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WS2200
  • Stationshistory
  • Einleitung
  • Temperatur und Feuchtigkeitssensor für den Aussenbereich
  • Regensensor
  • Windsensor
  • BatteryBatteryBattery



    WS2200

    Beschreibung der Wetterstation, den Sensoren und den Modifikationen

    Stationshistory [nach oben]

    7.7.2012: Die Station wird vom Netz genommen, da der Windmesser und der Regensensor sowie ein Temperaturfühler nicht mehr funktionnieren.

    06.6.2009 Der Empfang des Windmessers und des Aussensensors sind weiterhin unbefriedigend

    01.6.2009 Der Aussensensor erhält eine YAGI Antenne

    18.5.2009 Windmesser wieder installiert, die integrierte Antenne wurde durch zwei Dipolstangen ersetzt, der Empfang ist aber instabil

    25.4.2009 Windmesser wieder deinstalliert, da Empfangsprobleme. Test mit externer Antenne

    20.4.2009: 15.00Uhr: Aussentemperatur wieder aktiv. Die Wetterhütte wurde auf dem gleichen Träger wie die Temperature and Humidity Station (THS) der Vantage Pro 2 installiert (s. Abbildungen und Beschreibung unten).

    20.4.2009: 14.45Uhr: Windmesser wird auf dem Dach neben dem Windmesser der Vantage Pro 2 installiert (s. Abbildungen und Beschreibung unten).

    20.4.2009: 11.30Uhr: Reperatur Windsensor, Ausbau Feuchte Aussen -> Defekt, alle Sensoren an einem Ort zur Kalibration

    11.4.2009: 12.30Uhr: Alle Verfügbaren Sensoren (drei Innensensoren und der Aussensensor werden zum Vergleich der Messwerte am gleichen Ort aufgestellt.

    10.4.2009: Aussen und Innensensor am gleichen Ort aufgestellt (Wohnzimmer, wie Innensensor), dritter Temp/Hum Sensor als Referenz.

    31.3.2009: Demontage WS2200 Aussensensor (Temp/Hum Sensor) zur Überprüfung der Messwerte (Vergleich mit anderen Sensoren), der Luftfeuchtigkeitssensor scheint falsche Werte zu liefern

    10.2007: Aufstellungsort: Anfang Oktober 2007 bis heute: Wien, Österreich

    09.2003: Aufstellungsort: Anfang September 2003 - Ende September 2007: Wahlendorf bei Bern, Schweiz

    05.2002: Aufstellungsort: Mitte Mai 2002 - Ende August 2003: St. Gallen - St.Georgen, Schweiz

    Einleitung [nach oben]

    Ich verwende im Moment eine Wetterstation des Typs WS2200, die es von verschiedenen Herstellern gibt. Die Station empfängt die Signale verschiedener Sensoren über eine Funkschnittstelle die im ISM (Industrial, Scientific, and Medical Band) 400MHz Band (433,05 MHz -434,79 MHz) arbeitet. Die Sensoren funken Ihre Messwerte ca. alle drei Minuten zu der Station. Diese Signale können von mehreren Stationen empfangen werden. So habe ich zusätzlich zur eigentlichen Station einen Datenlogger installiert, der parallel zur Station die Messdaten empfängt und abspeichert. Das Intervall von 3 Minute ist für die Temperatur, Luftfeuchte und Druckmessung eine gute Lösung, bei der Windmessanlage ist aber die Dauer zwischen den Messwerten zu lang. Die Sensoren speichern nämlich keinen Spitzen oder Minimalwert ab sondern lesen den momentan anliegenden Wert einfach aus und senden Ihn aus. Gerade beim Windmesser sind aber auch die Erfassung der Windböen interessant, können aber mit einem 3 Minuten Intervall nicht erfasst werden. Für die Windmessung wäre ein Intervall im Sekundenbereich interessant. Hier muss natürlich die Trägheit der Windmesseinrichtung eingerechnet werde. Bei einer trägen Anlage macht es wenig Sinn allzu oft auszulesen. Wie dem auch sei, bei dem von mir verendeten Modul lässt sich das Intervall nicht einstellen. Der Datenlogger ist über einer RS232 Schnittstelle an einen Computer angeschlossen, der die Daten in regelmässigen Abständen ausliest (min. einmal pro Tag).

