Seite 1 von 2
Kalibrierung VP+ Solarsensor auf verschiedene Kabellängen
Verfasst: 18 Feb 2008 08:57
von FokkerPlanck
Hallo,
bei Verlängerung des Kabels von den standardmäßigen 0.9m auf eine Gesamtlänge von 15.9 m (mit einem 15.0 m langen 4-ädrigen Telefonkabel) muß man die gemessenden Stahlungswerte (Globalstrahlung G) wie folgt korrigieren:
G_15.9m = G_0.9m + 18 W/m2
a) die Werte nehmen bei Verlängerung ZU. Das liegt daran, daß der OP-Verst. den Strom auf ~1mA regelt. Das 15m Kabel hat einen Widerstand von 30Ohm, mit dem Gain von 1.67mV pro 1 W/m2 ergibt sich, daß 30mV/15m mehr angezeigt werden, das entspricht den obigen 18W/m2.
b) ich habe den obigen Zusammenhang durch messen gefunden. Im nachhinein ist es plausibel. Bei der Messung war ich allerdings überrascht.
Verfasst: 18 Feb 2008 11:01
von chris
Hallo Fokker,
Für welche Werte von G_0.9m gilt obige Formel? Was ist, wenn G_0.9m gleich null ist (Nacht?). Ich bekomme bei meiner Verlängerung (ist allerdings die Originalverlängerung) in der Nacht den Wert null, der kleinste angezeigte Wert <> null ist bei mir 5 W/m² (das war er auch ohne Verlängerung)
In den Spezifikatonen auf der DAVIS-Seite wird eine Änderung von 50 W/m² pro 15 m Verlängerung bei einer Strahlung von 1000 W/m² angegeben, das wären 5%.
Grüße
Christian
Verfasst: 18 Feb 2008 12:32
von FokkerPlanck
Hallo,
das sind meine Messwerte. Ich habe jeweils die 5min-Mittelwerte verglichen. Eine 5-min Mittelung ist nötig, um Schwankungen rauszumitteln. Die Max-Werte gibt VP zwar auch raus, die sind aber natürlich prinzipiell ungenauer, denen würde ich generell keine Beachtung schenken.
<pre>
A-mean B-mean
0.9 m 15.9 m
7 25
57 74
71 94
302 316
433 460
461 483
472 497
474 494
482 504
482 506
491 514
498 521
503 520</pre>
Mit diesen Werten gekommt man eine ziemlich gute Regressions-Gerade der Form y = mx+b:
G_B = 1.00794*G_A + 18.26388 (in W/m2), R=0.99984
Mit den Angaben aus der Spec. 6450_Spec_Rev_E habe ich mir den theoretischen Zusammenhang zusammengesponnen: Steigung m=1 statt 1.00794 und b = Widerstand-Kabelverlängerung*1mA/(1.67 mV/W/m2) = 18 W/m2 statt 18.26W/m2.
Der Unterschied zwischen dieser theoretischen Geraden und der Regressionsgeraden ist innerhalb der Messwerteverteilung.
Mein kleinster Messwert war 7W/m, der mit Kabel auf 25W/m2 springt. Ich nehme aber an, das VP+ automatisch Null anzeigt, wenn 5W/m2 unterschritten werden (müßte ich heute Abend mal checken). D.h. aber, daß man hier künstlich abschneiden muß, wenn man ein Kabel anbringt, denn mit Kabel würde sich die Sonnenscheindauer künstlich verlängern.
WsWin verfügt ja wohl (hoffentlich) über diese Kalbriermöglichkeit (sowohl offset "b" als auch Faktor "m"). Nicht aber über die Abschneidemöglichkeit (set auf Null bei Unterschreitung eines kabelabhängigen Limits).
In der Davis-Referenz steht dazu:
http://weatherstation.net/docs/6450_spec.pdf
Sensor Output (as displayed on Vantage Pro display consoles.)
Resolution and Units . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 W/m2
Range . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0 to 1800 W/m2
Accuracy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ±5% of full scale (Reference: Eppley PSP at 1000 W/m^2) plus 45
W/m2 per 100’ (30 m) of additional cable
D.h. hier wird auch geschrieben, daß man eine Kabelverlängerung durch einen offset (45W/m2/30m ~ 22.5W/m2/15m) korrigieren soll. Das stimmt etwa mit meinen Messungen überein.
D.h. Kalibrierung nicht durch einen Skalierungsfaktor, sondern durch ein offset!
Verfasst: 18 Feb 2008 12:50
von weneu
Hallo Christian,
ich würde hier mehr den Davis-Spezifikationen vertrauen, denn die vertreiben schließlich den Sensor, sollten also die exakten Werte kennen.
Nebenbei: kannst Du mir mal Deinen Link zu den Spezifikationen nennen, denn ich habe den von Dir genannten Wert nicht gefunden.
