Solar Sensor Modul

Einleitung

Das Solar Sensor Modul erfasst die Solarstrahlung, die Helligkeit, die Dämmerung sowie die UV-Strahlung. Wichtig ist, dass der Sensor so aufgestellt wird, dass er zu keiner Zeit des Tages von nahegelegenen Gebäuden, Bäumen etc. abgeschattet wird. Ansonsten werden die Messwerte stark verfälscht, was zu Fehlfunktionen z. B. der Beschattungssteuerung führen kann.

Die Solarstrahlung (Globalstrahlung) wird in W/m² gemessen. Sie ist also eine Energieform (im Gegensatz zur Erfassung der Helligkeit). Sie kann auf verschiedene Arten gemessen werden, wobei es 3 unterschiedliche Haupt-Messverfahren gibt. Die WeatherLox Wetterstation nutzt einen Photovoltaischen Strahlungsmesser oder Silizium-Strahlungssensor. Weitere Infos zum Messverfahren finden sich im Artikel zum Vergleich der Messprinzipien für die Solarstrahlung. Der Sensor basiert auf einer Solarzelle, welche die auf sie auftreffende Strahlung erfasst. Man macht sich hier zu Nutze, dass der gemessene Kurzschlussstrom der Solarzelle direkt proportional zur eintreffenden Strahlung ist.

Offizielle Wetterstationen erfassen über die Strahlung auch die Sonnenscheindauer (entweder über ein Pyranometer oder klassisch über einen Sonnenscheinautographen). Auch die WeatherLox Station erfasst über den Strahlungssensor die Sonnenscheindauer.

Die Helligkeit wird üblicherweise in der Einheit Lux gemessen und über einen Helligkeitssensor erfasst. Hierbei wird aber nicht nur die reine Strahlung gemessen, sondern die spektrale Empfindlichkeit des menschlichen Auges mit berücksichtigt.

Im Smarthome lässt sich über die Helligkeit zum Beispiel die Beschattung steuern. Je nach Vorliebe kann hierzu aber auch die Solarstrahlung (in W/m²) relevant sein und verwendet werden (je nachdem ob einem zur Beschattung die eingetragene Energie oder aber die Helligkeit wichtig ist). Eine weitere Anwendung im Smarthome ist die Steuerung der (Außen-)Beleuchtung, der Weihnachtsbeleuchtung im Winter oder auch über eine entsprechende Logik zwischen Außenhelligkeit, Sonnenstand und Stellung der Beschattung die Steuerung der Innenbeleuchtung (falls man in einigen Räumen keinen Helligkeitssensor verbaut hat).

Möchte man die Außenbeleuchtung sehr exakt im Dämmerungsbereich steuern, empfiehlt sich zusätzlich zum Helligkeitssensor noch ein Dämmerungssensor, der sehr viel empfindlicher im Dämmerungsbereich reagiert. Dazu hat die WeatherLox Wetterstation noch eine hochempfindliche Photodiode verbaut. Der Dämmerungssensor gibt keine absolute Helligkeit in Lux aus. Er gibt lediglich eine Spannung aus, die eine Messgröße für die Dämmerung ist. Wir rechnen diesen Wert in „Prozent Dämmerung“ um, wobei 100% absolute Dunkelheit bedeutet. Vergleicht man den Dämmerungssensor mit dem verbauten Helligkeitssensor, so erkennt man, dass der Dämmerungssensor die Dämmerung noch deutlich länger auflösen kann als der Helligkeitssensor. Dieser springt ab einer gewissen Dämmerung auf „0 Lux“, während der Dämmerungssensor noch weiter nach unten auflösen kann. Man erkennt bei mir sogar die geschaltete Gartenbeleuchtung, die lediglich aus indirekt beleuchteten Pflanzen besteht!

UV-Strahlung (ultraviolette Strahlung) ist eine Strahlung im Bereich 100 bis 400 nm. Dieser Bereich wird weiter unterteilt in UVA- (315–400 nm), UVB- (280–315 nm) und UVC-Strahlung (100–280 nm). Beim Durchgang der Sonnenstrahlung durch die Erdatmosphäre werden nahezu die gesamte UVC- und etwa 90 % der UVB-Strahlung absorbiert. Daher besteht die auf die Erdoberfläche auftreffende UV-Strahlung der Sonne zu einem überwiegenden Teil aus UVA- mit einem geringen UVB-Anteil (Quelle).

