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--- howtos_knowledge_base:loxberry_wetterstation:12_solarradiation [2024/10/29 10:41] – Michael Schlenstedt
+++ howtos_knowledge_base:loxberry_wetterstation:12_solarradiation [2025/01/02 21:07] (aktuell) – Michael Schlenstedt
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 === Vergleich der Messprinzipien ===
-Wie oben schon erwähnt ist die Messung mittels Pyranometer die genaueste Ermittlung der Globsalstrahlung. Die s%%pektrale Empfindlichkeit eines Pyranometers (2) zeigt über den gesamten Bereich des Sonnenspektrums (1) eine nahezu flache Chsrakteristik, während sich die spektrale Empfindlichkeit eines photovoltaischen Strahlungsdetektors (3) auf den Bereich von 400 nm nis ca. 1200 nm beschränkt.%%
+Wie oben schon erwähnt ist die Messung mittels Pyranometer die genaueste Ermittlung der Globsalstrahlung. Die s%%pektrale Empfindlichkeit eines Pyranometers (2) zeigt über den gesamten Bereich des Sonnenspektrums (1) eine nahezu flache Charakteristik, während sich die spektrale Empfindlichkeit eines photovoltaischen Strahlungsdetektors (3) auf den Bereich von 400 nm nis ca. 1200 nm beschränkt.%%
 %%Auf Grund der hohen Kosten für ein Pyranometer kommen in privaten Wetterstationen dennoch häufig %%photovoltaischen Strahlungsmesser oder sogar nur Photodioden zum EInsatz.
 {{:howtos_knowledge_base:loxberry_wetterstation:pasted:20241029-070113.png?500}}
+Abbildung: (c) [[https://www.spektrum.de/lexikon/physik/pyranometer/11796|Spektrum.de]]
 ===== Einkaufsliste =====
 ^ Komponente  ^ Preis  ^ Bezugsquelle (Beispiel)  ^
-| INA219 Stromsensor mit Breakoutboard | 4 EUR | [[https://www.berrybase.de/ina219-stromsensor-mit-breakoutboard|BerryBase]] |
+| INA219 Stromsensor mit Breakoutboard  | 4 EUR  | [[https://www.berrybase.de/ina219-stromsensor-mit-breakoutboard|BerryBase]]  |
 | Solarzelle 60x60mm, 1V, 500 mA (CNC60x60-1)  | 5 EUR  | [[https://de.aliexpress.com/item/1005002350163367.html|AliExpress]]  |
 | Gehäuse, wasserdicht, 100x68x50mm  | 5 EUR  | [[https://www.amazon.de/gp/product/B07Y466S96|Amazon]]  |
 | 4x Kabeldurchführung M12x1,5  | 2 EUR  | [[https://www.amazon.de/dp/B0CR4FZCN9|Amazon]] oder Baumarkt  |
 | Rohrschelle 25-28 mm / 3/4" + M8x10mm Senkkopf  | 2 EUR  | [[https://www.amazon.de/dp/B081LH1H4F|Amazon]] oder Baumarkt  |
+| Silica Gel Beutel  | 0,10 EUR  | [[https://www.amazon.de/dp/B0CBZJLPLV|Amazon]]  |
 | Buchsenleiste 1-polig, RM 2,54mm  | (8 EUR)  | [[https://www.amazon.de/Stiftleiste-Buchsenleiste-Buchse-Female-Header-5x-schwarz/dp/B0C13JNXRK|Amazon]]  |
-| Streifenraster-Platine 160 x 100 mm, RM 2,54mm  | (2 EUR)  | [[https://www.amazon.de/Markenlos-Streifenraster-Platine/dp/B005DROI6M|Amazon]]  |
+| Streifenraster-Platine 40 x 40 mm, RM 2,54mm  | (2 EUR)  | [[https://www.amazon.de/Markenlos-Streifenraster-Platine/dp/B005DROI6M|Amazon]]  |
 | **GESAMT**  | **18 EUR**  |   |
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   - Stromstärke - je größer die Kurzschlussspannung ist, desto besser (hochauflösender) ist das Messergebnis.
-Zusätzlich benötigt man zwingend die Angabe zum Kurzschlussstrom (Isc). Dieser wird immer unter Normbedingungen von 1000 W/m² bestimmt. Somit ist dieser Wert unsere Kalibrierung des Moduls! Ohne Angabe ist eine Messung nicht möglich! Das war bei der Recherche nach einer geeingeten Solarzelle auch der schwierigste Teil! Häufig fehlt diese Angabe in den Shops.