Verfasst: 18 Feb 2008 12:59
von FokkerPlanck
Hallo Werner,
weneu hat geschrieben:Hallo Christian,
ich würde hier mehr den Davis-Spezifikationen vertrauen, denn die vertreiben schließlich den Sensor, sollten also die exakten Werte kennen.
Nebenbei: kannst Du mir mal Deinen Link zu den Spezifikationen nennen, denn ich habe den von Dir genannten Wert nicht gefunden.
Die Referenz kenne ich auch nicht. Ich kenne nur die oben von mir gerade angegebenen Referenz.
Im übrigen widerspricht mein Messergebniss den Davis-Empfehlungen nicht. Dennoch zöge ich meine eigenen Messungen jeder Empfehlung vor. Schließlich sehe ich ja, was passiert, und gegen die Realität sticht keine noch so tolle Empfehlung.
Verfasst: 18 Feb 2008 17:21
von chris
FokkerPlanck hat geschrieben:Hallo Werner,
Die Referenz kenne ich auch nicht. Ich kenne nur die oben von mir gerade angegebenen Referenz.
Sorry, das kommt davon, wenn man aus dem Gedächtnis zitiert. Die von Fokker angegebene Referenz ist auch die einzige mir bekannte. Soll nicht wieder vorkommen
Beim Einsatz des Original-Verlängerungskabels (15m) hat sich allerdings mein kleinster Messwert von 5 W/m² nicht verändert. Werde daher vorläufig in WsWin keine Korrekturen eingeben.
Grüße
Christian
Verfasst: 18 Feb 2008 18:00
von weneu
Hallo,
nach diesen Angaben
Accuracy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ±5% of full scale (Reference: Eppley PSP at 1000 W/m^2) plus 45
W/m2 per 100’ (30 m) of additional cable
könnte man zwar glauben, dass es ein fester Offset sein müsste, doch ich gebe folgendes zu bedenken:
Wenn dann der Sensor 0 Watt meldet, wären immer noch 45W angezeigt (0+45 = 45) und das kann ja wohl nicht stimmen. Also muss man offensichtlich mit einem prozentualen Faktor arbeiten, denn 8% von 0 Watt sind eben auch Null und so sollte es ja wohl sein.
Machen wir trotzdem keinen Glaubenskrieg daraus.
Verfasst: 18 Feb 2008 20:14
von FokkerPlanck
Hallo Werner,
weneu hat geschrieben:nach diesen Angaben
Accuracy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ±5% of full scale (Reference: Eppley PSP at 1000 W/m^2) plus 45
W/m2 per 100’ (30 m) of additional cable
könnte man zwar glauben, dass es ein fester Offset sein müsste, doch ich gebe folgendes zu bedenken:
Wenn dann der Sensor 0 Watt meldet, wären immer noch 45W angezeigt (0+45 = 45) und das kann ja wohl nicht stimmen. Also muss man offensichtlich mit einem prozentualen Faktor arbeiten, denn 8% von 0 Watt sind eben auch Null und so sollte es ja wohl sein.
Machen wir trotzdem keinen Glaubenskrieg daraus.
Das ist mir auch klar. Ich werde daher die Messungen bis in diesen Bereich erweitern sobald ich die Zeit habe. Ich vermute-wie gesagt-, daß generell ab < 5W/m2 auf Null gesetzt wird und oberhalb dessen gemessen wird.
Dennoch ist die Lage ja klar: für Messwerte oberhalb von 7W/m2 liefert ein offset eine bessere Korrektur als ein Faktor. Das zeigen meine Ergebnisse nunmal eindeutig (siehe Messreihe), und daran läßt sich nunmal nicht rütteln, und den Glauben können wir hier auch weglassen.
Und nochmal: Auch Davis spezifiziert in dem zitierten Datenblatt einen positiven offset bei Kabelverlängerung ("plus 45 W/m2 per 100’ (30 m) of additional cable ") und keinen Faktor! Die +/- 5% ist die Genauigkeit der Messung @ 1000W/m2, d.h. bei dieser Strahlungsleistung kann der Sensor zwischen 950 und 1050 W/m2 anzeigen.
Verfasst: 18 Feb 2008 20:35
von weneu
Hallo,
Die +/- 5% ist die Genauigkeit der Messung @ 1000W/m2, d.h. bei dieser Strahlungsleistung kann der Sensor zwischen 950 und 1050 W/m2 anzeigen.
Das ist mir schon klar, ich kann ja lesen. Nur bleibt mein "Problem" trotzdem bestehen: der Sensor misst 10W und dazu wird dann 45 addiert?
Kann so nicht stimmen.
Verfasst: 18 Feb 2008 20:54
von Holli
weneu hat geschrieben:Das ist mir schon klar, ich kann ja lesen. Nur bleibt mein "Problem" trotzdem bestehen: der Sensor misst 10W und dazu wird dann 45 addiert?
Kann so nicht stimmen.
Doch, weil der Widerstandswert des Kabels konstant bleibt. Es erhöht jeden Meßwert um diese 45W/m².