Der UV-Index ist eine durch die Weltgesundheitsorganisation (WHO) und der Weltorganisation für Meteorologie (WMO) international standardisierte Maßzahl für die Stärke der UV-Strahlung der Sonne. Dieser wird aus der gemessenen UV-Strahlung errechnet. Der UV-Index soll dem Menschen helfen, die Sonnenstrahlung einzuschätzen und sich mit geeigneten Maßnahmen vor der gefährlichen Strahlung zu schützen. Je höher der Indexwert ist, desto schädlicher ist die Strahlung. Der UV-Index ist unabhängig vom Hauttyp (Quelle). Der Deutsche Wetterdienst veröffentlicht eine tagesgenaue Vorhersage für den UV-Index auf seiner Webseite.

In der WeatherLox Wetterstation wird ein Sensor verwendet, der als Analogwert den UV-Index ausgibt, sodass eine manuelle (sehr komplizierte) Berechnung entfällt. Der Sensor misst im relevanten Wellenlängenbereich der UVA- und UVB-Strahlung (280 – 400 nm), die Ausgabe des Sensors ist linear zum UV-Index.

Verfügbare Messwerte

Mit dem Solar Sensor Modul stehen an der Wetterstation folgende Werte zur Verfügung:

Variable	Einheit	Quelle	Beschreibung
illuminance	Lx	Messung	Helligkeit
solarradiation	W/m²	Messung	Solarstrahlung
solarradiation_daily	Wh/m²	Messung	Sonnenstrahlung akt. Tag
sunduration_daily	h	Messung	Sonnenscheindauer akt. Tag
sunshine	0/1	Messung	Sonnenschein vorhanden
twilight	%	Messung	Dämmerung
uvi		Messung	UV Index

Verwendete Sensoren

Die Wetterstation verwendet mehrere Sensoren zur Erfassung der unterschiedlichen Messwerte.

Solarstrahlung

Die Solarstrahlung wird wie oben beschrieben über eine Solarzelle erfasst. Der Kurzschluss-Strom wird dabei von einem entsprechenden Sensor INA219 ermittelt und in die Strahlung umgerechnet.

Datenblatt

Spezifikation

• INA219 Sensor:
  • Strommesswiderstand: 0,1 Ohm / 1% / 2 W
  • Zielspannung: bis zu 26 V
  • Strommessung: bis zu 3,2 A
  • Auflösung: 0,8 mA
  • Abmessungen: ca. 26 x 22 mm
• Solarzelle
  • Name: CNC60x60-1
  • Size: 60x60mm
  • Peak voltage: 1V
  • Open circuit voltage: 1.2V
  • Peak current: 500 mA
  • Short circuit current (mA): 558 mA

Helligkeit

Die Helligkeit erfasst die Wetterstation über den bekannten Sensor VEML7700. Dieser Sensor hat den Vorteil, dass er den gesamten Helligkeitsbereich zwischen 0 – 120.000 Lux abdeckt. Gleichzeitig löst er auch im Dämmerungsbereich noch sehr ordentlich auf. Die sehr weit verbreiteten alternativen Sensoren TSL2561 und BH1750, die man sehr häufig in Anleitungen zu DIY-Wetterstationen findet, können leider nur bis 55.0000 Lux bzw. 65.0000 Lux messen. Das reicht aber nicht aus, um auch in der sommerlichen Mittagssonne den gesamten Bereich abzudecken. In unseren Breitengraden können Werte bis zu 130.000 Lux auftreten.

