HmIP-SWO-PR Wetterstation Helligkeitsmessungen Dynamik fragwürdig

[Dennis W.]

Hallo Forsiten,

ich frage mich, wie ich das Dynmaikverhalten der o.g. Wetterstation beeinflussen kann.
Ich sehe bei Sonnenschein sehr schnell den Maximalausschlag, obwohl die "knallharte Sonne" aktuell nicht vorhanden ist.
Ein typisches Bild bei lockerer Bewölkung:

Als ob zwischen 30.000 und 100.000 kaum Unterschiede in der Messung möglich sind.

Die direkt zugänglichen Einstellung in der Geräteeinstellungen erlauben meines Erachtens nur die Einstellung der Schwelle "hell/Dunkel".

Bin für jeden Hinweis oder Link dankbar.


Gruß,
Dennis

[uWe]

Hallo Dennis und andere Wetterfrösche!

Auch ich setze seit kurzem die HmIP-SWO-B ein (FW 1.0.18) und experimentiere gerade mit dem optimalen Aufstellungsort. Schnell ist mir klar geworden, dass man die einzelnen Sensoren idealerweise voneinander getrennt aufstellen müsste (wahrscheinlich ist das Thema im Forum bereits x-mal durchgekaut worden). Der Temperatursensor gehört, trotz Lüftungsrippen (entspricht keiner echten Wetterhütte), dauerhaft in den Schatten, zudem weit weg von der Hauswand, zwei Meter über dem Boden bzw. dem Dach. Der Anemometer sollte an eine erhöhte, freistehende Stelle.

Der ideale Aufstellungsort des integrierten Lichtsensors scheint mir hingegen nicht ganz so eindeutig zu sein. Wo ist er überhaupt im Gehäuse versteckt? Kann eigentlich nur dicht neben dem Temperaturfühler hinter den Lüftungsrippen untergebracht sein. Somit wird direkt auftreffendes Sonnenlicht vermieden und lediglich von der unmittlerbaren Umgebung reflektiertes Licht erfasst -- so zumindest die Theorie. Das ist insofern schlau, dass der Sensor ohnehin nicht den Anspruch erhebt, die absolute Beleuchtungsstärke in Lux messen zu wollen (dafür gibt es explizite Lichtsensoren im HM-Sortiment).

Trotz der indirekten Erfassung erhalte ich unerwartet heftige Helligkeitsspitzen (100.000), wie du und andere Nutzer auch. Hier mein Aufstellungsort:

ca. 3,5 Meter Höhe

Ich bin zu der Überzeugung gelangt, dass dieser Umstand auf einen Designfehler zurückzuführen ist. Je nach Elevation und Azimut der Sonne treffen die direkten Sonnenstrahlen aus ständig wechselnden Winkeln auf die kegelstumpf-förmigen Lüftungsrippen, die zudem einen stark lichtreflektierenden Metallic-Finish verpasst bekommen haben (Stichwort: Glanz). Diese glänzenden Flächen reflektieren das Sonnenlicht manchmal so unglücklich auf den Sensor (bzw. Sensoren), dass sie den Messwert fast schlagartig (also innerhalb von wenigen Minuten) auf 100.000 ansteigen lassen. Wandert die Sonne weiter (okay, die Erde dreht sich!), verändert sich der Glanz, bis er irgendwann verschwindet bzw. wiederkommt. Ist genau so, wie wenn man einen Spiegel (also eine glatte Reflexionsfläche) so hindreht, dass die Sonne einem in die Augen scheint. Sofort wird man geblendet und man schließt reflexartig die Augen.

Um meine Theorie zu untermauern, habe ich die Oberseiten der Rippen testweise mit mattschwarzer Alufolie (Cinefoil) abgedeckt:

das Foto entstand soeben bei Regen

Et voilà! -- jetzt sieht die Helligkeitskurve ganz anders aus:

rot: ohne Cinefoil, sonniger Tag mit vorbeiziehenden Wolken
grün: mit Cinefoil, komplett wolkenloser, sonniger Tag

HM-Wetterstation_Helligkeit-Vergleich.png (9.36 KiB) 6813 mal betrachtet

Ich habe jetzt nur die Befürchtung, dass die dunklen Flächen zu viel Hitzestrahlung absorbieren, sie ans Gehäuse übertragen und somit die Temperaturmessung verfälschen. Daher werde ich wahrscheinlich die Unterseiten mit Cinefoil bekleben, wo deutlich weniger Sonnenlicht auftreffen kann. Alternativ könnte man die Rippen zerlegen (gibt's irgendwo im Forum ne Anleitung für) und die Unterseiten mattschwarz lackieren. Dass die Garantie/Gewährleistung dadurch flöten geht, sollte klar sein. Das Cinefoil lässt sich bei Bedarf rückstandsfrei entfernen. Jetzt muss ich nur noch die Helligkeitsschwelle für den gepimpten Wettersensor erneut herausfinden.

