Willkommen auf der Homepage der privaten Wetterstation Hohenwalde

 (ehemals auch als www.stenzis-hp.de erreichbar. Wurde aber abgeschaltet, da eine Adresse für die Homepage reicht.)

(Wer von google über ein Suchergebnis von stenzis-hp.de kommt, der klickt bitte hier: http://www.wetterstation-hohenwalde.info )

 

 

Hohenwalde ist ein kleines Dorf im südlichen Stadtgebiet der Kreisfreien Stadt Frankfurt (Oder) (Google-Maps-Link). Durch seinen ländlichen Charakter, bietet es ideale Bedingungen für den Betrieb einer Wetterstation. Durch die weiten, flachen Ebenen des Norddeutschen Flachlands sind schon mit einer etwas höher montierten Antenne Satellitenbilder aus entferntesten Regionen empfangbar.

 

Alles begann im Jahr 2004 mit dem Erwerb und der Aufstellung einer ELV WS2200. Das Komplettpaket umfasste damals einen Temperatur/Feuchte Sensor, einen Windsensor, einen Regensensor, einen Innensensor welcher neben Innenraumtemperatur und Feuchte auch einen Drucksensor integriert hat und natürlich die Basisstation WS2200 (Mega-II). Für die Datenaufzeichnung und Anschluss an den Computer wurde gleich ein WS2000-PC Datenlogger mitbestellt. Seit Februar 2004 werden nun kontinuierlich Daten aufgezeichnet. Während dessen hat die Station viele Höhen und Tiefen erlebt. In den Jahren 2005/2006 gab es einen intensiven Ausbau der Wetterstation mit Komponenten des Nachfolgemodells WS2500, welches nun auch einen Helligkeitssensor umfasste, durch die Nutzung des  WS2200-Funkprotokolls aber kompatibel mit der älteren WS2200 war. Um diesen Sensor auch auf dem Computer nutzen zu können, wurde ein neuer Datenlogger benötigt, das WS2500-PC Funkinterface. Auch wurde das WS2500-Display gekauft, welches sogar einen Datenlogger im 15 Minutenintervall integriert hat. Damals wusste ich noch nicht, wie froh ich mal sein werde, diesen integrierten Datenlogger zu haben. Denn bei den WS2500-PC Datenloggern verabschiedete sich nach wenigen Jahren die RS232 Schnittstelle, so dass die Daten nicht mehr am Computer auslesbar waren. In diesen Jahren beschäftigte ich mich zudem intensiv mit dem Empfang der polar umlaufenden Noaa-Satelliten, was die Anschaffung eines R2FX Satellitenempfänger im 137MHz Band zur Folge hatte. Im Jahr 2008 beendete ELV die Produktion der WS2200 und WS2500 samt aller zugehörigen Sensoren. 2009 gab es die Sensoren zu hohen Preisen aus Lagerrestbeständen, 2010 startete ELV den Verkauf der zur Erfüllung von Garantiefällen gelagerten  Ersatzgeräte. Hier konnte sich jeder noch einmal mit Sensoren, Displays, Empfängern und Datenloggern eindecken, denn danach gab es nur noch bei Stationsauflösungen Ersatzgeräte zu entsprechenden Preisen zu ergattern. Dies wurde auch mir zum Verhängnis, als sich 2011 durch verkehrt eingelegte Batterien, der 2m Sensor verabschiedete. Ersatz gab es nur durch einen von Helmut Bayerlein gebauten Sensor. Da der Bau des Sensors ein Freizeitprojekt von ihm war, vergingen runde 6 Monate, bevor ein neuer Sensor bei mir eintraf und wieder genaue Messungen ermöglichten. Im Sommer 2013 beschäftigte ich mich mit den AVR-Mikrokontrollern und der Programmiersprache Bascom. Da zu dieser Zeit die Wetterdatenaufzeichnung allein über das WS2500-Display im 15 Minutentakt lief,  lag der Wunsch nahe, mir einen eigenen Empfänger zu bauen. Im Juli 2014 entdeckte ich dann den Raspberry-Pi, womit das Raspberry-Pi-Projekt startete, was die Grundlage für die heutige Wetterdatenaufzeichnung darstellt.

