Wetterstation Marthalen - Wetter Live - Philipp Keller

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SuperCap Umbau

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w_ultracap00 Nach 3 Jahren zeigt mir der "Anemometer Transmitter Kit (6332OV)" auf der Konsole "LOW BATTERY ON STATION 3" an. Da kann man nichts sagen, 3 Jahre für die Batterie sind nicht schlecht. Also wird die 3V CR123A Batterie gewechselt. Jetzt sollte ich für 3 weitere Jahre Ruhe haben. Leider ist dem nicht so. Nach einer Woche habe ich die gleiche Meldung auf der Vantage PRO2 Konsole stehen. Was ist da Passiert? Die Batterie habe ich im Dunkel mit der Taschenlampe gewechselt, ohne genau den Zustand des Transmitter Kit zu beurteilen. Also kommt das Transmitters Kit zur Reinigung und Überprüfung ins Haus. 
w_ultracap01 Beim genauen betrachten bei Tageslicht ist mir aufgefallen, dass das Solarpanel sich häutet. Eine Schicht ist fast komplett abgeblättert. Also wurde die Solarpanelspannung gemessen. Fehlanzeige, obwohl das Solarpanel sehr mitgenommen ausschaut, liefert es seine 2V. Was kann dann den Fehler verursachen? Die Suche geht weiter.
w_ultracap02 Beim öffnen des "Anemometer Transmitter Kit" ist mir gleich beim "RAIN" Anschluss der Grünspan aufgefallen. Also werden die Stecker kontakte überprüft. Der "WIND" Anschluss ist jedoch einwandfrei. Der Grünspan an dem "RAIN" Anschluss habe ich so gut es ging gereinigt obwohl ich ihn eigentlich beim "Anemometer Transmitter Kit" gar nicht verwendet werden kann. Die Fehlersuche geht weiter.
w_ultracap04 Nach dem öffnen der weissen Abdeckung komme ich dem Fehler auf die Spur. Beim Ultrakondensatoren oder auch SUPERCAPS genannten Kondensator tritt bei dem positiven Anschluss eine weiss-braune Flüssigkeit aus. Diese Flüssigkeit hat den Anschlussdraht durchgefressen. Also muss der SUPERCAP mit 2.7 Spannung und 10F der Firma "NessCap (ESHSR-00I0C0-002R)" ersetzt werden. Mir ist aufgefallen, dass der Print für einen zweiten SUPERCAP vorbereitet ist. Wieso wurde dieser von Davis nicht bestückt? Gerade die Europaversion sollte nach meiner Ansicht 2x10F bestückt sein. Meine Versuchsmessungen haben ergeben, dass ein SUPERCAP mit 10F die ISS gerade ca. 11 Stunden mit Strom versorgen kann. Nach diesen 8 Stunden übernimmt die Stützbatterie die Versorgung der Sendeeinheit. Jedoch im Winter, wenn Tage kürzer sind und Nebel das komplette Laden des SUPERCAPS verhindert, sind 11 Stunden nicht gerade viel. Davis hätte also für die Europa ruhig 2x10F spendieren dürfen.    
w_ultracap06 Um den SUPERCAP zu wechseln, muss man die Leiterplatine herausnehmen um ihn aus löten zu können. Dafür löst man die Antennenschraube. Anschliessend kann man den Print vorsichtig nach links herausdrehen. Man muss aufpassen, dass man das angelötete Antennenkabel nicht abreisst. Nun kann man den SUPERCAP oder die Resten von ihm heraus löten.
w_ultracap07 Um in Zukunft das aus löten des SUPERCAPS zu ersparen, habe ich eine Rasterstiftleiste eingelötet. Jetzt kann ich den SUPERCAP einfach aufstecken. Jetzt kann ich den SUPERCAP in einer Minute ersetzen.
w_ultracap08 Jetzt kann die Leiterplatine wieder eingebaut werden. Ein Tipp, klebt die Mutter mit doppelseitigem Klebeband auf den Print. Somit könnt ihr auch viel Zeit beim anschrauben der Antenne ersparen.
w_ultracap09w_ultracap10 Mein Ersatz SUPERCAP, ein NessCap (ESHSR-0050CO-002) mit 2.7V und 50F. Dieser passt mit seinem Durchmesser von 18mm und seiner Länge von 40mm gerade noch unter die weisse Abdeckung. Nur noch die Buchsenleiste an löten.
w_ultracap11 Jetzt kann der SUPERCAP einfach auf die Leiterplatine aufgesteckt werden. So kann ich jederzeit und ohne zu Löten den SUPERCAP ersetzen. So kann ich auch Problemlos versuche mit dem 25F machen.
w_ultracap12 Nun den Deckel drauf und das "Anemometer Transmitter Kit" wider Montieren, damit ich möglichst keine Lücke von den Winddaten bekomme.