Wenn schon Helligkeits- und Temperatursensor so dicht beieinander in einem Gehäuse platziert wurden, hätten die eQ-3-Ingenieure die Form der Rippen anders gestalten müssen (gebogen), so dass direkte Sonnenstrahlen nicht zum Sensor reflektiert/geleitet werden können.

Gruß,
uWe

[uWe]

Hello again,

es hat mich nicht locker gelassen und ich hab das Teil doch zerlegt, um die Unterseiten der Kühlrippen mit schwarzem Cinefoil bekleben zu können (es genügt, die unteren zwei Rippen zu bekleben):

Offenbar reicht dieser Eingriff aus, damit der Helligkeitssensor nicht mehr die Krise kriegt und das Helligkeitsdiagramm von extremen Spitzen verschont bleibt. So sind Beschattungsszenarien wesentlich einfacher und zuverlässiger zu realisieren. Nach einmonatiger, positiver Testphase werde ich die Unterseiten mattschwarz lackieren.

Ich habe die Gelegenheit genutzt und die Öffnungen mit einem sehr dichten Fliegengitter gegen Spinnen, Krabbeltieren und Co. versiegelt. Staubig wird's Innen irgendwann trotzdem...

Schade, dass der Hersteller ein unfertiges Produkt auf den Markt bringt (ist ja nicht das erste Mal!) und seine Kunden regelrecht nötigt, diese Umbaumaßnahmen selber zu ergreifen und dadurch den Verlust von Garantieansprüchen in Kauf zu nehmen.

Homematic ist ein Bastlersytem? Ach so, dann passt's ja...

[Sven_A]

Sei mir bitte nicht böse, aber ich halte deinen Umbau für Fragwürdig. Der Unterschied zwischen Sonne und Wolke IST extrem, auch wenn das menschliche Auge das seht gut ausgleichen kann. In absoluten Messwerten ist das immer ein gewaltiges auf und ab.

Wenn ich mir jetzt deine grüne Kurve anschaue und mir vorstell: Dass ist ein wolkenloser, sonniger Sommertag, der in Mitteleuropa EIGENTLICH 90klux haben sollte... sobald eine Wolke kommt geht das auf 19klux runter.
Und wenn ich mir DANN vorstelle das ein bewölkter Wintertag nur noch 3500lux hat... dann kannst du so mit dem Umbau gar nicht mehr feststellen das es überhaupt hell geworden ist. In meinen Augen hast du deine Messwerte damit unbrauchbar gemacht.

Aber wenn du damit glücklich bist.

Achso, Quelle meiner alternativen Faktern ist Wikipedia.

Gruß,
Sven

[dtp]

Aus meiner Sicht ist es keine gute Idee, die kegelförmigen Lamellen mit schwarzer Folie zu bekleben. Ob von untern oder von oben. Man schränkt damit ja eindeutig die dynamischen Fähikgeiten des Sensors ein. Da sehe ich keinen Sinn drin. Dann lieber die entsprechenden Werte analysieren und darauf triggern.

Ich habe die Helligkeitswerte des Wettersensors hier mal im Vergleich zu denen meiner beiden HM-Außenbewegungsmelder aufgetragen und analysiert. Mein Wettersensor befindet sich auf dem Dach in ca. 10 Meter Höhe über dem Boden, so dass er vollkommen frei steht. Die beiden Bewegungsmelder befinden sich jeweils auf der Dachterrasse und der Terrasse im EG mit Blickrichtung Westen. Daher erzielen sie morgens im Vergleich zum Wettersensor ihre Helligkeitswerte mit Verzögerung.

Die deutlich höhere Dynamik des Wettersensors kommt insbesondere bei den höheren Helligkeiten zum Tragen. Allerdings frage ich mich, ob man diese wirklich benötigt, da man relativ wenig Mehrwert daraus zieht, ob kurzzeitig eine Wolke vorbeigezogen ist. Nichtsdestotrotz kann man aber auch im unteren Helligkeitsbereich bei Werten unter 1000 Lux sehr gut mit dem Wettersensor arbeiten, wenn es primär um die richtungsunabhängige Grundhelligkeit geht.

