[wiregate] Sonnenstrahlung per Delta Temperatur

[Chris M.]

Um die heißen Tage automatisiert angenehmer zu gestalten hatte ich eine Rollladenfahrt an die Außenhelligkeit gekoppelt. Ging aber leider nur bedingt (ist ein HB Sensor als es noch keinen im WireGate Shop gab - ich glaube aber, dass das hier keinen Unterschied machen wird) - denn der misst viel zu gerichtet. Um schöne Messwerte im Schatten (Temperatur!) messen zu können ist der an einer Nord-West-Wand am Schuppen im Schatten des Haupthauses montiert.

Kollegen (alles Homematic-Freunde...) hatten mich dann auf das Prinzip des Temperaturdifferenz-Sensors hingewiesen. Dient dort wohl zum Basteln - und um die Strahlung zu messen wird da wohl sogar offiziell auf abenteuerliche Lösungen mit aufgeschnittener Getränkeflasche als Windschutz verwiesen (Bilder wie immer im Netz).

Was die können, können wir locker auch. Also mal schnell 2 Hülsen-Fühler genommen, um den einen schwarzes Isolierband gewickelt (alle Schrumpfschläuche im Haus waren zu klein) und beim anderen einen weißen Schrumpfschlauch drüber geschrumpft. Das ganze in ein Stückchen Plexiglas-Röhre (ist noch schief abgesägt und der Regen-Deckel ist auch noch nicht drauf) - fertig ist mein Sensor nach gerade mal 2 Minuten
DiffTempSensor.JPG

Ergebnis der letzten beiden Tage (die Schuppen-Ecke zeigt genau Richtung Süden):

8.8.:
150808.png

9.8.:
150809.png

Was man schön sieht, ist warum Helligkeit bei mir nicht funktioniert: nach 11 Uhr ist die Sonne schon weiter, aber die relevanten Rollläden wollen erst ab 14 Uhr geschlossen sein.
Außerdem sieht man gerade am 8.8. schön wie vormittags die Delta Temperatur der Sonnenstrahlung (bzw. ihrer Abschattung) folgt => Messprinzip bestätigt
Und Nachmittags (da v.a. auch am 9.8.) sieht man wie die Delta Temperatur unabhängig von der ziemlich glatten Helligkeit ein dynamisches Ergebnis bringt.
(Das negative Delta am 8.8. ab ca. 17 Uhr dürfte mit dem Regenguss zusammenhängen, der zu diesem Zeitpunkt kam)

Fazit:

1. Mit einfachsten Mitteln und minimalem Aufwand lässt sich hier ein Sonnenstrahlungsmesser bauen der ein gewünscht großen "Öffnungswinkel" hat, d.h. nicht gerichtet ist
2. Mit bisschen mehr (aber nicht viel mehr) Aufwand dürfte sich das auch noch aufhübschen lassen; evtl. auch durch die Verwendung der rohen ICs im Preis senken lassen (wenn eine geschickte Abdichtungs-Lösung mit den Schumpfschläuchen einfällt; auch ein Deckel auf dem Rohr kann nur gegen den "Regendruck" helfen, aber nicht gegen kriechende Feuchtigkeit - dabei auf Lüftungslöcher achten, das Rohr muss hinterlüftet bleiben, wir wollen ja keinen Wärmestau messen...)
3. Mit noch bisschen mehr Aufwand könnte ich mir gut ein professionelles Produkt mit diesem Prinzip vorstellen (PCB als "Kollektor", darauf 2x 1W SMD Sensor, Fläche mit definiertem Schwarz bzw. Weiß lackieren und ab in ein geeignetes Gehäuse => Ergebnis könnte ein erweiterter Multi-Sensor sein. Dank definierter Farben bei bekannter Reflexion sollte man sogar aus dem Temperatur-Delta einen quantitativen Strahlungswert ausrechnen können)

[StefanW]

Hallo Chris,

vielen Dank für den Beitrag.

Das Prinzip mit der Differenz zwischen schwarzen und weißen Flächen wird auch beim Stern-Pyranometer oder "Schwarz-Weiß-Flächen-Pyranometer" verwendet. Hier werden z.B. 8 schwarze Flächen 8 weißen Flächen gegenübergestellt. Die Flächen haben die Form eines Kreisauschnittes und sind im Kreis angeordnet. Damit wird die Richtungsabhängigkeit noch minimiert.

(PCB als "Kollektor", darauf 2x 1W SMD Sensor, Fläche mit definiertem Schwarz bzw. Weiß lackieren und ab in ein geeignetes Gehäuse => Ergebnis könnte ein erweiterter Multi-Sensor sein.

Sehr richtig. Gibt es bei uns auch als Prototyp - ähnlich wie Du beschrieben hast.

Es fehlt leider etwas an Arbeitskraft um das Produkt zu vollenden und einen Langzeitvergleich mit einem rückführbaren Pyranometer der "secondary class" (welche die - trotz des Namens - nach ISO 9060 höchste Qualitätsklasse ist) durchzuführen.

lg

Stefan

[makki]

Sehr schön&einfach!
Die Temperatur-Differenzmessung findet auch bei diversen Wetterstationen zur Bestimmung der Windstärke statt. Funktioniert sogar irgendwie..
Aber schonmal Vorsicht: auf diese banale Erkenntniss, das weiss weniger warm wird als schwarz oder ein beheizter Fühler in Luv kühler ist als einer in Lee gibt es mind. ein halbes dutzend Patente von Winkeladvokaten

Makki

[Chris M.]

