Meteo, Sensorhutten / Weerhuisjes
Bij een Meteo Station zullen de windmeter, de neerslagmeter en de lichtmeters altijd blootgesteld moeten worden aan de elementen om goed te kunnen functioneren.
Voor meting van temperatuur, vocht en luchtdruk moeten de sensoren zo onbelemmerd mogelijk in de omringende luchtstroom hangen, maar zonder directe zonbelichting of in neerslag, want dat kan ongewenste invloed hebben op metingen.
Een (semi)professionele, kant-en-klare sensorset voor je 'Personal Weather Station' heeft de laatstgenoemde sensoren al netjes ingebouwd in een geïntegreerde, weerbestendige behuizing/ sensorhut.
Bij sets met losse sensoren en zeker bij zelfbouw moet je zelf zorgen voor een sensorhut cq 'weerhuisje'.
Wikipedia beschrijft een 'professionele opzet' van een weerhut, maar dat is bij mijn opstelling niet echt praktisch passend realiseerbaar, dus moet ik iets anders verzinnen.
Vertaald uit de diverse beschrijvingen enkele algemene, praktische functies & eisen van een sensorhut/weerhuisje:
- Goede, maar niet te felle doorstroming met omringende lucht = lucht op de hoogte van de sensoren
Passieve ventilatie is afhankelijk van de vormgeving van de behuizing en van de omgeving.
Lucht stilstaand in het weerhuisje en doorstraling van temperatuur uit de wanden geeft een verkeerd beeld van de omgeving:
een gestimuleerde, actieve doorstroming m.b.v. een ventilator voorkomt eventueel zulke effekten.
- Voorkomen dat neerslag de sensoren bereikt, zodat de sensoren netjes droog blijven: dat is optimaal voor metingen
- Voorkomen dat direct zonlicht op de sensoren valt, want dat kan temperatuurverhoging veroorzaken
- Aan de buitenkant goed reflecteren van zonlicht, zodat de behuizing niet opwarmt via doorstraling met indirect invloed op de metingen
- Thermisch isoleren van de sensoren t.o.v. de ophanging in de behuizing, want dat kan alsnog de werking van de sensor beïnvloeden
- Voorkomen dat lucht vanaf de bodem van onder de behuizing binnendringt, want de onderliggende bodem kan een andere conditie hebben dan de omgeving
- Niet onbelangrijk: om de sensor heen moet in de behuizing voldoende ruimte zijn voor onbelemmerde werking
- Ook praktisch belangrijk: het moet eenvoudig zijn de sensor uit te nemen en te herplaatsen bijv. voor onderhoud en voor batterij-wisselen
Een neven-effekt is dat met zo'n weerhuisje de sensor minder wordt blootgesteld aan UV en aan neerslag, die een negatieve invloed hebben op de gebruikelijke kunststofbehuizing en mogelijk op de kabel(s) van de sensor.
Een weerhuisje is dus in dat opzicht 'levensduurverlengend' voor sensoren.
Het bovenstaande lukt afhankelijk van de constructies en materialen die worden gebruikt:
O.a. Davis en TFA leveren kant-en-klare sensorhutten.
Davis-hutten (links & midden) in mijn configuratie toegepast voor de Upgrade van het WS7000-systeem met 2 T&H-sensoren op +1,5m en +0,1m:
inwendig niet zo ruim dat passief een goede luchtdoorstroming plaatsvindt.
Aangezien deze hutten een aanmerkelijk deel van dag uit de zon zijn, echter beperkt last van opwarming door zonbestraling.
Proefondervindelijk blijkt de getoonde TFA-sensorhut wel de inhoud te beschermen tegen neerslag,
maar is nauw en onvoldoende open voor circulatie rond zelfs de eigen TFA-T/H-sensoren:
er is merkbare opwarming als deze sensorhut in de zon hangt, vooral bij weinig wind.
Met inventiviteit zijn constructies te bedenken die met minder kosten hetzelfde of meer effect hebben dan kant-en-klare sensorhutten, en 'passend in het landschap'.
Met die achtergrond heb ik voor mezelf in de loop van de tijd met DHZ-inzet een reeks weerhuisjes ontwikkeld en uitgevoerd:
is in de volgende paragraven een plaatje nog niet ingevuld, dan is daar nog een ontwikkeling gaande.
- Weerhuisje1, voor WS7000-27 T/H-sensor & TFA T/H-sensor, passief geventileerd
- Weerhuisje2, voor WS7000-25 T/H-sensor, passief geventileerd
- Weerhuisje3, voor TFA T/H-sensor en vergelijkbaar, passief geventileerd
- Weerhuisje4, voor TFA T/H-sensor en vergelijkbaar, passief geventileerd, met optioneel zongevoede Actieve ventilatie
- Weerhuisje5, als extra passief scherm voor TFA-sensorhut cq. 'Marvin-bus'
- Weerhuisje6, voor Fijnstofsensor SDS011, passief geventileerd, met optioneel zongevoede Actieve ventilatie
[met extensie onderweg/ in oprichting voor processor-gestuurde Verwarming]
- Weerhuisje7, voor Fijnstofsensor GP2Y10, continu actief geventileerd
[met extensie onderweg/ in oprichting voor processor-gestuurde Verwarming]
- Weerhuisje8, voor Lichtsensoren, passief geventileerd
- Weerhuisje9, voor Fijnstofsensor SPS030, passief geventileerd, met optioneel zongevoede Actieve ventilatie
[met optionele extensie voor processor-gestuurde Verwarming]
Het zijn geen weerhuisjes in de context van deze webpagina, maar ook de 'provisorische' lichtsensoren van de omgebouwde T/H-meters van TFA_Nexus resp. WS7000, de UV-meter met GUVA UV-sensor en de Licht-sensoren voor SI1145 en WS7000P_19 zijn opgeborgen in DHZ-'makeshift'-weerbehuizingen.
