Regenmesserheizung

Im Herbst 2011 habe ich den Entschluss gefasst, mir eine Heizung für den Regenmesser meiner Davis Vantage Pro 2 Wetterstation zu bauen.

Selbst bauen aus dem Grund, weil ich das sehr gerne mache und es nichts auf dem Zubehörmarkt gibt oder gab, was mir zugesagt hat bzw. es zu teuer war.

Mein Grundgedanke war, daß die Heizung geregelt sein soll und erst ab einer bestimmten Temperatur und bei Niederschlag in Betrieb sein soll. Also habe ich das Internet und diverse Foren durchforstet und dann aus vielen Ideen meine Heizung realisiert.

Hiermit möchte ich mich noch vielmals bei Steffen bedanken!!!
Von ihm ist die Grundidee für die geregelte Heizung und er hat mir bei Problemen sehr weitergeholfen.

 


 

Heizung soll nur unter einer bestimmten Temperatur und bei Niederschlag an sein:

Um dies zu erreichen, habe ich mehrere Komponenten vereint:

Regenmelder Hygrosens 12V regenmelderDamit ich elektronisch erfassen kann, ob es Niederschlag gibt, habe ich mir bei Conrad einen Regenmelder von der Firma Hygrosens gekauft. Dieser hat eine beheizte Oberfläche, damit einerseits Schnee geschmolzen wird und andererseits bestehender Niederschlag wieder verdunstet.

ws2rel

Die Temperatursteuerung habe ich mit einem kleinen Programm von Edmund Korffmann und einem USB-Relais-Board gelöst. Das Programm WS2REL arbeitet eine von WSwin erzeugte txt Datei ab.

Die ganzen Komponenten habe ich in ein Gehäuse eingebaut und unter dem Schreibtisch montiert.schaltzentrale

Links das 12V 5A Netzteil, in der Mitte oben ein Universal Zeitrelais, darunter der USB auf RS232 Wandler und rechts das Relais-Board. Zwischen Zeitrelais und Relais-Board habe ich noch eine blaue LED  eingebaut, die mir signalisiert, daß es Niederschlag gibt.


So funktioniert es dann:

Wenn es Niederschlag gibt, schaltet das Relais im Regenmelder und legt mir 12V Spannung auf den mittleren Kontakt des ersten Relais vom Relaisboard. Wenn jetzt die Temperatur unter 6°C ist, hat dieses Relais angezogen und gibt die 12V weiter an das Universalzeitrelais. Dieses habe ich als Ausschaltverzögerung konfiguriert.

Wenn also Niederschlag und unter 6° -> Zeitrelais schaltet und Heizung läuft. Gibts keinen Niederschlag mehr bzw. die Temperatur ist angestiegen, läuft das Zeitrelais noch die voreingestellte Zeit weiter und schaltet erst dann die Heizung ab.  Die Zeit kann von 0,1s bis max. 63h über die Dip-Schalter eingestellt werden. Momentan habe ich 6h Nachlaufzeit eingestellt.


Bau des Heizungsreglers:

Ich wollte die Heizung unbedingt geregelt haben. Da bin ich auf Steffens Homepage fündig geworden. Er hat die Heizung zwar für eine andere Wetterstation entworfen, aber ich konnte sie Problemlos für die VP2 adaptieren.

Ich habe den Schaltplan von Steffen genommen und mir ein Layout daraus gebastelt. Da es meine erste selbst geätzte Printplatte war, hats auch etwas länger gedauert und ist nicht ganz perfekt geworden.

LayoutMit Eagle, einer Software zur Layouterstellung, habe ich ein Layout für die Printplatte in der Größe von 60mm x 60mm entworfen. Dieses habe ich dann per Thermodruckverfahren auf die Kupferseite übertragen. Dabei druckt man mit einem Laserdrucker das Layout auf eine Katalogseite und bügelt dieses auf die Kupferseite. Dann weicht man sie in warmes Wasser mit etwas Spülmittel und rubbelt vorsichtig das Papier ab.Printplatte ätzen

Dann gings ans ätzen. Dies habe ich mit Natriumpersulfat gemacht. Die Lösung habe ich in eine Kunststoffschale gegeben und im Wasserbad auf ca. 50°C erhitzt. Dann das ganze immer schön schwenken, damit Bewegung in der Flüssigkeit bleibt und nach etwas mehr als 10min war sie dann fertig.

print bestückt oben print bestückt untenDann noch Löcher für die Bauteile gebohrt, bestückt und verlötet.

Danach wurden noch die IC’s eingebaut, diverse Kabel angelötet und die Kupferseite zum Korrosionsschutz mit Schutzlack überzogen.