Je mehr Patente um so wahrscheinlicher dass die schon ausgelaufen sind

Schwarze vs. weiße Temperatur sollte schon seit Ewigkeiten abgelaufen sein.
Spannender sind Temperaturmessungen von bewusst beheizten Temperatursensoren - womit auch Luftströmungen messbar sind. Aber auch dass ist als Thermische Anemometrie ein alter Hut.

Das nervige ist halt, dass man eine Rechche machen (lassen) muss - oder das Risiko einer Verletzung tragen muss. Wenn man unterm Radar bleibt, d.h. der Inhaber nicht merkt, dass man sein Patent verletzt, kostet es auch nichts

[makki]

Zumindest das Patent mit Windgeschwindigkeit & Richtung durch Messung der Temperaturdifferenz ist unerfreulicherweise ziemlich frisch.
War von irgendeiner Uni in Holland oder so und es gibt auch ein Produkt mit NMEA-Ausgang (kommt aus dem Marine-Sektor) - das ich für knapp 1000€ EK@1000 dann aber nicht mehr haben wollte
Inwieweit das gültig/relevant ist, kann ich natürlich nicht beurteilen..

Makki

[Chris M.]

Hast Du die Patentnummer, dann kann man ja mal nachsehen

[makki]

Sorry, ich habe jetzt 2h gesucht, ich finde es nicht mehr (das ist ja genau das schlimme daran!)
(Wieder)Gefunden habe ich nur die US-basierten Sachen(hat damit nichts zu tun!): z.B. http://www.maretron.com/products/wso100.php

Makki

[Chris M.]

Das Ding misst den Wind aber per Ultraschall. Macht das nicht die Quattro auch? Und als Ultraschall-Luftmassenmesser im Auto ist dieses Prinzip auch schon seit Ewigkeiten im Gebrauch (bzw. ist das da überhaupt noch aktuelle Technik? Oder nutzt da nicht jeder schon Heißfilm-Luftmassenmesser? Damit wären wir aber wieder bei einer Temperaturmessung eines definiert beheizten Widerstandes...)

Oft ist die Grundlage eines Patentes schon seit Ewigkeiten bekannt. Und so wird nur noch ein kleines Delta on Top patentiert - das man dann leicht umgehen kann...

Nachtrag:
Mal spontan bei den Google Patenten gesucht, da habe ich http://www.google.de/patents/DE3539016A1?cl=de gefunden. Ist von 1985 und das geht schon davon aus, dass Ultraschall-Luftmassenmesser bekannt sind, da dort nur eine spezielle Anordnung patentiert wird (zumindest habe ich das nach 5 Sätzen geschlossen, Rest habe ich nicht gelesen...). Und 1991 wurde die Verlängerung nicht bezahlt => darf jeder verwenden.
Dieses Patent wird übrigens von einem anderen Referenziert (http://www.google.de/patents/DE19542126A1?cl=de) wo über einen Heißfilmluftmassenmesser gesprochen wird. Auch der wird dort als bekannt vorausgesetzt und patentiert nur eine spezielle Anordnung. (Und wenn ich das richtig verstehe - da etwas nebulös formuliert kann ich mich hier allerdings irren - ist auch das kein gültiger Rechtsschutz mehr, d.h. von jedem verwendbar; außerdem sind in drei Monaten die 20 Jahre um)

[makki]

Mich hat es seinerzeit ziemlich ernüchtert, das das EPA sowas (Temperatur-Differenzmessung) überhaupt einträgt, weil das im Prinzip sicher niemand in den letzten 12 Monaten "erfunden" hat..
Jetzt bräuchte man nur noch eine Rechtsabteilung mit Patentanwalt, um das zu beurteilen oder dagegen vorzugehen, das es sich sicherlich um ein nicht zu schützendes Trivialpatent oder eh um "prior art" handelt..
Ja, die Quadra misst per Ultraschall, richtig (funktioniert auch).

Makki

Edit: aber die Knalltüten beim EPMA tragen auch seit Jahren - ohne jegliche Rechtsgrundlage - fröhlich "Software Patente" ein, die man dann - jedes einzeln - weg-klagen müsste/dürfte..

[Chris M.]

Da muss man etwas genauer schauen: Eingetragen wird erst mal alles. Die bekommen den Brief + etwas Geld und schon ist's angemeldet. Das gibt Dir nur die Sicherheit über einen Zeitpunkt, mehr nicht.
Spannend wird's erst wenn Du deutlich mehr Geld auf den Tisch legst und dann das prüfen lässt. Da wird dann erst geschaut ob's innovativ genug ist, nicht schon durch anderes abgedeckt wurde, ... Wenn das alles erfüllt ist, dann gibt's Rechtsschutz für einen gewissen Zeitraum.
Wenn Du den Schutz danach noch haben willst darft Du wieder Geld hinlegen (jedes Jahr mehr) und der wird verlängert.
Nach 20 Jahren ist dann aber final Schluss (bitter wenn Du am Anfang der Produktentwicklung angemeldet hast und die Entwicklung dauert einige Zeit. Dann wird der verwertbare Zeitraum schnell sehr kurz. Pharma kann da ein Lied von singen, da die zwingend geforderten Studien Jahre dauern...)

Wenn nun der Anmelder damit kein oder kaum Geld machen kann wird er den Schutz nicht verlängern. Und schon kannst Du den vor den 20 Jahren nutzen.

Software-Patente sind ein ganz anderes Thema, da dort mit vielen Tricks versucht wird etwas offiziell nicht patentierbares zu patentieren. Und die Patentämter machen mit - was IMHO ein Skandal ist. Das ändert aber nichts daran, dass in anderen Bereichen Patente sehr sinnvoll und wertvoll sind (wie z.B. Pharma)