Erweiterung des KS555 / KS300 um Windrichtungs- und Helligkeitssensoren

Als ich mir das Schaufelrad des KS300 einmal genauer angeschaut habe ist mir aufgefallen, daß es ja zweigeteilt aufgebaut ist. Das war eigentlich der Anstoß zu versuchen den unteren Kranz des Schaufelrades als Windrichtungsaufnehmer umzubauen und gleichzeitig noch einen Helligkeitssensor mit einzubauen.

Benötigt wird dazu:

2x    AS2000                                       ELV ? ansonsten evtl. S300IA oder PS50 (die hab ich aber nicht getestet, sind aber auch beide analog)

8x    Reedkontakt                                Reichelt Artikel-Nr.: KSK 1A87 (ruhig ein paar mehr bestellen, die gehen leicht mal kaputt)

1x    Magnet                                        Reichelt Artikel-Nr.: MAGNET 3.0

9x    Widerstand                                  Reichelt (2.2k, 1k, 1,8k 2,7k, 5,6k, 8,2k, 18k, 27k und 27k)

3x    Diode BAT41                              Reichelt Artikel-Nr.: BAT 41

1x    Lichtfühler                                    Conrad 156518-62

1x    Kugellager 32x15x9                     Conrad 198641-62 od. eBay (mit Bremsenreiniger entfettet und mit Silikonöl geschmiert)

1x    Silberstahlwelle 3mm                    Conrad 2377051-62

1x    Kohlefaserstab 2mm                     Conrad 220236-62

einen Streifen 0,2 mm Messingblech oder Ähnliches und Depron oder Ähnliches

Als Erstes muß das Schaufelrad zerlegt werden und die Magnetaufnahme im Schaufelrad entfernt werden. Ich hab dazu einen 8mm Holzbohrer benutzt. Den Magnet aufheben, er wird noch gebraucht.

Danach muß der Bund mit den Schraubenlöchern komplett aus dem Kranz entfernt werden und der zylindrische Kragen außen um 1,6 mm abgedreht werden damit das Schaufelrad später nicht auf dem Kranz klemmt.

Da der Innendurchmesser des Kragens etwas größer ist als das Außenmaß des Kugellagers, muß in den Kragen ein Streifen 0,2mm starkes Messingblech eingebracht werden. In den Innendurchmesser des Kugellagers müssen zwei Streifen 0,2mm Messingblech um 180° versetzt eingebracht werden. Wobei das innere 4mm aus dem Kugellager herausragen sollte. Das ist dann später der Abstandshalter zum Sensorgehäuse. Das Loch für den Magneten (der aus dem Schaufelrad nicht der Bestellte) muß mit der Außenkante etwa im Knick der Kranzes liegen und rund 45° Neigung haben.

Das Kugellager wird bündig in den Kragen eingeklebt. Der Magnet (der aus dem Schaufelrad) wird so positioniert das er genau über der Kante vom Sensorgehäuse etwa in einem mm Abstand steht. Dazu sind beide Gehäusehälften zusammen zu halten und das Gebilde aufzustecken. Der Magnet darf nirgendwo schleifen. Nun können etwa in der Höhe wo die 45° Schräge in das Senkrechte übergeht unterhalb des Magneten und gegenüber zwei 2mm Bohrungen für die Kohlefaserstäbchen eingebracht werden. Unter dem Magneten das Kürzere (etwa 90mm) und gegenüber das Längere (etwa 170mm) für die Windfahne. Die teile der Windfahne sind aus Depron zugeschnitten und auf die angespitzten Kohlefaserstäbe aufgespießt.

In den beiden Halbschalen des Sensorgehäuses muß jeweils dieser Schraubenlochsteg so gekürzt werden, daß die verlängerte Welle des Schaufelrades ungehindert daran vorbei kommt. Das Zerlegen des Kombisensors wird hier beschrieben.

Der originale Reedschalter für die Windgeschwindigkeit muß aus dem Sensorgehäuse entfernt werden und direkt auf die Sensorplatine gelötet werden. Wichtig ist, daß die Plättchen des Reedschalters dabei senkrecht stehen, so wie auf dem Bild zu sehen. Wenn die Bilder zu klein seien sollten, einfach draufklicken, die werden dann größer. Möglicherweise muß der Kondensator vorher abgelötet und stehend angelötet werden.

Nun müssen die Kugellager von der originalen Achse des Schaufelrades herunter gepresst werden. Sie werden für die neue Welle (ca. 70mm lang) des Schaufelrades gebraucht. An der Spitze der neuen Welle wird der bestellte, etwas schwächere, Magnet quer angebracht. Ich hab das zusätzlich noch mit Sternchenzwirn umwickelt und mit Sekundenkleber getränkt. Die Kugellager werden so auf der neuen Welle befestigt, daß der Magnet genau in der Mitte des ersten Lüftungsschlitzes läuft. Beim drehen an der Welle sollte es bei jeder vollen Umdrehung der Welle zweimal im Reedschalter geklickt haben. Dieser Umbau der Windgeschwindigkeitsaufnahme ist nötig gewesen um im oberen Teil des Sensorgehäuses für die Richtungssensoren etwas Platz zu schaffen. Es hat sogar den Vorteil, daß sich der Magnetische Widerstand des Schaufelrades verringert hat was zu einem besseren Anlaufverhalten führt.

