Comment fonctionne un Pyranomètre Davis

[pierrot10]

Bonjour à tous,

J'ai deux Pyranomètre Davis, mais les deux fonctionnent différents. Les résultats sont inversés 😀

 

Je les utilise avec un Arduino Zero. Selon la doc, je connecte le fils jaune sur le 3V3, le rouge sur le GND et le vert sur mon entrée analogique.

Pour le premier, j'ai pris un mesure dans ma salle de bain, ou le noir est total. La sortie analogique me retourne 24. J'ai donc défini un offset de 24 que je déduis au résultat pour avoir un 0.

Je l'ai mis sur le terrain et la nuit, la sortie analogique indique 0.

Voici les courbes (premier graph): https://bud.eco-sensors.ch/charts.php?field=2

(courbe jaune: Radiation soloare en W/m2, courbe grise: valeur sur la broche analogique)

Déjà, je suis surpris que la nuit, la sortie analogique n'affiche 0, car il ne fait pas aussi noir que dans ma salle de bain.

 

Pour mon deuxième pyranomètre, j'ai des résultat plus surprenant.
J'ai pris une mesure dans ma salle de bain. Et la, ma sortie analogique m'affiche 450!! Ce n'est pas beaucoup pour un noir total?
J'ai donc défini un offset de 450.

Je précise que dans le pyranomètre, il y a en fait 4 fils

jaune => 3V
rouge et noir => GND

vert => signal

 

Pour le deuxième pyranomètre, j'ai connecté le fils rouge et le fils noir au GND, alors que pour le premier, je n'ai connecté que le fils rouge à la masse.

 

J'ai mis le pyranomètre sur le terrain et.....

la journée il m'affiche toujours 0

mais la nuit, il me montre une courbe, comme vous pouvez le voir ici
https://bud.eco-sensors.ch/charts.php?field=1
(courbe jaune: Radiation soloare en W/m2, courbe bleue: valeur sur la broche analogique)

 

C'est surprenant qu'il fonctionne "en mode inversé"!!!!!!
surtout que ces temps les nuits sont nuageuses. Comment peut-il mesurer une radiation solaire la nuit, mais pas le jour????

 

Je me demande

- S'il est deffectueux

-Si le fait d'avoir aussi mis le fils noir à la masse avec le fils rouge, joue un rôle

- Si j'ai fait une autre erreur de connexion

 

Quelqu'un a déjà utiliser un pyranomètre comme je le fais et comment puis-je faire mieux??

 

Merciiiii

[jackT]

Bonjour,

 

La documentation de Davis indique bien que les fils noir et rouge sont connectés à la masse : https://www.davisinstruments.com/product_documents/weather/spec_sheets/6450_SS.pdf,  donc je ne pense pas que c'est la cause de ton problème.

SI le deuxième pyranomètre utilise un deuxième Arduino, essaie de connecter le pyranomètre 2 (celui qui semble défectueux ) sur l'arduino 1 (qui semble bien fonctionner avec le pyranomètre 1). SI cela fonctionne, il y a alors un problème avec le circuit de l'arduino 2. Sinon, c'est le pyranomètre 2 qui a un problème.

 

Modifié 10 février 2021 par jackT

[mm91]

Bonjour,

 

Indépendamment de la réponse de JackT,

je constate quand même(sauf erreur de ma part) que toutes tes mesures (comparatives et absolues) sont faites à des niveaux bien faibles (en watts/m²)

 

Tu devrais essayer entre la nuit et au soleil (et non pas entre la nuit de ta salle de bain et la nuit en extérieur ! ?)

 

En fait, à mon avis, tu travailles trop proche du bruit de fond; sans les expliquer totalement, ça peux quand même jouer sur tes résultats bizarres.

