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| | |-+  Anemómetro inalámbrico con Arduino: prueba de radioenlace satisfactoria!
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Autor Tema: Anemómetro inalámbrico con Arduino: prueba de radioenlace satisfactoria!  (Leído 24824 veces)
CHINCHU
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Anemómetro inalámbrico con Arduino: prueba de radioenlace satisfactoria!
« en: 19 Noviembre de 2012, 17:14:25 »

Hola.

Hace tiempo que no me dejo caer por aquí, y me gustaría enseñar el último proyecto en el que estoy trabajando, que seguro que hay gente al que le es de utilidad.

Se trata de un anemómetro Inspeed conectado a una placa arduino, con la salvedad que los datos del puerto serie son transmitidos por radiofrecuencia y no por cable. Esto es de suma utilidad, puesto que este anemómetro va a ir montado en el punto mas alto de mi municipio, en el monte aislado. con un mastil de unos dos o tres metros y una pequeña placa solar para alimentarlo. Ahora mismo estoy haciendo las pruebas de funcionamiento, es decir, programación de la placa, conexion del anemometro y conexion de la tarjeta Xbee inalámbrica. Ahora mismo está como monitor, es decir, no guardo los datos en ningún sitio, solo los veo en tiempo real. Tengo la shield para una tarjeta SD, pero me interesa que en la parte del anemometro, haya el minimo consumo. Vamos por partes.

Aqui se puede ver el montaje de la placa, anemómetro, placa para el Xbee y el Xbee con conector UFL metidos en una pequeña caja estanca alimentados por una pequeña batería LiPo de 7,4 voltios y 1100 mAh.

 El problema de este montaje es que parte de la energía de la pila, se disipa al conectarla al arduino, puesto que este trabaja a 5 voltios y estamos desperdiciando energía en un regulador de voltaje que lleva la propia placa.
Esto lo vamos a solucionar de la siguiente manera: usando una placa Arduino Fio. Esta placa son todas ventajas para este proyecto: se alimenta a 3,3 voltios, que es la tensión que puede proveer  una pila LiPo y es la misma a la que funciona el modulo inalámbrico Xbee… con lo que el consumo de la batería ( http://www.bricogeek.com/shop/baterias-lipo/55-bateria-lipo-2000mah.html ). Ademas, esta placa Fio tiene el conector para conectar una placa solar, y esa batería que acabo de poner en el enlace, cargando dicha batería con esa placa solar. Así reducimos el numero de elementos que necesitamos, que solo harían subir el gasto energético y el coste del proyecto.
El tema de la placa solar, es algo que me gustaría en que me echarais una mano, tengo esta localizada, que me provee 5 voltios y unos 500 mAh de intensidad, creo suficientes para hacer funcinar el dispositivo.:  http://www.cooking-hacks.com/index.php/3w-solar-panel-138x160.html
La placa en cuestión es esta:  http://www.cooking-hacks.com/index.php/arduino-fio.html
Pues resumiendo: El sistema está compuesto del anemómetro Inspeed (efecto hall con un reed), conectado a una placa arduino Fio (3,3 V y creo unos 40 mA, no está claro) y este alimentado por una placa solar de 5 voltios y 3W y como alimentación secundaria y de reserva, una batería LiPo de 3,7 voltios y 2000 mAh. El enlace se hará con dos modulos xbee (3,3 V y consumo si mal no recuerdo de 40 mA en transmisión) y dos antenas direccionales de 2,4 GHz con una distancia de 1,5 km y visión directa sin obstáculos.
Mis dudas son las siguientes: ¿Qué necesito para  calcular el consumo de la instalación? ¿Sería suficiente la batería de 2000 mAh y la placa para cargarla de 500 mAh? Aquí es donde me pierdo, así que si me podeis ayudar os lo agradecería enormemente.
No cabe decir qu estoy abierto a cualquier tipo de duda o comentario que pueda surgir, así como si alguien necesita el código, referencias de alguna de las placas o similiar, solo tiene que entrar aquí y pedirlo o por MP
Saludos!
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Re: Anemómetro inalámbrico con Arduino: presentación y consultas varias.
« Respuesta #1 en: 19 Noviembre de 2012, 17:54:52 »

Pues mira, así por encima con los datos que das:

40 mA de la placa
40 mA del Zigbee

80 mA x 24h = 1920 mAh/día

Es decir, la batería te dura un día, a nada que te falle el sol te quedas sin autonomía rápidamente.

