KALIBRATION VON SENSOREN

KALIBRATION DER FEUCHTESENSOREN

Zur Kalibration von Feuchte-Sensoren benötigt man ein großes Gefäß (Topf, Eimer), dessen Boden mit ca. 2-3cm gesättigter NaCl-Lösung bedeckt sein sollte. Die gesättigte NaCl-Lösung stellt man folgendermaßen her: Jene Menge Wasser, die das Gefäß ca. 2-3cm bedeckt, wird leicht erwärmt (30-40°C reicht aus) und dann normales Speisesalz beigegeben. So lange rühren, bis sich das Salz nicht mehr auflöst. Je nach Wassermenge sind dazu durchaus beachtliche Mengen (bis zu 1kg) notwendig. Dann lässt man diese Lösung wieder auf Raumtemperatur abkühlen.

Dann bringt man den Feuchte-Sensor knapp über den Flüssigkeitsspiegel an (er sollte natürlich so gesichert sein, dass er keinesfalls ins Wasser fallen kann, sonst... ). Am besten legt man irgendwelche schweren (Metall)-Teile ins Wasser und darauf den Sensor. Nun sollte der Sensor nach einiger Zeit (durchaus einige Stunden!) konstant 76% relative Luftfeuchte anzeigen. Man sollte aber nicht zuviel "Wind" im Gefäß machen, damit die Luftschichtungen über der Flüssigkeit nicht gestört werden.

Warum funktioniert das so?
Über einer gesättigten Salzlösung stellt sich eine konstante Luftfeuchtigkeit ein. Mit anderen Salzen kann man andere Werte (11 bis 99%) einstellen. Diese Salze sind aber zum Teil sehr schwer erhältlich oder sehr teuer. NaCl ist aber in jedem Haushalt vorhanden, denn normales Speisesalz besteht fast ausschließlich aus NaCl (die Zusätze spielen keine nennenswerte Rolle).

Klingt kompliziert, ist aber sicher ganz einfach. Ich habe meine Feuchte-Sensoren der WS2000 Funk-Wetterstation mit verschiedenen Salzlösungen (an meiner Arbeitsstelle der Technischen Universität Wien liegen zum Glück einige solche Sachen herum) in dieser Art und Weise überprüft und herausgefunden, dass sie überraschend genau arbeiten (ca. +/- 2 bis 4% rel. Feuchte im Bereich von 30 bis 90% rel. Feuchte, was für solche relativ billigen Fühler sehr gut ist!).

ÜBERPRÜFUNG DER TEMPERATURSENSOREN

Das Gehäuse der Sensoren der WS2000 Funk-Wetterstation, egal ob Innen- oder Außenfühler, stellt das größte Problem bei einer Überprüfung der Sensoren dar. Einen Referenzsensor nur neben den WS2000-Sensor zu legen, reicht sicher nicht aus. Unterschiedliche Abstrahlungswerte führen ohne weiteres zu einem Fehler von einigen Zehntelgrad!! Am besten ist es, den Sensor der WS2000 mit einem Kabel zu verlängern und in ein kleines Metallröhrchen mit Epoxid-Kleber o.ä. wasserfest zu vergießen (siehe unten). Solch ein Sensor kann in einem Wasserbad gut und relativ einfach kalibriert werden


KALIBRATION DER TEMPERATURSENSOREN

In ein gut isolierendes Gefäß (z.B.: Thermoskanne) ein Wasser-Eiswürfel-Gemisch geben und einige Zeit warten. Die Eiswürfel sollten etwas zerkleinert werden. Diese Wasser-Eis-Mischung hält über längere Zeit (bis alle Eiswürfel geschmolzen sind) genau 0,0°C. Dann in dieses Gefäß Wasser mit ca. 36-40°C einfüllen und mit einem (digitalen) Fieberthermometer messen, welches auch auf 0,05 bis 0,1°C genau sein sollte. Wenn ein wirklich genaues Thermometer zur Verfügung steht, so kann man noch viele Messungen bei anderen Temperaturen vornehmen. Aus dem Vergleich der angezeigten Werte kann man dann sehr gut eine Korrekturfunktion ermitteln. So habe ich alle meine Sensoren der ELV WS20000 kalibriert und war eigentlich überrascht, wie genau diese waren (Fehler+/-0,5°C zwischen 0 und 40°C!!). Diese Kalibration kann natürlich nur mit wasserdichten Außensensoren bzw. umgebauten Innensensoren (siehe unten) durchgeführt werden. Wenn man es sehr genau machen möchte, kann man sowohl für das Wasser als auch für die Eiswürfel destilliertes Wasser verwenden. Die Qualität, die man in Baumärkten für Bügeleisen oder Autobatterien bekommt, reicht vollkommen aus. Profigeräte werden über sogenannte Tripelpunktzellen kalibriert. Der "Tripelpunkt" ist jener Punkt im Phasendiagramm des Wassers, bei der alle 3 Aggregatzustände, also fest, flüssig und gasförmig gleichzeitig vorliegen. Er liegt bei 0,01°C und einem Druck von 610Pa. Für uns Amateure reicht aber die Genauigkeit des Eispunktes des Wassers (0,0°C) bei einem Druck von ca. 1000hPa völlig aus.


KALIBRIERFAKTOREN

Von der Hardware her können die Sensoren nicht kalibriert werden. Auch die Originalsoftware ist nicht dafür eingerichtet (leider, wäre ja gar nicht so viel Aufwand für jeden Sensor zwei Konstante im Programm bereit zu stellen). Man kann nur die Daten exportieren und dann in einem eigenen Programm (z.B. Excel) Korrekturfunktionen anwenden.


KALIBRATION DES REGENMESSERS

Bei der Kalibration des Regenmessers ist es wichtig, das Wasser nicht zu schnell in den Messtrichter zu schütten. Denn bei einem "normalen" Regen ergeben sich Werte von einigen Litern pro Quadratmeter an einem Tag. Bei starken Gewittern können es einige zehn Liter (bis zu hundert) in einer Stunde sein. Trotzdem ist "hineinschütten" zu schnell, denn das ergibt ja einige Liter pro Sekunde. Das kommt in der Natur (zum Glück!) nicht vor. Man sollte die (möglichst genau gemessene!) Wassermenge also sehr langsam in den Trichter laufen lassen, was durchaus ein Geduldspiel sein kann. Ich habe mehrere Regenmessgeräte so kalibriert. Am besten geht es mit einer Schlauchklemme, wie sie in der Medizin für Infusionen verwendet werden. Damit kann die Eintropfgeschwindigkeit sehr genau eingestellt werden. Es reicht aber auch, wenn man innerhalb von 15-30min 1/8 Liter Wasser langsam eintropfen lässt. Die Berechnung kann genau so erfolgen, wie sie im Manual zur WS2000 angegeben ist. Probleme gibt es mit diesen Wippenombrometern aber bei geringen Niederschlagsmengen. Wenn nur wenige Tropfen in den Trichter fallen und eine Wippe nur teilweise gefüllt ist, aber noch nicht kippt, so entgeht der Elektronik ein Impuls. Oder die Wippe ist von einem vorhergehende Regen noch teilweise gefüllt, so spricht die Elektronik bereits früher an. Weiters gibt es oft Probleme mit Verschmutzungen des Trichters: eine dicke Staubschicht muss von den ersten Tropfen erst "weggewaschen" werden. Daher ist es empfehlenswert den Trichter öfters (einmal pro Monat) gut zu reinigen. Wenn Bäume in der Nähe stehen, kann es im Herbst notwendig sein, täglich die Blätter zu entfernen.