 

N'oublies pas que le pyranomètre est fait pour travailler entre environ:

 

- 120 watts/m²: seuil d'ensoleillement souvent admis.

et

-1350 watts/m² maxumum qui est une constante (hors variations de la transmission atmosphérique) car la variation relative de la distance soleil-terre est très faible (très faible excentricité de l'ellipse de l'orbite terrestre ≈ 0.0055)

[jackT]

@pierrot10 En regardant la courbe de la station de Dardagny, on ne retrouve pas le rapport de 1.67 qui devrait y avoir entre la valeur de la sortie en mV et la valeur en W/m2 - c'est plutôt aux alentours de 2.36. Y t'il une raison ?

Voir par exemple : https://github.com/jmarquezchinchu/davis_solar_arduino/blob/master/davis_solar.ino

Modifié 10 février 2021 par jackT

[pierrot10]

Bonjour à tous et merci pour vos réponses.

 

Citation

En regardant la courbe de la station de Dardagny, on ne retrouve pas le rapport de 1.67 qui devrait y avoir entre la valeur de la sortie en mV et la valeur en W/m2 - c'est plutôt aux alentours de 2.36. Y t'il une raison ?

En effet, je n'avais pas fait attention à ceci. Je pense qu'îl doit avoir de toute manière un problème dans mon code, car en effet si ma broche analogique lit 60 (ce matin à 8:10) le rayonnement devrait être de 100.2. Il faut que je vérifie ceci

 

Citation

En fait, à mon avis, tu travailles trop proche du bruit de fond; sans les expliquer totalement, ça peux quand même jouer sur tes résultats bizarres.

Mais qu'est-ce que le bruit de fond?

 

Citation

Tu devrais essayer entre la nuit et au soleil (et non pas entre la nuit de ta salle de bain et la nuit en extérieur ! ?)

Oui ne effet. Quand j'ai constaté que la nuit, ma broche analogique (qui est branché au fils vert) lit des valeur proche du zero, j'ai supprimer l'offset de 450 sur le deuxième pyranomètre, mais j'ai gardé l'offset de 23 sur le premier.

 

Quand j'ai commencé à travailler avec ces pyranomptre, on m'avait dit qu'il fallait les caliber. L'offset va etre déduit de la valeur mesurée sur le fils vert. Mais je pense que pour le moment, je vais supprimer les offsets des deux pyranomètre et chercher à comprendre pourquoi le deuxième fonctionne en mode inversé.

 

Citation

SI le deuxième pyranomètre utilise un deuxième Arduino, essaie de connecter le pyranomètre 2 (celui qui semble défectueux ) sur l'arduino 1 (qui semble bien fonctionner avec le pyranomètre 1). SI cela fonctionne, il y a alors un problème avec le circuit de l'arduino 2. Sinon, c'est le pyranomètre 2 qui a un problème.

 

Quand je prennais les mesures dans ma salle de bain (noir complet), le deuxième pyranomètre donnait les memes valeurs avec le premier circuit (arduino). Il faut comme que je vérifie mes deux circuits, mais je suis assez confiant sur l'efficaité de ces derniers. Mais je peux me tromper.

[pierrot10]

Oups pardon, j'ai écris un truc de faux ci-dessus. Le W/m2 ne se calcul par directement avec la valeur mesurée sur le fils vert mais avec la tension mesurée.

Le fils vert retourne une tension et c'est la tension mesurée sur la broche analogique qui nous permet de calculer le W/m2.

 

Citation

1.67mV par W/m2

 

Plus précisément.

Si je mesure 60 sur le fils faire, je dois faire un calcul avec mon Arduino pour connaitre la tension réel

 v= (3.3/4096)* m;

 

v =recherché

3.3 = tension de l'arduino

4096 = resolution

m = valeur mesurée sur la broche analogique

 

De toute évidence, de mon côté, j'ai un probleme de calcul à ce niveau, mais ça n'explique pas pourquoi le deuxième Pyranomètre, retourne de valeur la nuit et pas le jour.

[jackT]

En ajustant tes calculs, tu peux comparer tes mesures avec une station Davis toute proche ( à la Plaine) : https://www.weatherlink.com/bulletin/ba10d23e-68b8-444b-b145-3b699c41df81 

 

Il y a 17 heures, pierrot10 a dit :

Déjà, je suis surpris que la nuit, la sortie analogique n'affiche 0, car il ne fait pas aussi noir que dans ma salle de bain.

