Sensoren zur Davis Vantage Pro2+        Hier geht es zum Hardware-Überblick zur WS3600
Windmesser


Der Windmesser ist Teilbestandteil der Wetterstation Davis VP2+. Der Windmesser besteht standardmässig aus einem Schalenkreuz mit grossen Windschalen, welches unter der Windfahne angebracht ist.
Damit lässt sich die Windgeschwindigkeit im Bereich 0...240km/h in einer Auflösung von 1km/h messen. Die Genauigkeit gemäss Hersteller liegt bei ±5%.
Die Windrichtung wird im Bereich 0...360° in einer Auflösung von 1° gemessen. Die Genauigkeit gemäss Hersteller liegt bei ±7°.






Der Windmesser der VP2+ ist an oberster Stelle (siehe Bild rechts, links oben) an einem Alumasten montiert. Dieser Alumast ist im Dachstock massiv befestigt und mit einem Blitzschutz versehen. Der Windmesser ragt ca. 3m über den Dachfirst hinaus und ist somit ca. 10m über Grund. Ausgerichtet wurde der Windmesser mit Hilfe einer Landkarte 1:25000 und freier Sicht auf den Kamm der Lägern. Da bei mir der Ausleger nach Westen ausgerichtet ist, musste ich die Windrichtung neu eichen, da die Werkseinstellung nach Norden geeicht ist. Dabei stellte ich fest, dass die ab Werk eingestellte Ausrichtung nach Norden um 7° abgewichen ist!
Die Signale des Windsensors werden drahtlos mit dem Anemometer-Transmitter zur Bedienkonsole und zum Weather-Envoy übertragen (siehe Bild rechts, am Alumast unten). Das Anemometer-Transmitter Kit wird mit einer Batterie gespiesen, welche mittels Solarzelle gepuffert wird.

Bisher bekannte Probleme:
  • Bei starkem Schneefall und tiefen Temperaturen kann der Windesensor vereisen.
Solar- und UV-Sensor


Der Solar- und UV-Sensor ist Teilbestandteil der Wetterstation Davis VP2+. Mit dem Solar-Sensor lässt sich die Sonneneinstrahlung im Bereich 0...1800W/m2 in einer Auflösung von 1W/m2 messen. Die Genauigkeit gemäss Hersteller liegt bei ±5%.
Mit dem UV-Sensor lässt sich der UV-Index im Bereich 0...16UV-I in einer Auflösung von 0,1UV-I messen. Die Genauigkeit gemäss Hersteller liegt bei ±5°.






Der Solar- und UV-Sensor ist an einem eigenen kleinen Alu-Mast über dem Garagendachfirst montiert (siehe Bild rechts). Von hier aus kann von Frühmorgens bis Spätabends die Sonneneinstrahlung fast ungehindert gemessen werden. Nur kurz nach Sonnenaufgang und kurz vor Sonnenuntergang ist eine geringe Abschattung durch das umliegende Gelände feststellbar. Beide Sensoren sind mit einer Kabelverbindung an die ISS angeschlossen.

Bisher bekannte Probleme:
  • keine
Regenmesser

Der Regenmesser ist Teilbestandteil der Wetterstation Davis VP2+. Der Regenmesser sammelt den Niederschlag im Auffangtrichter und leitet diese dann auf eine Art Kippwaage. Ist die Auffangschale genügend schwer, kippt das Ganze, bzw. die Schale entleert sich und nun beginnt sich die andere Schale zu füllen usw. Bei jedem Kippen wird durch einen Magneten an der Kippeinrichtung ein Reedkontakt betätigt.
Jede Schale fasst soviel Niederschlag, dass eine Kippbewegung genau 0,20mm Niederschlag pro m2 entspricht. Die Genauigkeit gemäss Hersteller liegt bei ±4%, welche erst durch Neukalibration nach Hellmann auch bestätigt werden kann.
Der Regensensor der VP2+ wird mittels SAT-Ausleger neben dem bisherigen Regensensor der WS3600 montiert (Siehe Bild rechts).




Bisher bekannte Probleme:
  • Vergleichsmessungen am Regensensor der VP2+ zeigten, dass der ab Werk gelieferte Sensor ca. 14% zuviel anzeigt hat. Zudem war ein stark asymmetrisches Kippverhalten festzustellen. Durch Neukalibration nach Hellmann konnten diese Probleme behoben werden. Details dazu siehe im technischen Tagebuch vom 16. Mai 2008.
  • Eigene geregelte Regenmesserheizung eingebaut, da die von Davis erhältliche Regenmesserheizung eine zu grosse Verdunstung verursacht und zu viel Strom benötigt.
Temperatur-/Feuchtesensor (ISS)

Der Temperatur-/Feuchtesensor (ISS= Integrated Sensor Suite) ist Teilbestandteil der Wetterstation Davis VP2+. Ein Wetterschutzschild mit aktiver Belüftung verhindert, dass direkte Sonneneinstrahlung die Temperaturmessung verfälscht. Gemäss Herstellerangabe liegt die Temperaturerhöhung bei direkter Sonneneinstrahlung unter 0,3°C. Der Belüftungsventilator wird aus zwei Akkus gespiesen, welche mittels Solarzellen geladen werden. Die Ventilation ist auch dann gewährleistet, wenn während mehreren Tagen ein "Sauwetter" herrscht. Die Temperatur wird im Bereich -40°C...65°C mit einer Auflösung von 0,1°C gemessen. Die Genauigkeit im Temperaturbereich -40°C...65°C liegt gemäss Hersteller bei ±0,5°C. Im Temperaturbereich 0°C bis 30°C ist aber mit einer wesentlich grösseren Genauigkeit zu rechnen.
Die relative Luftfeuchtigkeit wird im Bereich von 0...100% mit einer Auflösung von 1% gemessen. Die Genauigkeit liegt gemäss Hersteller bei ±3%.
Die anhand der Temperatur und Luftfeuchtigkeit berechnete Taupunkttemperatur wird gemäss Hersteller mit einer Genauigkeit von ±1,5°C angegeben.



