Wechsel auf Vantage Pro 2

Änderungen an der Hardware der Wetterstation (Webcam, Empfänger für WS-Sensoren, Satempfänger, ...)
enager
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Wechsel auf Vantage Pro 2

Beitragvon enager » 27.07.2021, 07:58

Hallo allerseits,

immer wieder plagen mich Ausfälle der Stationssensorik bzw. Softwareprobleme. Im Gegensatz zu früher, wo ich leidenschaftlicher Bastler war, habe ich heute kaum noch Interesse und vor allem keine Zeit mehr, meine alten Sensoren in die Wohnung zu holen und mit Lötkolben und Lötzinn wieder in Gang zu setzen, oder gar Programmfehler in der Stationssoftware oder den Mikrokontrollern der Sensoren/Empfänger glatt zu bügeln. In der letzten Zeit kam hierbei einiges zusammen. Es war nicht nur der Windsensor, welcher dank korrodierter Lötstellen des Solarmoduls seinen Betrieb einstellte. Auch sorgten immer wieder Stromausfälle für einen Neustart des selbst gebastelten WS-Empfängers, welcher erst wieder richtig rund läuft, wenn er ein fehlerfreies DCF77-Zeitzeichensignal empfangen hat. Und das kann oftmals dauern. Bis dahin arbeitet er einfach mit 00.00.2000 ab 00:00 Uhr. Damit kommt wiederum die Stationssoftware auf dem Banana-Pi nicht zurecht und stürzt ab. Ich kann dann nur warten, bis der Empfänger das Zeitzeichensignal korrekt empfangen hat, die bis dahin empfangenen Datensätze korrigieren und danach kann die Stationssoftware wieder an den Start gehen.

Auch die immer häufiger auftretenden Sensordefekte erschweren die Instandhaltung der Station. Zudem gibt es Sensoren, die ich nicht mal eben nachbauen kann. Das Sensorprotokoll ist meist das geringste Problem. Dieses lässt sich im Mikrokontroller schnell einprogrammieren. Problematischer ist gerade bei Wind- und Regensensor die Mechanik. Bei der Richtungsfahne des Windsensors, wird ein Endlospotentiometer verwendet. Solche Potentiometer sind deutlich schwerer zu finden, als normale Potentiometer. Auch das "Prellen" des im Geschwindigkeitssensors verbauten Reed-Kontakts, sowie die Berechnung der Windgeschwindigkeit hat mir stets Probleme bereitet. Daher habe ich bis heute keinen brauchbaren, eigenen Windsensor bauen können. Entsprechend stehen diese Sensortypen bei einem dauerhaften Ausfall nicht als Ersatz zur Verfügung und sind seit 2010 nicht mehr am Markt verfügbar.

Aktuell laufen wieder alle Sensoren meiner Wetterstation. Nachdem der Windsensor das Solarmodul einer alten Solar-Gartenlampe erhalten hat, bekommt er bei Sonnenschein, auch wieder ausreichend Strom. Da ich nicht warten möchte, bis einer der nicht-ersetzbaren Sensoren dauerhaft ausfällt, wird die Wetterstation ab Ende 2021, Anfang 2022 durch eine neue Vantage Pro 2 zunächst ergänzt, später ersetzt. Da Hohenwalde von Landwirtschaft umgeben ist, dürfte es sicherlich von Interesse sein, bis wohin der Boden noch feucht ist. Entsprechend soll auch ein Modul mit je 4 Bodenfeuchtigkeits- und Bodentemperatursensoren zum Einsatz kommen. Auch der Solar/UV-Sensor, sowie eine 24h aktive Belüftung des Temp/Feuchte Sensors ist fest eingeplant. Der Betrieb wird über einen Raspberry Pi 4 erfolgen, welcher dank PiSat-Image auch weiterhin NOAA-Satellitenbilder empfängt. Der bisher verwendete Banana-Pi wird zusammen mit der bisher tätigen WS2500-Selbstbau-Wetterstation, in seinen wohlverdienten Ruhestand geschickt.

Wie schon geschrieben, wird es eine Zeit geben, in welcher beide Stationen zeitgleich laufen. Dies ist mir wichtig, um beide Stationen vergleichen zu können. Die Vantage Pro 2 ist für ihre Messgenauigkeit bekannt und gilt daher als Semi-Professionelle Wetterstation. Entsprechend bin ich gespannt, wie groß die Abweichungen zu meiner bisherigen Wetterstation ist. Und vor allem freue ich mich darauf, eine Wetterstation zu betreiben, für die es jederzeit Ersatzkomponenten gibt. Endlich keine Bastellösungen mehr, um die Station am Leben zu erhalten.

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Wechsel auf Vantage Pro 2

Beitragvon enager » 28.07.2021, 21:24

Hallo allerseits,

die Pläne werden konkreter. Die Vantage wird Schrittweise kommen. Alles mit einmal ist fananziell zu wuchtig. Daher wird die Vantage Pro 2 Ende November/Anfang Dezember in der Basisausstattung mit 24h Belüftung, Temperatur, Luftfeuchte, Wind und Regensensor bestellt. Weitere Sensoren wie Solar, UV, Bodentemperatur-und Feuchte, Blattnässe und dergleichen, werden dann später dazu gekauft und installiert.