De GUVA-sensor en de SI1145 hebben t.a.v. meetwaarden opvallend weinig last van de witglazen bollen die als behuizing dienen.
Ook de 'transparante bol' van de WS7000P_19 heeft proefondervindelijk nauwelijks invloed op de meetwaarden.
Wel is in midzomer bij alle 3 bollen de binnentemperatuur een probleem voor de sensoren dat tot terugval of zelfs uitval kan leiden.
Weerhuisje1 voor WS7000-27 T/H-Sensor en TFA T/H-Sensor
De WS7000-27 en TFA T/H-sensoren zijn compact, batterijgevoed in gesloten behuizing.
Een externe behuizing moet zorgen voor:
- bescherming van de sensor tegen zoninstraling en tegen neerslag
- omstroming van de sensor met omgevingslucht
Voor Weerhuisje1 is de ombouw een 100mm PVC ventilatiekoker:
dat heeft als consequentie dat er met deze opzet alleen natuurlijke, vertikale luchtstroming langs de sensor is.
Simpel & doeltreffend:
- Laagste kosten voor een effectieve behuizing
- De lucht stroomt in aan de onderkant, en vertrekt via de openingen onder de kap.
- De sensor hangt nooit in zonlicht, neerslag of zijdelingse wind.
- Er wordt een kleine afstandhouder gemonteerd in de koker, zodat de sensor niet tegen de kokerwand hangt:
door deze afstandhouder hangt de sensor ook min of meer in het midden van de koker
=> Minimale invloed van wandtemperatuur.
Nadeel: geen bescherming tegen 'bodem-effect'.
Benodigdheden:
- 1 PVC ventilatiekoker 100mm doorsnede voor de behuizing
- 1 PVC-pijp (diameter 32mm, lengte ca. 15cm) voor interne afstandhouder2
- 1 houten balkje 50*50mm als externe afstandhouder1 naar de vertikale 30mm opstelpijp of naar de vertikale opstelwand
- 1 schroefje als ophanghaak voor sensor aan afstandhouder2
- 2 schroeven voor vastzetten van de koker aan de afstandhouder1
- 2 schroeven voor vastzetten van de afstandhouder1 aan de vertikale 30mm opstelpijp of de vertikale opstelwand
- (spuitbus) witte verf
- Werktuigen: boormachine, houtzaag, schroevendraaier
Opbouw-plan van dit weerhuisje
- Als externe afstandhouder1 van de koker t.o.v. vertikale opstelpijp een houten balkje van ca. 50*50mm vastschroeven aan de achterkant van de koker:
bij montage van het weerhuisje op een vertikale opstelpijp dan zonder probleem met het 'hoedje'.
- Koker + afstandhouder1 inwendig en uitwendig wit verven, zodat geen verhitting door zonlicht plaatsvindt, die de sensor kan beïnvloeden:
- de lengte van de PVC-pijp als interne afstandshouder2 iets groter kiezen dan de hoogte van de WS7000-27 cq de TFA T/H-sensor
- schroefje op afstandhouder2 monteren ca. 2 cm onder de bovenkant als ophanghaak voor de sensor
- deze afstandhouder2 vertikaal vastschroeven aan de binnenkant van de koker met bovengenoemd schroefje bovenaan en wijzend naar het midden.
- (als je de temperatuur buiten de behuizing wil meten) het snoertje met de thermosensor door bijv. een 5/8"-electriciteitsbuis naar het punt geleiden waar je temperatuur wil meten.
Daarbij weer denken aan voldoende afscherming van die thermosensor tegen zon en neerslag, dus hiervoor eventueel een apart, eigen klein weerhuisje maken!!!!
Realiseer je bij zo'n opstelling dat in de dataset de R.V. niet meer correct opgelijnd is, want het vochtgehalte wordt gemeten op een andere positie dan de temperatuur!!!!
- ophangen, uitnemen & terughangen van de sensor voor onderhoud & batterij-wisselen kan via de opening aan de onderkant
Eventueel kun je ook een PVC ventilatiekoker toepassen met 80mm doorsnee, maar dan moet je als interne afstandhouder bijv. een stukje 1/2"-PVC-pijp of 5/8"-PVC-pijp gebruiken om de sensor in het hart van de koker te hangen:
bedenk dat je dan ook minder ruimte hebt om je hand in de koker te brengen!
M.b.t. instraling en doorstroming is een doorsnee van 80mm doorsnee iets minder gunstig dan 100mm.
Weerhuisje2 voor WS7000-25 T/H-Sensor
De WS7000-25 sensor heeft in de 'kop' de sensoren voor temperatuur en vocht, met daaronder in de vertikale 'steel' de zonnecel voor voeding.
De 'kop'-behuizing van de WS7000-25 sensor beschermt de inwendige sensoren goed, maar zonlicht, neerslag en wind kan invloed op de kop uitoefenen.
De sensor wordt via de steel met een beugel vastgezet aan een vertikale opstelpijp van ca. 30mm doorsnee:
alternatief kan de voet van de beugel op een vertikale opstelwand worden vastgeschroefd.
Een externe behuizing moet zorgen voor:
- bescherming van de sensorbehuizing tegen zoninstraling en tegen neerslag
- omstroming van de sensorkop met omgevingslucht
- én doorgang van zonlicht naar de zonnecel in het ondereind van de sensorkop.
Als weerhuisje voor deze sensor WS7000-25 is een 100mm PVC ventilatiekoker toegepast, waarbij de koker & kap bescherming geven, terwijl de openingen bovenin onder de kap, de onderkant en de openingen aan voor- en achterkant ruimschoots voor natuurlijke luchtstroming zorgen rond de sensor die vrij staat van de koker én voldoende licht geven op de zonnecel.
