Onderwerp: Arduino, Victron en de watermaker.

Voor onze wereldreis hebben we meerdere manieren om stroom te genereren, 2 zonnepanelen (300w & 315w, beide LG) en een windmolen van 400W (Silentwind).

Wij hebben Li-Ion accu's aan boord, 480Ah bruikbare capaciteit op ~13V dus ~6kWh

De boot heeft een nmea0183 netwerk met een actisense gateway naar nmea2000. Alle displays zijn multi-functionals van Garmin en werken op nmea2000

Ik heb een aantal consumenten aan boord die ik graag wil laten draaien als de accus's bijna vol zijn of als er veel energie binnenkomt. (Watermaker, boiler)

Ik heb een BMV700 (victron) die de accu-bewaking doet.

Wat ik ga doen is de BMV700 serielle output aan een Arduino aansluiten, een aantal sensoren aansluiten op de watertanks, een TDS sensor op de water-maker uitgang zodat ik de volgende dingen kan doen:

1. De watermaker aanzetten als de lading boven 80% is, en de watertanks niet vol zijn en de TDS sensor aangeeft dat het water wat uit de watermaker komt goed is (dus er geen zout in zit)
2. De boiler aanzetten als de lading boven 90% is en uitzetten als deze 80% is.
3. Inzicht krijgen op de Garmin displays wanneer dingen aan/uit staan
4. Inzicht krijgen in de staat van de accu's op de Garmin displays (vulling, Ampere's in/uit
5. Dit allemaal 'overridebaar' maken zodat ik ook alles uit kan zetten als ik er een tijdje niet ben of als er zich een noodgeval voordoet
6. Op termijn de Actisense gateway uitfaseren

Mijns inziens heb ik daar voor nodig:

• Arduino (Mega)
• CAN bus shield voor interfacing naar NMEA2000
• RS232 interface voor de BMV700
• Verschillende analoge inputs voor het uitlezen van tank-sensoren
• Licht-sensor voor dag/nacht bepaling (vermogen zonne-panelen)
• Uitlezing van de wind-data op de NMEA2000 bus (vermogen wind-molen)
• Relais voor het aansturen van de watermaker (4A)
• Relais voor het aansturen van de boiler (50A op 12V)
• Buzzer voor het aangeven van een situatie die buiten de norm ligt
• Mogelijk een display voor het aangeven van de data (debug doeleinden)
• RS232 koppeling naar WiFi voor het doorgeven van NMEA2000 data naar de mobiele apparaten aan boord
• Koppeling naar een IoT dienst op internet om de data voor buitenstaanders toegangkelijk te maken (mits er verbinding is met internet)
• RS232<->RS485 koppeling voor het uitlezen van de NMEA0183 datastroom
• Datalogging naar een SD kaart voor het inzichtelijk maken van de verbruiken en energie-stromen
• Een hoop tijd een programmeerkennis

Mijn idee is om dit gefaseerd in te voeren op de boot te beginnen met het verzamelen van de data (dus de aansluitingen naar NMEA2000, de BMV700, NMEA0183 en de sensoren), daarna pas de uitgangen naar de relais aan te sluiten.

Ik realiseer me dat dit een best project is, maar realiseer je ook dat ik dalijk zat tijd heb op de boot om met dit soort dingen bezig te zijn.

De reden waarom ik deze post hier doe, is omdat ik een beetje wil bijhouden (ook voor mijzelf, maar primair voor anderen) wat ik allemaal ga doen en hoe ik het ga doen.

voor een wereldreis?
Keep It Stupid Simple!
Schakel met gezond verstand zelf dingen aan- en af:

- Electronica anticipeert niet op de omstandigheden, maakt geen keuzes die jij wel kunt maken.
- Alles wat stuk kan gaan onderweg, gaat ook stuk. zeker electronica. Ga er vanuit dat het praktisch onmogelijk
(of heel kostbaar) zal zijn om onderweg onderdelen te vinden.
- Des temeer er geautomatiseerd is, des te minder je zelf bewaakt en des te minder 'feeling' je hebt met je systeem
- Des te complexer het systeem, des te lastiger is het om storingen op te sporen, zeker onderweg.