Por otro lado: placa solar de 540 mA, en teoría con buena insolación tardaría 4h en cargar la batería. Pero por experiencia propia ya te digo que ese tipo de placas suelen ser optimistas en exceso, así que será algo más. Además, en invierno puede que no tengas 4 HSP, con lo que la carga diaria tampoco está asegurada.

En resumen: un sistema muy muy interesante (prometo estar al tanto de tu trabajo) que le falta un poco de "energía". De forma simple se podría solucionar con baterías de más capacidad, quizá dos o tres en paralelo. Y dos paneles como ese en paralelo par asegurarte la carga diaria.

Peeeero....... (ya está aquí el que siempre jode la fiesta: yo):  Ojo a las baterías LiPo, sin un controlador de carga son muy peligrosas. En invierno no te van a sobrecagar, pero en verano sí. Entiendo que la Fio lleva incorporado un circuito regulador de carga?

Yo iría a un sistema de 12V mucho más estandard y seguro, con batería de plomo, regulador de carga y panel. La única pega es que tienes que usar un convertidor DC-DC, pero a cambio tienes energía de sobra por si en el futuro quieres ampliar equipos en el lugar remoto.
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jantoni
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Re: Anemómetro inalámbrico con Arduino: presentación y consultas varias.
« Respuesta #2 en: 19 Noviembre de 2012, 18:16:38 »

Bueno, aquí yo también tengo algo que aportar.

Bajo ningún concepto........ñic ñic ñic.....repito......bajo ningún concepto instales baterías de Li-Po.

Es más, e insisto, no instales ninguna batería de Litio, ni LiPo, ni Li-Ion, ni LiFe.

Te van a durar 4 telediarios.

No quiero enrollarme con las baterías de Litio, porque entramos en mi campo, y entonces me enrollo que te pasas, pero te resumo:

- Las baterías de Litio recargables tienen un rango operativo de temperaturas parecido a las Ni-Mh, es decir, poco. Vamos que por debajo de -10C las baterías recargables de Litio no van a funcionar......ñec ñec repito....no funcionan.

- Salvo modelos muy concretos, a la sazón LiFe, y de las caras, las baterías de litio no están preparadas para carga y descarga contínua. Mira lo que les pasa a los portátiles que tienen las Li-Ion permanentemente enchufadas al cargador

- Las baterías de Litio, necesitan, como dice Breitling, un circuito de carga especializado. Para uso aficionado y esporádico, es decir cargar una batería que has usado, los cargadores son sencillos, pero para uso contínuo la cosa cambia y empieza a subir el precio.

- Las únicas baterías de litio que te podría recomendar para ese uso son las de tecnología de litio-hierro-nanofosfato, conocidas como LiFePO4. La densidad de carga de energía es muchísimo mayor que el plomo y el niquel-cadmio, pero el precio es también muy superior y habría que localizar un cargador especializado para funcionamiento 24/24 y desatendido.

En definitiva, te vas a gastar una pasta en batería y cargador que puedes dedicar a lo más importante, el panel junto con su regulador (que también te haría falta para el litio).

Además, cuando empiecen a fallar las baterías, que fallarán, el coste de reposición será menor en el plomo que en LiFePO4.

Pero LiPo o Li-Ion, no....tendrás problemas, te lo aseguro

Por cierto.....¿donde está mi garita de madera? 

Se me olvida.....las Ni-Cd ni las contemplo.....poco a poco van desapareciendo del mercado de aficionado y se van quedando para uso industrial, y cualquier día se las cepillan del mercado por el Cadmio, por lo que se quedarán solo las de hidruro metálico en niquel....

Ale, que me vuelvo a enrollar
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jantoni
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Re: Anemómetro inalámbrico con Arduino: presentación y consultas varias.
« Respuesta #3 en: 19 Noviembre de 2012, 18:42:34 »

Peeeero....... (ya está aquí el que siempre jode la fiesta: yo):  Ojo a las baterías LiPo, sin un controlador de carga son muy peligrosas. En invierno no te van a sobrecagar, pero en verano sí. Entiendo que la Fio lleva incorporado un circuito regulador de carga?

No, no creo que la placa Arduino lleve controlador de carga de Litio.

Con un cargador diseñado para Litio no habrá problemas en "freir" las células, que no tienen que exceder de 4,2 voltios en ningún caso.

De todos modos, insisto que, si la vida de una Li-Ion conectada permanentnemetne a cargador es corta, la de Li-Po va a ser muy corta.