+Zusätzlich benötigt man zwingend die Angabe zum Kurzschlussstrom (Isc). Dieser wird immer unter Normbedingungen von 1000 W/m² bestimmt. Somit ist dieser Wert unsere Kalibrierung des Moduls! Ohne Angabe ist eine Messung nicht möglich! Das war bei der Recherche nach einer geeigneten Solarzelle auch der schwierigste Teil! Häufig fehlt diese Angabe in den Shops.
 Wir verwenden eine 60x60mm große Solarzelle des Onlineshops Kaifa Co. Ltd. (ich vermute, dass das nur der Händler ist, der Hersteller der Zelle ist mir nicht bekannt). Die genaue Bezeichnung ist **CNC60x60-1**.
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 ===== Gehäuse =====
-===== Zusammenbau =====
+Das Gehäuse des Strahlungssensors dient neben der Aufnahme der Solarzelle zusätzlich auch noch als "Kabel-Verteilbox" für weitere Sensoren der Wetterstation. Der Stromsensor INA219 kommt direkt auf die Platine [[howtos_knowledge_base:loxberry_wetterstation:1_steuerung|unserer Steuerung]] und nicht in dieses Gehäuse. Wir verwenden das gleiche wasserdichte Gehäuse mit den Abmessungen 100 x 68 x 50mm wie auch schon [[howtos_knowledge_base:loxberry_wetterstation:1_steuerung|für den Raspberry]] und den [[howtos_knowledge_base:loxberry_wetterstation:9_light_sensor|Helligkeitssensor]]. Die beigelegten Schrauben rosten schnell - ich habe sie gegen Edelstahlschrauben aus dem Baumarkt ersetzt.
+{{howtos_knowledge_base:loxberry_wetterstation:pasted:20240815-071109.png?300}}
+Zum Anschluss aller Kabel verwenden wir eine Lochrasterplatine, auf die wir entsprechende Klemmen löten. Damit die Platine mit den Anschlussklemmen für die Kabelverteilung in das Gehäuse montiert werden kann, haben wir ein 3D-Druckteil entworfen, welches ihr Euch hier direkt herunterladen könnt: {{:howtos_knowledge_base:loxberry_wetterstation:grundplatte_100x68x50mm_solarsensor_v3.zip}}
+{{howtos_knowledge_base:loxberry_wetterstation:pasted:20241029-125505.png?300}}
+===== Zusammenbau Gehäuse =====
+Das Gehäuse benötigt insgesamt 6 Bohrungen: 4x Kabeldurchführung (12 mm) sowie eine Bohrung mittig am Boden (10mm) zur Befestigung der Rohrschelle. Im Deckel noch eine kleine Bohrung zur Durchführung des Kabels der Solarzelle. 3 der Kabeldurchführungen kommen auf die eine lange Seite, eine Kabeldurchführung kommt auf die gegenüberliegende lange Seite. **Kabel 5** (siehe [[howtos_knowledge_base:loxberry_wetterstation:2_halterungssystem]]) vom Raspberry geht in das Gehäuse sowie auch **Kabel 6** vom digitalen Regensensor und **Kabel 7** vom Windrichtungssensor. Auf der gegenüberliegenden Seite kommt das **Kabel 8** vom Windgeschwindigkeitssensor. Das Gehäuse dient hier zum Verteilen der Signale auf die einzelnen Sensoren. Achtet darauf, dass die Gegenmuttern der Kabeldurchführungen sehr viel Platz im Inneren des Gehäuses einnehmen - platziert also die Bohrungen entsprechend.
