Smart Elettronica & Software

Schema dell'elettronica e stima di costi e consumi

TEAM: Enkel, Rosario e Paso

Le funzionalità smart della panchina sono:

• WiFi
• Ricarica USB
• monitoraggio ambientale (temperatura, umidità, pressione atmosferica e qualità dell'aria)

La panchina sarà autonoma dal punto di vista energetico quindi la WiFi verrà erogato solo su richiesta. Per questo scopo avrà un pulsante di attivazione, che poi si disattiverà automaticamente dopo un periodo di inattività.

Per le funzionalità WiFi è stato usato Kupiki Hotspot.

La parte di controllo a basso livello e monitoraggio ambientale è stata realizzata con Arduino MKRZERO con un datalogger su scheda SD.

L'alimentazione al momento è prevista tramite batterie al gel che offrono un buon compromesso di potenza e cicli di ricarica. battteria

I pannelli solari, servono a mantenere cariche le batterie. pannelli

Il controller della ricarica gestisce i pannelli, batterie, alimentazione e ricarica USB. regolatore

Abbiamo disegnato lo schema con i componenti che quasi sicuramente andranno a comporre la panca, ipotizzando che la wifi venga attivata da un pulsante e funzionerà per 8h al giorno (in totale e non continuative):

• Raspberry Pi: per la gestione di Zeroshell (o di quel che sarà) e dei dati raccolti sugli utenti
• Router: per erogare la wifi (dopo in chat è uscita l'ipotesi che non serva, ma basti la RPi, da verificare!)
• Arduino (quale poi si vedrà): per gestire l'accensione della RPi e fare data logging dei dati ambientali.
• Sensori ambientali (temperatura, umidità, pressione atmosferica, pioggia, rumore ecc.) e un RTC per poter mettere il microcontrollore in sleepmode.
• almeno due prese USB type A da 2A ciascuna.
• alimentatore: tutte i device lavorano con i 5V e in totale consuma almeno 8A.

Consumi:

Ipotizzando che il sistema consumi 8A a 5V per 8h al giorno e 0.2A per il restante tempo (Arduino e i sensori accesi ogni tot tempo) abbiamo stimato che al giorno verranno consumati circa 300Wh. Inoltre il costo per questi componenti si aggira attorno ai 300€. Abbiamo anche fatto qualche calcolo per dimensionare le eventuali batterie necessarie ipotizzando la necessità di essere autonomi per 8 giorni (vedi schema). Approfondiremo questo argomento quando ci saranno delle bozze della panchina con delle misure (probabilemente prossima riunione).

BOM (Bill of materials)

Servizi

Fornitura Wifi e raccolta dati ambientali

Nome	Quantità	Prezzo unit.	Subtot.	Produttore	Info	Vendor
Raspberry Pi 3B+	1	€29,47	€29,47	Raspberry Pi	RPi page	RS
Scatola di derivazione	1	€4,08	€4,08	ABB	datasheet	RS
Arduino MKRZero	1	€21,04	€21,04	Arduino	Arduino page	Mouser
SD Card 8GB	2	€10,28	€20,56	ScanDisk	-	Mouser
BME680	1	€19,65	€19,65	Adafruit	datasheet	Mouser
Step-Down 5V@3A	1	€8,69	€8,69	Adafruit	datasheet	Mouser
Illuminated pushbutton	1	€1,31	€1,31	Adafruit	product page	Mouser
Modulo relè	1	€2,53	€2,53	Seeed Studio	datasheet	Mouser
E3372 modem LTE	1	€49,99	€49,99	Huawei	-	Amazon

Alimentazione

Ricarica solare e prese USB

Nome	Quantità	Prezzo unit.	Subtot.	Produttore	Info	Vendor
Pannelli solari	2	€155	€155	Aliexpress	ND	Pannelli
Regolatore di carica	1	€20	€20	Aliexpress	ND	Regolatore
Batterie gel (110Ah)	2	€211.90	€423,80	orange-marine	ND	Batteria
Prolunga USB tipo A	2	€14,86	€29,72	Amphenol	datasheet	Mouser
Morsetti batteria	1	€8,99	€8,99	Amazon	-	Amazon
Connettore diramazione femmina	1	€11,19	€11,19	ABB	-	RS
Connettore diramazione maschio	1	€11,36	€11,36	ABB	-	RS
Connettori a pannello	1	€6,27	€6,27	Multi Contact	-	RS
Connettori cavo pannello solare	1	€9,99	€9,99			Amazon

Diagramma a blocchi

block-diagram.draw.io. Made with draw.io.

Storage dei dati

I dati vengono salvati su scheda SD ogni minuto in formato JSON.
Esempio:

{
  "time": 1554128881,
  "status": {
    "battery": 12.4,
    "solar": 12.5,
  },
  "weather": {
    "temperature": 23.5,
    "humidity": 65.5,
    "pressure": 115000,
    "gas_resistance": 24
  }
}