Embedded Files
Wat je zal leren:
Wat is het VLINDER netwerk?
Hoe wordt de temperatuur gemeten door een VLINDER weerstation?
Hoe komen de weersmetingen op het WOW-platform terecht?
Het VLINDER netwerk
Het VLINDER netwerk
Het VLINDER netwerk bestaat uit een 60-tal identieke weerstations die verspreid zijn over Vlaanderen en Brussel. De weerstations zijn in zeer diverse omgevingen geplaatst om te achterhalen wat de omgevingsinvloed is op het weer.
Een VLINDER weerstation meet volgende meteorologische grootheden:
temperatuur
luchtdruk
neerslag
windsnelheid en windrichting
relatieve vochtigheid
Overzichtskaart van de geselecteerde VLINDER locaties (in groen) waarbij enkele van de meest opvallende locaties worden uitgelicht.
Deze grootheden worden gemeten door verschillende sensoren die zich op elk VLINDER station bevinden. Elke vijf minuten worden deze data via een draadloos communicatienetwerk doorgestuurd naar een online server. De metingen van alle VLINDER stations worden weergegeven op het WOW platform (https://wow.meteo.be/nl/) waar elke vijf minuten de meest recente waarnemingen verschijnen.
TemperatuursMETINGEN
TemperatuursMETINGEN
Een klassieke thermometer bevat een vloeistof die sterk uitzet wanneer de temperatuur toeneemt. Hierdoor stijgt de vloeistofhoogte en kan er via een schaal worden afgelezen wat de temperatuur is. Een groot nadeel hiervan is dat de temperatuur manueel uitgelezen dient te worden. Voor de VLINDER weerstations is dat uiteraard niet gewenst en wordt gebruik gemaakt van een elektronische sensor die met regelmaat de temperatuur meet.
Een elektronische temperatuursensor heeft een component waarvan de weerstandswaarde sterk afhangt van de temperatuur. In een laboratorium bepaalt men deze weerstandswaarden bij welbepaalde temperaturen. In de sensor loopt een elektrische stroom met een constante stroomsterkte (I) doorheen de elektronische component lopen en meet men de spanning (U) over deze component. Uit deze spanning kan via de wet van Ohm (zie rechts) de weerstand bepaald worden. Daar de weerstand afhangt van de temperatuur zal ook de gemeten spanning bepaald worden door de temperatuur zoals te zien in de zogenaamde responscurve hiernaast.
Vaak wordt gebruik gemaakt van platina als temperatuursgevoelige weerstand. Zo is de PT100 een zeer vaak gebruikte temperatuursensor: PT staat dus voor platina en 100 staat voor de weerstandswaarde (uitgedrukt in ohm) bij 0°C. In onderstaande tabel is de weerstandswaarde (uitgedrukt in ohm) gegeven voor alle temperaturen van -60°C tot 410°C. Op de verticale as staat de temperatuur in sprongen van 10°C, op de horizontale as kan je per 1°C de temperatuur wijzigen. Dit maakt de tabel niet zo heel eenvoudig, maar je vindt bijvoorbeeld bij 25°C een weerstandswaarde van 109.73 ohm.
Voorbeeld van een responscurve
De wet van Ohm geeft het verband tussen spanning U, elektrische stroom I en weerstand R.
Stralingshut
Stralingshut
Het doel van een temperatuursensor in een VLINDER weerstation is om de temperatuur van de lucht in de omgeving te meten. Wanneer de temperatuursensor blootgesteld wordt aan direct zonlicht, zal de temperatuursensor deze energie absorberen. Hierdoor meet je niet zozeer de temperatuur van de lucht maar eerder de geabsorbeerde inkomende straling. Daarom wordt de temperatuursensor in een stralingshut geplaatst. Een stralingshut zit rondom de temperatuursensor zodat er geen rechtstreekse inval is van zonlicht op deze sensor. Daarbij dient men wel rekening te houden met 2 mogelijke problemen:
De stralingshut mag zelf niet opwarmen, want dan zal deze de lucht in de hut ook weer opwarmen. Daarom moet de temperatuur van de hut gelijk zijn aan de temperatuur van de omgevingslucht. Dit is de reden waarom een stralingshut wit is. Wit reflecteert het meeste licht waardoor de temperatuur van de stralingshut minimaal beinvloed wordt door absorptie van invallende zonnestraling.
Er dient voldoende ventilatie in de stralingshut te zijn zodat de temperatuursensor in contact blijft met de omgevingslucht. De stralingshut is voorzien van voldoende openingen zodat lucht doorheen de hut geblazen wordt. Dit is noodzakelijk om een meting te hebben die representatief is voor de lokale omgeving.