Ook deze opzet beschermt niet tegen 'bodem-effect'.
Benodigdheden:
- 1 PVC ventilatiekoker 100mm doorsnede
- 1 houten balkje 50*50mm als externe afstandhouder1 naar de opstelpijp of opstelwand
- 2 schroeven voor vastzetten van de koker aan de afstandhouder1
- 2 schroeven cq bouten/moeren voor vastzetten van de afstandhouder1 aan de vertikale 30mm pijp of een vertikale wand
- (spuitbus) witte verf
- Werktuigen: boormachine, gatenzaag, vijl, houtzaag, schroevendraaier
Opbouw-plan van dit weerhuisje
- Aan de voorkant van de koker een zo groot mogelijke sleufopening maken, die zonlicht toelaat en waardoorheen de sensor in de koker gebracht kan worden:
bovenkant van de opening ca. 5 cm onder de openingen bovenin de ventilatiekoker, zodat er voldoende beschermde ruimte is voor de sensorkop
- Daartegenover aan de achterkant van de koker een opening maken, waardoorheen de sensorbeugel gaat naar de vertikale opstelpijp:
bovenkant van deze achterkant-opening op zelfde niveau als voor de voorkant-opening.
Misschien triviaal, maar zorg bij maken van de gaten proefondervindelijk voor voldoende manoeuvreerruimte om de sensor + sensorbeugel door die openingen te steken en daarna de sensor omhoog te kunnen schuiven.
- Als externe afstandhouder1 van de koker t.o.v. vertikale opstelpijp een houten balkje van ca. 50*50mm vastschroeven aan de achterkant van de koker:
bij montage van de sensor op de vertikale opstelpijp komt de sensor dan ongeveer op de hartlijn van de koker.
Opletten dat het steunbalkje van deze afstandhouder1 ruim onder de opening aan de achterkant blijft, want anders krijg je de sensorbeugel er niet doorheen!
- Koker + afstandhouder1 inwendig en uitwendig wit verven, zodat geen verhitting door zonlicht plaatsvindt, die de sensor kan beïnvloeden:
- Koker monteren aan opstelpijp door vastschroeven van de afstandhouder1 aan de opstelpijp
- Sensor inbrengen via de grote opening aan de voorkant, en met de beugel doorsteken via de opening naar de achterkant.
De sensor zo monteren aan de pijp dat de onderkant van de kopkap net boven de voorkant-opening in de koker zit:
de sensorkop blijft dan droog én de zonnecel krijgt voldoende licht
Bij montage van dit geheel aan een vertikale opstelwand o.i.d. wordt het moeilijker om de beugel van de sensor door de koker heen te monteren, want de schroefgaten in de beugelvoet zijn dan moeilijker toegankelijk.
Misschien eenvoudiger om dan het geheel eerst op een (redelijk lange) plank te monteren, en daarna die plank op de vertikale opstelwand.
Weerhuisje3 voor TFA T/H-Sensor
De TFA T/H-sensor is compact, batterijgevoed in gesloten behuizing.
Deze externe behuizing moet zorgen voor:
- bescherming van de sensorbehuizing tegen zoninstraling en tegen neerslag
- omstroming van de sensor met omgevingslucht
- afscherming van de sensor tegen 'bodem-effect' (~ opstijgende lucht van de bodem onder de sensor)
Dit weerhuisje is een variant van de DHZ-weerhuisjes die je in vergelijkbare layout veelvuldig op het internet beschreven ziet.
Enige verschil is dat naast een duidelijke zijkant-montage ook hier is voorzien in een inwendige 'buis'-afstandhouder1 zodat de sensor niet tegen het balkje van afstandhouder2 zit waarmee het geheel aan de opstelpijp/-wand is gemonteerd.
De plaatjes-reeks Samenbouw1, Samenbouw2, Samenbouw3 en Samenbouw4 toont hoe ik e.e.a. realiseerde voor mijn situatie voor montage aan een pergola-paal.
De schotels/lamellen zitten op ca. 3cm afstand van elkaar, op 3 draadeinden als verbinders/afstandhouders:
de onderlinge afstand wordt ingesteld en gefixeerd met stukjes 5/8"-installatiebuis en op het draadeind aan weerskanten van een schotel met een moer en een sluitring.
De bovenste schotel en de op 1 na onderste schotel maken de verbinding van het lamellen-pakket met de afstandhouder1.
De onderste schotel moet kunnen worden afgenomen voor plaatsing van de sensor:
deze onderste schotel wordt daarom met vleugelmoeren op de draadeinden bevestigd.
Voor stevige ophanging aan een dubbele haak wordt het weerhuisje in deze uitvoering bij ophangen gekanteld:
handig om dan uit voorzorg tegen afvallen de sensor met een tiewrap op de afstandhouder vast te zetten.
Opzet en opbouw voor jouw toepassing laat ik graag over aan je eigen fantasie en inbreng:
voldoende voorbeelden op internet te vinden.
Bij mijn realisatie is eerst alles samengebouwd en daarna wit gespoten.