 

Langzeit Versuchsmessungen

w_Multimeter Da ich in Foren schon vermehrt von diesem Problem gehört habe, dass die "ISS", "Anemometer Transmitter Kit" oder die "Leaf & Soil" keine Daten mehr senden, obwohl die Batterie getauscht wurde, habe ich die Davis Vantage PRO2 mal unter die Lupe genommen. Diese Problem ist in den meisten Fällen auf einen ausgelaufenen SUPERCAP (in den Foren wird von GoldCap oder Kondensator gesprochen) zurückzuführen. Um herauszufinden, wie Davis die Stromversorgung der Wetterstation löst, sind Messungen notwendig. Um Langzeitmessungen zu machen, habe ich mir 4 Messgeräte (1xVC820 und 3xVC840 der Firma Conrad) bei E-Bay ersteiget. Der Vorteil bei diesen Messgeräten ist, dass sie nicht automatisch nach einigen Minuten ausschalten. Diese Messgeräte verfügen über eine RS232 Schnittstelle. Da der 9V Batterieblock nur 2-3 Tage hält, habe ich die Stromversorgung über einen 8er Akkuhalter gelöst. Die 8 Akkus an 1.2V ergeben 9.6V. Mit diesen Akkus ist es möglich, über Monate zu Messen. Da die Messgeräte im Gartenhaus neben der Wetterstation untergebracht sind und der PC zum auszeichnen im Keller steht, habe ich einen Seriell GateWay EX-6034 der Firma ExSYS zugelegt. Die Stromversorgung des EX-6034 habe ich mit PoE gelöst. So kann ich die Messgeräte stromunabhängig mit einem PoE Netzwerkkabel beliebig platzieren.  
w_Entladung GoldCap Als erste wurde das Verhalten zwischen dem SUPERCAP und dem Solarpanel untersucht. Dazu wurde der SUPERCAP entladen und anschliessen mit dem 2V Solarpanel mit Hilfe eines Step Up Reglers auf 2.5V geladen. Dann wurde das Solarpanel entfernt und gemessen, wie lange der SUPERCAP die Wetterstation mit Strom Versorgen kann. Der SUPERCAP liefert bis zu 0.91V den Strom, dann kommt die Stützbatterie zum Einsatz mit der Ladehaltung des SUPERCAPS.  
w_10uF Goldcap Spannungshaltung Die Ladehaltung des SUPERCAPS funktioniert folgender massen. Wenn die Spannung von 0.91V unterschritten wird, lädt die Stützbatterie den SUPERCAP in ca.5 Sekunden und einem Strom von 40mA auf 0.93V. Dann übernimmt der SUPERCAP die Versorgung, bis die Spannung 0.91V erreicht. Dieser Zyklus widerholt sich alle ca. 5 Minuten, bis das Solarpanel den SUPERCAP wieder auflädt.
w_10uF Goldcap Hier ist die Langzeitmessung von einem Original 10F SUPERCAP von Davis. Diese Messung dauert über 13 Tage an. Man sieht deutlich, dass die 0.91V grenze im Winter bei weniger Sonnenscheindauer erreicht wird und die Stützbatterie übernehmen muss.
w_m200910
Hier sind die Wetterdaten von diesem Zeitraum. Man sieht, dass am 30.10.2009 die geringe Sonnenzeit die Stützbatterie zum Einsatz kommen lässt.
w_50uF Goldcap Bei meinem Versuch mit einem NessCap (ESHSR-0050CO-002) mit 2.7V und 50F sehen die Kurven einiges besser aus. Am Anfang bestand die Frage, ob das Solarpanel den 5-mal grösseren SUPERCAP überhaut vernünftig laden. Dies ist jedoch kein Problem. Es dauert einfach länger bis er geladen ist. Falls er mal nicht vollgeladen werden könnte, was in meinen Messungen im Winter nie vorkam, hat er jedoch immer noch mehr Ladung als ein voller 10F SUPERCAP. Er Speichert sich einfach aller Energie die er bekommen kann und die ist 5 mal mehr als beim Original. 
w_m200911 Auch in dieser Langzeitmessung sieht man, dass die Sonnenstunden nicht immer vorhanden waren. Er wurde trotzdem meisten immer vollgeladen.
w_50uF Goldcap ohne volle Ladung Die Ausnahme ist am 30.11.2009. Hier konnte der SUPERCAP nicht komplett geladen werden. An diesem Tag wurde keine Sonnenscheindauer gemessen. Trotzdem ist die Spannung nie unter 2.1V gefallen. Der SUPERCAP hat also reichlich Reserve und könnte locker 5 Tage ohne Sonnenscheindauer die Wetterstation mit Strom versorgen.
w_m200912 Hier sind noch die Wetterdaten von dem Monat Dezember 2009.
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