 

 

 

Nun aber erst einmal zur eigentlichen Stationsbeschreibung, Stand 02.07.2015:

 

Der 2m Sensor für Temperatur und Luftfeuchtigkeit

befindet sich in einem aus Blumentopfuntersetzern

gefertigtem Strahlungsschutz mit solar betriebener,

aktiver Belüftung.

                                  

                                              

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Der Sensor befindet sich darin direkt im Strömungsfeld des

PC-Lüfters und wird daher bei Sonnenschein stets mit frischer

Luft umspült. Somit ist Hitzestau ausgeschlossen.

 

Da der ursprünglich verwendete weiße Acryllack auf den

Untersetzern nicht hielt, wurden diese mit Alu-Klebeband beklebt,

welches nahezu 100% der Wärmestrahlung reflektiert und eine

Aufheizung des Strahlungsschutzes somit effektiv verhindert.

 

Die zwei kleinen Solarmodule oberhalb des großen, Solarmoduls

für den PC-Lüfter, versorgen 3 in Reihe geschaltete NiMH Akkus mit

Strom, welche wiederum den 2m und 5cm Sensor versorgen.

 

Der 5cm Sensor schaut 5cm über dem Erdboden aus dem am Mast

montierten Kabelkanal. Hierbei handelt es sich um einen selbst gebauten

Sensor auf Basis des DS18B20 in Zusammenarbeit mit einem Attiny44.







Hier sind die Sensoren auf dem Dach zu sehen. Deutlich sticht die QFH Antenne

zum automatisierten Empfang der Noaa-Wettersatelliten hervor.

 

Ganz unten, fast auf dem Dach, befindet sich der Regensensor mit einer

aufgesetzten Salatschüssel, zur Vergrößerung der Auffangfläche.

 

Darüber befindet sich der Helligkeitssensor. Da dieser mit der

Originalsolarzelle mit der Zeit immer wieder ausfiel, hat er kurzerhand

eine neue, externe und deutlich größere Solarzelle bekommen.

Seit dem, funkt er zuverlässig seine Daten zum Empfänger.

 

Darüber wiederum befindet sich der Windsensor, dessen Schalenkreuz,

als auch Reedkontakt in all den Jahren je einmal getauscht wurde.









 

Nach diesem kurzen Blick auf die Montage der Sensoren, geht es nun weiter mit einer Beschreibung des Datenempfangs und der Datenverarbeitung. Los geht es, mit dem Empfangssystem:

 

Dieses ist auf einem 1m x 30cm großen Leimholzbrett montiert, welches zeitgleich als Couchablage genutzt wird, da es sich zwischen Couch und Außenwand befindet. Die ganzen Schaltungen befinden sich dabei auf der Unterseite, während die Oberseite als Ablage genutzt werden kann.  

Im Juli 2014 wurde noch ein Aurel RX-4mm5 Empfangsmodul ohne zwischengeschalteten Repeater genutzt. Dieses hat allerdings nicht die gewünschte Empfangsleistung gebracht, weswegen im Frühjahr 2015 wieder auf die Datenaufzeichnung über WS2500-Display mittels WsWin umgestellt wurde. Eines Abends kam ich auf die Idee, einfach meinen alten Repeater zu nutzen. Ursprünglich ist er dazu bestimmt, empfangene Sensortelegramme zeitversetzt auszusenden. Er sollte möglichst mittig zwischen Sender und Empfänger montiert werden und dient der Empfangsweitensteigerung. Dieser wurde nun so umgebaut, dass an Stelle des Sendemoduls ein Atmega32 kommt, welcher die gesendeten Daten per Interrupt mitloggt, einfache Plausibilitätskontrollen vornimmt und die empfangenen Daten im 3 Minutenintervall an den Raspberry-Pi über die UART-Schnittstelle weiter gibt. Der Raspberry-Pi ist über Netzwerk mit dem Banana-Pi verbunden und schreibt die empfangene Daten direkt auf die Sata-Festplatte des Banana-Pi. Dies wurde so gewählt, um der SD-Karte des Raspberry unnötige Schreib/Lesevorgägnge zu ersparen, da SD Karten nur eine begrenzte Anzahl an Schreib/Lesezyklen vertragen. Der externen Sata-Festplatte des Banana-Pi hingegen ist das ziemlich egal. Der Raspberry-Pi macht derzeit nichts weiter und wurde nur deswegen eingesetzt, da hierdurch der Empfänger am idealen Empfangsort platziert werden konnte. Allerdings bietet es sich an, den Raspberry-Pi auch zur Aufzeichnung von Webcam-Bilder zu nutzen, da sein derzeitiger Montageort nur wenige Meter vom Dachfenster entfernt ist, wo eine Webcam montiert werden kann und entsprechend lange USB-Repeaterkabel entfallen können.

