Wettersensoren

Helmuts Wetterstation

Ich besitze eine Wetterstation WS2000 mit folgenden Sensoren:

einem Innensensor für Temperatur, Feuchte und Luftdruck,
einige Außensensoren für Temperatur und Feuchte (die teils auch Innen verwendet werden),
einem beheizten Regensensor (der auch im Winter Schnee und sonstigen Niederschlag misst),
einem Windrichtungs- und -geschwindigkeitssensor,
einem Beleuchtungssensor,
diverse selbstgebaute Sensoren

Ein Außensensor wurde von mir mit einem Temperatur- und Feuchtesensor der Firma Sensirion entwickelt. Das Programm des Microprozessors AT89C4051 von Atmel wurde mit "Keil C" geschrieben. Das Datenübertragungsprotokoll aller Sensoren habe ich durch aufwendige Messreihen mittels Oszilloskop selbst herausgefunden. Dieser Sensor besitzt eine wesentlich bessere Genauigkeit bzw. einen größeren Messbereich als die Originalsensoren.
Für universelle Messaufgaben steht ein ADC-Sensor zur Verfügung, der eine Analogspannung in einen entsprechenden Temperaturwert umwandelt. Er wird auch für die unten beschriebene Feldmühle verwendet.

Mittlerweilen gibt es neue Wetterstationen, deren Sensoren auf der Frequenz 868MHz senden. Die Stationen WS200 und WS300 benutzen das gleiche Protokoll, wie die Serie WS2000, die ja auf 433MHz sendet. Durch Austausch der Sendemodule lassen sich auch die Selbstbausensoren an die neuen Wetterstationen anpassen. Zum Testen der Sensoren verwende ich den Wettersensorempfänger von ELV aus dem ELV-Journal 06/2000. Diesen habe ich mir so umgebaut, dass er auch die Frequenz 868MHz empfangen kann. Die Änderungen sind hier dokumentiert.

Bauanleitungen:
Außensensor
ADC-Sensor (8, 10 oder 12 Bit)
Strahlungssensor mittels Geiger-Müller-Zähler
Nässedauersensor (der auch Nebel, Sprühregen und leichten Schneefall erkennt) mit Schneehöhensensor
Schneehöhensensor (mit Abstandssensor PING))) von Parallax) !verbesserter Schneehöhensensor in Arbeit!
Ultraschallanemometer (bewegungsloser Windmesser, Stand der Arbeiten) !NEU!

Weiterhin bin ich dabei, folgende Sensoren zu entwickeln:

einen Innensensor mit zusätzlichem Luftdrucksensor,
einen Außensensor mit Interface für PT100-Sensoren,
einen UV-Sensor,
einen Erdbebensensor,
und einen Gewittersensor mittels Feldmühle. Hier ist mein Schaltungsvorschlag für die Elektronik.

Außerdem denke ich darüber nach, wie man ein Gewitterortungssystem bauen könnte. In den vorzüglichen Veröffentlichungen des AATIS sind einige Anregungen dafür zu finden.

Viele Anregungen bezüglich Sensoren kann man auf der Seite von Uwe Mnich bekommen.
Wer einen Aurora-Monitor zur Messung des Erdmagnetfelds bauen möchte, findet hier Unterlagen.

Messwerte des Feuchtesensors vom S2000A und des Temperatursensors vom AS2000 habe ich hier aufgenommen. Diese Sensoren (kleiner schwarzer Quader beim Feuchtesensor sowie kleine blaue bzw. durchsichtige Glasperle beim Temperatursensor) sind auch in anderen Wettersensoren eingebaut. Teilweise verwenden die neuen auf 868MHz arbeitenden Wetterstationen auch Sensoren von Sensirion, allerdings nicht die genauen Industriesensoren, sondern welche mit der Bezeichnung SHT01B (consumer grade), von denen ich allerdings noch keine Spezifikationen im Internet gefunden habe.

Zum Kalibrieren von Feuchtesensoren kann man bestimmte gesättigte Salzlösungen benutzen. In einem abgeschlossenen Luftvolumen über einer gesättigten Salzlösung bilden sich temperaturabhängig genau definierte Luftfeuchtewerte. Solche Salze sind z.B. Natriumhydroxid (NaOH), Lithiumchlorid (LiCl), Magnesiumchlorid (MgCl₂), Magnesiumnitrat (Mg(NO₃)₂), Natriumchlorid (NaCL), Kaliumnitrat (KNO₃), Kaliumchlorid (KCl) und Kaliumsulfat (K₂SO₄). Auf dieser Seite sind die Kalibrierwerte aufgeführt.