedet, er planterne lavere, fordi der er lidt koldere.

Så jeg besluttede at prøve med lidt luftvarme i bunden af bedet. Under taget er der varmeslanger fra et opgivet solfangeranlæg, men resterne kan bruges.

Først blev bedet tømt for kompost:

Dernæst lidt varmeslanger, såkaldte omrør, beregnet til at have vandrør i:

Kartoflerne er spiret i lys og har fine spirer:

De blev lagt lidt tæt:

Der blev ikke fyldt op med kompost, den nye top skal i lys, så den kan bestille noget, og jeg vil lægge kompost på efterhånden som de gror – svarende til at hyppe kartofler på friland.

Nu mangler der lige at koble en blæser til slangerne i bedet, og en styring, så blæseren kører når der er varmere i luften end i beddet.

Automatisk vanding i drivhuset

Vanding er en vigtig del af den daglige pasning af et drivhus, det kan gøres efter fornemmelse, også kaldet grønne fingre, eller det kan ske automatisk. Hvad man vælger er et spørgsmål om temperament og økonomi.

Planter kan mangle vand selv om de ikke er slappe. Prøv at bore en hånd ned i jorden – den burde være så løs, at man ikke behøver at grave. Jeg har tit mærket, at jorden er tør længere nede, selv om den er fugtig i overfladen. Det betyder, at planterne ikke udvikler rødder i bunden, og dermed er mere følsomme over for en udtørring.

Selvvandingskasser

Selvvandingskasser består af en kasse med vand og et par væger af spagnum op til en kasse med spagnum, hvor planterne gror. Systemet er for så vidt godt nok, man kan nøjes med at vande en gang om ugen, så drivhuset kan være alene hjemme.
Kasserne er lavet af styropor, der isolerer, og det er et problem hvis man vil tidligt igang om foråret. Solen kan ikke varme spagnum og vand op, og med kolde rødder gror tomater dårligt.
Jeg startede med selvvandingskasser, men har forladt dem. En af grundene er, at tomaterne ikke smager af noget fordi de har for let til vandet. Nu dyrker jeg i bede af terrassebrædder, 3 ovenpå hinanden, i en blanding af kompost og spagnum.

Vandingsautomat

Der findes flere systemer, og de ændres ofte, så jeg vil ikke kloge mig for meget. Tidligere har jeg brugt et vandingsur, der sættes på en udendørshane og kan indstilles til at vande med intervaller. Fordelen er, at der kun er tryk på slangen til drivhuset når der vandes.

Regnvand

Jeg opsamler regnvand fra ca. 100 kvadratmeter tag og gemmer i 2 palletanke – det er så dyrt at få leveret, så man kan lige så godt tage 2. Tankene er gravet halvt ned og koblet sammen.

Pumpen er en 12 volt, som bruges i campingvogne, dvs den er godkendt til drikkevand. Strømforsyningen er fra genbrug, se efter om ampere passer til pumpen.

Når tankene er helt fulde virker systemet som en hævert, dvs vandet bliver ved med at løbe efter pumpen er slukket. Problemet blev løst ved at sætte en drypvandingsventil på det højeste sted fra pumpen – der spildes lidt vand under vanding, men når pumpen slukkes suges der vand ind og så stopper hæverten.

 

Styring af vanding

Det vil jeg skrive om næste gang, men med en 12 volt pumpe er det let at regulere, det springende punkt er at måle hvornår planterne behøver vand – det har jeg brugt en del fornøjelige time på.