Le pyranomètre Davis n'est pas assez sensible pour faire une différence entre "le noir" et "la nuit". Chez moi par exemple, le pyranomètre  commence à avoir des valeurs différentes de 0 W/m2 quelques minutes après l'heure du lever du soleil, alors qu'il fait déjà bien clair. Idem pour la fin de journée, les mesures atteignent 0 W/m2 un peu avant l'heure de coucher du soleil, et la nuit n'est pas encore là.

[pierrot10]

Bonjour jackT

Merci pour ton suivi.

Je pense que ce Pyranomètre est déffectueux.

Je ne peux pas l'essyer avec la premiere station car les connections ne sont pas les meme.

Par contre, j'ai pris un autre circuit et le problème est le même. J'ai encore essayé de le faire avec un autre carte d'extension pour m'assurer que je ne suis pas sur un probleme filaire au niveau du circuit, mais j'ai toujours le même résultat.

Je suis aller chercher les deux stations.

Dans mon appartement, le deuxième une valeur très nettement suppérieur que le premier.

 

Je me demande si je ne dois pas faire mon deuil et en commandé un autre.

 

Je suis allé voir le lien, et les mesures du premier me semble cohérente, cool

 

Sais-tu su le pyranomètre doit toujours resté alimenté? Ma station prend des mesures toutes les 15mn. Le reste du temps il est en veil. Le pyranomètre n'est plus alimenté. Est-ce qui doit être en équilibre avant une mesure? Dans certain capteur, on peut pas les alimenter juste avant une mesure.

 

Oui, j'ai fais presque la meme chose que dans l'exemple

https://github.com/jmarquezchinchu/davis_solar_arduino/blob/master/davis_solar.ino

sauf que je ne fais pas ca

pinMode(REF_3V3, INPUT);

Je le défini en Hard à 3,3 alors que la on le lit sur une autre broche. Je vais essayer de faire la meme chose, mais je ne suis pas convaincu que ca fera un grande différence (je peux me tromper)

Modifié 10 février 2021 par pierrot10

[Mitrale]

Il y a 4 heures, pierrot10 a dit :

Si je mesure 60 sur le fils faire, je dois faire un calcul avec mon Arduino pour connaitre la tension réel

 v= (3.3/4096)* m;

 

v =recherché

3.3 = tension de l'arduino

4096 = resolution

m = valeur mesurée sur la broche analogique

 

De toute évidence, de mon côté, j'ai un probleme de calcul à ce niveau, mais ça n'explique pas pourquoi le deuxième Pyranomètre, retourne de valeur la nuit et pas le jour.

 

Quelle est la tension de référence de ton convertisseur ? Par défaut elle est 3,3 V ou 5 V selon le modèle d'Arduino...

Quelle est la plage des tensions en sortie de ton pyranomètre ?

• Sauf erreur de ma part, le CAN fonctionne sur 1023 niveaux et non 4096. Il faudrait alors diviser la tension de référence du convertisseur par 1023.
• Ceci dit, t'as peut-être aussi intérêt à utiliser la référence interne de 1,1 V de ton Arduino avec la fonction analogReference (INTERNAL) ce qui te permettra de faire des mesures entre 0 V et 1,1 V (à ne pas dépasser !!). Avec mon Uno elle est de 1,0957 V.  En passant de 3,3 V à 1,1 V tu augmenterais ainsi sensiblement la précision de ton application. Elle passerait de 3,2 mV à 1,1 mV (plus petite tension mesurable), soit 1,1 mV par bit. Après, tout dépend de la plage des tensions de sortie de ton pyranomètre ! Au besoin il faudrait un petit montage à amplis op, un premier "suiveur" à haute impédance d'entrée puis un second dont le gain est à adapter en fonction du CAN de ton Arduino de manière à pouvoir exploiter ses 1023 niveaux ou au moins 1000.

Modifié 10 février 2021 par Mitrale

[jackT]

il y a 35 minutes, pierrot10 a dit :

Sais-tu su le pyranomètre doit toujours resté alimenté?

