Wetterstation

[mikrolinux]

Hi!

 

Nee, das ist peinlich einfach Ich habe einfach das Beispiel fürs Bricklet aus der Doku genommen und eine neue Variable deltat als

 

$deltat = $obj - $amb;

 

eingeführt. mehr ist es wirklich nicht! Den Rest, also eigentlich die Schwellwerte hängen vom Gehäuse des Sensors ab.

Mein Gehäuse war für die Wärmestrahlung zu dicht, Ambient und Object waren zu nah aneinander und so konnte ich eigentlich immer nur die Temp des Gehäusedeckels messen. Also musste ich ein Guckloch für den Sensor ins Gehäuse bohren, mit verschiedenen Lochgrößen und Abdeckmaterialien spielen und mir dann was passendes aussuchen.

Der Sensor hat laut Doku einen Blickwinkel von 70°, bzw. 35° von der Achse mit dem Schwerkunkt der Messung auf derselben.

Für mich ist dabei rausgekommen, dass ich ein Loch gebohrt habe, das zwischen den Bohrungen des Bricklets liegt und gerade noch etwas Futter stehen lässt, dass ich den Sensor festschrauben konnte.

Dann kamen erst mal ein paar messungen ohne Abdeckung als Referenz und ein paar zeitgleiche mit verschiedenen Materialien. Glas ging gar nicht, als praktikabel hat sich für mich PE-Folie herausgestellt (aka Müllbeutel).

Die dämpft die Messung nur um ca. 2,5°C und lässt die Differenz zwischen Umgebung und Himmel groß ausfallen.

Idealerweise zeigt der IR-Sensor senkrecht nach oben und hat im besagten 35°-Winkel keine Hindernisse. Da das alles vom Gehäuse und vom Standort abhängt. kommt man leider nicht um eine eigene Eichkurve herum.

 

Vielleicht noch etwas zur Grundlage. Bei klarem trockenem Himmel hat man ja wenig Wasser in der Sichtlinie des Sensors, so dass man die Temperatur des Welraumes misst (-270°, weil -273° abs. Null plus 3K Reliktstrahlung) Nun kommt die Atmosphäre mit ihrem Wasser dazu so dass ich komplett ohne Gehäuse mit dem Bricklet auf -20° gekommen bin. Das mag aber vom Sommer zum Winter noch variieren. Im Gehäuse eingebaut kommen natürluich noch spezifische Störungen dazu. Die kriege ich aber gar gut normalisiert, indem ich die Differenz beider Werte bilde. Das fängt die Drift über den Tag / die Nacht leidlich ab und ich komme zu den oben genannten Werten. Letzlich könnte man natürlich auch direkt auf die IR-Werte gehen, das macht jeder anders.

 

Ich habe mal zwei Messreihen aus den letzten Tagen angehängt. eine richtig gute Nacht habe ich weggelassen, die war langweilig, weil die Delta T-Linie konstant bei ca. -13 blieb In der Grafik der 'guten Nacht' sieht man vor Mitternacht durchziehende Wolkenfelder, das sind die Zacken, nach Mitternacht blieb es dann klar und das Delta unten.

In der Regennacht schrumpft das Delta zusammen, im Bereich von 0:40 - 0:55 kamen Sterne durch den Dunst, um 3:55 und 5:40 müsste es jeweils kurz klar gewesen sein, aber nicht doll. Ganz am Anfang des Graphen, es ist der 27./28.7. sieht man ein großes Delta von so -13°, das war ein schöner sonniger Tag, bei dem dann innerhalb einer Stunde die Regenfront heranzog.

Grundsätzlich scheint das Messverfahren also ganz ordentlich zu funktionieren ;-)

[thunderbird]

Super das hört sich doch nach na echt guten Lösung an :-)

 

Vielen Dank ich werde direkt mal ein bisschen Material bestellen und hier wieder berichten sobald ich da was machen konnte :-)

[FlyingDoc]

:-) ja stimmt dafür wäre ein AnalogIn mit 2 Eingängen sehr praktisch :-)

 

Hab heute mal getestet mit einem 2. AnalogIn die Betriebsspannung für den Sensor zu messen und mit in der Formel zu verwenden.

Gleich noch ne Bestellung abgegeben.