De temperatuursensor op de printplaat
De temperatuursensor op zijn plek in de stralingshut
De temperatuursensor in de stralingshut.
De temperatuursensor verbonden met de console
Hoogte van de temperatuursensor
Hoogte van de temperatuursensor
De hoogte waarop de temperatuursensor geplaatst is, zal een invloed hebben op de gemeten temperatuur. Daarom zijn alle VLINDER weerstations op grondniveau geplaatst zodat al deze weerstations op ong. 1.5 m boven het oppervlak meten.
Overdag
Overdag
De temperatuur kan sterk variëren naargelang de hoogte. Dit komt omdat het aardoppervlak veel sneller opwarmt en afkoelt dan de lucht erboven. Zo zal overdag de temperatuur van de grond hoger zijn dan deze van de lucht erboven. Dit komt omdat het oppervlak meer kortgolvige straling absorbeert dan de lucht zelf. Hierdoor ontvangt het oppervlak meer (waarneembare) warmte en zal de temperatuur hoger zijn dan de lucht.
Tijdens de nacht
Tijdens de nacht
In de avond/nacht zal de temperatuur van de grond kouder zijn dan deze van de lucht. Dit komt omdat het oppervlak sneller warmte kan afgeven dan de lucht. Het oppervlak is namelijk in staat om warmte te transporteren in de vorm van conductie met de onderste luchtlagen. Lucht is in tegenstelling tot het oppervlak een slechte geleider. De lucht koelt hierdoor trager af dan het oppervlak. Je kan dit zien op de figuur hierboven.
Wanneer de temperatuursensor te hoog geplaatst wordt, dan zal deze overdag te lage temperaturen aangeven en in de avond/nacht te hoge waarden. Als je metingen wil vergelijken, is het dan ook belangrijk om steeds op dezelfde hoogte te meten. Bij het VLINDER netwerk wordt de temperatuur overal gemeten op ongeveer 1.5m hoogte.
COmmunicatie DATA VAN VLINDER weerstation
COmmunicatie DATA VAN VLINDER weerstation
De sensoren van het VLINDER weerstation voeren elke 2.5 seconden een meting uit. Deze data worden verstuurd naar de console unit waar ze omgezet worden in een eenvoudiger elektrisch signaal. Deze data worden vervolgens verzonden naar een Arduino computer platform. Dit is een (her)programmeerbare microcontroller die kleine bewerkingen kan verrichten. De Arduino ontvangt data van de console unit en slaagt deze tijdelijk op. Met deze opgeslagen data zal de Arduino de gemiddelde waarden over 5 minuten berekenen. Deze gemiddelde waarden worden vervolgens doorgegeven aan de communicatiemodule die aangesloten is op de Arduino. Elke communicatiemodule bezit een unieke code die tegelijk met de data wordt verzonden. Zo kunnen we achterhalen welke data hoort bij welk meetstation.
De communicatiemodule zal de data verzenden via een draadloos netwerk. Het netwerk dat we hiervoor gebruiken is een zogenaamd Nb-IoT (Narrowband Internet-of-Things) netwerk dat uitermate geschikt is om beperkte hoeveelheden data te versturen met een laag elektriciteitsverbruik. Dit netwerk heeft zelfs in gebouwen en onder de grond bereik en wordt vaak gebruikt om realtime data te verzamelen van grote sensornetwerken. Deze data komt toe bij de telefoonoperator, die deze automatisch doorstuurt naar een online server. Op de server worden de data bewaard en doorgestuurd naar het WOW-platform. Via het WOW-platform heeft iedereen toegang tot de huidige en alle voorgaande metingen van het VLINDER netwerk
Belangrijk om te onthouden:
Belangrijk om te onthouden:
De temperatuur wordt met een elektronische temperatuursensor gemeten.
Temperatuursmetingen worden uitgevoerd in een stralingshut.
De hoogte boven het oppervlak van de temperatuursensor is van belang.
De data doorlopen enkele stappen voordat deze op het WOW-platform verschijnen.
Proficiat, je hebt het einde van het leerpad temperatuur bereikt. Je kan hieronder klikken om het leerpad te starten waarbij je zelf aan de slag gaat met VLINDER metingen.
Figuren:
C. Donald Ahrens: Meteorology todayhttps://elektromotorendevier.nl/images/blog/detail/tabelpage3huibers.jpgGoogle Sites
Report abuse