Auch die übrigen Werte sind aus meiner Sicht recht plausibel. Hier mal ein paar Diagramme meines HmIP-SWO-PR, wobei ich die Helligkeitswerte entsprechend logarithmiert habe.

[uWe]

Hallo Sven und dtp,

es freut mich, dass ihr euch dem Thema annimmt und konstruktive, sachliche Kritik beisteuert! Wer kann da schon böse werden, Sven?

Als Berufsfotograf habe ich quasi täglich mit Licht künstlicher und natürlicher Herkunft zu tun, daher hat mich die überproportionale Betonung des Sonnenlichts des Helligkeitssensors beschäftigt. Ich wollte dem Phänomen auf den Grund gehen und hatte ihn schnell gefunden: temporär auftretender Glanz auf den Rippen/Lamellen, der den Sensor "blendet". Durch den Eingriff mit der schwarzen Alufolie hatte ich meine Theorie hinlänglich untermauert... für mich jedenfalls.

Durch meinen radikalen Eingriff habe ich die Dynamik des Sensors gedämpft -- da muss ich euch vollkommen Recht geben. Der Absorptionsgrad einer mattschwarzen Oberfläche ist bekanntlich sehr hoch, so dass hin- und herreflektierte Lichtstrahlen zwischen den Rippen fast gänzlich unterbunden werden. Es kommen nur noch Lichtstrahlen durch, die von den unbehandelten Oberseiten der Rippen und der Umgebung reflektiert werden.

Jetzt zur Praxis (=was ja wirklich zählt)... Wozu nutze ICH eigentlich die Helligkeitswerte? Für Beschattungsszenarien natürlich, wie viele andere auch. Absolute Messwerte von der Beleuchtungsstärke (Lux) des Himmels fände ich zwar informativ, jedoch ohne weiteren echten Nutzen. Mir war vor dem Kauf der Basic-Version klar, dass es beim internen Helligkeitssensor um kein echtes Luxmeter handeln kann, weil er, allein schon aufgrund der Bauweise, lediglich indirektes, reflektiertes Licht erfassen kann. Die Messwerte werden daraufhin so interpoliert, dass sie sich der Lux-Skala nähern. Ich persönlich kann kein Pseudo-Luxmeter in Form eines Schätzeisens gebrauchen, das mir interpolierte Lux-Werte vorgaukelt. Noch weniger Nutzen habe ich von Glanz erzeugten, extremen Messwertspitzen (100.000).

Vielmehr ist mir ein Sensor mit gedämpfter Dynamik nützlich, anhand dessen ich meine Szenarien verlässlich triggern kann. Ich bin guter Dinge, dass mir dies gelingen wird.

Hier kann ich noch mit einem vorher/nachher-Diagramm zur konkreten Verdeutlichung dienen:

Wetterstation-Umbau-vorher-nachher-1.png (19.05 KiB) 6668 mal betrachtet

Der erste Tag VOR dem Umbau, der zweite NACH dem Anbringen der schwarzen Alufolie. Die händisch aufgemalten blauen und grünen Kurven sollen den geschätzten Helligkeitsverlauf bei wolkenlosem Himmel darstellen.

Alles über der blauen Kurve ist durch Glanz an den Rippen entstanden. Diese störenden Spitzen möchte ich vermeiden.

Am ersten Tag ist zwischen der blauen und gestrichelten grünen Kurve der Helligkeitsverlust von max. 4.500 Einheiten (nicht Lux!) zu erkennen. Außerdem ist in den Morgenstunden die Auflösung beschnitten -- erst bei deutlicher bürgerlichen Dämmerung wechselt der Messwert auf "2".

Alles unterhalb der blauen und grünen Kurven sind von vorbeiziehenden Wolken verursacht worden. Diese Differenz zwischen SONNE und BEWÖLKT ist bei beiden Tagen ähnlich hoch, die locker ausreichen sollte, um Rückschlüsse auf SONNE/BEWÖLKT ziehen zu können.

Aber wenn du damit glücklich bist.

Ich denke schon. Natürlich will ich hier niemanden bekehren und zum Umbau verleiten!