[thunderbird]

:-) Ja das sollte so noch genauer werden aber dafür müsste ich mir dann Platz technisch was einfallen lassen bei mir passt das nicht so ohne weiteres ;-)

[thunderbird]

@mikrolinux

Könntest du bitte noch ein Bild von deinem Sensorgehäuse anhängen ?

 

[mikrolinux]

Klar, Bild poste ich morgen, ist aber nix dolles.

Ich habe meine Werteermittlung jetzt automatisiert und rrdtool baut mir nun Graphen auf die HP. Auch die Skalierung der Messwerte wird so langsam. Wenn es von Interesse ist, kann ich den ganzen Prozess mal vorstellen.

Aktuelle Werte finden sich auf www.elverdissen.de

Der Sensor sitzt an einer Nordwand, allerdings kommt die Sonne am späten Nachmittag weit rum und erwärmt das Gehäuse, so dass ich zwischen kurz vor 18:00 ud kurz nach 20:00 eine fette Beule in der Messkurve sehe. Ich nehme das einfach mal als Schönheitsfehler ;-)

[mikrolinux]

Hi!

 

Die Bilder des Sensorgehäuses finden sich im Anhang. Es ist aber noch sozusagen 'Beta'. ... wobei, Provisorien lebn eingentlich immer am längsten ;-)

Im Deckel habe ich die Sensoren und den Brick verschraubt, vor den Sensoren habe ich dann jeweils ein Loch gebohrt, damit der jeweilige Sensor auch was 'sieht'.

Auf der Aussenseite habe ich vor dem Ambient Light Bricklet einfach ein Deckglas aus dem Mikrosopiebedarf aufgeklebt und wie vorher schon beschrieben vor dem IR-Bricklet etwas PE-Folie. Geklebt und abgedichtet habe ich einfach mit Pattex, die Schrauben habe ich auch damit überzogen - so rosten sie nicht

Ist nicht schön, für den Testbetrieb reicht es aber erst mal.

Im Gehäuse selbst ist auch noch ein kleines Beutelchen mit Silicagel (Trockenmittel), das Kondenswasser aufsaugt.

Wie auf dem Bild zu sehen ist, habe ich das Gehäuse dann auf einen Aluwinkel geschraubt, damit die Hauswand aus dem Sichtfeld des Sensors verschwindet und die Messwerte nicht verfäschen kann. Der Sensor zeigt jetzt im 45°-Winkel direkt nach Norden. Das Anwinkeln, hate nur leider den Haken, dass Wetteränderungen erst erfasst werden, wenn sie im Norden angekommen sind. Ideal wäre ein direkter Blick des Sensors nach oben.

 

 

Nun zur Grafikerstellung.

(Skripts im angehängten Text-File)

Als Datenbank verwende ich das RRDTool. Das ist eine Raound-Robin-Datenbank, die Ihre Werte zyklisch wieder überschreibt. Der Vorteil ist, dass sie klein und schnell ist - und nicht wächst. Das ist ideal für embedded-Systeme, bzw später für den RPi.

Für meine Messungen habe ich eine RRDB mit 5 Minuten -Aggregation angelegt (--step 300) Ich kann die DB also mit Werten füttern, die aggregiert sie und legt alle 5 Minuten einen Werte in die DB. Als FElder neghme ich t_sky, t_ambient, t_delta, light und humidity. t_ steht einfach für Temperaturen. 650 bedeutet, dass wenn 650s lange keine Messwerte kamen, der Messpunkt auf Unknown gesetzt wird, die beiden anderen Werte sind der Messbereich (Min und Max). RRA:AVERAGE.... gibt dann noch die DB-Größe an. 5-Minuten Intervalle und 130000 Messwerte. Das reicht für etwas über ein Jahr rückwärts.

 

Das PHP-Skript füttert die DB dann mit Messwerten. Ich starte astrowetter.php alle 5 Minuten über den cron. Der Anfang des Skriptes dürfte zziemlich bekannt sein, es ist nichts weiter als das Zusammenkopieren der Beispiele aus der Doku.

Interessanter wird es dann im Abschnitt 'Beginn der Auswertung'.

Die Variable $deltat normalisiert die Messungen.

Der Part danach ist nur für Textausgaben interessant, wenn man die Messwerte auf dem Bildschirm ausgeben will.