    Auf dem Computer mit Windows XP ist die Software ´PC-Wetterstation´ (http://www.pc-wetterstation.de/) installiert. Über ein batch file kann die Software so gestartet werden, dass sie nachdem auslesen des Datenloggers Windows wieder herunterfährt und den PC ausschaltet. Der PC selbst wird über zwei Arten gestartet. Erstens wird über eine Zeitschaltuhr der PC bei Nichtgebrauch (z.B. in der Nacht) vom Netz getrennt. Im Bios habe ich eine Option aktiviert, die der Wiederherstellung der AC Speisung den PC automatisch startet. Mit dieser Methode kann man den PC mehrmals pro Tag hochfahren und den Datenlogger auslesen. Zusätzlich gibt es im Bios die Option, den PC täglich zu einer bestimmten Zeit hochzufahren. Das geht natürlich nur, wenn der PC zu dieser Zeit übe eine AC Speisung verfügt. Eigentlich reicht die erste Methode aus, um mehrere Auslesezyklen pro Tag zu fahren, man kann aber alternativ die zweite Methode einsetzten, will man nicht mit einer Zeitschaltuhrarbeiten.

    Nachdem die SW den Datenlogger ausgelesen hat wird automatisch ein ftp Programm gestartet dass die Daten an meine Web Page sendet. Auch hier kann über eine externe Batch Datei genau definiert werden, welche Daten übermittelt werden sollen. Das ausschalten des PCs lässt sich verzögern, indem man in der Konfigurationszeit die Ausschaltverzögerung der ´PC-Wetterstation´ Software entsprechend erhöht. Das ganze ist zwar sehr flexibel aber auch nicht gerade Bedienerfreundlich. Es gibt sehr viele Optionen, die sich individuell anpassen lassen, die Übersichtlichkeit bleibt dabei auf der Stecke. Die Hilfedatei der Software ist auch nicht das gelbe vom Ei und so ist es das einfachste verschieden Optionen einfach auszuprobieren. Die Software stellt auch eigen html Seiten zur Verfügung die ich aber nicht verwende.

    Temperatur und Feuchtigkeitssensor für den Aussenbereich [nach oben]

    Der Original mit der Station gelieferte Feuchtigkeits- und Temperatursensor für den Ausseneinsatz ist in einer Kunststoffhülle gekapselt. Diese Hülle verhindert zwar direkte Sonneneinstrahlung auf den Sensor selbst, aber das Gehäuse erwärmt sich stark wenn es direkt von der Sonne angestrahlt wird. Mit dem Aussensensor will man aber die Lufttemperatur und Feuchte messen und muss somit Umwelteinflüsse möglichst vermeiden. Ich habe deshalb ein traditionelles Wetterhäuschen gebaut und den Sensor darin frei montiert. Die originale Kunststoffhülle wurde also entfernt und der Sensor an einem Holzstab im inneren des Wetterhäuschen zentrisch befestigt.

    Battery open Battery open Battery Links: Geöffnetes Originalgehäuse des Temperatur- und Feuchtigkeitssensors für den Aussenbereich, Mitte: Der Temperatur und Feuchtigkeitsfühler, Rechts: Platine mit Senoren, darunter liegt die Solarzelle (siehe Lötanschluss)

     

    Das Wetterhäuschen hat die Abmessungen von ca. 30cm x 30xm x 30cm und besteht aus einem Holzgerüst aus Holzstäben mit 20mm Kantenlänge. Auf diesem Gerüst wurden Kunststoff Lüftungsgitter montiert, die eine gute Luftzirkulation gewährleisten sich aber in der Sonne kaum erwärmen. Das Dach und der Boden sind aus dünnen Sperrholzplatten gefertigt. Das ganze Häuschen habe ich weiss gestrichen um eine thermische Erwärmung möglichst klein zu halten. Der Sensor wird über Funk an den Datenlogger und das Wetterstationsdisplay angebunden. Der Funksender wird über ein kleines Solarpanel mit Strom versorgt. Das Solarpanel muss für den Betrieb ausserhalb des Häuschens montiert werden. Ich habe daher das Solarpanel und den Funksender im originalen Kunststoffgehäuse belassen und ausserhalb des Wetterhäuschens montiert.