Da der Solarsensor auf dem Dach installiert werden soll, ist dessen Anschluss lediglich am Anemometer-Transmitter-Kit möglich. Die Vantage Pro 2 Basisstation erkennt ihn aber nur, wenn er am 2m-Mast (ISS mit Temp/Feuchte) angeschlossen wird. Daher scheiden die Basisstationen sowie daran installierbare PC-Interfaces aus. Lediglich der WeatherLinkLive-Empfänger kommt in Frage, da dies ein separater Empfänger ist, der die Empfangseinheit der VP2-Basisstation nicht benötigt und selbst alle VP2 und Vantage-VUE Sensoren empfangen kann. Dieser WeatherLinkLive-Empfänger kann per Raspberry Pi abgefragt und die geliferten Werte per PHP-Script in eine auf dem Pi befindliche Datenbank abgelegt werden. Weitere PHP-Scripte können dann Tages, Monats und Jahresdaten aus der Datenbank abfragen, Diagramme generieren und auf der Homepage zur Verfügung stellen. In Hinblick auf die Displays, werden die alten weiter genutzt. Die beiden vorhandenen Displays (WS2200-Display und WS2500-Display) funktionieren tadellos. Ein an den Raspberry angeschlossener Mikrokontroller wird so programmiert, dass es die VP2-Daten vom Raspberry entgegen nimmt und dieser per 433MHz-Funkmodul WS2500-konform aussendet. Damit zeigen die beiden Bestandsdisplays die Daten der VP2-Sensoren.

Ist zwar wieder viel Bastelarbeit und Programmieren, aber schon die jetzige Wetterstation zeigt, dass ich das vermutlich auch dieses mal wieder hinbekommen werde.

Wegen der Sache mit dem Satellitenempfang (siehe diesen Beitrag) wird der Banana-Pi über 230V Netzteil weiter betrieben und die alte Wetterstation, sowie den Satellitenempfang realisieren. Die neue Wetterstation und deren Datenauswertung übernimmt ein Raspberry Pi 4, welcher an das 12V Inselsolarsystem angebunden wird. Somit ist die VP2-Station vor Stromausfall sicher.

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In Arbeit: Wechsel auf Vantage Pro 2

Beitragvon enager » 09.08.2021, 08:41

Nun geht alles schneller als geplant. Da der Windsensor in letzter Zeit immer wieder für Ärger sorgte, wird die Vantage in den kommenden Tagen bestellt. Um funktionsfähig zu sein, wird es ein Set mit Wind, Regen, Temperatur- und Feuchtigkeitssensor, sowie Solarsensor und Transmitter-Kit. Eine Basisstation wird es zumindest zunächst nicht geben. Als Empfänger kommt ein Meteostick zum Einsatz, welcher an einem Raspberry Pi 3 angeschlossen ist. Als Software findet WeeWx Verwendung, welches seit Samstag dem 07.08.2021 bereits in Funktion ist und den Meteostick abfragt. Da derzeit noch keine Vantage hier ist, kann der Meteostick bislang lediglich die über einen eingebauten Temperatur erfasste Innenraum-Temperatur an WeeWx weiter geben.

Des weiteren ist geplant, die bisherige Wetterstation auf WeeWx umzustellen. Das wird noch knifflig, da ich ab 2014, seit dem die Station über eigene Software auf dem Raspberry/Banana-Pi läuft, ein eigenes Datenformat verwende, welches erst CSV-konform umgewandelt werden muss. Zudem wurde beim Regensensor die Auffangfläche vergrößert, was zu einer Änderung der Regensensorkalibrierung geführt hat. Auch dies muss beim Import erfasst werden. Von 2003 bis 2014 sollte es weniger knifflig sein, da hier WsWin als Stationssoftware Verwendung fand. Mal schauen, irgendwie bekomme ich das hin. Dannlaufen die bisherige Wetterstation, als auch die Vantage Pro 2, über WeeWx und bekommen schicke Diagramme und sind deutlich komfortabler abrufbar. Insbesondere die Monats- und Jahresdaten werden dann direkt aus einer Datenbank heraus geladen.

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Vollzogen: Wechsel auf Vantage Pro 2

Beitragvon enager » 16.08.2021, 15:40

Seit dem gestrigen 15.08.2021 läuft die Vantage Pro 2. Ich hatte erhebliche Probleme WeeWx zum laufen zu bekommen. Wie sich heraus stellte, lag es daran, dass ich die englischen Kommentare in der WeeWx.conf ein wenig anders verstand, als sie gemeint sind. Wenn der Meteostick verwendet und der Treiber von MatthewWall verwendet wird, finden sich in der weewx.conf folgende Einträge:

iss_channel = 2
anemometer_channel = 8
leaf_soil_channel = 0
temp_hum_1_channel = 2
temp_hum_1_channel = 2


Ich kam mit "temp_hum_1_channel" nicht zu recht und verstand, dass hier noch einmal die ID des 2m-Temperatur- und Feuchtigkeitssensors abgefragt würde. Entsprechend habe ich hier die gleiche ID wie bei der ISS angegeben. Allerdings war diese ID nicht gemeint. Als ich "temp_hum_1_channel" dann mal versuchsweise auf 0 gesetzt hatte, klappte der Empfang. Offenbar sind "temp_hum_1_channel" und "temp_hum_2_channel" als weitere, zusätzliche Temp/Feuchte Sensoren vorgesehen.