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Yo iría a un sistema de 12V mucho más estandard y seguro, con batería de plomo, regulador de carga y panel. La única pega es que tienes que usar un convertidor DC-DC, pero a cambio tienes energía de sobra por si en el futuro quieres ampliar equipos en el lugar remoto.

Para estos usos....lo mejor, ya que se empeñan en que desaparezcan las Ni-Cd que para usos en clima extremo, es la mejor tecnología.

Saludos.
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Re: Anemómetro inalámbrico con Arduino: presentación y consultas varias.
« Respuesta #4 en: 19 Noviembre de 2012, 18:50:39 »

No, no creo que la placa Arduino lleve controlador de carga de Litio.

Con un cargador diseñado para Litio no habrá problemas en "freir" las células, que no tienen que exceder de 4,2 voltios en ningún caso.

He encontrado esto que puede valer para alimentar el Arduino y cargar la LiPo, de todas formas tú que eres el entendido en electrónicas varias tienes la última palabra.

http://www.bricogeek.com/shop/baterias-lipo/48-cargador-de-bateria-lipo-usb.html

Y a mi sinceramente el sistema de plomo + regulador + placa es lo que más me gusta, bien sencillo y barato a la escala que necesita Chinchu.
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jantoni
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Re: Anemómetro inalámbrico con Arduino: presentación y consultas varias.
« Respuesta #5 en: 19 Noviembre de 2012, 19:27:31 »

Gracias Breitling.

Pero sigo haciendo puntualizaciones:

- Insisto que yo nunca montaría LiPo, no me deja mi madre.

- Una Li-Po a plena carga presenta 4,2V de tensión. ¿Ese Arduino FIO aguanta esa tensión? Voy a dudarlo por un momento, sería más de 20% de tolerancia.

- Si por alguna circunstancia no se quiere montar plomo SLA, siempre se puede usar las baterías de LiFePO4 preparadas para sustituir directamente al plomo. Tal cual, reemplazan a las de plomo, sin modificar nada de nada y pesan como un tercio que el plomo, pero valen 10 veces más. Para ejemplo: una batería ALM de A123Systems (pata negra) de 12 voltios y 7 amperios vienen a ser 150-200 euros. No me extiendo más. Si alguien quiere saber más sobre estas baterías.....mensaje por privado.

- Las únicas baterías de Litio que podrían usarse podrían ser las células de LiFePO4. Su tensión nominal es de 3,3V y a plena carga presentan 3,6V. Eso es menos del 10% de tolerancia que posiblemente admita ese Arduino.

El problema es que A123 ha quebrado y está en proceso de venta. Pero el comprador parece que solo le interesa la división de automoción (coches y bicis eléctricas), por lo que las baterías grandes se salvarían (las ALM que he explicado también), pero las células pequeñas tendrían los días contados.

No he probado ninguna LiFePO4 china....son todas imitaciones y no me fio un pelo. Además. mi economía no está para comprar cosas para probat.

Si queréis....me sigo enrollando.....

Chinchu....vete al plomo, je ej je
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CHINCHU
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Re: Anemómetro inalámbrico con Arduino: presentación y consultas varias.
« Respuesta #6 en: 19 Noviembre de 2012, 19:41:02 »

Gracias por las respuestas. Como bien puse al principio, una de las virtudes de este Arduino FIO es que lleva un conector para bateria LiPo y y conector para el panel solar, no es por eso que lo haya elegido al azar, sino por el bajo consumo y por la capacidad de esta (las otras placas Arduino si necesitan reguladores y demás) de poder cargar y usar la bateria LIPO a tal efecto....

Aqui hay un proyecto donde se está usando este sistema como yo os lo he planteado, pero con un sensor de temperatura SHT15 (que se bebe la bateria, tengo uno y come que da miedo) y uno de presión:  http://farm4.static.flickr.com/3469/4564066122_9b8552a1de.jpg

Como bien digo Jantoni, el sistema esta preparado para trabajar con una lipo, es decir, cargarla con su regulador de carga, y obtener energía del panel solar conectado a la alimentación de la placa (el puerto mini-usb solo es para alimentacion, para programarla hace falta un conversor FTDI.

Las baterias que os he mostrado antes, están diseñadas para este tipo de proyecto.
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Re: Anemómetro inalámbrico con Arduino: presentación y consultas varias.
« Respuesta #7 en: 19 Noviembre de 2012, 19:47:38 »

Esta placa SI la lleva, va embebida en el sitema. Para las otras placas arduino, si venden un pequeño adaptador para usar LiPo con un panel solar o alimentación exterior... De todas formas, la bateria que veis en la foto no es la que va a ir montada, esa es de 7,4 voltios.