    Vergleicht man die Messungen eines Originalsensors mit meinem Sensor der sich im Wetterhäuschen befindet, so stellt man einen deutlich gleichmässigeren Verlauf der Temperaturmesswerte fest. Das entspricht auch der sich kontinuierlich erwärmenden Umgebungstemperatur der Luft. Beim originalen Sensor können thermisch ungleichmässige Erhitzungen sonnenzugewandten und der sonnenabgewandten Seite thermisch bedingte Luftströmungen erzeugen und den Sensor kurzfristig erhitzen bzw. abkühlen, je nachdem in welcher Richtung der Luftstrom sich bewegt. Diese kleinen Temperaturänderungen machen sich als Rippel auf dem Temperaturverlauf bemerkbar. Der Originalsensor zeigt keine Rippel wenn die Sonne nicht direkt auf ihn strahlt, ein Hinweis dafür dass die Rippel durch die direkte Sonneneinstrahlung entstehen.

    Das Wetterhäuschen stellt also eine gute Ergänzung des Originalsensors dar und verbessert die Temperaturmessung des Aussensensors.

    Battery open Battery Links: Wetterhäuschen mit aussen angebrachtem Funksensor mit Solarzelle, Rechts: Erster Standort in St.Gallen/Schweiz.

    Das Wetterhäuschen sollte möglichst so aufgestellt werden, dass Gebäude i der Umgebung und der Boden selbst die Messung wenig oder zumindest mit anderen Sensoren vergleichbar beeinflussen. Es wird deshalb empfohlen den Sensor min. 10 Meter entfernt von Gebäuden 2 Meter über gemähtem, ebenen Rasen aufzustellen. Dank der Funkanbindung ist es leicht möglich den Sensor vom Gebäude entfernt aufzustellen. Den Abstand vom Boden habe ich durch eine Metallsäule realisiert, auf der das Wetterhäuschen und der Funksender mit Solarpanel angebracht werden. Ich habe es bis jetzt aber noch nie geschafft das Wetterhäuschen oberhalb eines ebenen, gemähten Rasens aufzustellen, entweder weil der Sensor am Hang, auf einer ungemähten Wiese oder über einem Blumenbeet sein Platz fand. Ich denke aber dass der Einfluss von nahen Gebäuden und der Abstand über Boden einen grösseren Einfluss haben als die Beschaffenheit des Rasens. Es ist dabei aber zu beachten, dass es sich beim Boden nicht etwa um einen Platten- oder Betonboden handelt, der sich in der Sonne stark erwärmt. Der Boden unterhalb des Wetterhäuschens sollte zumindest eine natürliche, unverbaute Fläche sein

    Regensensor [nach oben]

    Der mitgelieferte Regensensor misst den Rege über eine Wippe. Der Regen wird dabei von einem Trichter aufgefangen, unter dem sich eine Kippwippe mit zwei Behältern befindet. Sobald ein Behälter der Wippe gefüllt ist kippt die Wippe um und entleert den Behälter. Nun liegt der andere Behälter oben und wird gefüllt bis die Kippe wieder zurückklappt. Beim Kippen wird über einen Magneten ein Impuls in der Zählschaltung generiert und die einzelnen Impulse werden aufsummiert und die Summe alle drei Minuten an die Station und den Datenlogger geendet. Um dien Regenzähler Wintertauglich zu machen, habe ich im Inneren des Trichters eine Heizmatte angebracht, die bei Temperaturen unter Null Grad den Schnee zum schmelzen bringt. Si kann auch die Schneemenge gemessen werden, die als Niederschlag auf den Sensor fällt. Die Heizmatte muss deswegen über eine kleine Schaltung deaktiviert werden, solange die Temperaturen über dem Gefrierpunkt liegen. Das Problem ist einfach, dass die Matte bei tiefen Temperaturen dauernd heizt und nicht nur, wenn der Schnee fällt. Ich habe deshalb die Heizung wieder ausser Betrieb genommen und verzichte auf die Erfassung des Schneefalls. Da wir inzwischen in Wien wohnen ist dies kein grosser Verlust. Letzten inter hatten wir ca. zweimal Schneefall.