Ich mache das Update der RRDB über einen Update-String als Shell-Befehl und baue mir den $RRDString aus den Messwerten auf. Nur das Humidity-Bricklet ist noch nich angeschlossen, deher setzte ich den letzten Messwert fix auf U (unknown). Danach kommt der Update auf die DB, gefolgt vom Generieren der Grafik.

Die erste Zeile definiert die Grafik als solche (Filename, Abmessungene etc) und jede der Folgezeilen fügt einen GRaphen zu. Wenn ich einen der Graphen nicht mehr möchte, kommentiere ich die Zeile einfach und beim nächsten Durchlauf ist die Kurve dann raus. Natürlich kann man das auch über mehrere RRDBs mischen. So könnte ich mit einer Zeile mit Verweis auf meine Heizungs-DB auch die Vorlauftemperatur des Kessels anzeigen. Ok, sinnlos, aber geht ;-)

Mit den letzten - hier auskommentierten - Zeilen kann mann die Messwerteauch in ein Textfile schreiben und ie Auswertung z.B. in Excel machen. So waren die ersten Kurven entstanden.

Das generierte PNG schiebe ich danach in einem zweiten Schritt per ncftpput auf den Webserver, wo es verlinkt ist.

 

Am Ende der Text-Datei ist dann noch ein Beispiel wie man die RRDB von der Kommandozeile aus auserten kann. Die -nan-Werte (not a number) in der Mitte wasrten einfach die Werte, die auf Unknown gesetzt wurden als ich den Masterbrich mit der aktuellen FW geflasht habe, danach ging es nahtlos weiter. In den Kurven sieht man das als kurze Unterbrechung der Linien.

 

Dann noch ein paar Worte zum Messverfahren. Über die letzten Tage konnte ich ganz gut die Bewölkung verfolgen, lediglich die Interpretation der Werte muss ich noch verfeinern, speziell an den Übergängen. Je nach Höhe der angemessenen Bewölkung kommt es da zu Ungenauigkeiten. Bodennaher dünner Dunst hat eine ähnliche Wirkung wie hohe etwas dickere Bewölkung. Da muss ich noch etwas nachdenken.

Was man gut unterscheiden kann sind durchgehende Bewölkung und durchziehende Wolkenfelder. Wenn man eine hin und her zachende Linie sieht, sind es Wolkenfelder. Richtig klarer Himmel zeigt sich als fast gerade Linie bei unter -12° DeltaT

astrowetter.txt

[thunderbird]

Vielen Dank :-)

 

das mit dem RRD Tool muss ich mir am Wochenende mal ansehen ob das auch was für mich ist die Grafiken sehen sehr gut aus muss nur mal sehen wie ich die auf die Webseite bekomme ohne gleich eine ganz neue Art der Anbindung zu bauen ;-)

 

 

[Einstein]

Ich hatte meine RRDs mit Minute steps gemacht...hat man eben im letzten Tag genauere auflösung, das ist aber geschmackssache.

 

Gruß

[thunderbird]

So ich hab jetzt mal eine kleine Teststellung aufgebaut und werde das ganze mal ausprobieren :-)

[ArcaneDraconum]

Was man sehr schön sieht: Bei TF hat man sich beim Design einen kleinen Fehlgedanken erlaubt. Der RS485-Stecker ist genau auf der falschen Seite. Da man ja meistens Strom mitführen wird macht es die Kabelei unnötig schwer. Ein USB-Kabel wird i.d.R. nicht dran stecken und so könnten alle Stecker schön auf einer Seite sein.

Aber mal zum Topic: Bin mal gespannt, was bei Dir so rauskommt. Ich nehme Deine Seite ja mal zum Vorbild.....

[thunderbird]

:-) ja gebe dir recht das mit den Steckern bei der RS485 ist nen bisschen unschön ;-)

Ich berichte hier sobald ich ein bisschen mehr sagen kann :-)

[Einstein]

Seh ich das richtig das du für die RS485 und für den Step-Down die gleiche Masseleitung genommen hast?

Hast du das Foto vielleicht noch mal ne runde größer?

 

Gruß

[thunderbird]

Ja genau ich habe für RS485 und Step-Down die gleiche Masse benutzt das geht auch problemlos.