Je suppose qu'il l'est toujours lorsque le pyranomètre est connecté à la carte électronique de l'ISS de la station Davis.  Je vérifierai demain

[pierrot10]

Bonjour

 

Citation

 

Quelle est la tension de référence de ton convertisseur ? Par défaut elle est 3,3 V ou 5 V selon le modèle d'Arduino...

Quelle est la plage des tensions en sortie de ton pyranomètre ?

 

La tension est de 3.3V. La plage de tension du pyranomètre est de 0V à 3V

 

Citation

Sortie de 0 à 3V CC; 1.67 mV par W/m²

 

Citation

Sauf erreur de ma part, le CAN fonctionne sur 1023 niveaux et non 4096. Il faudrait alors diviser la tension de référence du convertisseur par 1023

Ca c'est intéressant, mais es-tu sûre de cela? Car mes deux pyranomètre fonctionne avec le même code. Le premier qui semble bien fonctionner, fonctionne avec une resolution de 4096.

 

Citation

Ceci dit, t'as peut-être aussi intérêt à utiliser la référence interne de 1,1 V de ton Arduino avec la fonction analogReference (INTERNAL) ce qui te permettra de faire des mesures entre 0 V et 1,1 V

Oui j'avais aussi essayé ceci, mais honnetement je ne sais plus pourquoi je ne l'ai pas fait. Je crois que je ne pouvais pas changer la réféence interne à cause de l'anénomètre, je ne sais plus, mais je vais refaire des testes. Ceci dit, je reste un peu perplexe par le faite que je ne rencontre pas ces problème avec le premier pyranomètre.... Je vais essayer plus tard.

[jackT]

Il y a 1 heure, Mitrale a dit :

Sauf erreur de ma part, le CAN fonctionne sur 1023 niveaux et non 4096

Bonjour,

Le CAN de l'arduino Zero peut être configuré en 12 bits - voir https://www.arduino.cc/reference/en/language/functions/analog-io/analogread/

[Mitrale]

il y a une heure, jackT a dit :

Le CAN de l'arduino Zero peut être configuré en 12 bits - voir https://www.arduino.cc/reference/en/language/functions/analog-io/analogread/

 

Cool, merci pour l'info ! Le CAN de mon Uno n'est qu'en 10 bits... bon, mais c'est déjà pas mal. 😊

 

[Mitrale]

Il y a 2 heures, pierrot10 a dit :

Oui j'avais aussi essayé ceci, mais honnetement je ne sais plus pourquoi je ne l'ai pas fait. Je crois que je ne pouvais pas changer la réféence interne à cause de l'anénomètre, je ne sais plus, mais je vais refaire des testes. Ceci dit, je reste un peu perplexe par le faite que je ne rencontre pas ces problème avec le premier pyranomètre.... Je vais essayer plus tard.

 

Si ton pyrano sort avec du 3 V ne passe surtout pas en-dessous avec la tension de référence du CAN de ton Arduino au risque de le faire mouru... 

[jackT]

il y a 24 minutes, Mitrale a dit :

 

Cool, merci pour l'info ! Le CAN de mon Uno n'est qu'en 10 bits... bon, mais c'est déjà pas mal. 😊

 

Oui, tout dépend de ce qu'on veut faire des mesures.  Avec 3.3V en alimentation (comme c'est le cas pour @pierrot10),  et en considérant que la sortie du pyranomètre  à 0V indique 0 W/m2, et celle à 3.3V indique 1800 W/m2,  on a une résolution d'environ 5.4 W/m2 pour 1024 niveaux, ou alors 1.35 W/m2 pour 4096 niveaux.

Dans un contexte de calcul du temps d'ensoleillement par exemple, même avec 1024 niveaux, cela reste suffisant. Les baisses de radiation solaire en cas de passages nuageux se comptent par multiples dizaines de W/m2 et sont  donc bien plus élevées que 5.4 W/m2.