Weerhuisje4 voor TFA T/H-Sensor
Dit weerhuisje is een uitgebreide variant van Weerhuisje1 en Weerhuisje2, die aan meer eisen van het lijstje voldoet, aangevuld met de ervaring opgedaan met de bouw van Weerhuisje3, met
- zijdelingse openingen in de kokerwand voor zijdelingse lucht-instroming,
- afsluitschotel onderaan als blokkering tegen vertikale lucht-instroom,
- schotels als lamellen tegen zoninstraling en tegen regeninval,
- bovenin een afneembaar tussenstuk in de koker met optioneel een ventilator voor actieve ventilatie,
- beter isolerende ophanging aan de opstelpijp met 2 buisbeugels i.p.v. houten balkje
Benodigdheden:
- 1 PVC ventilatiekoker 100mm
- 1 PVC tussenstuk/koppelstuk voor 100mm-buis, als behuizing voor de ventilator, en voor eenvoudige toegang van boven tot het inwendige van het weerhuisje
- Optioneel 1 ventilator met omhullende diameter <100mm en bijbehorende (zonnecel)voeding
- 8 schotels / plantenpotonderzetters met 22cm doorsnede
- 2 buisbeugels als externe afstandhouder1 naar de vertikale 30mm opstelpijp of naar de vertikale wand
- 1 PVC-pijp (32mm doorsnee, lengte 20cm) als inwendige afstandhouder2
- 1 schroefje als ophanghaak voor sensor aan afstandhouder2
- 1 draadeind (5mm of 6mm doorsnede), ca. 0,5m (voor de 4 'dragers' van de lamellen)
- 4 borgmoeren passend bij het draadeind
- 12 (of 20) moeren passend bij het draadeind
- 16 (of 24) sluitringen passend bij het draadeind
- (spuitbus) witte verf
- PVC-lijm of universele lijm
- Werktuigen: boormachine, gatenzaag, houtzaag, schroevendraaier
Opbouw-plan van dit weerhuisje
De plaatjes Onderdelen1, Onderdelen2 en Samenbouw1 laten de eerste bouw-stappen zien.
- de koker doorzagen op ca. 5 cm onder de openingen onder de kap:
- onder de zaaglijn komt de bovenste buisbeugel voor montage
- op de plaats van de zaaglijn komt (als laatste actie van verbouwing) het PVC-tussenstuk als bergplaats voor de ventilator:
smalste stuk naar boven.
- bovenop het PVC-tussenstuk komt het afgezaagde kokerdeel-met-kap,
dus het tussenstuk in het kokerdeel-met-kap.
- 2 schotels voorzien van een gecentreerd gat ter grootte van de diameter van het PVC-tussenstuk
=> 2 schotels-met-groot-gat
- Deze 2 schotels om het PVC-tussenstuk monteren op ca 3cm van elkaar:
- de onderste schotel niet uitstekend onder de onderrand van het tussenstuk zodat de buisbeugel nog goed bereikbaar is,
- de bovenste schotel niet te hoog, zodat ook het kokerdeel-met-kap nog ver genoeg op het tussenstuk kan staan
- Gelijkmatig aan 4 kanten van de overblijvende koker vertikale sleufopeningen maken met gatenzaag:
als aftekenhulpmiddel het PVC-tussenstuk bovenop dit stuk koker plaatsen en onderlangs een lijn trekken
=> bovenkant van de eerdergenoemde 4 vertikale openingen
dit aftekenen met het PVC-tussenstuk herhalen voor de onderkant van de koker
=> onderkant van de eerdergenoemde openingen
vanaf de bovenste lijn iedere ca. 3cm een lijn trekken tot aan de onderkant van de grote openingen
==> positie van de lamelenschotels en van de onderste buisbeugel
- 5 schotels voorzien van een gecentreerd gat ter grootte van de diameter van de koker
=> 5 schotels-met-groot-gat
- 1 schotel-met-groot-gat en de schotel-zonder-gat voorzien van 4 gaten gelijkmatig verdeeld over de omtrek, voor plaatsing van draadeindstukken als dragers/bevestiging tussen deze 2 schotels: schotel met 1 groot gat + 4 kleine gaten heet voortaan schotel-met-5gaten.
Eventueel nog een schotel-met-groot-gat van 4 gaten voorzien, zodat de ophanging van de onderste afsluitschotel wordt gedragen door 2 bovenliggende schotels.
- Afstandhouder2 in de koker monteren voor ophanging van de sensor:
- schroefje op Afstandhouder2 monteren ca. 2 cm onder de bovenkant
- deze Afstandhouder2 vertikaal vastschroeven aan de binnenkant van de koker met bovengenoemd schroefje wijzend naar het midden:
dit schroefje is de ophanging voor de sensor.
- spuit alle bovengenoemde onderdelen inwendig en uitwendig wit
- plaats de bovenste schotel-met-groot-gat op de getekende lijn aan de bovenkant van de vertikale gaten en lijm vast
- herhaal dit proces voor 2 andere schotels-met-groot-gat op de afgetekende lijnen lager op de koker
[afstandhouden wordt iets makkelijker als je afgemeten kurken vastlijmt aan de onderkant van de laatst gemonteerde schotel]
- plaats vervolgens, óf schotel-met-groot-gat, óf schotel-met-5gaten, en lijm vast
- als je hierboven een schotel-met-5gaten hebt gebruikt, bepaal & maak dan nu de lengte van de draadeindstukken zodanig dat de afsluitschotel op ca. 3cm onder de koker komt te hangen.
- steek de draadeindstukken door de laatstvastgelijmde schotel, leg sluitringen op de schotel om de draadeinden, draai de borgmoeren op de draadeinden boven de laatstvastgelijmde schotel, en zet de draadeinden aan de onderkant van die schotel vast met sluitringen en moeren
- plaats de onderste buisbeugel om de koker, zodanig dat de bovenkant daarvan juist onder de vertikale gaten zit
- plaats daaronder een schotel-met-5gaten met moeren + sluitringen boven en onder de schotel voor positionering en lijm vast.