Ik wil je niet van je ideeën afhelpen, maar mijn praktijkervaring (als techneut en destijds voor langere tijd wonend aan boord) is dat complexe systemen je reis niet leuker gaan maken. Ik zou er niet aan beginnen, al is dat niet wat je hier wilt horen.

gerwinhaaijema schreef :

dit advies kende ik nog niet

gerwinhaaijema schreef :
KISS is een Engels acroniem, al is de precieze betekenis niet altijd onomstreden. Vier bekende versies zijn:

Keep it simple, stupid
Keep it short and simple
Keep it simple & straightforward
Keep it smart & simple.

Nu zeg je: Houd het dom simpele

Koezt schreef :
Ook mijn moto!

Koezt schreef :

Lekker belangrijk allemaal weer.....
Stupid betekend ook " domweg" : 'Houd het domweg eenvoudig', zonder iemand voor iets uit te maken of te oordelen
Hier even domweg niet relevante wiki-wijsheid copy-paste aanvoeren levert nu niet bepaald een zinvol topic op.
(En nu niet gaan betwisten of er dan misschien niet stupidly zou moeten staan)
TS neemt de moeite een uitgebreide vraag hier te stellen, neem dan ook de moeite te antwoorden of zeg niets.
Zullen we weer terug gaan naar de kern van het topic of anders gewoon lekker gaan zeilen?

Wat een ontzettend leuk en ambitieus project! Alle commentaren hierboven kun je negeren want die had je al ondervangen door het in- en uitschakelen van de "top-off apparaten" overridebaar te maken. Ik begrijp dat je dit leuk vind en dit als hobby voor onderweg ziet. Daar is niets mis mee: aan zeilen kom je toch wel toe en gedurende je tocht kun je mooi ervaring op doen met de "top-off" strategie.

Misschien is het project wel klaar als je terug bent!

Zou je eens een blok-diagram willen tekenen van hoe je het ontwerp nu niet? Ik zie niet goed hoe je voor ogen hebt welk dataprotocol je op welke plek wilt gebruiken.

Je schrijft iets als "op termijn afschaffen van de N2K gateway". Betekent dit dat je alles in N2K wilt gaan laten communiceren of juist in NMEA0183? Beide opties hebben voor- en nadelen.

Wat ik niet zou doen is van de Actisense gateway gebruik maken, omdat die, zoals je al zegt, filtert. "CAN shield" noem je immers al. Die actisense module laat slechts een aantal berichten (filtert!) door richting bus. Juist dáár heb je veel meer vrijheid als je dit zélf onder controle houdt. N2K is al black-box genoeg en ik zou niet zo'n Actisense module laten filteren zonder dat je 1:1 kunt mee-sniffen wat er precies op de bus gezet wordt (Actisense filtert beide kanten op voor zover ik weet).

Ik zou van de PiCAN2 interface gebruik maken; die is universeel en filtert helemaal niets als jij dat niet wilt. Je kunt de libraries uit het CANboat project gebruiken: alle (of bijna alle) datagrammen/definities die Actisense gekocht heeft zijn opgenomen in de pgn.h files daar.

Ben er zelf ook mee aan het stoeien (alleen lezen vooralsnog), zie hier hoe eenvoudig het uitlezen gaat (board kost <40 euro en je kunt alles doen in eigen beheer zodat je exact weet wat er wel (en niet) gebeurt van en naar bus.

Jouw project is vele malen ingewikkelder dan het mijne, en wat ik wel geleerd heb, is dat een goed ontwerp essentieel is. Het wordt heel snel onoverzichtelijk als je niet gestruktureerd tewerk gaat (en als je aan het implementeren bent is het erg tijdrovend het basis-ontwerp aan te passen). Dus ik zou je de volgende (voor vakmensen een open deur natuurlijk) volgorde willen aanraden:

1. Specificaties (wát moet het gaan doen)
2. Functioneel ontwerp (functionele blokken)
3. Keuze interfacing en signalen / technologie (waarom Arduino?)
4. Detail ontwerp
5. Implementatie

Bij een geschikt modulair ontwerp kun je de laatste 2 punten gefaseerd uitvoeren en uitgaande vanuit een robuuste basis uitbereiden. Module per module dus.