Modifié 10 février 2021 par jackT

[Mitrale]

il y a 7 minutes, jackT a dit :

Avec 3.3V en alimentation (comme c'est le cas pour @pierrot10),  et en considérant que la sortie du pyranomètre  à 0V indique 0 W/m2, et celle à 3.3V indique 1800 W/m2,  on a une résolution d'environ 5.4 W/m2 pour 1024 niveaux, ou alors 1.35 W/m2 pour 4096 niveaux.

 

Si le pyrano donne 3,3 V (à fond de gamme) pour 1800 W/m² on a sur 1024 points une résolution de 1800/1024 = 1,75 W/m² (et 0,44 W/m² sur 4096 points) ce qui à priori peut-être considéré comme étant plus qu'honorable...

[jackT]

il y a 12 minutes, Mitrale a dit :

 

Si le pyrano donne 3,3 V (à fond de gamme) pour 1800 W/m² on a sur 1024 points une résolution de 1800/1024 = 1,75 W/m² (et 0,44 W/m² sur 4096 points) ce qui à priori peut-être considéré comme étant plus qu'honorable...

Oui, merci.  J'avais inversé : 1 mV pour 1.67 W/m2 au lieu de 1.67 mV pour 1 W/m2 !

 

Du coup, quel CAN utilise Davis dans son électronique pour avoir une résolution de 1 W/m2 ?

 

Modifié 10 février 2021 par jackT

[Mitrale]

il y a 12 minutes, jackT a dit :

Du coup, quel CAN utilise Davis dans son électronique pour avoir une résolution de 1 W/m2 ?

 

Aucune idée ! Cependant, si on reste pour un fond de gamme à 1800W/m², 1800 W/m² divisés par une résolution de 1 W/m²  ça nous fait 1800 points à numériser. Donc à priori un CAN à au moins 11 bits donnant 2^^11 points = 2048 points devrait le faire très largement. Si Davis s'était limité à un CAN à 10 bits, les mesures d'ensoleillement avec une résolution de 1 W/m² seraient limitées à 2^^10 = 1024 W/m². Je crois cependant me souvenir avoir déjà eu des mesures supérieures à 1100 W/m² voire 1200W/m²... sauf bugs et autres aléas de mesure qui faute de temps, je me suis empressé de balayer très vite sous le tapis ! 🤫

[pierrot10]

Bonjour à tous,

Citation

Le CAN de l'arduino Zero peut être configuré en 12 bits

Excusez-moi, je ne connaissais pas cette terminologie CAN 😀
Mon microprocesseur est un microprocesseur que j'ai fait moi-même. En fait il est un clone d'une carte OpenSource dont j'ai ajouté des éléments comme la carte SD, un extander de port, une horlogue RTC,connecteurs,.. etc....
C'est un clone de l'Arduino Zero avec un chip SAMD21. Il est donc possible d'avoir une résolution de 12, donc 4096.

 

Citation

Si ton pyrano sort avec du 3 V ne passe surtout pas en-dessous avec la tension de référence du CAN de ton Arduino au risque de le faire mouru...

OK, je retse à 3.3, mais de toute manière en dessous, j'avais eu des problèmes (je ne me souviens plus les lesquelles, là sur le coup)

 

Demain, on me prête un autre pyranomètre pour remplacer celui qui me semble malade. J'espère que demain soir je pourrai le remplacer sur sa station et de pouvoir reprendre des mesures vendredi, ... et comparer. Je remettrai les deux pyranomètres dans les vignes, vendredi après-midi.
J'ai aussi corriger mon code, car j'avais bien fait une erreur de calcul. Mon code est très très proche de ceci

https://github.com/jmarquezchinchu/davis_solar_arduino/blob/master/davis_solar.ino

La seul différence est que je ne mesure pas la tension de référence sur une broche, mais je la défini en hard à 3.3V. Peut-être qu'il faudrait que je réfléchisse la dessus pour mieux faire.