Als hulpje daarbij heb ik zelf 4 pluggen van geschikte lengte vastgelijmd op de onderste schotel (afgemeten kurken zijn daarvoor ook heel bruikbaar)
positioneer en koppel de schotel-zonder-groot-gat met de onderste schotel-met-5gaten d.m.v. de draadeinden+sluitringen+moeren
- bepaal op welke positie en met welke diepte de schroeven/bouten van de buisbeugels moeten worden gemonteerd op de opstelpijp cq opstelwand
- hang de koker-met-schotels op aan de schroeven/bouten van de buisbeugels
- uitnemen & terughangen van de sensor voor onderhoud & batterij-wisselen kan, óf via de onderkant door los schroeven van de onderste schotel, óf via de bovenkant door afnemen van de kokerkap+tussenstuk (dus niet verlijmen tussen bovenkant van de koker en het tussenstuk!!)
- spuit ook het kapdeel wit met het tussenstuk erin geschoven.
Denk er om (tegen inwateren!) dat het smalle deel van het tussenstuk naar boven naar de kap wijst en in de koker wordt geschoven en het brede stuk naar onder over de koker komt.
Het tussenstuk niet verlijmen met de koker i.v.m. toekomstige, eenvoudige toegang voor onderhoud
Omdat de kap-met-tussenstuk apart van de rest is te monteren en ook apart weer losgenomen kan worden, monteer nu of later voor Actieve ventilatie naar eigen inzicht de optionele ventilator in het tussenstuk met doorvoer van de voedingskabel door afstandhouder2, door de zijkant van het tussenstuk of door de gaten van de koker-kap.
- Met zonnecel-voeding zal het toerental van de ventilator variëren met de lichtsterkte, zodat de koeling/ventilatie onafhankelijk, zonder bediening plaatsvindt naar praktische behoefte.
De getoonde, provisorische Zonnepaneel-voeding is opgebouwd met 'recycling' van cellen uit een aantal zonne-lampionnen en uit zonne-tuinlantaarns:
- de 5 zonne-cellen zijn gemonteerd onder een plexiglazen afdakje zodat de elementen droog blijven, regen direct afloopt en sneeuw niet ophoopt
- de spanning uit de 5 zonne-cellen in serie => 0V ~ 14VDC, afhankelijk van de zonkracht en van de belasting
- een spanningsregelaar type 7809 beperkt de voeding naar de ventilator tot max. 9VDC, zodat de 12V-ventilator rustig binnen zijn grenzen aangestuurd blijft
- de stroomsterkte van deze voeding is voldoende, maar niet riant voor de ventilatorsturing:
te verbeteren door op termijn een 'echt', sterker zonnepaneel in te voegen, of een aansluiting voor externe (hulp)netvoeding
- Nog een verbeterpunt: een buffer in de voeding is aan te bevelen om na een zonnige periode voor enige tijd doorloop te zorgen
Met 'gewone' voeding zal de gebruiker extern moeten bepalen hoe en wanneer de ventilator draait.
Weerhuisje5 voor TFA Sensorhut en 'Marvin-Bus'
De TFA_sensorhut zou op zich voldoende bescherming en luchtstroming moet bieden, maar de afweer van zoninstraling blijkt onvoldoende.
Zowel bij de plaatsing aan de noordkant van het huis als bij de westgerichte plaatsing aan de pergola komt er een deel van de dag zon op de hut:
bij de TFA_sensorhut met merkbaar effect op de temperatuurmeting.
Met het oog op het LoRa-experiment aan de noordkant van het huis is deze opzet ook gericht op die toepassing met een snelle toegang tot de 'Marvin-bus' voor uitwisselen van het powerpack.
Dit weerhuisje5 biedt extra bescherming tegen zoninstraling en tegen neerslag.
Die bescherming is in de vorm van een lamellen-'schort' die als 'extra' om/over de TFA_sensorhut heengezet wordt.
De 'Marvin-bus' is vergelijkbaar in omvang met de TFA_sensorhut en kan aan de achterkant direct in deze behuizing worden geschoven, en schermt die bus dan aan alle kanten af.
Deze opzet is nu aan de noordkant van het huis nu in gebruik met:
- HP3001-sensor in de TFA_sensorhut
- Lamellen-cover daaromheen.
Ervaring:
beter dan alleen de TFA-behuizing, maar niet geheel vrij van opwarming door (fel) zonlicht
Benodigdheden:
- 4 schotels / plantenpotonderzetters met 22cm doorsnede
- 2 houten balkjes 50*50mm, ieder lengte 20cm
- 2 ophangbeugels
- schroeven voor bevestiging van de ophanghaken aan de balkjes
- 1 draadeind (5mm of 6mm doorsnede), ca. 0,5m (voor 'dragers' van de lamellen)
- 4 borgmoeren passend bij het draadeind
- 28 moeren passend bij het draadeind
- 32 sluitringen passend bij het draadeind
- (spuitbus) witte verf
- Lijm
- Werktuigen: boormachine, houtzaag, schroevendraaier
Opbouw van dit weerhuisje
- Halveer de 4 schotels
- Maak in 6 schotel-helften (vanuit het hart van de schotel-helft gezien) een groot gat/uitsparing ruim passend rondom de TFA-behuizing+voetstuk
- Boor in alle 8 schotel-helften in het vlakke stuk tegen de rand van de schotel aan weerskanten van de uitsparing 2 gaten voor de draadeind-ondersteuning
- Zaag in de 2 balkjes aan 1 kant sleuven van ca. 1 cm diep, beginnend op ca. 2cm van het boveneind (A) met 3 cm onderlinge afstand
- Voorzien aan boveneind (A) aan de andere kant de 2 balkjes van de ophangbeugels
- Leg de balkjes evenwijdig op ca. 15cm naast elkaar met de sleuven naar boven en lijm de halve schotels zo gelijk mogelijk met de zaagsnede in de sleuven:
onderkant van de schotel-helften gericht op boveneind (A):
bovenste en onderste schotel dus zonder groot gat/uitsparing
- Halveer het draadeind, en koppel door de 2 geboorde gaten met de draadeinden+borgmoeren+sluitringen+moeren de 8 schotelhelften op 3cm onderlinge afstand aan elkaar, zodat de schotelhelften op 4 punten in klem gekoppeld worden.