Ik ben nu een jaar (op een erg laag pitje) met mijn projectje bezig en zoals je kunt lezen later pas (met het "professionaliseringsteam") gaan nadenken over puntje 1 en 2 hierboven. Dat is "te laat" eigenlijk, ben daarin inmiddels van "onbewust onbekwaam" naar "bewust onbekwaam" gegroeid. Ook prima en geen schande. Is een hobby dus alles mag, vind ik! En gezien je uberbaubt dit draadje gestart bent, ben je niet van plan zomaar wat te gaan pielen
Zoals ik lees ben je al een eind met punt (1) maar bent wellicht te vroeg met (3) begonen. Probeer in ieder geval niet meteen te gaan bouwen, hoe verleidelijk dat ook is!

Leuk, ik ga dit volgen!

Ik zou even gaan wieden in je foutboom. Lichtsensor? Om daaruit te deduceren of het dag of nacht is (en geen schaduw?) en dan vervolgens een aanname te doen over de opbrengst van je panelen (die vast nooit in de schaduw zitten?), via een regelaar waarvan je uitgaat dat die het doet, en als hij het doet met efficientie x. Waarom niet een stroomsensor op je regelaar uitgang. Dat is wat je wilt weten toch?

Ik lees hier eigenlijk geen enkele hogere logica. Waarom arduino

Een paar opmerkingen over de filosofie van het project
De BMV: Die bewaakt niks. Die probeert amechtig de stroom in en uit bij te houden en daar met behulp van wat logica en vooral wat fuzzi-factoren een percentage aan te hangen. Dat doet ie niet heel erg nauwkeurig, vooral niet als je langer niet meer 100% geladen hebt (zijn ijkpunt). Juist op een wereldreis lig je pas na weken weer eens aan de walstroom. Om nu dat percentage te gebruiken om start/stop akties aan te koppelen? Zou ik me niet wel bij voelen.
Strategie: Je neemt de laadtoestand van de batterij als uitgangspunt. Ik zou hiervoor in de plaats de energiebalans nemen. Je zult eerst Ah moeten produceren voordat je ze kan consumeren. Naast de boiler en de watermaker heb je nog andere verbruikers, zoals koeling, AP, nav.instrumenten, verlichting, enz. Dat geeft sowieso al een verbruik van een aantal amperes. Bij mij schommelt het verbruik tussen de 4 en 25 ampere bij 24V, zonder boiler en grootverbruikers als ankerlier en zo. Dit “gewone” verbruik moet je eerst opwekken voordat je aan boiler en watermaker toekomt. Mijn strategie zou zijn: van de momentaan opgewekte energie eerst het gewone verbruik compenseren, het surplus gebruiken voor opladen accu en als dan nog resteert dat aanwenden voor boiler en watermaker.
Autostart: het automatisch stoppen starten van apparaten vermijd ik zo veel mogelijk. Alleen de koeling werkt autonoom, en die moet je dan dus erg goed in de gaten houden, er hoeft maar iets scheef te zitten en de freon staat te koken. Ook de diesel generator, ook al heeft ie een autostart inderdaad mbv de BMV, schakel ik louter handmatig. De watermaker zou ik niet auto-starten. Je mag hem alleen starten als je schoon buitenwater hebt. Dus niet in havens met olievlekken en niet op volle zee als je door het kielzog van een vrachtboot vaart. Die lozen hun tanks op de gekste plekken.
10% schakelhysterese: je neemt een marge van 80 to 90%, dat is dus 10% van 480Ah is dus 48Ah. Je boiler is 50A, dus dat is nog geen uur. Daar moet dus vanaf het gewone verbruik, stel 5A. En de watermaker met 4A. Reken eens uit hoeveel water je kan opwarmen met 600W in een uur. Wordt je daar blij van?

Ik zou je verbruikers schakelen met een spNningsregelaar : +12.8 volt ? --> aan. -12.6 volt --> uit. Niveau schakelaar(s) ertussen zodat ze uitgaan bij voldoende watervoorraad.

De arduino zou ik er tussenuit laten, spul aan je ftdi serieel van je laptop/ boordpc..

Je kan met 1kwh stroom ~ 20L water verwarmen van 20-65 graden. Als je het dan weer mixed met water van 20 graden 50:50 kom je op ongeveer 40 graden uit. Zat voor de meeste toepassingen aan boord (vaat, douchen, wassen). Dan heb je 40L op 40 graden.. Daar kan je wel wat mee.