Ich würde allerdings auch um den selbst ermittelten Wert korrigieren. Davis kann eine ungefähre Annäherung an die Werte eines typischen Western-Kabels geben, aber es kann nicht den exakten Wert eines individuell verwendeten Kabels kennen. Wenn das einen um 10% niedrigeren Widerstandswert als das von Davis als Referenz genommene hat, paßt der Offset.
Ich werde bei mir wohl mit einer Verlängerung um ca. 7m auskommen. Dementsprechend würde ich dann nur einen Offset von ca. 11W/m² benötigen.
Verfasst: 18 Feb 2008 21:00
von FokkerPlanck
weneu hat geschrieben:der Sensor misst 10W und dazu wird dann 45 addiert?
Kann so nicht stimmen.
(Leider) doch, der Dunkelwert ist von der Kabellänge abhängig. Hier meine jüngsten Messergebnisse
<pre>
Kabellänge Messwert Strahlungsleistung
(Sensor-ISS, in m) (dunkel, in W/m2)
0.9 0
6.9 5
15.9 11
21.9 16
</pre>
"dunkel" heißt, daß ich den Sensor mit einem schwarzen Tuch lichtdicht eingepackt habe.
Die Temperatur des Sensors war -5°C. Die Kabellängen wurden durch zwei 15 und 6 m lange Telefonkabel inkl. Steckverbindungen/-buchsen realisiert. D.h. neben dem Kabelwiderstand kommt nochmal ein- bzw. zweimal der Übergangswiderstand der Steckverbindungen seriell dazu.
Ich meine mich erinnern zu können, daß OP-Verstärker Stromquellen sind. D.h. der Sensor-Output regelt so, daß der Strom ~1mA bleibt. Mit steigender Kabellänge nimmt also der Spannungsabfall zu. Ab einer gewissen Länge bekommt der OP aber den Strom nicht mehr hin und die Referenzspannung von 3VDC bricht ein. Das wäre dann die obere Grenze für die Spec von 30m Maximallänge fürs Kabel. So meine Theorie, aber vielleicht gibts ja Leute, die sich da besser auskennen.
Jedenfalls ist eine Kalibrierung mit einem Multiplikator für ein Telefonkabel gestorben. Im Wetterstationenforum hat übrigens auch jemand mit einem Telefonkabel von 30 m Länge 19W/m2 bei Dunkelheit gemessen, das ist also konsistent zu meinen messungen.
Das Problem scheint aber, wie Chris oben schreibt, für die Original von DAVIS vertriebene Verlängerung nicht zu bestehen. Dort müßte mit einem Faktor zu kalibrieren sein.
Verfasst: 18 Feb 2008 21:02
von FokkerPlanck
Holli hat geschrieben:weneu hat geschrieben:
Ich werde bei mir wohl mit einer Verlängerung um ca. 7m auskommen. Dementsprechend würde ich dann nur einen Offset von ca. 11W/m² benötigen.
Theroretisch ja. Aber am besten mit und ohne Kabel messen und damit kalibrieren. Messen ist hier besser als Theorie.
Verfasst: 20 Feb 2008 20:28
von MP3chris2712
das problem kenn ich auch das aufeinmal bei Dunkel 25 Watt angezeigt wurden was habe ich gemacht ein durchgendes Telefonkabel (8adrig für wind und Solar) auf den Boden gelegt und siehe da bei Dunkel sind es jetzt auch 0Watt .. vorher hatte ich 15m verlängerungen von Pollin aber anscheint gibt es da problem mit den Verbindern...
Verfasst: 20 Feb 2008 23:32
von Holli
Ich würde mir die Verlängerung selbst quetschen. Dazu habe ich das Material hier.
Da die Abweichung aber ganz offensichtlich widerstandsabhängig ist, müßte eine Leitung mit weniger Widerstand natürlich weniger Abweichung bei gleicher Länge bringen. Da liegt natürlich der Gedanke nahe, statt des dünnen Western-Kabels eine gepflegte Telefonleitung mit 4*0,75mm² geschirmt zu nehmen.
Mal sehen, ob ich die in die Westernstecker gefrickelt kriege...
Verfasst: 21 Feb 2008 14:29
von FokkerPlanck
MP3chris2712 hat geschrieben:das problem kenn ich auch das aufeinmal bei Dunkel 25 Watt angezeigt wurden was habe ich gemacht ein durchgendes Telefonkabel (8adrig für wind und Solar) auf den Boden gelegt und siehe da bei Dunkel sind es jetzt auch 0Watt .. vorher hatte ich 15m verlängerungen von Pollin aber anscheint gibt es da problem mit den Verbindern...
Moment, was hast Du gemacht? Funktioniert es nun mit einem Telefonkabel (0W/m2 bei Dunkelheit) oder nicht?
Reicht es, den Widerstand durch eine dickere Litze zu verkleinern (wo gibts solche Kabel?) , oder statt je 1 Litze 2 zu nehmen (8 ädr. ISDN-Kabel)