Voor richtinggeven aan afwatering hellen met opzet de onderste en bovenste schotelhelft af zodat aanhangend water resp. naar buiten en naar binnen wegloopt.
- Voor extra stevigheid van de constructie eventueel de 2 balkjes bovenaan en onderaan met een lat dwarsverbinden
- Spuit het geheel wit
- Hang deze constructie op aan 1 of 2 haken/schroeven op (over de TFA-sensorhut, of met de 'Marvin-bus' erin)
- Geplande uitbreiding: zonnepaneeltje-met-accu onder of boven het weerhuisje voor autonome voeding van de inhoud
Weerhuisje6 voor Fijnstofsensor SDS011
Aangezien de Fijnstofsensor type SDS011 actief de meetlucht via een slangetje aanzuigt,
is de opbouw van een behuizing op zich niet kritisch voor de luchtaanvoer, maar wel met invloed op luchtafvoer en temperatuurhuishouding.
De behuizing voor deze Fijnstofsensor is een variant op Weerhuisje2.
Hoofdbestanddeel is ook hiervoor een vertikale 100mm PVC ventilatiekoker die waarschijnlijk betere, natuurlijke luchtcirculatie om de electronica levert dan de constructie van Luftdaten.org:
- de Luftdaten-constructie is prima voor de orientatie van de SDS011, maar heeft geen natuurlijke luchtstroom met 2 liggende, kromme PVC-bochten,
beide uitmondend naar beneden, behalve bij 'aanblazen'.
- een vertikale ventilatiekoker heeft 'van nature' een vertikale luchtstroom die voor luchtafvoer kan zorgen.
Afwijkingen t.o.v. Weerhuisje2:
- de 100mm PVC ventilatie-koker is met buisbeugels aan de meteomast bevestigd, waardoor betere onkoppeling tussen koker en montagevlak dan bij Weerhuisje2
- het Sensor-pakket is initieel een samenstelling van een SDS011-fijnstofsensor en een DHT22 als T/H-sensor, met in eerste uitvoering de DHT22-sensor onder de SDS011-sensor gemonteerd.
De T/H-meting is daarmee zonder invloed van de SDS011-electronica.
De configuratie met DHT22-sensor is min of meer de standaard configuratie volgens Luftdaten.org, maar het is jammer, want de DHT22-sensor is van mindere kwaliteit.
Daarom was een betere BME280-sensor bijgeplaatst in de 'schoorsteen' naast de SDS011-module, en daarmee ook zonder invloed van de SDS011-module.
- de openingen onder de kap en de onderkant zijn met gaas afgesloten om indringen van insecten naar de electronica tegen te gaan:
voor eenvoudig afneembare afsluiting van de onderkant is een PVC-verloopstuk 100/80mm gebruikt dat met de onderste buisbeugel wordt vastgeklemd.
Zie verder de SDS011-beschrijving
Verbeteringen, nu onderhanden als extensie:
- witgeschilderde plantenschotels van 22cm diameter als zonneschermlamellen om de ventilatiekoker minder op te warmen door zoninstraling, conform de praktijk van Weerhuisje2
- een (zon)gestuurd ventilatortje bovenin de koker voor geforceerde ventilatie door de koker voorkomt ophoping cq. lokale opwarming, idem
De ventilator in de kop van deze fijnstofmeter gebruikt gemeenschappelijk de zonnevoeding van Weerhuisje 4.
[de sensor DHT22 monitort daarbij de temperatuur & vocht boven in de behuizing van de fijstofmeter]
- Temperatuur & vocht hebben invloed op fijnstofmeting
=> betere T&H-meting en temperatuurbeheersing op de 'meetlucht' kan verbetering geven van meetkwaliteit.
=> een 'voorkamer' met gecontroleerde verwarming bij de toevoer van de 'meetlucht' zorgt dat de 'meetlucht' een constantere temperatuur heeft.
[de sensor BME280 is daarom naar deze 'voorkamer' verplaatst om temperatuur & vocht daar direct in de gaten te houden,
voor sturing van de verwarming in de 'voorkamer' en
voor 'eerlijke' fijnstofomgevingsmelding naar Luftdaten.org]
[Deze laatste toevoeging vraagt een andere behandeling van registratie & vertoning om een verkeerd beeld te voorkomen!
Omdat de opzet daarvan nog niet is uitgewerkt, voorlopig nog bedrijf zonder verwarming, maar wel met T&H-meting al op de gewenste plaats]
Weerhuisje7 voor Fijnstofsensor GP2Y10
De sensorset bestaande uit GP2Y10-stofsensor en BME280 T/H/B-meter is ingebouwd in een kastje van een alarm-sirene.
Terwijl de BME280-sensor kwaliteit heeft, is de fijnstofsensor GP2Y10 daarentegen van twijfelachtig gehalte.
De ventilator die continu de luchtstroom door de stofsensor voert, zorgt tevens voor doorstroming van de kast,
dus deze kast valt voor T/H-meting in categorie 'actieve ventilatie' met de meting van temperatuur, vocht en luchtdruk van redelijke kwaliteit.
Zie verder de GP2Y10-beschrijving
Mogelijke verbeteringen:
- Temperatuur & vocht hebben invloed op fijnstofmeting & gasmeting
=> temperatuurbeheersing op de 'meetlucht' kan verbetering geven van meetkwaliteit
=> een luchtgeleiding over de gassensor naar de fijnstofsensor,
=> gecontroleerde verwarming van de 'meetlucht' bij de ingang van die geleiding.
In combinatie krijgen dan beide sensoren meetlucht van constantere temperatuur.