De BMV houdt via een shunt bij hoeveel stroom in/uit gaat en baseerd zijn percentage dus niet op voltage, zou ook een beetje moeilijk zijn met li-ion, gezien daar de voltage vaak geen goeie indicator is van vulling.

Het moet wel hobby blijven, ITIL en Prince deed ik al genoeg op mijn werk. Dit heeft geen deadline, geen 'uurtje factuurtje' en geen budget. IK ben van beroep geen software ontwikkelaar maar beheerder. Ik omarm het 'fail-fast' princiepe, dat zorgt wel voor wel her-werk, maar ook daar heb ik tijd voor. En blok-schema is wel een goed idee.

IK zie de noodzaak van een arduino en de logica wel. Hoe moet ik anders 'beslissen' of de watertank, stroom en TDS allemaal goed zijn voor de watermaker? Een Arduino gebruikt ook veel minder stroom dan een PC. Is ook veel goedkoper te vervangen, mocht er iets stuk gaan. Ook heeft de arduino analoge ingangen.

Maar zoals altijd op het zeilersforum, eerste reageerders zijn altijd mensen die zeggen dat het niet kan en met dingen aankomen als KISS. Als je overtuigt bent van KISS, blijf dan vooral in bed liggen, dat is Simple en Stupid. (ik heb wat met 'nee' zeggers, sorry).

Ja, er zijn praktische problemen. Ja ik moet zorgen dat het niet te ingewikkeld is. Maar daarintegen zie ik ook leuke dingen hier uit komen. Mogelijk een soort 'guide' voor mensen die een apparaat ook op NMEA2K willen krijgen zonder absurd veel geld uit te geven aan makers van NMEA apperatuur en mogelijk een bron van inspiratie voor mensen die wel graag iets bouwen wat leuk is en niet KISS.

Dus, vandaar.

Zal morgen 'even' een blok diagram van de hardware gaan maken. Of ik ook nog een functioneel blok diagram ga maken, zie ik nog wel.

Goed, het eerste kleine succesje is geboekt, ik kan met mijn arduino en de CAN shield data injecteren op de NMEA2000 bus en deze laten zien op mijn GMI20 (Garmin multifunctional display) tonen:









In de fotos is de code te zien die ik gebruik, en het resultaat op het scherm van Garmin. Een van de dingen die bij Garmin niet kan, is de vulling van de accu tonen. Als workaround ga ik de accu tonen als tank. Dus met andere woorden, een accu van 480Ah is nu een tank van 480L. Dit zou moeten werken als 'workaround' van de limitaties van het Garmin multifunctional display.

De volgende stap is het ophalen van de data uit de BMV700, dit zou redelijk makkelijk moeten zijn, gezien dit ook al een keer door iemand is gedaan met een BMV600 (voorgangermodel). (www.mjlorton.com/forum/index.php?topic=238.0)

Daarna is het 'simpelweg' de twee stukken code bij elkaar voegen en zorgen dat de BMV variablen onder de correcte PGNs de N2K bus op gaan. Ik moet dus de vulling van de accu als een tank-PGN de bus op laten gaan, en het voltage, de temperatuur en de amperage onder de accu PGN. Een lijst van alle PGNs kan je hier vinden: github.com/ttlappalainen/NMEA2...master/N2kMessages.h

Wat voor software heb ik tot nu toe gebruikt?
1. De NMEA2000 library: github.com/ttlappalainen/NMEA2000
2. De gemodificeerde CAN bus library: github.com/peppeve/CAN_BUS_Shield
3. de NMEA2000_mcp library github.com/ttlappalainen/NMEA2000_mcp
4. Uiteraard de Arduino programmeer IDE: www.arduino.cc/en/Main/Software

een klein dingetje wat mij nogal wat tijd koste, in de NMEA2000_mcp library word digitale pin '53' gebruikt als de interrupt pin. In realiteit is dit 9 of 10, afhankelijk van de versie van je CAN shield.

De code die ik heb gebruikt is het 'BatteryMonitor' voorbeeld uit de NMEA2000 library: github.com/ttlappalainen/NMEA2...mples/BatteryMonitor

Je draadje heb ik gebookmarked. Goed dat je het zo duidelijk documenteert en snel aan de praat ook, dankzij die bibliotheken!

