La mesure de l’ensoleillement et de la couverture nuageuse

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://michel.mo.pagesperso-orange.fr/ensoleillement/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://pagesperso-orange.fr/michel.mo/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.

- les deux boîtes ouvertes

- 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 depuis 2009 je ne constate plus de diminution de sensibilité qui reste donc maintenant constante et je ne fais 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 !):

photo 1, photo 2, photo 3

Photos du nouveau capteur solaire avec capteur de température Sensirion SHT75, dôme aluminium noir et cloche en verre épais:

photo 1, photo 2, photo 3

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 21 juillet 2019

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