[Deze laatste toevoeging vraagt ook een andere behandeling van registratie & vertoning om een verkeerd beeld te voorkomen!
Omdat de afhandeling van deze sensor geheel 'in eigen beheer' is, wordt hier als eerste een verwarmingsconcept uitgeprobeerd]
Weerhuisje8 voor Lichtsensoren
De sensorset in dit weerhuisje bestaat uit 4 lichtsensoren ingebouwd in een variant van Weerhuisje2.
Voor lichtmeting is goed & droog zicht op invallend licht nodig:
ventilatie is in zoverre interessant dat de sensoren niet te heet mogen worden.
De constructie van dit weerhuisje is vooral gericht op bescherming tegen neerslag met behoud van zicht.
Als fundatie en montagevlak is een stoeptegel 30*30 gebruikt, waarop de koker met 2 hoekbeugels is vastgeschroefd.
Tevens is dit de fundatie voor de bijbehorende zon&batterij-voeding (waaraan echter nog ontwikkelwerk nodig blijkt, dus voorlopig directe voeding).
Opgesteld op het platte dak is daarmee gemakkelijk goed & vrij zicht mogelijk.
De 'verbouwing' van de toegepaste ventilatiekoker van 100mm doorsnee is beperkter, omdat alleen een front-opening nodig is.
De 3 sensoren in het 'lichaam' van de koker kijken gericht onder een elevatie naar de zon, zodat de zon kan worden gevolgd over de dag:
directe lijn geeft beste meting, maar de inbouw en obstakels geven mogelijk beperkingen opzij en naar boven.
Recht omhoog kijkend is er minder direct zicht op de zon, maar zijn weinig beperkingen te verwachten, en voor aanvulling/correctie vult daarom de zenith-Lichtsensor het 'gat' bovenin:
Deze zenith-scanner is gemonteerd onder een bijbehorend doorzichtig koepeltje in een gat in de top van de kap:
het signaal uit deze sensor is best geplaatst voor algemene referentie voor deze sensorset.
De gerichte 3 sensoren (voor Licht&IR en UV) zijn ondergebracht in/aan het onderste deel van de ventilatie-koker die als behuizing dient.
In Versie1 zitten ze op de centrale as van de behuizing per soort in 2 montage-doosjes die als bescherming dienen:
- De 2 Licht&IR-sensoren zijn onder een verschillende zijdelingse hoek gemonteerd in het montagedoosje, zodat ze 30 graden oostelijk resp. 30 graden westelijk van de centrale zichtas kijken, met een elevatie van ca. 30 graden t.o.v. horizon.
De totale horizontale zichthoek wordt zo ca. 60 graden groter dan van een enkele sensor, getild in de richting van de zonzenith.
In de software wordt met filtering uit de 2 Licht&IR-sensoren het max. signaal-niveau genomen als resultaat-systeemwaarde.
De 2 Licht&IR-sensoren kijken door een plastiek schermpje in het deksel van het montagedoosje, dat beschermt tegen neerslag.
- UV is vooral interessant in samenhang met het fellere zonlicht, en daarom maar 1 UV-sensor gericht over de centrale zichtas.
De UV-sensor kan i.v.m. de golflengte (in principe) minder goed door plastiek of gewoon glas kijken, en zit daarom zonder deksel in zijn montagedoosje
[minste demping en door de locatie bovenin het venster vermoedelijk geen last van spatwater].
De 2 montagedoosjes bepalen hoe groot de front-opening van de koker moet worden.
Gaten in de zijkant van de koker vangen de uitstekende montagelippen van de doosjes op en daarmee worden de doosjes gefixeerd en gericht, met een elevatie van ca. +30 graden voor betere vertikale dekking t.o.v. het zonlicht over de dag verdeeld.
Als extra beschermraam zit aan de buitenkant van de koker vóór en om de grote front-opening nog een dun plastiek scherm met een gaaslaag die neerslag buiten houdt en naar beneden afleidt:
om dit beschermraam op afstand te houden van de sensorendoosjes zit halverwege de front-opening tussen de 2 montagedoosjes een draad als afstandhouder.
De beschermlagen laten Licht&IR en UV door, maar geven demping.
Empirisch is met de meervoudige schermen vóór de onderste sensoren bereikt dat de uitkomsten van alle 3 lichtsensoren min of meer gelijk zijn.
De UV-sensor blijkt niet echt hinder te ondervinden van de materialen van deze schermen.
Na een verdere meet-sessie zal oplijning een taak worden voor de software in de sensor-processors en in Domoticz.
Om de montage & onderhoud van de sensoren te vergemakkelijken is ook deze koker onder de ventilatie-openingen doorgezaagd en daar van een PVC-tussenstuk voorzien, dat niet verlijmd is, zodat van bovenaf plaatsen en afnemen voor toegang eenvoudig mogelijk is.
Een montagedoos op de rug van de koker is aansluitpunt en bergplaats voor de ESP8266-processor die de sensoren bedient en die de communicatie verzorgt naar Domoticz.
De montagedoos en de ESP8266 in die doos zijn zo gekozen dat eventueel/achteraf nog een extra antenne kan worden toegevoegd, met oog op een opstelling iets verder weg.
Ongehinderd zicht van deze lichtmeter-setup vraagt flexibiliteit in plaatsing:
voor autonome plaatsing & werking is op de fundatietegel bij de lichtmeterkoker een voedingsdoos met zonnepaneeltje en accu gepland.
De voedingsdoos met het zonnepaneeltje werkte echter niet betrouwbaar
(=> het zonnepaneeltje werd in de doos te heet onder invloed van de zon!),
dus voorlopig een 'conventionele' kabelverbinding met een voeding binnenshuis.