    Battery open Battery open Battery Bild1: Regensensor mit Solarzelle, Bild 2: Regenwippe mit Magnet zum Detektieren der Wippbewegungen, Bild 3: Heizung zum Schneeschmelzen

    Der Regensensor ist zusammen mit dem Wetterhäuschen am Metallmast befestigt. Man sollte aber darauf achten, dass der Regenmesser nicht durch Bäume beeinflusst wird. Erstens wird die Messung beeinflusst wen bei Wind der Regen starke Abdrift zeigt du der Sensor evtl. im Regenschatten eines Baumes oder eines Gebäudes steht. Andererseits können herabfallend Blätter den Trichter verstopfen und die Messung total verunmöglichen. In unserem Garten habe ich genau diese Probleme, da die sehr alten Bäume beträchtliche Höhen haben und es nicht verhindert werden kann, dass der Sensor einerseits im Regenschatten steht wenn es stark windet oder herabfallend Blätter den Trichter verstopfen. Meine Regenmessungen sind deshalb mit Vorsicht zu geniessen und ich muss einen neuen Standort, z.B. auf dem Dach suchen.

    Windsensor [nach oben]

    Der Windsensor besteht einerseits aus einer Schalen-Anemometer mit drei Halbschalen zur Messung der Windgeschwindigkeit und aus einer Windfahne zur Messung der Windrichtung. Wie weiter oben schon erwähnt limitiert das Ausleseintervall von drei Minuten die Erfassung von Windböen, da sich diese viel schneller ändern. Bei meiner anderen Station, der Vantage Pro 2 wird der Windsensort alle 2 Sekunden ausgelesen, was eine sehr gute Erfassung der Windböen erlaubt. Der Windsensor der WS2200 stellt ganz allgemein das schwächste Glied der Wetterstation dar. Das hat mehrere Gründe. Die Pufferbatterie hat bei meinem Modell als erstes den Geist aufgegeben und mussten durch eine externe Stromspeisung ersetzt werden. Die Pufferbatterie versorgt offensichtlich den Sensor mit Strom, wenn zu wenig Solarstrahlung zur Verfügung steht. Normalerweise wird ein Kondensator von der Solarzelle geladen. In der Nacht wird dann der Funkbetrieb mit der Kondensatorladung weitergeführt. Ich nehme an, dass die Pufferbatterie in den Fällen aushilft, in welchen die Kondensatorladung nicht für einen Betrieb ausreicht. Mit externen Batterien (z.B. 2 x 1,5VDC, die Pufferbatterie hat 3VDC) kann man den Sensor komplett betreiben. Alternativ kann man natürlich weiterhin die Solarzelle aktiv belassen und somit die Lebensdauer der Batterien entsprechend verlängern. Betreibt man den Sensor mit zwei AA Zellen (LR6), so kommt man ca. ein Jahr ohne Batteriewechsel aus.

    Bei der Solarzelle handelt es sich übrigens um den gleichen Typ wie beim Aussen-Temperatur und Luftfeuchte-Sensor: Sinonar SC-4515, HxBxT: 45mmx15mmx2mm, Betriebsspannung 5.0VDC, Betriebsstrom 4.5mA, Open Circuit Spannung 7.0 VDC, Kurzschlusstrom 5.5mA.

    Des Weiteren existiert ein Reed Schalter, der durch ein von aussen zu montierendes Magnet geschaltet wird. Dieser Reed Schalter dient dazu, den Sensor nach dem Kauf zu aktiveren. Auch der Regensensor und das Aussenthermometer verfügen über einen solchen Schalter. Beim Windsensor hat aber der Reed Schalter nach einiger Zeit nicht mehr funktioniert und so den Windsensor deaktiviert. Auf dem Internet habe ich auch andere Berichte gefunden, die dieses Problem beim Windsensor beschreiben. Am einfachsten man überbrückt den Schalter mit einer Lötbrücke, oder führt die Kabel nach aussen und montiert dort einen externen Schalter. Mit dem Schalter kann man auch den Testmode aktivieren, in dem der Sensor alle 4 Sekunden ein Signal sendet (statt normalerweise alle 3 Minuten). Will man den Testmode weiterhin benutzen, darf man den Schalter also nicht einfach überbrücken.

