Home
Mail ons sitemap Laatste updates
 
   
 
Zelfbouw pyranometer
Het is hier duidelijk een stuk warmer dan Nederland. De zonnekracht valt zomers tijdens het klussen op doordat het gereedschap dat naast je ligt binnen seconden niet meer vast te pakken is. Één van de klussen was een zwembad bouwen en het water bleek in de warme dagen snel boven de 30 graden te komen. Er verdampt soms wel een centimeter water per dag.
Hoe kan je bewijzen dat je geen lekkage hebt?

Speurwerk op internet leverde een aantal formules op om verdamping te berekenen. Één van de componenten om dat te berekenen was globale (warmte) straling. Dat kun je meten met een pyranometer. Solar radiation wordt het ook wel genoemd. Maar ik heb geen mogelijkheid om mijn weerstation hiermee uit te breiden.

Besloten om dan maar iets te bouwen, een 12 bits A/D omzetter kopen, daar iets van een photodioden aan knopen. Een klein progje schrijven om de A/D uit te lezen en de data ergens weg te schrijven.
Ik gebruik “Graphweather” software om grafieken te maken die je op deze site ziet. Graphweather heeft de mogelijkheid om meerdere resources gelijktijdig uit te lezen Dus moet het mogelijk zijn om ook de pyranometer gegevens uit te lezen.
Dat was het idee:
Een betaalbare (12 bits A/D omzetter via USB) bij Conrad gevonden. Daar ook een componentje gevonden dat redelijk breedbandig licht meet (300-1100nm) en de hoeveelheid licht, lineair vertaald in een spanning.
Toen die spullen binnen waren kon er gebouwd worden. Allereerst heb ik mij verdiept in de programmeer taal C.
Dit, omdat er wat voorbeelden en drivers bij de A/D converter geleverd waren in C. "Pelles C voor windows" van het net “geplukt”.
Pelles C is een redelijk simpel ontwikkel omgeving voor de programmeertaal C.
Na een paar avondje knutselen had ik een bruikbaar progje dat elke 2 minuten de A/D converter via een virtuele seriële poort uitlas en weg schreef naar een komma gescheiden bestand samen met de datum en tijd van de meting. Nu was het tijd om wat te knutselen met de hardware. Eerst op de A/D converter de niet gebruikte poorten afgesloten door die aan aarde te leggen. De poort 1 afgesloten met een 10 Kohm weerstand, dit was volgens de specificaties van de licht spanningsconverter TSL250. Daarna wat gefröbeld zodat ik de TSL250 kon voeden met de 5 volt van de A/D converter.
Dit is de 5 volt van de USB poort en zal later veranderd worden om mijn USB poort te beschermen. Ik kon nu in de praktijk gaan testen, de TSL250 aan een 10 MTR afgeschermde audio kabel gesoldeerd die weer met een mini stereo plug aan de A/D converter zat.

De eerste test binnen, bij kunstlicht, gaf direct aan dat het werkte maar ook dat de TSL250 voor het mij beoogden doel veeeeel te gevoelig was. Het geheel ging al in verzadiging bij halogeen licht. (maximale meet waarden.) Na wat experimenteren besloten om toch verder te gaan met de TSL250 omdat daarmee geen externe componenten meer nodig waren
Het nieuwe idee was om de TSL ergens in te bouwen waar weinig licht in kan komen.
Dat is uiteindelijk een stukje zwart kunststof waterleiding geworden. De TSL (omhoog kijkend) met wat kunststof schuim halverwege de waterleiding vast gezet en het stukje pijp aan beide kanten afgesloten met een passende zwarte kunststof dop, die bedoeld was voor een stalen stoelpoot.

