圃場にソーラシステムを設置する計画を立てました

最終更新2025年2月20日

※2025年2月20日　実験装置の外観です

以前『圃場の情報取得』を検討しました。これを実現させようと一歩進めることにしました。

遠方(4km)の圃場であり、無線LANでは対応できません。この点がクリアできていませんが、とりあえず実験段階として、自宅の庭に『情報ステーション』を構築して進めてみようと考えました。うまく出来ればモバイルルータ等に置き換えれば拠点間距離はクリアできるのかと考えています。

既に購入済みの機材もあります。リストアップします。

• ソーラシステムは25Wとそこそこ大きなものとなっています。今後のことも検討した結果ですが、安価だったことも要因です。
• 二次電池は重量の関係でリン酸リチウム電池を採用しました。鉛蓄電池と比べ外観寸法が同等で重量が三分の1、電流容量が2倍です。
  ECO-WORTHYのパワーモジュールは接続されている二次電池を自動判別してくれますので安心です。
• 25Wのソーラパネルは420×320×17mmです。取り付け金具が付いてはいるものの、この金具は使いづらいです。単管支柱に設置したい場合は要検討です。
  一方計装ケースはバンドで単管に固定することは容易です。
• RPIpicoはRTCが内蔵されていますが、精度が悪いです。DS3231のようなI2C接続のRTCを用意するのもいいと思いますが、GPSと接続して一定間隔で校正するのもいいと考えています。
• 照度計は設置場所によっては不要です。
• 温度湿度気圧については経験上BME280を使いたいです。比較的安定しています。

	ソーラパネル	固定方法ですが、付属の固定具は使わず、30mmのLアングルを購入し、これをパネル背面の固定穴を利用し、タッピングビスで固定したいです。 今回は添付固定金具を使わないので、320×420の外形で使います。
	Lアングル	30mm×30mm×1.5mmのアングルを420mm用意します。 実際には450mmが標準で用意されているのでそのまま使った方が追加工が少なくて良さそうです。
	単管キャップ	LABOのD-1Eという治具を使います。この穴とLアングルの穴を利用し、ネジで固定します。ソーラパネルの角度を付けて固定する事をサポートします。
	ホースバンド	ステンレス製でφ46〜70ｍｍ ※ホームセンタで購入すると高価なので通販で購入した方がいい

全体の設置イメージは以下の様になるかと思います。

ソーラパネルの裏側の情報が少ないです。実測しました。

取付にはM5のタッピングビス用穴を利用します。タッピングビスはキットに添付されています。
Lアングルに取付穴だけは開ける必要があります。

計測内容を検討します。
気象情報は欲しいので、気温/湿度/大気圧　他に、ソーラパネルの出力電圧(18Vレンジ)、パッテリ電圧(12Vレンジ)、地中温度は測定したいです。

時刻情報が必要です。GPSを取り付け、また、CPUにRTCを用意して現在時刻を把握出来るようにします。

100m程度の電波距離を確保したいです。当初、Pico-Wでうまくゆくかなと思ったのですが、容量の大きなバッテリを備えたことから、一般的な無線LANルータを装備したらいいのではと考えました。殆どの無線LANルータはDC12VのACアダプタ対応です。
Wi-Fi HaLow対応(802.11ah)のルータであれば1kmの通信距離を確保出来るとのことです。通信速度は1Mbps程度ですが、十分です。
製品情報が少ないのが難点です。また、furunoの商品だと15万円します。ちょっと無理です。

802.11axの無線LANは屋外500m程度が想定されています。これでも現状は15000円前後します。
500m程度届くと言われる802.11gは実際には不安定のようです。150mでも通信不通になってしまうようです。
一方、100〜250m程届くと言われる802.11nは802.11gよりも安定しており250mぐらいなら通信出来る様です。MIMO対応である必要はあるそうですが。

と云う事で、MIMO対応の802.11nルータで検討すると、AirStation HighPower Giga WSR-300HP　がヒットしました。ACアダプタの型番がWA-12M12FUとのことですので、DC12Vで大丈夫のようです。WSR-300HPは3000円程度ですので挑戦するには好都合です。

	気温：BME280
	湿度：BME280
	気圧：BME280
	照度：
	地温：18B20
	外気温：18B20
	ソーラ電圧：A1
	電池電圧：A2
	ボード温度：A4

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2025年2月20日　実験装置の外観を示します。

	まだ内部配線は出来ていません。 取り付け状態の事前確認を行うべく仮設置してみた次第です。	ソーラパネルは角度調整可能な仕組みに改造しています。 単管支柱は十分に安定しています。

まだ、一部センサの入手が出来ていません。入手出来次第プログラム構築デバッグをこの環境で行う予定です。電波到着距離の確認のためノートPCを持って近くの公園まで出かけて通信安定度を確認したいと思っています。

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