Messung der Niederschlagsmenge               

von Gerd Sinning                             
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Es regnet häufig, und wie wir denken, einfach zu oft. Um den Eindruck zu objektivieren braucht man ein geeignetes Messgerät. Hier ist eine Möglichkeit, den Regen zu messen. Das ist allerdings eine Anleitung für Bastler, die auch etwas Mechanik bauen wollen. Man sieht, wie es zusammengebaut ist, die Basis mit einer Achse für die Wippe und eine Halterung für den Trichter, der das Regenwasser sammelt. Eine gute Übersicht über die verschiedenen Verfahren ist bei Wikipedia. Dieses Projekt wird in der englischen Literatur als tipping-bucket-raingauge bezeichnet, das wird jetzt mal gebaut. In Prinzip funktioniert das so, dass zwei kleine Eimer auf einer Wippe mit Regenwasser gefüllt werden. Die Wippe kippt um, sobald ein Eimer voll ist, dann entleert sich der volle Eimer und die andere Seite kann Wasser aufnehmen, bis auch die umkippt. Ein Hall Sensor und ein Magnet auf der Wippe machen daraus Impulse, die gezählt werden. Dann hat man die Anzahl der Impulse pro Zeiteinheit und, wenn man die Füllmenge der Eimer kennt, auch die Regenmenge.

Die Wippe kommt aus dem 3-d Drucker, 10 cm lang und 3 cm hoch, und wird mit Acryllack angestrichen. Vor dem Einbau sollte der Magnet ausgerichtet werden, damit der Hall Sensor den aus einigem Abstand auch erkennt. Der Hall Sensor ist ein unipolarer HAL556 auf einer kleinen Platine, die außen in der Höhe des Magneten angeschraubt wird. Die wird mit Plastikspray eingesprüht, damit nichts korrodiert, und ein Schraubverschluss einer Orangenlimonade schützt gegen Regen.

Vorder- und Rückseite der Platine mit dem smd Hall Sensor HAL556, freihand gefräst.

Nun hat nicht jeder einen 3d-Drucker. Es geht auch anders: man biegt den Deckel einer Konservendose über ein Stück Holz und lötet und/oder klebt das Mittelteil ein.

Etwas für wahre Bastler, aber es geht auch recht gut mit dem Deckel einer Konservendose. Fertig ist ein handgemachter tipping-bucket.

Die Frage ist noch, wie groß die Regenmenge in ml ist, bis die Wippe kippt. Das wurde mit einer Küchenwaage gemessen, wiegen und Wasser rein bis es kippt, dann wieder wiegen. Die Differenz in Gramm oder ml ergibt die Menge. Gemessen wurde bei 5 Versuchen 27 g rechts und 21 g links. Nicht exakt symmetrisch, zusammen 38 g. ergibt 5.4 und 4.2 = 9.6 g, also etwa 10 ml für einmal hin und her. Der Trichter hat 7,5 cm Durchmesser, also 44,2 cm2, so lässt sich das auf ml pro Quadratmeter umrechnen.

Ein wenig (sehr wenig) Elektronik gibt es auch. Der HAL556 zusammen mit dem Magneten erzeugt die Zählimpulse.

Zum Anschluss braucht man nur zwei Drähte, R2 und C1 filtern die Versorgungsspannung auf der langen Leitung, an R1 liegen die Impulse, wenn die Wippe kippt. Lt. Datenblatt ist R1min = (V+ - 4V) / 17 mA. Bei 5 Volt V+ ist das etwas grenzlagig, hier liegt die Spannung an R1 zwischen 0,7 und 1,8 Volt, bei 9 Volt gibt es 0,7 und 3,0 Volt, wenn der Sensor durchschaltet. Damit kann man einen Counter direkt ansteuern. Als Counter eignet sich der Langzeitzähler.

Hoffentlich gibt es nicht zuviel Regen, immerhin kann man ihn jetzt messen.

 Links:

https://en.wikipedia.org/wiki/Rain_gauge
http://asclepius.github.io/blog/2013/06/30/tipping-bucket-raingauge/
http://weather.about.com/od/weatherfaqs/a/RainGauges.htm

Nachtrag:



Es ist günstiger, nur eine 5 Volt Betriebsspannung für den Hall-Sensor und den Counter zu verwenden. Das geht, wenn man einen Transistor einbaut, der dann zwischen 0,1 und 5 Volt schaltet und den Counter ansteuert. Mit einem Fet z.B 2N7002 geht es auch. Die Led ist optional, die Led und den 47k- Widerstand kann man auch weglassen, aber so blinkt es.
 


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