So das war das Schwere, jetzt kommt das Leichte. :-)

Für den Windrichtungsaufnehmer wird zuerst ein Kreis aus Kupferdraht mit einem Innendurchmesser von 22mm gebogen und an der Stoßstelle verlötet. Der Ring darf auf keinen Fall aus magnetischem Material hergestellt werden. Das ist zu prüfen. Ich hatte zuerst kupferummantelten Stahldraht benutzt, ohne es zu wissen, das war nicht so gut. Auf diesem Ring werden jetzt die acht Reedschalter gleichmäßig, wie auf dem Bild verteilt. Die Plättchen in den Reedschaltern müssen mit der flachen Seite nach Außen und nach Innen schauen. Dabei ist darauf zu achten, daß das Gehäuse ohne mechanischen Aufwand zu geht. Möglicherweise müssen die jeweils beiden Reedschalter neben den Schraubenlochstegen etwas weiter auseinander.

AS2000

Die Beschaltung der Widerstände sollte nach diesem Schaltbild erfolgen denn die sich daraus ergebenden Temperaturen sind im WS Logger schon voreingestellt und können somit gleich in die entsprechende Windrichtung umgerechnet werden. Wichtig ist hier, daß der Reedschalter für Norden im Gehäuse auch an der Stelle sitzt die später, bei angebautem Kombisensor, auch nach Norden zeigen wird. Sonst müssten im WS Logger die einzelnen Temperaturen noch mal "durchgeschoben" werden, das ist aber auch möglich. Sollte kein Reedschalter geschalten haben stellt sich ein Temperaturwert von -26,0°C ein. (bei der engen Anordnung wohl nur bei einem Defekt) Wenn zwei Reedschalter geschalten haben sollten, stellt sich die Temperatur des höherwertigen Reedschalters ein.

PS50

Wird ein PS50 Poolsensor von ELV verwendet müssen die Widerstände und die Temperaturen angepasst werden da dieser Sensor nur einen Messbereich von 0 bis 79 °C hat. Das Bild oben zeigt die Alternativbeschaltung für den PS50. Dieser Sensor wird aber auf Grund seiner Baugröße nicht mit in das Gehäuse des Kombisensors passen und benötigt ein separates Gehäuse. z.B. zwischen den Säulen des KS300

Der Einbau des Hygrosense Lichtfühlers ist relativ einfach. Er wird einfach durch eines der unteren Lüftungslöcher gesteckt und die Anschlußleitung unterhalb des Dichtsteges entmantelt. Aus dem Dichtsteg ist für die Leitungsdurchführung etwas Material zu entfernen. Wichtig ist das nach der Verlegung der Leitungen die Dichtheit an diesen Stellen sichergestellt wird. Zur Halterung des Sensors wird in den unteren Strahlenschutz in südlicher Richtung ein Loch mit einem Schlitz eingebracht. Dort kann der Fühler nach dem Zusammenbau des Sensors einfach eingeklickt werden.

Damit die Platinen der Zusatzsensoren auch in das Gehäuse des Kombisensors passen müssen sie etwas in ihrer Größe angepasst werden. Bei diesem Zersägen dürfen auf gar keinen Fall irgendwelche Bauteile beschädigt werden oder die Platine gebogen werden. Mit etwas Vorsicht ist es aber kein Problem die Sensoren zu verkleinern.

Als nächstes müssen die großen, stehenden Bauelemente auf der Kombisensorplatine liegend montiert werden. Die beiden Drähte die von der Platine hoch stehen dienen zum Einen der Halterung der Zusatzsensorplatinen und zum Anderen der Stromversorgung. Minus wird direkt auf die Massefläche gelötet und Plus wird am oberen Anschluß von C11 angelötet. Des weiteren muß der Stift zwischen Sensor- und Sendeplatine entfernt und durch eine Diode (BAT41) ersetzt werden. An der Kathode dieser Diode wird noch ein Stückchen Draht angelötet. Dieses dient später zum Einspeisen des Signales der Zusatzsensoren.

Nun kann die Platine des Sensors mit der ID 7 wie auf dem Bild zu sehen eingelötet werden. Wichtig ist, daß bei dieser Platine eine Lötbrücke zwischen zwei der Prozessorpads eingebracht wird. Auf dem Bild ist es die Lötbrücke, die mit einer 7 gekennzeichnet ist. Damit wird der Sensor auf die Adresse 7 festgelegt. Dies ist also die Platine die später die Windrichtung übertragen soll. Das Signal wird auch mit einer Diode (BAT41) ausgekoppelt.

Ist dies geschehen kann die nächste Sensorplatine aufgebaut werden und das Signal wieder mit einer Diode (BAT41) ausgekoppelt werden. Alle Kathoden der drei Dioden müssen hinterher zusammengeschaltet sein und in Richtung Senderplatine weisen. Auf dieser Sensorplatine braucht keine Lötbrücke aufgebracht werden, dieser Sensor (Helligkeit) liegt somit fest auf Adresse 8. Nachdem noch mal probiert wurde ob alles in das Gehäuse passt, können die Sensorleitungen angelötet werden.

So sieht der fertig umgebaute Sensor von Innen aus. Beim endgültigen Zusammenbau ist unbedingt darauf zu achten, daß der Dichtsteg auch wirklich mit Silikon abgedichtet ist, oben und unten.

Die Windfahne wird nun einfach auf den Hals des Sensorgehäuses gesteckt und danach das Schaufelrad mit der kleinen Schraube so befestigt, daß es sich frei bewegen kann. Wer will kann die Windfahne noch auswiegen. Bei mir war das aber nicht nötig. Sie richtet sich schon auf die Windrichtung aus bevor sich das Schaufelrad anfängt zu drehen.