Ervaringen/conclusies/plannen op basis van ervaring met Versie1:
- de plaatsing van de zenithlichtscanner is prima,maar onvoldoende beschermd tegen vochtindringen
- de andere 2 Licht&IRsensoren en de UV-sensor zitten te diep in de behuizing om ook vroeg & laat goed zijdelings te kunnen kijken
- de bovenranden van de montagedoosjes geven toch hoogtebeperking midden op de dag voor de belichting
- de kijkhoek van de Licht&IR-sensoren is in de praktijk kleiner dan verwacht, en behoorlijke ongelijkheid in gevoeligheid,
waardoor beperkte overlapping en voor het totaalbeeld Licht&IR meer software-correctie vereist
- een opstelling van bovengenoemde Licht&IR- en UV-sensoren in een glazen bol zoals bij SI1145 of bij WS7000P_19/MAX44009 geeft waarschijnlijk
- minder zichtbeperking,
- betere bescherming tegen neerslag en condensatie,
- maar mogelijk slechtere temperatuurbeheersing door gebrekkiger ventilatie
- een toekomstige voedingsdoos met zonnepaneel moet het zonnepaneel bovenop de doos krijgen
voor luchtkoeling van het paneel en voor afscherming van de electronica in de montagedoos
[voeding via een USB-kabel vanuit binnenshuis werkt, en blijft voorlopig wel zo eenvoudig]
Dit vraagt voor Versie2:
- vervanging van BH1750_PCB, gemonteerd met betere bescherming tegen vocht,
door beter afkitten van de dome-montage aan de buitenkant.
- verplaatsing van de andere sensoren naar een 'uitbouw' vooraan de koker in een bollamphouder voor beter zicht,
waarbij de bollamphouder achter de originele vensters in de behuizing vastzit m.b.v. 2 vertikale balkjes
=> gezien beschikbare kogellamphouders dan de sensoren bij voorkeur omhooggericht onder ca. 60 graden elevatie t.o.v. horizon
= meer opwaarts kijkend door de zijkant van de lamphouder die meestal uniformer is dan de koplaag
=> uitgevoerd medio 2023
Weerhuisje9 voor Fijnstofsensor SPS030
- IN ONTWIKKELING & OPBOUW -
De behuizing voor de SPS030-Fijnstofmeter is een variatie op Weerhuisje6,
op groter formaat met meenemen van 'lessons-learned' bij bouw & gebruik van de voorgaande Weerhuisjes.
Verschillen t.o.v. Weerhuisje6
= Samenvatting van opbouw met uitleg/argumentatie:
- Fijnstof-sensor SPS030 + Meteo-sensor SHT31 zitten als pakket samengebouwd in een TFA-behuizing als eerste omhullende
=> ervaring bij de meteo-sensoren heeft geleerd dat die TFA-behuizing krap is en beperkte afscherming geeft
en o.a. merkbaar verhit bij zon-belichting, zeker bij weinig wind.
- Ook voor deze fijnstofsensor niet volgens aanbeveling een beschutte plaats beschikbaar onder een overdekking
Daarom als secondaire omhulling een weerbestendige ophanging gewenst van dat pakket binnen een behuizing gelijkend op Weerhuisje6
=> zo goed mogelijk afschermen tegen zon & wind & neerslag
=> gedempte, 'natuurlijke', vertikale luchtstroom om de TFA-behuizing voor toevoer naar de SPS030
Een ruim omhullende pijp heeft schoorsteenwerking:
- buitenlucht stroomt 'natuurlijk' toe aan de onderkant,
- uitstroom door de boven-opening (daar eventueel versterkt afgezogen met de onafhankelijke, zongevoede ventilator)
- De genoemde TFA-behuizing vraagt een grotere, tweede omhullende dan bij Weerhuisje6
=> Geen ventilatiekokers beschikbaar van die diameter
- Improviseren van behuizing met boven- en onderafsluiting en van ophanging
=> standaard PVC-buis van 125mm diameter is passend als omhullende voor een TFA-behuizing
- Bovenkant en onderkant van de koker worden afgesloten met een afneembaar deksel van 125mm:
- bovenop het bovendeksel op afstandhouders een paraplu/parasol in vorm van een 25cm-plantenschotel
- in onderdeksel en bovendeksel is een doorstroomopening gemaakt, afgeschermd met horregaas tegen indringen van beestjes e.d.
- De luchtdoorstroomventilator hangt op afstandhouders onderaan het bovendeksel,
voor betere bescherming en geen noodzaak voor doorvoer door het bovendeksel van bedrading (= eenvoudiger onderhoud).
Door de afstandhouders minder luchtremming als de ventilator niet draait.
- Een verwarmingsfolie wordt onderin de 125mm-buis geplakt,
met eventueel ook de bijbehorende ESP8266,
gekoppeld aan een bijbehorende thermo-sensor bovenin de buis bij de ventilator.
- Het onderdeksel is tevens doorvoer voor alle externe bekabeling
- Schorten/lamellen als extra bescherming van de behuizing tegen secondaire zoninstraling en tegen invloed van wind en neerslag
- Lamellen voor dit weerhuisje gemaakt van 22cm-plantenschotels
- Ophanging/montage voor 125mm-buis niet standaard beschikbaar:
gemaakt van beugels voor ophanging van gordijnrails en een balkje van 40mm-vierkant
- Kap zilvermetallic/hamerslag geschilderd gelijkgetrokken met de andere behuizingen.
- Behuizing daaronder wit schilderen als afweer van zonlicht, en voor uniforme kleuring
- Ophanging wit geschilderd gelijkgetrokken met de andere behuizingen.
- ToDo/Werklijst:
Sitemap voor deze webpagina:
Sitemap/ Jumplist voor deze website, incl. links to english versions of pages
Copyright © 2013-2023 T4S
Samenvatting voor Rechten & Verantwoordelijkheden / Summary for Rights & Liabilities