+Als erstes wird die Rohrschelle auf der Rückseite mit einer M8x10mm Linsenkopfschraube befestigt. Dazu eine Unterlegscheibe und eine Gegenmutter. Darauf habe ich die Rohrschelle geschraubt. Eine Abdichtung gegen Feuchtigkeit ist hier auf jeden Fall notwendig! Ich habe von außen und innen Bitumendichtstoff verwendet. Anschließend wird der 3D-Druckdapater eingesetzt und dieser mit zwei M3x10mm Schrauben am Gehäuse befestigt. %%Nun die Kabeldurchführungen einschrauben - auch hier ist eine Abdichtung notwendig! Ich habe die Kabeldurchführungen mit Epoxy-2K-Kleber eingeklebt.%%
+Die Solarzelle wird mit Epoxid-2K-Kleber auf den Deckel des Gehäuses geklebt. Zunächst lötet man auf die Rückseite der Solarzelle an den entsprechenden Pads zwei flexible Kabel an (ggf. Löthonig verwenden). Dadurch liegt die Zelle aber nicht mehr plan auf - den Höhenunterschied gleichen wir mit Epoxid-Kleber aus. Von Außen modelliert man ebenfalls mit Epoxid-2K-Kleber eine Ablaufkante an, sodass Wasser gut ablaufen kann. In den Deckel bohrt man nun ein kleines Loch, so dass die Kabel gerade so durchgehen. Nun ein "Bett" aus Epoxid-2K-Kleber auf die Rückseite der Solarzelle aufbringen und auf dem Deckel fixieren. Überschüssigen Kleber abziehen und wie geschrieben eine Kante anmodellieren, sobald der Kleber anzieht. Mit dem "reichlichen" Kleber kann man so die herausstehenden Lötpunkte auf der Rückseite der Solarzelle ausgleichen. Die Bohrung im Deckel habe ich zusätzlich von Innen auch noch mit Epoxid-Kleber ausgegossen und verschlossen.
+In das Gehäuse kommen noch 1-2 Silika Gel Beutel zur Entfeuchtung, ansonsten beschlägt Euch bei kaltem Wetter die Glaskuppel.
+Achtung! Auf den Fotos ist noch Montagekleber zu sehen - dieser i__st nicht geeignet__ (weder wasserfest noch UV-beständig!).
+{{howtos_knowledge_base:loxberry_wetterstation:pasted:20241102-105716.png?400}}  {{howtos_knowledge_base:loxberry_wetterstation:pasted:20241102-105731.png?400}}
+{{howtos_knowledge_base:loxberry_wetterstation:pasted:20241102-105754.png?400}}  {{howtos_knowledge_base:loxberry_wetterstation:pasted:20241102-105818.png?400}}
+===== Zusammenbau Sensoren =====
+Ihr benötigt:
+  * Streifenrasterplatine, 16x15 Löcher
+  * 2x PCB Schraubklemmen RM 2.54mm: 2-polig
+  * 4x PCB Schraubklemmen RM 2.54mm: 3-polig
+  * 2x PCB Schraubklemmen RM 2.54mm: 4-polig
+  * Kabel orange (flexibel) zum Anschluss der Solarzelle
+  * Kabel schwarz (flexibel) zum Anschluss der Solarzelle
+Die Platine wird ausschließlich genutzt, um alle Kabel der Sensoren auf dem oberen Ast des Haltesystems anzuschließen und weiter zu verteilen. In den 3D-Druck-Adapter passt genau eine Platine mit 16x15 Löchern (41x39mm). Der Kabelanschluss auf der Platine wird mittels Schraubklemmen realisiert.
+Die fertige Platine sieht dann wie folgt aus - der genaue Anschluss der Kabel wird unten beschrieben.
+{{howtos_knowledge_base:loxberry_wetterstation:pasted:20241102-112950.png?400}}
+===== Anschluss =====
+Die Solarzelle wird an dem Stromsensor INA219 angeschlossen, der [[howtos_knowledge_base:loxberry_wetterstation:1_steuerung|auf dem HAT des Raspberrys]] sitzt. Wir messen damit den Kurzschlussstrom der Zelle. Der INA219 wird über den I2C Bus an den Raspberry angeschlossen, hier zur Übersicht erst einmal auf dem Breadboard.
+{{howtos_knowledge_base:loxberry_wetterstation:pasted:20241102-112527.png?500}}
+Auf der Wetterstation wird die Solarzelle über **Kabel 5** (siehe Kapitel [[howtos_knowledge_base:loxberry_wetterstation:2_halterungssystem]]) angeschlossen. **Kabel 5** kommt vom Raspberry. Des weiteren wird von hier aus zu weiteren Sensoren weiter verteilt: Angeschlossen wird noch **Kabel 6** zum digitalen Regensensor sowie **Kabel 7** zum Windirchtungssensor und **Kabel 8** zum Windgeschwindigkeitssensor.