In de bovenste dop een gaatje geboord van 1 mm later 1,5 mm. Het geheel aan het balkon hek aan een uitschuifbare bezemsteel “geknoopt”. Zodat de sensor hoog genoeg stond om onbelemmerd de zon vanaf zonopkomst tot aan ondergang te “zien”
Laptop op de slaapkamer verzamelde de meetwaarden

Dit werkte redelijk en gaf bruikbare meetwaarden alleen de waarden reageerde heel erg op de zonnestand.
Als de zon er recht bovenstond piekte de meetwaarden heel erg.
Er moest iets gebeuren om de sensor meer richting ongevoelig te maken.
Eerst met transparante “dakjes” boven het gaatje gewerkt maar dat was niet erg bevredigend. Op snuffeltocht naar materiaal kwam ik een grote glazen “diamanten” tegen om b.v aan lamp armaturen te hangen.
Hiervan heb ik toen de onderkant vlakgeslepen en op de dop met het gaatje gelijmd, met heldere 2 componenten lijm. Dat resulteerde in, dat als het licht op de zijkant viel, bijna dezelfde meet waarden gaf als licht dat van bovenkwam.
Alles weer opgetuigd maar helaas. De “diamant” gaf in een klein gebied (als de zon op zijn hoogste punt stond) een enorme versterking.
Gevolg was een mooi meting tot de zon op zijn hoogst stond en dan waren de waarden absurd.

Veel geëxperimenteerd. De diamant bovenop iets gevlakt en mat gemaakt. Een klein dopje (hoedje) van blik boven op gemaakt. Bovenkant mat geschilderd met verf. Enz.
Uiteindelijk kwam ik er achter dat als je het geheel op zijn kop hield zodat de “diamant” aan de onderkant hing, het een stuk beter werkte.
Zo heeft het een aantal dagen opgesteld gestaan en meetwaarden geproduceerd, alleen de hoek van de sensor is nog iets gekanteld om te voorkomen dat de zon er 100% recht boven kan staan. Nu staat het geheel met een pijp op het dak en is verbonden met een FTP kabel naar de laptop waar alle weermetingen gebeuren. De sensor is ingeklemd in een houder geproduceerd uit een deel van een armleuning van een kapotte plastic tuinstoel.         >>>>>>> vervolg

Hier de test opstelling, laptop op de slaapkamer en de sensor aan het eind van een bezemsteel.


De glazen "diamant" en de gehelen sensor. Om enige indruk van de grote te krijgen ligt er een rolletje tape naast.



Hier de 12 bit A/D converter met USB aansluiting. De kabel rechts aan de converter gaat naar de sensor. De rechter foto de opstelling van de sensor op het dak.
Hierdoor wordt de sensor minder warm wat meet fouten door hoge temperaturen voorkomt. Het progje heeft een paar aanpassingen gekregen. Er is nu o.a een waarde beschikbaar die ik in kan voeren als vermenigvuldiging factor ter correctie van de meetwaarden.
Daardoor hoef ik dat niet meer te doen in GraphWeather de software waar ik mijn grafiekjes mee produceer.
Bovendien schrijft het progje nog een extra column in de CVS file die ik gebruik voor het aantal zonuren. Elke meting boven de 130 W/m wordt er een 1 in die column geschreven. Dan is er 1/30 uur zon geweest bovendien wordt de hoogst gemeten waarden per dag weggeschreven.
Bij donker heeft de sensor enig “ruis” het progje kapt meetwaarden onder de 14 af om dit te voorkomen. In Graphweather wordt nu de eerste resource als ingang gebruikt voor het weerstation. Via een door WUHU geschreven historische file in ws3600 format.
Daar produceert Graphweather mooi grafieken mee. De templates zijn in XML geschreven en met een beetje inspanning goed aan te passen.
De tweede resource is de boven beschreven CSV file. Een solar radiation probe bestaat in GraphWeater software en is geen probleem. De datum formaat in het progje aangepast zodat die nu ook gelezen wordt.
Zonuren probe bestaat jammer genoeg niet, daar heb ik relatieve neerslag_1 voor gebruikt en het resultaat door 30 gedeeld. De templates daarop aangepast en het werkt goed. Ik had al eerder verteld dat alle software op een oude laptop draait met een erg gestripte XP. Data wordt elke morgen weggeschreven naar een NAS zodat ik elke dag een backup heb. Laptopje doet ook de data upload's en hangt uit het zicht aan de zijkant van het bureautje (uitgeschakeld scherm) Ik bedien hem met remote desktop. Het is nu een soort weerhub met twee USB's en netwerk aansluiting in gebruik.


Hier de grafieken die met deze pyranometer geproduceerd worden.