Gruß,
uWe

[Sven_A]

Hallo uWe,

...annimmt und konstruktive, sachliche Kritik beisteuert! Wer kann da schon böse werden, Sven?

Leider gibts auch das immer wieder...

[...]temporär auftretender Glanz auf den Rippen/Lamellen, der den Sensor "blendet". Durch den Eingriff mit der schwarzen Alufolie hatte ich meine Theorie hinlänglich untermauert... für mich jedenfalls.

Ich weiß nicht ob das wirklich so falsch ist. Ich hab mal für den gestrigen Tag das Helligkeitsdiagramm meines HM-Sen-LI-O der an der Hauswand Südseite hängt mit angehängt:

Da hats auch ganz extreme Ausschläge. Und da Reflektiert nichts so brutal auf den Sensor. Der ist von der Hauswand weg geneigt, schräg nach oben.
Die Werte kann man ganz bestimmt auch nicht als echte Luxwerte akzeptieren, aber ich denke die grobe Richtung stimmt schon.

Vielmehr ist mir ein Sensor mit gedämpfter Dynamik nützlich, anhand dessen ich meine Szenarien verlässlich triggern kann. Ich bin guter Dinge, dass mir dies gelingen wird.

Solange der Sensor dir das bietet was du willst: Prima.

Dein neu angehängtes Diagramm schaut irgendwie schon nichtmehr so extrem aus wie das weiter oben. Hier sind durchaus Spitzen und Täler zu erkennen, damit hätte ich meinen Einwand erst garnicht so vor gebracht

Gruß,
Sven

[uWe]

Hallo Sven,

bei einem Lichtsensor, wie deinem HM-Sen-LI-O, der direkt "in die Sonne schaut", erwarte ich bei wechselnder Witterung und plötzlich eintretenden Sonnenstrahlen (Sonne wird von vorbeiziehender Wolke wieder freigegeben) sehr wohl Messwertspitzen, wie in deinem Diagramm zu sehen ist. Wie du richtig angemerkt hast, ist der tatsächliche Helligkeitsunterschied zwischen bewölkt und praller Sonne enorm (auch wenn wir Menschen durch die sich schließende Iris und subjektiver Wahrnehmung dies gar nicht so extrem empfinden).

Bei einem Helligkeitssensor, der in eine Art abgespeckte Wetterhütte sonnengeschützt verbaut ist und von direktem Sonnenschein bewahrt wird, sollte im Idealfall nur das vom Umfeld reflektierte, diffuse Licht empfangen werden. Glanz definiert sich durch gerichtete Lichtstrahlen (ähnlich wie bei Laserlicht), der auf glatten Oberflächen entsteht -- dabei gilt, Eintrittswinkel gleich Austrittswinkel. Sind alle Voraussetzungen zu einer bestimmten Zeit gegeben, ist der versteckte Sensor, der zuvor diffuses, vergleichsweise schwaches Umgebungslicht empfing, plötzlich gerichteten Lichtstrahlen ausgesetzt, die von einer kleinen Glanzfläche auf der Lamelle herrühren. Dieses "Fremdlicht" verfälscht die Messwerte in hohem Maße, was andere Nutzer, wie TE Dennis, ebenfalls attestieren konnten.

Eigentlich wollte ich hier keine Wissenschaft daraus machen und mich nicht allzu weit aus dem Fenster lehnen (ist halt mein Metier)... Sorry...

Abschließend noch eine andere Darstellung der grünen Kurve, die dir so flach vorkam (der Maßstab der Y-Achse war ungünstig). Diese entstand an einem fast wolkenlosen Tag (nur um 8 und 9 Uhr herum gab's ein paar verdeckende Wölkchen) und zeigt wunderbar die gewünschte Wirkung der schwarzen Folie auf, nämlich einen Helligkeitsverlauf, der weitgehend frei von Spitzen ist, wie es sich gehört.