Das Bluetooth Modul:

Damit ich auch bequem vom PC aus die Heizung überwachen kann, hab ich mir ein Bluetoothmodul zusammengelötet. Steffen hat eins aus einer alten GPS-Maus genommen. Da ich leider keine alten BT Geräte hatte musste ich wieder im Netz suchen. Fertige waren mir zu teuer. Also war wieder selber löten angesagt…

Ich bin auf robotrack.org fündig geworden. Dort habe ich mir die fertige Platine bestellt, mir die Bauteile besorgt und dann zusammengelötet. Es war meine erste SMD Lötarbeit. Ganz schön knifflig mit Bauteilen, die nur wenige mm groß sind. So hats dann ausgesehn:

bluetooth-oben bluetooth-unten

Das BT Modul habe ich dann zum Schutz in einen transparenten Schrumpfschlauch eingepackt.

Die Antenne, auf den Bildern noch als Cu Draht zu sehen, hab ich später noch gegen eine flexible Litze getauscht.


Die Heizung:

Die Heizung selbst funktioniert ja dadurch, daß Strom an den Widerständen “verbraten” wird und somit Wärme entsteht. Ich habe dazu Hochlastwiderstände genommen. Durch den Kühlkörper haben diese schonmal eine größere Fläche zur Wärmeabstrahlung.

Um das ganze noch zu verbessern bzw. die Widerstände im Wippenraum befestigen zu können, habe ich mir ein Gestell für den Wippenraum gebaut.

Dazu habe ich ein 2mm Alu Blech genommen, es zurechtgeschnitten und gebogen. Die Befestigungslöcher habe ich passend zu denen im Wippenraum gemacht. Oben noch ein Ausschnitt, damit der Trichter durchpasst und links und rechts ein paar Löcher zur Montage der Widerstände.

Fertig sieht das dann so aus:

rmh heizung links rmh heizung oben rmh heizung rechts

Die Widerstände haben einen Wert von je 3,3 Ohm und sind in Serie geschaltet, wobei sich max. 21.8 Watt Heizleistung ergeben. Durch den Alu-Bügel verteilt sich die Wärme gleichmäßig im Inneren. An dem dunkelgrauen Kabel, daß nach oben steht, ist noch ein zweiter Temp-Fühler. Dieser erfasst die Temperatur im oberen Bereich des Trichters. Der Fühler für die Heizung sitzt in der nähe des Reedkontaktes.

trichter isoliert
Dann habe ich noch den Trichter isoliert.

Dazu habe ich eine alte metallbedampfte Luftpolsterfolie genommen.

Diese war mal eine Frost- bzw. Hitzeschutzfolie für die Windschutzscheibe eines Autos.


 

Montage und Inbetriebnahme:

Regenmesserheizung fertigregler und bluetoothDen Regler und das Bluetooth Modul habe ich in ein wasserdichtes Gehäuse eingebaut. Dieses wurde dann mit einer Befestigungsplatte an das Dreibeinstativ der Wetterstation montiert..

Damit ich auf zu lange Distanzen einen möglichst kleinen Leitungsverlust habe, verwende ich ein 2×2,5mm² Kabel vom Haus bis zur Wetterstation.

RegenMesserFür den Wetterrechner habe ich mir einen Bluetooth-Stick von DELOCK besorgt. Wenn nun eine BT Verbindung zur Heizung aufgebaut wird, startet automatisch ein kleines Programm von Steffen. Mit diesem Programm sehe ich dann die Temperaturen im inneren des Trichters und die Heizleistung.

RegenMesserGrafikDieses kleine Programm erzeugt auch alle 5 Minuten eine Grafik, die ich später noch hier einbinden werde.
Die dunkelgrauen Flächen werden rot, sobald die Heizung in Betrieb ist.

Momentan ist nur ein Heizkreis (Wippenraumheizung) angeschlossen. Dieser ist auf 6°C geregelt. Über die Jumper kann ich die Temp. noch um 7° anheben wenns nötig sein sollte. Wird der Schnee nicht richtig geschmolzen, kann ich ja noch den Trichter selbst beheizen…


Fazit nach dem ersten Winter:

Von den Verbrauchswerten bin ich zufrieden. 5W im Leerlauf, 8W wenn die Regelung aktiv ist, aber nicht heizt und 31W bei voller Heizleistung.

Der Regenmelder leistet bis -10°C gute Dienste. Darunter reicht die Heizleistung zum schmelzen des Schnees nicht aus.

Bei normalem Schneefall funktioniert die Regenmesserheizung prima. Schneits aber plötzlich extrem, so dauert es etwas bis der Schnee geschmolzen wird.

Wenn ich wieder etwas Zeit habe werde ich mir vielleicht noch was für den Trichter selbst einfallen lassen. Entweder mit einer Heizfolie oder einem Widerstandsdraht.

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