 

Der Banana-Pi hat nun also die aktuellen Wetterdaten auf seiner Sata-Platte. Diese müssen noch ausgelesen, Diagramme generiert und HTML-Seiten erstellt werden. Und dies erledigt ein kleines Paket unter Lazarus geschriebener Programme.

 

Hier ein Blick auf das Programm, welches aus Lazarus heraus gestartet wurde:

 

Links sind die verschiedenen Diagramme, rechts in Textfeldkomponenten die Rohdaten, als auch der automatisch generierte HTML-Code für die Homepage zu sehen.

 

Alle 30 Sekunden prüft das Programm, ob der Raspberry einen neuen Datensatz in die Textdatei geschrieben hat. Ist das der Fall, so werden die Daten einer intensiven Fehlerprüfung unterzogen, der Taupunkt wird berechnet, die HTML-Seiten werden generiert und gespeichert, ebenso werden Abbilder der Diagramme gespeichert und per Shell-Commando direkt aus dem Programm heraus auf die Homepage geladen.

 

Der Banana-Pi hat zudem noch die Aufgabe des Satellitenbild-Empfangs bekommen. Wie dies geschieht, ist hier beschrieben. Das Steuerprogramm für den Satellitenbildempfang beendet direkt vor dem Empfang eines Satelliten das Wetterstationsprogramm und startet es nach dem Empfang wieder. Da der Raspberry-Pi dennoch auch während des Satellitenempfangs neue Datensätze auf die Festplatte des Banana schreibt, gehen keine Daten verloren. Die neuen Daten werden beim Starten des Wetterstationsprogramms dann einfach mit ausgelesen.

 

Da das Programm, als auch die Firmware auf dem Atmega32 sehr an die aktuellen Verhältnisse und Sensoren angepasst sind, ergibt sich die Notwendigkeit beide bei Änderungen an der Wetterstation anzupassen. So ist zum Beispiel geplant noch Bodentemperatursensoren auf Basis gekapselter DS18B20 zu bauen. Da der Repeater (WS2200) auch den ihm eigentlich unbekannten Helligkeitssensor (WS2500) ausgibt, liegt die Vermutung nahe, dass er nur auf die Bitzeiten eines Datentelegramms achtet, nicht aber auf den genauen Protokollaufbau und der Sensor-ID. So das dadurch die Möglichkeit besteht, auch mehrere Sensordaten (Beispielsweise 4 Datensätze mit je 3 Zahlen (4 x XX,X) = 4x3 = 12 Zahlenwerte insgesamt) mit einmal zu senden. Damit wäre es möglich alle Bodentemperaturen in einem einzigen Datentelegramm zu senden.

 

Auch die Monatsdaten werden inzwischen durch selbst geschriebene Software generiert und auf die Homepage gestellt.

 

So, dies war ein kleiner Ausflug in die Vergangenheit und dem Aufbau der Wetterstation. Geplant ist zusätzlich zu den Bodensensoren auch wieder eine Webcam, welche dann im Minutenintervall ein neues Bild in HD Qualität (1280x720) generieren wird. Die Bilder eines Tages werden am Tagesende (zu 23:55 Uhr) zu einem Video zusammengefasst und sind dann über die Homepage zugänglich. Um den Webspeicher nicht gänzlich auszunutzen, wird dieser Videorückblick nur den aktuellen und den voran gegangenen Monat betreffen.

 

Letzte Änderung: Do – 02.07.2015