So hat es dann funktioniert:
iss_channel = 2
anemometer_channel = 8
leaf_soil_channel = 0
temp_hum_1_channel = 0
temp_hum_1_channel = 0


Als das klappte, wandte ich mich dem Homepage-Skin "Belchertown" zu. Dieses kommt leider in Englisch daher. In den Konfigurationsdateien gibt es zwar ewig lange Übersetzungslisten, in denen man jedem auf der Homepage angezeigtem Text/Wort eine Übersetzung zuweisen kann, aber all diese Wörter und Texte auf Deutsch zu übersetzen, ist eine emense Fleißarbeit. So 100%ig ist die Webseite bislang noch nicht übersetzt.

Am Wochenende wurde zudem die ISS (nicht die im All, die Temperatur/Feuchtigkeits-Messeinheit in 2m Höhe, nennt Davis ebenfalls ISS) an ihrem Gartenpfahl montiert. Verwendet wurden hierfür 3 wesentliche Elemente: 1x 2m langes, grünes Rohr, 1x 50cm lange Bodeneinschlaghülse und 1x Fassung zur Aufnahme des 2m-Rohrs. In Bildern sieht das so aus:
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IMG_20210814_145146-PS.jpg (180.04 KiB) 88 mal betrachtet
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IMG_20210814_150835-PS.jpg (173.1 KiB) 88 mal betrachtet
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IMG_20210814_150815-PS.jpg (149.36 KiB) 88 mal betrachtet

Was mich sehr erfreut hat: Die Einschlaghülse habe ich tatsächlich nach alle 4 Himmelsrichtungen in Waage in den Boden bekommen. Die Stange steht absolut senkrecht, wie die Magnet-Wasserwaage zeigt. Da es im Baumarkt leider keine passenden Endkappen für das Rohr gab, musste ich mir mit Klebeband und Alu-Klebeband behelfen. Sieht jetzt nicht so sonderlich schick aus, schützt aber vor Niederschlag.

Am gestrigen Sonntag wurde dann die ISS montiert. Im Regensensor ist eine kleine, runde Wasserwaage integriert, welche die perfekte Ausrichtung des Rohrs bestätigte. Für den Regensensor ist es wichtig, dass er in Waage ist, da der Messlöffel sonst zu zeitig oder zu spät kippt und der Regensensor falsche Messwerte liefert.

WS-01.JPG
WS-01.JPG (1.25 MiB) 88 mal betrachtet

Da steht er nun. Der neue 2m-Sensor mit Regenmesser. Ich habe versucht die WMO-Norm so gut es ging, in unserem kleinen Garten umzusetzen. Sicherlich bietet unser Garten keine idealen Bedingungen für eine Wetterstation. Aber wer hat schon ideale/perfekte Bedingungen für den Betrieb einer Wetterstation?

WS-02.JPG
WS-02.JPG (416.92 KiB) 88 mal betrachtet

Nach WMO Norm, müsste der Windsensor mindestens 5m über den Dachgiebel schauen und in 10m Höhe montiert sein. Da sich unser Dachgiebel bereits in 10m Höhe befindet, müsste unser Haus folglich um 5 Meter gekappt werden, um dass der Windsensor in der richtigen Höhe mit korrekten Abstand zum Dach montiert werden könnte :lol: . Beide Windsensoren schauen nun etwa 2m über den Dachgiebel. Der Davis-Windsensor schaut dank seiner gebogenen Stange noch etwas weiter übers Dach, als der alte WS2200-Windsensor. Und der neue Davis-Windsensor ist deutlich leichtläufiger, als der von der WS2200. Das sieht man besonders bei Wind um die 2-3km/h. Da dreht sich der Davis-Sensor bereits, während der WS2200-Sensor noch still steht.

Alles in allem bin ich stolz auf meine neue Wetterstation. Ende des Jahres wird vermutlich noch ein Satz Bodentemperatur- und Feuchtigkeitssensoren dazu kommen. Schließlich interessiert es mich, wie schnell der Boden im Sommer austrocknet bzw. im Winter gefriert. Wenn diese Bodensensoren dann auch online sind, wird die WS2500, bzw. meine darauf basierende Selbstbau-Wetterstation in Rente gehen. Denn es hat mich doch sehr erschrocken, dass trotz solar betriebenen Lüfter, die bisherige Wetterstation 1,5°K über den Werten der Vantage lag. Daher kann man vermuten, dass die alte Wetterstation während ihrer gesamten Laufzeit (seit 2004) an sonnigen Tagen, zu hohe Werte gemessen hat. Daher ist die primäre Wetterstation schon jetzt die Vantage und die alte WS2200-basierte Wetterstation, läuft nur noch nebenbei mit.


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