 

Das Bild gibts hier in groß http://www.sven-lindeboom.net/wp-content/uploads/IMG_0244.jpg

 

[thunderbird]

Soo habe mich jetzt mal um den Bewölkungs-Sensor gekümmert und eine kleine Anleitung geschrieben.

http://www.sven-lindeboom.net/?page_id=466

[AuronX]

Bin gespannt wie die Software-Seite dessen aussieht ^^ Kann mir gerade noch nciht vorstellen, wie man mit einem Distance IR Bricklet Wolken erkennt

[thunderbird]

mikrolinux hat das hier http://www.tinkerunity.org/forum/index.php/topic,164.msg5090.html#msg5090

sehr schön beschrieben :-)

[AuronX]

Ist ja interessant... Aber es unterscheidet sich schon von einer Messung der relativen Luftfeuchte oder? (Weil er schreibt, dass damit der Wassergehalt der Luft gemessen wird)

 

Hmmm... ziemlich cool, auch wenn ich es noch nicht ganz verstehe

[mikrolinux]

Hi!

Nö, man misst die Temperatur des Wassers in der Atmosphäre. Je mehr Wasser da ist, desto höher geht die Temperatur der IR Messung. Ohne Wasser misst man sozusagen die Temperatur des Weltraums plus Atmospäreneinfluss plus Sensoreinflüsse. Wolken nehmen die Sonnenenergie auf und die Temperatur geht hoch.

Wolken sind ja unregelmässige Objekte und die erkennt man dann an den riesigen Ausschlägen, während bei wolkenlosem Himmel die IR-Temp nahezu konstant bleibt.

Letztlich misst man die Temperatur des Wassers am Himmel. Je mehr Wasser da ist, desto mehr weicht das natürlich vom Idealwert ab.

Die rel. Luftfeuchte ist aber abhängig von der Temperatur der Luft (nicht unbed. des Wassers) am Boden. Die Luft kann ja abhängig von der Temperatur und Luftdruck eine gewisse Menge an Wasser aufnehmen, das misst z.B. das Humidity Bricklet.

Es sind also völlig verschiedene Messungen 

[AuronX]

Danke für die Erläuterung ^^

[thunderbird]

Soo habe grade mal WEC fertig gestellt ;-)

Das ist ein Plugin für den Server was wichtige Systeminformationen auf einer Webseite sichtbar macht. Das ganze basiert auf dem WebSocket Protokoll und ist somit sehr flexibel.

 

Außerdem bin ich dabei die Software für den Bewölkungssensor zu erstellen. Im Moment experimentiere ich auch noch ein bisschen mit den Werten, wie man die besten Ergebnisse bekommt.

[thunderbird]

Hab jetzt mal den Bewölkungssensor an meine Teststation angeschlossen und schreibe die Werte alle 2 Minuten in die Datenbank.

Das Ergebnis sieht man hier ganz unten. http://www.sven-lindeboom.net/?page_id=422

[mikrolinux]

Tolle Geschichte und total gut umgesetzt!

Ich werde meine Mini-Wetterstation jetzt auf WiFi umrüsten; die Extensions habe ich eben bestellt. Damit kann ich meine Station besser ansteuern und kann einen Rechner (auch wenn es nur ein Atom D525 ist) einsparen und die Station von der zentralen VM aus abfragen.

Was mir bei deiner Gradeinteilung aufgefallen ist, ist dass deine Deltas wesentlich weiter auseinander gehen als meine. Das scheint wirklich nur daran zu liegen, dass dein Sensor nicht so tief im Gehäuse verbaut ist wie meiner. Womit hat du deinen Sensor abgedeckt/geschützt?

[thunderbird]

Ja mein Bereich geht so ca von 0 bis -30 bei der genauen Einteilung bin ich mir noch nicht ganz sicher. Als Abdeckung habe ich ein Stückchen Müllbeutelfolie genommen. Aufgestellt habe ich den Sensor in 45° in Richtung Nord. Am Anfang hatte ich in direkt nach oben das Problem dabei ist nur das sich dann nach einem Regen Wasser sammelt.

 

Mir hilft die WiFi Extension leider nicht. Ich warte auf die Ethernet Extension damit könnte ich dann auch sparen ;-) Wobei so ein Raspberry Pi ist auch total ok

[mikrolinux]

... tja, meinen Raspberry werde ich wohl erst im November bekommen. RS hat 6-8 Wochen Verzögerung angekündigt. Dafür ist es dann vielleicht aber ein in England gefertigter V2. Aber nix genaues weiß man nicht.

So ist der WiFi-Baustein schon ein enormer Fortschritt