In der ISS ist auch die Energieversorgung mit einer 3V Lithiumbatterie die noch zusätzlich mit einer Solarzelle gepuffert wird untergebracht. An dieser ISS werden auch Wind-, Regen-, Solar- und UV-Sensor angeschlossen. Hier jedoch wird der Windsensor - wegen Blitzschutz - nicht an der ISS angeschlossen. Der Windsensor sendet die Signale direkt mittel Anemometer-Transmitter weiter. In der ISS befindet sich auch der HF-Sender, welcher die Messwerte von Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Niederschlag, Solarstrahlung und UV-Index periodisch zur Basiskonsole und zur Weather-Envoy überträgt.
Die ISS ist neben der Grenzlinie zwischen zwei Grundstücken an einem weissen Alu-Ausleger so montiert, dass die Messung von Lufttemperatur und Luftfeuchtigkeit exakt 2m über Boden erfolgt.

Bisher bekannte Probleme:
  • Bei längeren Schlechtwetterphasen reicht die Akkuleistung für die aktive Belüftung nicht. Daher habe ich parallel dazu noch eine Fremdeinspeisung realisiert.
  • Der Ventilator muss alle 3 Jahre ersetzt werden.
  • Ganz selten verhedert sich ein Insekt im Ventilator.
Basiskonsole zur Wetterstation











Die Anzeigekonsole der Wetterstation Davis VP2+ ist im Wohnzimmer an der Wand aufgehängt. Diese besitzt einen Funkempfänger, um die Messwerte der Aussensensoren empfangen zu können. Zudem besitzt die Konsole noch einen Luftdrucksensor und einen zusätzlichen Temperatur-Feuchtefühler für den Wohnraum. Die Temperatur, Luftfeuchtigkeit im Wohnzimmer und der Luftdruck wird hier nur angezeigt.
Diese Konsole dient hier nur zur Anzeige der aktuellen Messwerte. Die interne Datenschnittstelle wird hier nicht weiterverwendet.

Interface zum PC - Weather-Envoy

Die Weather-Envoy ist eigentlich eine Bedienkonsole ohne Bedienung und ohne Anzeige. Diese musste verwendet werden, da zwischen der Basiskonsole und dem Wetter-PC im Keller keine weitere Kabelverbindung möglich war. Die Weather-Envoy ist im Keller neben dem Wetter-PC an der Wand aufgehängt. Die Weather-Envoy besitzt einen Funkempfänger, um die Messwerte der Aussensensoren zu empfangen und speichert diese in einer Art Ringspeicher, der bis zu 5 Tage aufzeichnen kann, bei einem Aufzeichnungsintervall von 5 Minuten. Sogar wenn der Wetter-PC abstürzt oder ein Stromunterbruch besteht, gehen keine Wetter-Daten verloren. Die Weather-Envoy arbeitet in diesem Falle dann mit Batterien weiter. Zudem besitzt die Weather-Envoy ebenfalls einen Luftdrucksensor und einen zusätzlichen Temperatur-Feuchtefühler für den Keller. Die Temperatur und Luftfeuchtigkeit im Keller wird nicht weiterverwendet.
Der Luftdrucksensor misst den Luftdruck im Bereich von 880hPa...1080hPa mit einer Auflösung von 0,1hPa. Die Genauigkeit wird vom Hersteller mit ±1,0hPa angegeben. Vergleiche mit den Werten von MeteoSchweiz der der Station Zürich-Kloten deuten auf eine Genauigkeit von besser als ±1,0hPa im Bereich von 990hPa...1030hPa hin. Der gemessene Luftdruck muss noch mit der Messhöhe gegenüber Meereshöhe korrigiert werden, da der Luftdruck einheitlich gegenüber Meereshöhe angegeben wird.
Die Verbindung mit dem Wetter-PC erfolgt bis Juni 2014 mittels USB. Aus störtechnischen Gründen wurde im Juni 2014 auf RS232 umgestellt.
Hinweis: Der Datenlogger mit der USB- oder RS232-Schnittstelle zur Weather-Envoy ist nicht integrierter Bestandteil der Weather-Envoy.

Wetter-PC


Als Wetterstations-PC dient seit Nov. 2012 ein Shuttle Barebone XH61V mit Windows7, 8GB RAM, 120GB SSD-Laufwerk und einem Intel Core i5 3470T mit max. 35W Verlustleistung. Die mittlere Leistungsaufnahme beträgt etwas mehr als 20W. Gegenüber dem alten PC werden damit im Jahr etwa 330kWh (ca. CHF 55.-) eingespart! Auf diesem PC werden auch die Wetterdaten der Vorgängerwetterstation WS3600 verarbeitet und die Blitzortungsdaten aufbereitet und weitergesendet. Für die VP2+ läuft eine zweite Instanz von der Software WsWin auf diesem Rechner.
Via Ethernet geht der Weg über eine externe Hardware-Firewall und dann auf den Router zum HiSpeed Kabelmodem. Von da aus mit 2500kBit/s übers Internet auf den Web-Server.
Der PC wurde so konfiguriert, dass nach einem Stromausfall das System automatisch wieder hochfährt. Nach dem Einschalten werden alle Applikationen automatisch zeitlich gestaffelt gestartet.
Und wenn doch was schief laufen sollte, kann der Wetter-PC übers iPad oder iPhone ferngesteuert bedient werden.

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