Camprr,

Ik begrijp dat je de boiler elektrisch wil gaan verwarmen, met stroom door een zonpaneel/windmolen opgewekt.

Instraling zon is ongeveer 1Kw per m2, paneel 25% rendement, windmolen nog minder.

Gaat de stroom via de accu, dan houd je van die 1000W ongeveer 100 a 150W over die de boiler verwarmt.

Wat te denken van een "water" zonpaneel? Dan heb je die 1000W instraling totaal beschikbaar voor het warmen van water?

Ik heb op mijn 10meter bootje een Paneeltje dat direct zon energie in de boiler stopt. Direct in het drinkwater, niet via het antivries circuit.
Het bestaat uit 30 meter koperpijp, strak opgerold op/in isolatie materiaal, zwart geverfd. Paneel afmetingen minder dan 0.5 m2
Een clixon schakelt een pompje bij 60º C. (zo´n 4Ah stroomverbruik per etmaal).
Slang van 6mm doorsnede van en naar de boiler (geisoleerd).
Twee mini afsluitertjes op een T stuk aan boiler in en uitlaat, het moet afkoppelbaar blijven.

In de praktijk vrijwel altijd warm(heet) water.
Bij wat bewolkt weer is het een beetje aanpassen, het verbruik een beetje verdelen over de dag.
Van zo´n 30º naar 50 gaat in ongeveer 2 uur, daarna wordt het wat trager.
Bij ongeveer 85º is het zo´n beetje de hoogste temperatuur.

´s Zomers is het ruim voldoende,in de winter moet ik een beetje opletten met verbruiken. In de periode dat de dagen al kort worden, maar het nog te warm is om de kachel te gebruiken.
Wanneer het "echt" koud wordt aan de Spaanse zuidkust brandt de kachel en levert ook die (via het motor antivries circuit) warmte voor de boiler.

Saeftnghe,

over nagedacht, maar wat gebeurt en als het water ~80 graden is, en ik verdere opwarming eigenlijk wil stoppen? Waar kan ik de rest-warmte kwijt? Of komt het nooit zo ver in de praktijk?

Ik denk trouwens niet dat het direct verwarmen van water 100% efficient is. Onderzoek op wikipedia (niet altijd geloven) leid tot cijfers van ~50%.

Het gaat er om dat ik de 'overgebleven' zonne/wind energie wil gebruiken. Dus als de zon schijnt en de wind waait en de accu's al vol zijn.

En voor de voorkoming van legionella, is het wel handig het e.e.a. via een warmte-wisselaar te doen. Het moet wel veilig blijven

camprr,

Wanneer het water 80º is door verwarmen met het antivries circuit van de motor stopt het verwarmen vanzelf omdat de de antivries niet warmer wordt.
Wanneer de warmte direct van het water paneel komt zou de temperatuur theoretisch hoger dan die 80º kunnen worden.
Maar dat zal niet zo snel gebeuren, er wordt verbruikt en hoe hoger de temperatuur hoe langzamer de stijging.

ben een weekje in Holland geweest, boot gewoon achtergelaten zoals hij doorgaans aan z´n ankers ligt.
Een heel zonnige week, geen verbruik, en ook geen extreem hoge temperaturen op de mini-maxi metertjes.
Juist om Legionella te vermijden direct het drink/douche water verwarmen in plaats van via het antivries circuit.
De clixon aan het paneel schakelt pas bij 60º, het water is dus altijd boven die 60º geweest. Wanneer het via een warmtewisselaar gaat is dat een extra verliesbron en kun je niet zeker zijn van die 60º.

Ook bij de meest directe verwarming zal er iets verlies optreden door warmte afgifte in de geisoleerde slangen naar de boiler, maar die 50% van wikipedia zal in mijn geval eerder nabij de 90% liggen.

Ook ik heb gezocht naar mogelijkheden om het overschot wat in de zomer aanwezig is te benutten, zoals de windmolen omschakelen naar de boiler, maar die is al warm door de zon.
De zonpanelen leveren ´s zomers ook te veel,maar ik heb in de winter wel hun capaciteit nodig.
In de zomer ""verkwist" ik het overschot dan maar met het laten draaien van een tiental computer ventilatortjes die mij koelte toeblazen.
Een soort modernisering van de slaaf die met een palmblad koelte toewuift aan de sheik in de hangmat.