Respecto al voltaje de la placa, aqui lo teneis: alimentacion entre 3,3 V y 12 Voltios (lleva regulador de alimentacion como cualquier arduino); y entre 3,5 y 7 V para carga de la bateria. Lo bueno, y me pongo pesado recalcandolo, es que este modelo de placa está diseñado para trabajar con panel solar y bateria de litio.... ademas del pequeño consumo que tiene y de poder montar el modulo inalambrico sin adaptador externo...

http://arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardFio

Respecto al pico  que puede soportar la placa FIO,
Peeeero....... (ya está aquí el que siempre jode la fiesta: yo):  Ojo a las baterías LiPo, sin un controlador de carga son muy peligrosas. En invierno no te van a sobrecagar, pero en verano sí. Entiendo que la Fio lleva incorporado un circuito regulador de carga?

No, no creo que la placa Arduino lleve controlador de carga de Litio.

Con un cargador diseñado para Litio no habrá problemas en "freir" las células, que no tienen que exceder de 4,2 voltios en ningún caso.

De todos modos, insisto que, si la vida de una Li-Ion conectada permanentnemetne a cargador es corta, la de Li-Po va a ser muy corta.

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Yo iría a un sistema de 12V mucho más estandard y seguro, con batería de plomo, regulador de carga y panel. La única pega es que tienes que usar un convertidor DC-DC, pero a cambio tienes energía de sobra por si en el futuro quieres ampliar equipos en el lugar remoto.

Para estos usos....lo mejor, ya que se empeñan en que desaparezcan las Ni-Cd que para usos en clima extremo, es la mejor tecnología.

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Re: Anemómetro inalámbrico con Arduino: presentación y consultas varias.
« Respuesta #8 en: 19 Noviembre de 2012, 19:52:17 »

Por último, para salir de dudas, os cito textualmente desde uno de los distrubuidores de Arduino (bricotienda):

Éste fin de semana se ha presentado la nueva creación del Arduino Team llamada Arduino Fio. Éste nuevo modelo fué desarrollado con la ayuda de Sparkfun y se puede comparar en tamaño con el Arduino Nano salvo que el Arduino Fio dispone de un zócalo para un mózulo XBee, un conector mini-USB y puede ser alimentado directamente por una batería LiPo ya que además, incluye un cargador de batería basado en el MAX1555 de Maxim.

http://blog.bricogeek.com/noticias/arduino/nuevo-arduino-fio-con-xbee-incorporado/

Aun así, ¿se ve interesante este sistema verdad?
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Re: Anemómetro inalámbrico con Arduino: presentación y consultas varias.
« Respuesta #9 en: 19 Noviembre de 2012, 19:52:20 »

Bueno, pues si a pesar de jantoni    te vas a las LiPo, los 2000 mAh se te quedan cortos. He visto por ahí una de 6000 mAh que te resultará mucho más adecuada si no quieres que aquello deje de transmitir.

Y el panel también se queda justo para esos 6000 mAh, mejor dos en paralelo.

A mi el sistema me parece interesantísimo, espero con ganas tus pruebas de distancia con ese módulo Zigbee.
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Re: Anemómetro inalámbrico con Arduino: presentación y consultas varias.
« Respuesta #10 en: 19 Noviembre de 2012, 19:54:56 »

Bueno, pues si a pesar de jantoni    te vas a las LiPo, los 2000 mAh se te quedan cortos. He visto por ahí una de 6000 mAh que te resultará mucho más adecuada si no quieres que aquello deje de transmitir.

Y el panel también se queda justo para esos 6000 mAh, mejor dos en paralelo.

Efectivamente, una de 6000 mAh he localizado creo en esa pagina o en cooking-hacks.com
Respecto al panel, ¿colocando dos en paralelo mejor verdad? son relativamente económicos.....
Y Breitling, ¿como orientar esos paneles? al sur como es lógico, ¿pero que inclinacion? influirá mucho eso?
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Re: Anemómetro inalámbrico con Arduino: presentación y consultas varias.
« Respuesta #11 en: 19 Noviembre de 2012, 19:58:49 »

A mi el sistema me parece interesantísimo, espero con ganas tus pruebas de distancia con ese módulo Zigbee.