+{{:howtos_knowledge_base:loxberry_wetterstation:pasted:20241102-110047.png?500}}
+**Kabelbelegung Kabel 5 von Raspberry:**
+{{howtos_knowledge_base:loxberry_wetterstation:pasted:20241102-113427.png?200}}
+Anschluss **Kabel 5** an der linken 4er Klemmleiste:
+  - 12V - Grün/Weiß
+Anschluss **Kabel 5** an der linken 6er Klemmleiste:
+  - GND - Blau
+Anschluss **Kabel 5** an der mittleren 4er Klemmleiste:
+  - 3.3V - Rot
+Anschluss **Kabel 5** an der rechten 3er Klemmleiste - von links nach rechts:
+  - Gelb
+  - Braun/Weiß
+  - Braun
+Anschluss **Kabel 5** an der rechten 2er Klemmleiste - von links nach rechts:
+  - Gelb/Weiß
+  - Grün
+**Kabelbelegung Kabel 6 zum digitalen Regensensor**
+{{howtos_knowledge_base:loxberry_wetterstation:pasted:20241102-114016.png?200}}
+Anschluss **Kabel 6** an der linken 4er Klemmleiste (12V):
+  - Braun
+Anschluss **Kabel 6** an der linken 6er Klemmleiste (GND):
+  - Schwarz
+Anschluss **Kabel 6** an der rechten 3er Klemmleiste links:
+  - Grün
+Anschluss **Kabel 6** an der linken 6er Klemmleiste (GND):
+  - Weiß
+**Kabelbelegung Kabel 7 zum Windrichtungssensor:**
+{{howtos_knowledge_base:loxberry_wetterstation:pasted:20241102-114634.png?200}}
+Anschluss **Kabel 7** an der linken 4er Klemmleiste (12V):
+  - Braun
+Anschluss **Kabel 7** an der linken 6er Klemmleiste (GND):
+  - Schwarz
+Anschluss **Kabel 7** an der rechten 3er Klemmleiste rechts:
+  - Blau
+Anschluss **Kabel 7** an der linken 6er Klemmleiste (GND):
+  - Gelb
+**Kabelbelegung Kabel 8 zum Windgeschwindigkeitssensor:**
+{{howtos_knowledge_base:loxberry_wetterstation:pasted:20241102-114938.png?200}}
+Anschluss **Kabel 8** an der linken 4er Klemmleiste (12V):
+  - Braun
+Anschluss **Kabel 8** an der linken 6er Klemmleiste (GND):
+  - Schwarz
+Anschluss **Kabel 8** an der rechten 3er Klemmleiste rechts:
+  - Blau
+//Hinweis:// Die gelbe Ader wird nicht angeschlossen.
+**Anschluss Solarzelle:**
+Der Plus-Pol der Solarzelle wird an die rechte 2er Klemme (links) angeschlossen. der Minus-Pol der Solarzelle wird an die rechte 2er Klemme (rechts) angeschlossen.
+===== Software ESP32 (ESPEasy) =====
+Der Sensor wird über das Device ''Energy (DC) - INA219'' eingebunden.
+== Task Settings: ==
+  * Name: ''ina219_1''
+  * Enabled: ''Ja''
+  * I2C Address: ''0x40''
+  * Measure range: ''32V / 1A''
+  * Measurement Type: ''Current''
+  * Send to Controller 1 (MQTT): ''Ja''
+  * Intervall: ''5''
+{{howtos_knowledge_base:loxberry_wetterstation:pasted:20241224-143509.png?400}}
+== Values #1: ==
+  * Name: ''solarradiation''
+  * Formula: ''%value%''
+  * Decimals: ''4''
+{{howtos_knowledge_base:loxberry_wetterstation:pasted:20241224-143535.png?500}}
+===== Software Raspberry (Multi-IO Plugin) =====
+Der Sensor wird über ein Sensormodul ''ina219'' eingebunden, unter dem dann 1 Sensor Input angelegt wird.
+== Sensor Modul: ==
+  * Name: ''ina219_1''
+  * i2c Bus No.: ''Bus 1''
+  * Chip Address: ''0x40''
+  * Shunt Ohms: ''0.1''
+  * Max. Amps: ''0.6''
+  * Voltage Range: ''16''
+  * Gain: ''80 mV''
+{{:howtos_knowledge_base:loxberry_wetterstation:pasted:20241102-161730.png?400}}
-===== Montage und Anschluss =====
+== Sensor Input: Solarstrahlung ==
-===== Software =====
+  * Name: ''solarradiation''
+  * Type: ''Current''
+  * Polling Intervall: ''5''
-===== LoxoneConfig =====
+{{:howtos_knowledge_base:loxberry_wetterstation:pasted:20241102-162027.png?400}}

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