    Ein weiteres Problem stellt der verwendete weisse Kunststoff der Anemometer Schalen dar, welche durch UV Strahlung mit der Zeit brüchig werden und dann allfällig auf Bruch sind. Alle Schalen musste ich inzwischen einmal reparieren wobei aber auch Transportschäden beim Umzug zu beklagen waren. Bis jetzt konnte ich noch nie einen idealen Aufstellungsort für den Windmesser realisieren. Es wird ja empfohlen, den Windmesser auf einem 10m hohen Mast zu montieren. Das ist aber nicht überall möglich (eigentlich ist das selten Möglich). Ausserdem sollte verhindert werden, dass der von nahen Gebäuden oder Bäumen umgelenkte Wind gemessen wird. Die starke Verwirbelung an Gebäuden macht eine genaue Messung unmöglich. Das alles erfordert dass man einen hohen Mast weit weg vom nächsten Gebäude in einer Gegend ohne grosse Bäume aufstellen kann. Das erfordert einen grossen Garten. Alternativ kann man den Sensor auf einem hohen Dach möglichst weit oberhalb der Dachkante aufstellen. Das konnte ich beim Aufstellungsort in Wien im 23. Bezirk relativ gut realisieren. Siehe dazu die Details weiter unten.

    Wie alle Sensoren leidet auch der Windmesser unter der relativ schlechten Funkverbindung. Die Distanzen, die man überbrücken kann sind deutlich geringer als die mit der neuen Vantage Pro 2 realisierbaren. Das wirkliche Manko ist aber das Fehlen eines Diagnostic modes. Man kann nicht ermitteln, wie hoch die Empfangsleistung eines spezifischen Sensors ist, somit wird die Analyse einer Funkverbindung start erschwert. Man kann zwar die Konsole und auch den Sensor in einen Testmode versetzen (wie oben beschrieben erfolgt dies beim Sensor durch Aktivierung des Reed Switches mit dem extern angebrachten Magnet; die Konsole wechselt nach einem Stromunterbruch automatisch in den Testmode, in dem jeder Empfang eines Sensorsignals bestätigt wird), aber hier ist eigentlich nur eine go/no go Analyse möglich. Ändert sich das Funkumfeld mit der Zeit, kann man Probleme bekommen. Wenn z.B. im Frühling die Bäume Blätter bekommen, bricht auf einmal der Funkkontakt weg. Gerade beim Windsensor führt das schnell zu Problemen, da die Installation z.B. auf dem Dach meist auch zu hohen Dämpfungen zwischen Windsensor und Konsole (oder Datenlogger führt). Lösungsansätze sind z.B. die Verwendung einer externen Antenne oder das Entkoppeln der Funkeinheit vom Sensor. Im letzten Fall muss man die Funkplatine auslöten und über Kabel mit dem Sensor verbinden. Nun kann man den Funksender in eine bessere Lage bringen, bei der der Funkempfang relativ zur Position des Windsensors verbessert wird. Beide Lösungsansätze muss ich noch genauer analysieren.

    Battery open Battery open Battery Bild 1: Einzelteile des Windsensors, Schalenkreuz, Windrichtungsmesser und Montageplattform mit Zähleinheit, Bild 2: Platinen im Gehäuseinneren mit Kabel zur externen Stromversorgung, Bild 3: Platine mit überbrücktem Reed Kabel (links) und Zählkontakt für die Windgeschwindigkeit (rechts).

    Neue Installationsorte[nach oben]

    Wie oben in der Stationshistorie erwähnt wurde der Winsmesser auf dem Dach neben dem indmesser der Vantage Pro 2 installiert (20.4.2009). Das Wetterhäuscen mit dem Aussensensor (im Moment nur Temperatur da der Feuchtesensor defekt ist) wurde am gleichen Installationsort wie die Temperature and Humidity Station (THS) Der Vantage Pro 2 angebracht. Beide Installationsorte sind in den Abbildungen unten gezeigt.

    Battery open Battery open Battery open Battery









    --- Der Autor und Publisher dieser Seite ist Bernd Margotte ---