HM-Wetterstation_sonniger-Tag.png (23.87 KiB) 6617 mal betrachtet

Gruß,
uWe

[rolae71]

Besten dank für diese Beiträge an die Autoren.
Ich hoffe mit diesen meine Beschattungssteuerung auch in den Griff zu bekommen.
Ich dämpfe jetzt auch mit einer matten Plexiglasscheibe vor dem Sensor.
Ich erhoffe mir dass ich unterscheiden kann am Abend zwischen tiefer stehender Sonne oder Bewölkt. Bin mir da aber noch nicht so sicher ob es einen klaren Schwellwert gibt.
Kann mir aber noch jemand sagen, wie das Diagramm aufgezeichnet wird.
Alle 2:30 wird ein Messpunkt gespeichert ob nun eine neuer Messwert übertragen wurde oder nicht!? (Sieht man wenn man die Messpunkte als Tabelle anzeigt). Finde ich auch etwas komisch...
Einstellung Durchschnitt oder Maximalwert macht irgendwie kein Unterschied.
Wie sieht den eigentlich von einem professionellen Sensor so ein Helligkeitsverlauf aus? Ich denke schon eher wie die gedäpmfte Variante.
So steile Anstiege wie bei diesem Sensor sind fragwürdig.

Die Steuerungsprogramme reagieren aber auf den übertragenen Messwert zum Zeitpunkt der Meldung vom Sensor.

Gruss rolae

[uWe]

Hallo rolae!

Ich dämpfe jetzt auch mit einer matten Plexiglasscheibe vor dem Sensor.

Wo genau an welcher Stelle willst du die Plexiglasscheibe anbringen? Wären Thermo- und Hygrometer nicht direkt neben dem Helligkeitssensor untergebracht, wäre sogar ein diffuser Plexiglas-Hohlzylinder denkbar, der die Wetterstation komplett umschließt. Der dadurch entstandene Treibhauseffekt würde jedoch die korrekte Temperaturmessung ad absurdum führen. Ich bin gespannt, welche Erfahrungen du mit Plexiglas sammelst...

Kann mir aber noch jemand sagen, wie das Diagramm aufgezeichnet wird.

Mit der CCU-eigenen Diagramm-Funktion steh ich auf Kriegsfuß -- ist zwar besser als nichts, aber für meine Zwecke nicht ausreichend. Daher habe ich mich vor 4 Jahren für CCU-Historian entschieden. Mittlerweile kann Historian auf einer CCU3 bequem als Add-on installiert und betrieben werden. Hier können (und sollten) auch Delta-Parameter eingestellt werden, wobei dann nur variierende Messwerte aufgezeichnet werden. Die Datenbank wird somit nicht unnötig aufgebläht.

Wie sieht den eigentlich von einem professionellen Sensor so ein Helligkeitsverlauf aus? Ich denke schon eher wie die gedäpmfte Variante.

Für mich ist der ideale Lichtsensor (egal, ob aus dem professionellen oder Consumer-Bereich) ein Luxmeter, das auf dem Hausdach an höchster Stelle montiert wird, das zu keiner Tageszeit von benachbarten Gebäuden und/oder Pflanzen beschattet wird. Der Sensor misst die Beleuchtungsstärke des kompletten Himmelsgewölbes, also sämtliche Lichtstrahlen der imaginären Halbkugel über dem Standort. Wie schon in diesem Thread diskutiert, können an einem Sommertag vorbeiziehende Wolken durchaus für extreme Messwertspitzen sorgen, weil der Helligkeitsunterschied zwischen direktem Sonnenlicht und "Wolke vor der Sonne" erheblich ist! Daher ist meiner Meinung nach das Diagramm von Svens Lichtsensor (siehe weiter oben) völlig glaubhaft.

Anders sieht es bei ganztägig wolkenlosen ODER ganztägig bewölkten Tagen aus. An solchen Tagen, an denen die Beleuchtungsstärke des Himmels nur langsam ansteigt und sinkt, darf es bei keinem Licht- bzw. Helligkeitssensor, egal welcher Bauart, Ausreißer geben. Doch genau dieses Phänomen konnten viele Nutzer von HM-Wetterstationen beobachten -- nämlich mehrere Male plötzliche Helligkeitsspitzen, die nur von Messfehlern herrühren können (Glanz an den kegelförmigen Rippen). Für mich hat es daher Sinn gemacht, die Unterseiten der Rippen mit schwarzer Folie zu bekleben. Meine einmonatige Testphase verläuft bisher vielversprechend.

BTW, für Beschattungsszenarien muss im obigen Fall (Lichtsensor erfasst den ganzen Himmel) zusätzlich der aktuelle Azimutwinkel (und evtl. auch die Elevation) des Sonnenstandes herangezogen werden. Alternativ kann jede betreffende Hauswand mit einem Lichtsensor versehen werden, der nur Licht einer bestimmten Himmelsrichtung erfasst.

Gruß,
uWe