Pues aparte de las distancias que se pueden cubrir con un modulo zigbee con una antena yagui de las usadas con wifi, podemos meternos en berenjenales poniendo los modulos Pro con mucha mas potencia (no recuerdo si 50 mW), e incluso los basados en 900 MHz, con el incremento notable de distancia (pruebas de usuarios hasta 40 km con enlaces relativamente de calidad...)
Y lo mejor de todo, es la capacidad de montar una red sensorial inimaginable.... anemometros en varios lugares (para ti que se que te mueves en el mundo aeronáutico seria de extrema utilidad), sensores de temperatura en distintos lugares, de medicion de caudales, nivel de agua por ultrasonidos (este sensor vale tres euros....)... montando un zigbee como cordinador y el resto se comuniquen con este... 

Las pruebas de enlaces las realizaré de la siguinte forma; un modulo en el punto donde irá el anemometro, alimentado a 3,3 voltios, y la patilla de Tx puenteada con la de Rx... así tenemos una baliza con la mayor facilidad que podemos imaginar. Pues a partir de ahi, a hacer pruebas... a mandar paquetes de datos cada vez mas grandes y con menos separacion entre ellos a ver donde es capaza de caerse el sistema....
Lo mas soprendente es el alcance que tienen estos modulos con una simple antena wifi  del tamaño de un dedo.... de una punta de casa a la otra con paredes entre medias y conectado como un campeón...

Y si el sistema se quiere ampliar.... pues un modulo de estos ailsados con una antena omni y una pequeña bateria con placa solar (aqui si habría que meter regulador) haciendo como repetidor de señal...
Como ves aqui solo hace falta dos cosas: imaginación y algo de sustento económico jeje
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Re: Anemómetro inalámbrico con Arduino: presentación y consultas varias.
« Respuesta #12 en: 19 Noviembre de 2012, 20:06:08 »

Y Breitling, ¿como orientar esos paneles? al sur como es lógico, ¿pero que inclinacion? influirá mucho eso?

Sí, claro que influye. Hablamos de una escala muy pequeña, pero siempre es interesante dejarlo bien hecho. Si tienes todo el horizonte disponible, mejor al sur. Si hay alguna sombra fija por la mañana o por la tarde, a veces conviene girar un poco hacia la zona favorable.

Y de inclinación lo mismo, hay quien usa la óptima para todo el año, hay quien usa la óptima para invierno que es cuando menos producción vas a tener. Para la latitud de Almargen, 32º te valen para todo el año.

Si quieres jugar un poco con el tema ángulos, usa esta herramienta:

http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps4/pvest.php

Para potencia no te va a valer (hablamos de potencias muy pequeñas), pero para ángulos sí que te vale.
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Re: Anemómetro inalámbrico con Arduino: presentación y consultas varias.
« Respuesta #13 en: 19 Noviembre de 2012, 20:09:56 »

Como siempre, mil gracias!.
El sistema está en lo alto de un monte, pelado de arboles, solo vegetación mediterranea de no mas de 50 cm de altura con lo que no hay problema de sombras ni nada por el estilo.... tomaré tus datos de inclinación pero aún así echaré un vistazo a la herramienta.
Gracias!

Y Breitling, ¿como orientar esos paneles? al sur como es lógico, ¿pero que inclinacion? influirá mucho eso?

Sí, claro que influye. Hablamos de una escala muy pequeña, pero siempre es interesante dejarlo bien hecho. Si tienes todo el horizonte disponible, mejor al sur. Si hay alguna sombra fija por la mañana o por la tarde, a veces conviene girar un poco hacia la zona favorable.

Y de inclinación lo mismo, hay quien usa la óptima para todo el año, hay quien usa la óptima para invierno que es cuando menos producción vas a tener. Para la latitud de Almargen, 32º te valen para todo el año.

Si quieres jugar un poco con el tema ángulos, usa esta herramienta:

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Para potencia no te va a valer (hablamos de potencias muy pequeñas), pero para ángulos sí que te vale.
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Re: Anemómetro inalámbrico con Arduino: presentación y consultas varias.
« Respuesta #14 en: 19 Noviembre de 2012, 20:13:01 »

Si señor, aguanta hasta los 12 Voltios....

- Una Li-Po a plena carga presenta 4,2V de tensión. ¿Ese Arduino FIO aguanta esa tensión? Voy a dudarlo por un momento, sería más de 20% de tolerancia.
Chinchu....vete al plomo, je ej je

Pd... Yo soy mas de Lítio jajajaj
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