2-
Réalisation d’un capteur d’ensoleillement
4-
Résultats obtenus et conclusion
2- Réalisation d’un capteur
d’ensoleillement
(ancien et nouveau capteur)
Beaucoup
de stations d’amateur ne sont pas équipées de capteur d’ensoleillement (et ne
peuvent pas en être équipées, même en option).
C’est
le cas de ma WS 2300 La Crosse et de bien d’autres stations.
Ma
retraite d’ingénieur me donne largement les moyens financiers pour acheter
une station équipée d’un tel capteur,
mais mon but et surtout mon plaisir ne sont pas « d’acheter » mais
plutôt d’expérimenter et de comprendre.
Et
accessoirement de rendre service à ceux qui n’ont pas les moyens d’un tel
achat.
Sur
ces stations « moyenne ou bas de gamme » (et sur les autres
aussi !), la mesure de température/humidité intérieure n’est pas d’une
très grande utilité, et en tout cas n’est pas un paramètre météo.
Dans
un premier temps j’avais donc réfléchis à utiliser l’entrée de ce capteur pour
y mettre à la place un capteur d’ensoleillement.
J’ai
vite abandonné cette idée car c’est une entrée numérique avec un protocole plus
ou moins propre à la station. L’adaptation me semblait donc beaucoup trop
complexe (en fait, hors de mes compétences !) par rapport à la solution
plus simple que je décris ci-dessous.
Finalement
j’ai pensé qu’en mesurant la température au soleil avec le capteur de
température intérieur on devait pouvoir avoir une bonne idée de
l’ensoleillement.
Bien
entendu on ne peut pas mesurer la température au soleil seule, puisque notre
capteur sera aussi sensible à la température ambiante, mais il y a une chose
qui nous sauve, c’est que nous connaissons par ailleurs cette température
ambiante : c’est la température extérieure sous abri.
Il
faudra donc faire la différence entre la température au soleil et la
température sous abri et l’on obtient une température représentative de
l’ensoleillement, bien que non parfaitement proportionnelle à la puissance
solaire (voir Remarque 1/ à la page http://icare.cinq.free.fr/meteo/mesureensoleillement/1_generalites.htm
Ceci
est équivalent à un pyranomètre en deux morceaux.
Nous
verront plus loin que les résultats sont assez précis, ils ont en tout cas
dépassé toutes mes espérances.
J’ai donc démonté de la base la petite plaquette numérique
supportant le capteur de température/humidité intérieure et je l’ai placé dans
une petite boîte peinte en noir mat pour bien absorber le rayonnement du
soleil, le tout au bout d’un câble (câble réseau cat 5) et d’un mât,
voir : le
capteur d'ensoleillement au sommet du mât, qui voit toujours le soleil à
toute heure et en toutes saisons.
Vous trouverez dans le lien ci-dessous quelques explications et
des photos pour le démontage et le re-câblage de la petite plaquette du capteur
de température intérieure :
Attention : les WS2300 La Crosse ne sont pas toutes faites
pareil. Dans les anciennes stations, la mesure de température intérieure est
faite par le capteur de pression (MS5534) et il ne serait pas judicieux de
mettre celui-ci en haut d’un mât au soleil !
Peut-être est-il possible dans ce cas, de remplacer le capteur
d’humidité (analogique) par une thermistance, mais il faudra vérifier d’abord
que Wswin32 est bien prévu pour cette configuration.
Donc vérifiez d’abord, sur votre station, que le capteur de
température intérieur est bien déportable.
http://icare.cinq.free.fr/SPOr/meteo/demontage_sonde_temp_int.htm
(Le nouveau capteur solaire (voir ci-dessous) est équipé du
capteur de température Sensirion SHT75).
La petite boîte noire est elle-même enfermée dans une boîte
transparente ce qui augmente considérablement la température mesurée au soleil
(effet de serre), donc la sensibilité de la mesure. Ceci est indispensable pour
obtenir une température suffisante.
Les deux boîtes sont tout de même percées de deux petits trous
dans leurs parties inférieures pour éviter la condensation.
Voir le montage :
- capteur terminé
, juste avant installation définitive.
- avec le
capteur de température/humidité
Il faut utiliser des boîtes les plus petites possibles pour
diminuer l’inertie et ainsi mesurer les variations rapides de l’ensoleillement.
Pour info, j’ai utilisé les boîtes en plastique que l’on trouve
à 1 ou 2 euros dans les distributeurs de gadgets pour enfants dans les
supermarchés ou les lieux touristiques.
Il en existe de différentes dimensions.
Comme j’utilise un pas de mesure de cinq minutes pour
l’enregistrement de mes paramètres météo, les petites dimensions utilisées pour
mes boîtes, donc leur faible inertie thermique, sont tout à fait compatibles
avec cette durée.
Pour
donner un ordre de grandeur : j’obtiens avec le capteur ainsi réalisé une
température au soleil, en milieu de journée, en hiver, de 12°C (23°C en été)
supérieure à la température sous abri.
Remarque :
Depuis
août 2006 que ce capteur est installé, et jusqu’en 2009, il a perdu très
lentement de sa sensibilité (échauffement plus faible).
Je
pense que le plastique transparent a du lentement s’opacifier. Pour en tenir
compte, à peu près une fois par an, j’ai diminué très légèrement le seuil de
température de comptabilisation du soleil.
Mais
de 2009 à 2016 (année du changement de capteur, voir ci-dessous) je ne
constatais plus de diminution de sensibilité qui restait donc constante et je
ne faisais plus de correction.
Nouveau capteur solaire:
Depuis
juillet 2008 j’expérimentais en parallèle un nouveau capteur solaire avec
boîtier noir en aluminium et boîtier transparent en verre (résistant à la
grêle !). Il est beaucoup plus sensible et ne dérive pas.
Ce
nouveau capteur était expérimenté sur une deuxième station (non diffusée sur
mon site météo).
Ce
deuxième capteur a été utilisé sur la station principale (donc sur mon site) du
18 avril au 11 juillet 2011.
C’est
pour cela que le « différentiel solaire » est plus élevé pendant
cette période, voir : http://icare.cinq.free.fr/meteo/2011/y2011t9.gif
Mais
le paramétrage de Wswin32 tenait compte de ce nouveau capteur et la mesure
d’ensoleillement était pratiquement la même qu’avec l’autre capteur.
Ce nouveau capteur
solaire a été monté définitivement sur la station principale le 29 septembre
2016
Photos de l'ancien capteur
solaire montrant l'opacification et les cassures du plastique (10 ans en extérieur
!):
Photos du nouveau capteur
solaire avec capteur de température Sensirion SHT75, dôme aluminium noir et
cloche en verre épais:
Merci
à Christian M. (son site: http://www.meteo-kogenheim.fr/
) pour l'usinage du support de la sonde (parie blanche photo 2)
qu'il m'a offert !
dernière
mise à jour le 17 février 2022