Wetterstation, Erfahrungen bis 2017

Die Wetterstation basiert auf einer Oregon WMR928NX mit den Sensoren für Temperatur, Feuchte, Regen, Wind und Luftdruck. Die Außensensoren sind in und an einer selbstgebauten Wetterhütte montiert. Die Sensordaten werden mittels der Transmitter zur Basisstation übermittelt und gelangen über das RS-232 Interface zu einem Datenbankserver.

  

Jeder empfangene Datensatz wird gespeichert. Alle 5 Minuten werden Mittelwerte gebildet, ebenso jede Stunde. Zu Beginn eines neuen Tages werden Summen- und Mittelwerte, sowie Minima und Maxima aus der Datenbank ermittelt. Dies geschieht ebenso für jede Woche, jeden Monat und jedes Jahr.

Im Herbst 2011 habe ich begonnen die Höhe des gefallenen Schnees zu ermitteln. Nach ersten Probemessungen mit einem handelsüblichen Ultraschall-Entfernungsmeßgerätes im Winter 2010 erschien mir die Messung mit Ultraschall als praktikabel und überraschend genau. Somit wurde der bekannte Ultraschall-Entfernungsmesser SRF-02, u.a. vertrieben von robotikhardware.de angeschafft. Der erste Schnee hat jedoch schnell gezeigt, daß das Gerät entweder zu wenig Schallenergie aussendet oder zu unempfindlich ist beim Empfang: Der Schnee dämpfte den Ultraschall bei einer Meßstrecke von ca. 1 Meter offenbar zu stark, um konsequent brauchbare Meßergebnisse zu erhalten.

Darüber hinaus ergab sich noch ein völlig anderer und unerwarteter Effekt. Auch ohne Schnee lieferte der Sensor hin und wieder Daten, die auf ein nahes Echo deuteten, als würde plötzlich 50 oder 80 cm Schnee liegen. Der Spuk war unregelmäßig alle paar Tage über ein paar Stunden, und verschwand wie er gekommen war. Es war keine Relation mit der aktuellem Wetterbedingung (Regen, Wind, warm, kalt, ...) zu erkennen. Die ständige Notwendigkeit diese Phantomdaten zu korrigieren war sehr lästig.

Alternativ wurde ein Jahr später experimentell der low-cost IR Abstandssensors GP2Y0A02YK des Herstellers Sharp eingesetzt. Ein großer Erfolg war das jedoch nicht. Zu der Temperaturabhängigkeit, die ich mittels einer Korrekturtabelle über die aktuelle Temperatur in den Griff bekommen habe, kam aber auch noch eine Abhängigkeit vom reflektierenden Material. Obwohl für die Nullmessung (kein Schnee) eine "schneeähnliche" Platte verwendet wurde, waren bei Schneefall große Abweichungen erkennbar je nach Sonnenstand und Lichtintensität. Die damals publizierten Daten basierten somit auch überwiegend auf korrigierten Daten, die manuell ermittelt wurden.

Wieder ein Jahr später wurden die Versuche mit Ultraschall wieder aufgenommen, diesmal wurde auch ein zur Verfügung stehender Ultraschall-Entfernungsmesser SRF-10 ausprobiert, ebenfalls verfügbar bei robotikhardware.de. Von dem getrennten Sender und Empfängerteil hatte ich mir Verbesserungen versprochen, jedoch reagierte das Modul sehr empfindlich beim Einbau in ein Gehäuse, was für den Außeneinsatz aber zwingend ist. Bei einer Konstruktion ähnlich zur Anleitung empfing das Modul überhaupt kein Echo, so daß erst einmal wieder der SRF-02 eingesetzt, und die bekannten sporadischen, aber nicht vorhandenen Schneevorkommnisse wieder manuell korrigiert wurden.



Durch einen Nutzer meiner Site wurde ich aufmerksam gemacht auf die Produkte der Firma Maxbotix. Aus der Reihe der Sensortypen HRXL-MaxSonar®-WRS™ habe ich den MB7374 gewählt, zusammen mit dem externen Temperatursensor MB7958. Dieser Temperatursensor ist in der Wetterhütte untergebracht und sorgt dafür, daß der Ultraschallsensor auch bei Erwärmung des Sensorgehäuses durch Sonnenenstrahlung die korrekte Lufttemperatur für seine Berechnungen zugrunde legt.

  

Die in der Vergangenheit durch verschiedene Versuche ja schon mehrfach geänderte Hard- und Software wurde für diesen Sensor modifiziert. Ein PIC sorgt dafür, daß im Mittel 4 Messungen pro Minute vorgenommen werden. Die Messwerte werden gebündelt drahtlos mit einer 433.92 MHz Funkstrecke (Aurel Modul) im Manchester Code zu einem Empfänger übermittelt. Die Messwerte werden in der Datenbank gespeichert. Um etwaige Fehlmessungen zu eleminieren erfolgen auf dem Server Plausibilitätsprüfungen anhand des Mittelwertes, der Standardabweichung und der aktuellen Temperatur (implizit also anhand der Schneefallgrenze). Der MB7374 hat sich jedoch bisher als äußerst akurat und zuverlässig erwiesen.

Zusammen mit den aktuellen Meßwerten der Oregon Sensoren wurde die aktuell ermittelte Schneelage auf der Website präsentiert.

  

Die Transmitter der Oregon Wetterstation sind kommerzielle Produkte, mit Solarzelle, Akku und Pufferbatterie versehen. Ähnlich konzipiert ist die Stromversorgung für den Schneesensor und die Datenübertragung. Eine Solarzelle sorgt für einen stets vollen 12V/7Ah Akku, der den Sensor nebst Elektronik und Sender, auch bei Abdeckung des Solarpanels durch Schnee, für einige Wochen mit Strom versorgen kann. Der Windsensor hat inzwischen eine kleine Heizung erhalten, die aus dem 12V/7Ah Akku gespeist werden kann.