 

Le pyranomètre que j'utilise est celui-ci https://www.meteo-shopping.fr/Station-meteo/Pyranometre-pour-mesure-du-rayonnement-solaire-6450-Davis-Instruments#caracteristique

 

• Sortie de 0 à 3V CC; 1.67 mV par W/m²
• Résolution et Unités : 1 W/m²
• Plage de mesure : 0 à 1 800 W/m²
• Intervalle de mise à jour : 50 secondes à 1 minute

 

 

Merci

 

Modifié 10 février 2021 par pierrot10

[jackT]

 

Le 10/02/2021 à 16:40, pierrot10 a dit :

Sais-tu su le pyranomètre doit toujours resté alimenté?

 

Le 10/02/2021 à 17:18, jackT a dit :

Je suppose qu'il l'est toujours lorsque le pyranomètre est connecté à la carte électronique de l'ISS de la station Davis.  Je vérifierai demain

 

Je viens de vérifier avec mon multimètre. Le pyranomètre n'est alimenté que durant un bref instant (moins d'une seconde)  toutes les 52 secondes.

 

Modifié 12 février 2021 par jackT

[Mitrale]

Il y a 1 heure, jackT a dit :

Je viens de vérifier avec mon multimètre. Le pyranomètre n'est alimenté que durant un bref instant (moins d'une seconde)  toutes les 52 secondes.

 

Ce qui peut sembler tout à fait légitime et de bon sens, le temps de l'acquisition de la mesure.

[Neness064]

Il y a 2 heures, jackT a dit :

Je viens de vérifier avec mon multimètre. Le pyranomètre n'est alimenté que durant un bref instant (moins d'une seconde)  toutes les 52 secondes.

Bonsoir

Je confirme, ci-joint 2 copies d'écran, 1er : durée alimentation et 2 eme : intervalle de l'alimentation capteur.

Bonne soirée

 

[Mitrale]

il y a une heure, Neness064 a dit :

Je confirme, ci-joint 2 copies d'écran, 1er : durée alimentation et 2 eme : intervalle de l'alimentation capteur.

 

J'adore... ça grave déboîte mon Hameg HM204 vieux de plus de 30 ans ! C'est à priori une appli de PC avec interfaces d'acquisition, non ? Si oui, quelle est sa bande passante ? Comprend-il aussi tant qu'à faire un analyseur de spectre ?

Modifié 12 février 2021 par Mitrale

[Neness064]

Il y a 12 heures, Mitrale a dit :

J'adore... ça grave déboîte mon Hameg HM204 vieux de plus de 30 ans ! C'est à priori une appli de PC avec interfaces d'acquisition, non ? Si oui, quelle est sa bande passante ? Comprend-il aussi tant qu'à faire un analyseur de spectre ?

 

Bonjour

Ce sont des copies d'écran d'un oscilloscope numérique, modèle bas de gamme de fabrication chinoise, marque : Rigol, modèle : DS1054Z.

Pour info, la copie d'écran de l'entée "UV" :

 

 

Bonne journée

[pierrot10]

Hello,

Je m'excuse mais je n'avais pas vu vos messages

 

Citation

Je viens de vérifier avec mon multimètre. Le pyranomètre n'est alimenté que durant un bref instant (moins d'une seconde)  toutes les 52 secondes.

 

Merci pour vos copies d'écran.

 

C'est bien, ce qui veut dire que je pourrais mettre ma carte en mode sleep, entre les mesures.

 

J'ai trouvé un nouveal pyranomètre que se trouve pour le moment sur mon balcon

Premier : https://bud.eco-sensors.ch/charts.php?field=2

Deuxième qui a été remplacé: https://bud.eco-sensors.ch/charts.php?field=1

 

On voit que la nuit, la mesure este à 21W/m2. Est-ce normal? Ca ne devrait pas être plus proche de 0?

 

Si non, les mesures mes semblent bonnes (J'ai corrigé mes erreurs dans le code)
J'ai vérifé avec le caclul

3.3/4096 * analogique = Volt (sur les graph, an est la valeur mesurée sur la broche analogique)

Volt *1000 * 1.67 = W/m2

 

Demain, je les remettrai dans les vignes

 

Modifié 13 février 2021 par pierrot10