Wetterstation Compact WSC 10 Modbus RTU

Die Wetterstation Compact WSC10 ist für den Einsatz in der Gebäudeautomation (z.B. Beschattungssteuerung) bestimmt, sie erfasst folgende Messgrößen: 

•  Windgeschwindigkeit 
•  Windrichtung 
•  4 x Helligkeit (45°) 
•  Dämmerung 
•  Globalstrahlung 
•  Niederschlag (ja/nein) 
•  Lufttemperatur 
•  Uhrzeit / Datum 
•  Geostationäre Daten (Ortshöhe, Längen- und Breitengrad) 
•  Sonnenstand (Elevation / Azimut) 
•  Relative Luftfeuchte 
•  Absolute Luftfeuchte 
•  Taupunkttemperatur 
•  Gehäuseinnentemperatur 

Diese Wetterstation ist ähnlich der WSC11, allerdings hat sie keine Druckmessung mit an Bord. Die Ausgangsignale/Telegramme/Modbus-Tabellen sind aber identisch und somit ist eine problemlose Ersatzverwendung möglich.
 
Die Schnittstelle zum Gerät ist digital und besteht aus einer RS485 Schnittstelle im Halb- Duplex-Modus. Zusammen mit der ID basierten Kommunikation, ermöglicht die Schnittstelle 
den Betrieb der Wetterstation in einem Bus.  

Windgeschwindigkeit / Windrichtung: 
Die Windmessung basiert auf dem Hitzdrahtprinzip. An der Gehäuseunterseite befindet sich der beheizte zylindrische Sensor. Die Temperatur des Zylinders wird über einen PID-Regler, 
auf einer zur Umgebung konstant erhöhten Temperatur geregelt. Die zugeführte Heizenergie ist ein Maß für die Windgeschwindigkeit. 
Im Inneren des Metallzylinders befinden sich Temperatur-Messwiderstände. Diese  Widerstände sind thermisch mit dem Zylinder gekoppelt und entsprechend der 4 Himmels-
richtungen angeordnet.  
Bei einer Anströmung des Zylinders, ergibt sich in Abhängigkeit von der Windrichtung ein Temperaturgradient, der über die Messwiderstände erfasst wird. Anhand der Verhältnisse 
der Temperaturwerte wird die Windrichtung berechnet. 
Kann die Windrichtung nicht bestimmt werden, weil die Windgeschwindigkeit 0m/s ist, dann wird ihr Wert auf 0° gesetzt. Wind aus Nord wird mit 360° abgebildet.  
 
Helligkeit: 
Die Helligkeitsmessung erfolgt über 4 Silizium-Foto-Sensoren, die in die 4 Himmelsrichtungen im mittleren Elevationswinkel (40°) ausgerichtet sind. 
 
Dämmerung: 
Als Dämmerung bezeichnet man die Lichtstreuung in der Atmosphäre, die entsteht bei dem fließenden Übergang zwischen Tag und Nacht vor Tagesanfang oder nach Tagesende. 
D.h., die Sonnenscheibe ist nicht zu sehen. 
Die Dämmerung ist richtungsunabhängig. 
Sie wird aus der Summe der 4 Messwerte der richtungsabhängigen Helligkeitssensoren berechnet. Eine Umstellung auf den Mittelwert aus den 4 Helligkeitswerten ist per Befehl 
zusätzlich möglich. 
 
Globalstrahlung: 
Die Messung der Globalstrahlung erfolgt über eine Silizium Fotodiode. Der Sensor ist horizontal angeordnet und erfasst den Tagesgang der solaren Bestrahlungsstärke. 
 
Niederschlag: 
Die Niederschlagserkennung basiert auf einer Widerstandsmessung, d.h. der Widerstand der Sensoroberfläche verändert sich im nassen Zustand. Der Sensor ist im Gehäusedeckel 
montiert. Eine integrierte Heizung regelt die Sensorfläche auf eine Übertemperatur gegenüber der Umgebungstemperatur. Diese Übertemperatur (ca. 2K) verhindert eine 
Betauung der Sensoroberfläche. Bei Niederschlag wird die Heizleistung erhöht. Dadurch wird das Abtrocknen des Sensors beschleunigt und das zeitliche Ende des Niederschlags 
kann genauer erkannt werden. 
 
Lufttemperatur: 
Die Messung der Lufttemperatur erfolgt über einen PT1000-Messwiderstand. Der Sensor ist im Unterteil des Gehäuses platziert. 
Uhrzeit / Datum und geostationäre Daten: 
Die Wetterstation hat einen GPS-Empfänger mit integrierter RTC. Damit wird die Position der 
Wetterstation (Längen- und Breitengrad, Ortshöhe) die Uhrzeit (UTC) und das Datum 
empfangen. Eine Ausrichtung des GPS-Empfängers ist nicht erforderlich.  
Die integrierte RTC (Real Time Clock) ist mit einem Backup-Kondensator gepuffert und 
behält seine Daten ohne Versorgungsspannung über einen kurzen Zeitraum z.B. Ein-
Ausschalten der Versorgungsspannung. 
 
Sonnenstand (Elevation / Azimut): 
Anhand der GPS-Daten wird alle 30 Sekunden der aktuelle Sonnenstand berechnet. 
 
Feuchtemessung: 
Die Feuchtemessung erfolgt über einen integrierten Hygro- Thermosensor. Aufgrund seines Miniaturgehäuses hat der Sensor ein kleines Luftaustauschvolumen und reagiert im 
Sekundenbereich auf Änderungen der Luftfeuchte. 
Ein Software-Modul errechnet aus der relativen Feuchte und der Lufttemperatur die absolute Feuchte und die Taupunkttemperatur. 
 
Gehäuseinnentemperatur: 
Die Messung der Temperatur im Gehäuseinneren erfolgt über einen Silizium Temperatursensor. 
 
GPS-Empfänger: 
Die Wetterstation hat einen GPS-Empfänger mit integrierter RTC (Real Time Clock), damit wird die Position der Wetterstation und die Zeit + Datum (UTC) empfangen. 
Eine Ausrichtung des GPS-Empfängers ist nicht erforderlich.  
Allgemeine Information: 
Nach dem Einschalten der Wetterstation Compact WSC10 stehen die ersten Satellitendaten nach ca. 2,5 Minuten zur Verfügung. 
 
Bei Empfang der Signale eines Satelliten:      Uhrzeit mit einer Genauigkeit < 1µs. 
Bei Empfang der Signale von drei Satelliten:  Position mit einer Genauigkeit < 20m 
Bei Empfang der Signale von vier Satelliten:  Höhe, bezogen auf den WGS84-Ellipsoid, mit einer Genauigkeit < 30m 

 Mittelung der Daten 
Die meteorologischen Messwerte werden vom Sensor sekündlich erfasst. Der Sonnenstand wird alle 30Sekunden aus den GPS-Daten ermittelt. Die Mittelung der Windgeschwindigkeit 
und Windrichtung kann deaktiviert (sekündlicher Momentanwert) oder von 1min bis 10min eingestellt werden Alle anderen, sekündlich erfassten Messwerte, werden einem 
Plausibilitätstest unterzogen und ohne weitere Mittelung im Ausgabetelegramm zur Verfügung gestellt.