Datenblatt

Spezifikation

• Sensortyp: Lichtintensität
• Eingebetteter Schaltkreis: VEML7700
• Messbereich: 0 lux bis 120 klux
• Auflösung der Messung: 16 Bit
• Flimmerfilter: 100 Hz und 120 Hz
• Verstärkungseinstellung: ja
• Kommunikationsschnittstelle: I2C
• I2C-Adresse: 0x10
• Versorgungsspannung: 3,3 V bis 5 V
• Eingebauter Spannungsregler: 3,3 V / 100 mA

Dämmerung

Als Dämmerungssensor wird der KY-018 Sensor verwendet. Dabei handelt es sich um einen Fotowiderstand, der als Spannungsteiler mit einem 10 kOhm-Widerstand geschaltet ist. Der Widerstandswert des Fotowiderstands verändert sich, je nachdem wieviel Licht auf ihn fällt. Gemessen wird der Spannungsabfall am Festwiderstand: Je dunkler es ist, desto geringer ist der Spannungsabfall und somit desto größer die gemessene Spannung. Der KY-018 wird an einem Eingang des ADS1115 der Steuerungseinheit ausgelesen.

Datenblatt

Spezifikation

• Disc Diameter: 5mm
• Light Resistance: 5-10k Ohm
• Dark resistance: upto 500k Ohm
• Maximum Operating Temperature: +800°C
• 3 pin sensor module

UV-Sensor

Die WeatherLox Wetterstation verwendet den UV-Sensor GUVA S12S, den es von verschiedenen Herstellern gibt. Der Sensor misst im relevanten Wellenlängenbereich der UVA- und UVB-Strahlung (280 – 400 nm), die Ausgabe des Sensors ist linear zum UV-Index.

Datenblatt

Spezifikation

• Versorgungsspannung 2,5 V – 5 V
• Hohe Empfindlichkeit
• Erfassungsbereich: 240nm-370nm
• Winkel: 130 grad
• Größe: 11mm × 27mm
• Ausgang: 0-1V (entspricht UV Index 1-10)

Materialliste

Folgende Komponenten werden zum Zusammenbau des Sensor Moduls benötigt:

Anzahl	Bauteil	Bezug
1 Stk.	Gehäuse Solar Modul	siehe unten
40 cm	Dichtungsschnur Silikonkautschuk 2mm, rund	Ali Express / Amazon
4 Stk.	Edelstahl Senkkopfschraube DIN7991 M4x20mm	Ali Express / Amazon / Baumarkt
4 Stk.	Einpressmutter / Gewindeeinsatz M4x5x6mm	Ali Express / Amazon
4 Stk.	Edelstahl Senkkopfschraube DIN7991 M3x5mm	Ali Express / Amazon / Baumarkt
4 Stk.	Einpressmutter / Gewindeeinsatz M3x4x5mm	Ali Express / Amazon
1 Stk.	Platine Solar Modul	siehe unten
2 Stk.	Edelstahl Senkkopfschraube Kreuzschlitz M3x10mm	Ali Express / Amazon / Baumarkt
2 Stk.	Kabeleinführung IP68 PG07	Ali Express / Amazon / Baumarkt
2 Stk.	Gelenkrohrschelle 25-28mm / 3/4″	Ali Express / Amazon / Baumarkt
2 Stk.	Edelstahl Senkkopfschraube DIN7991 M8x20mm	Ali Express / Amazon / Baumarkt
2 Stk.	Edelstahl Unterlegscheibe M8x16x1,5mm	Ali Express / Amazon / Baumarkt
4 Stk.	Edelstahl Sechskantmutter M8	Ali Express / Amazon / Baumarkt
5 Stk.	PCB Schraubklemmen 2 Pin, 2,54mm	Ali Express / Amazon
1 Stk.	PCB Schraubklemmen 3 Pin, 2,54mm	Ali Express / Amazon
2 Stk.	Buchsenleiste 1×3 Pin, 2,54mm	Ali Express / Amazon
1 Stk.	Buchsenleiste 1×11 Pin, 2,54mm	Ali Express / Amazon
1 Stk.	Buchsenleiste 1×5 Pin, 2,54mm	Ali Express / Amazon
1 Stk.	Buchsenleiste 1×6 Pin, 2,54mm	Ali Express / Amazon
1 Stk.	Stiftleiste 1×3 Pin, 2,54mm	Ali Express / Amazon
1 Stk.	Kondensator 25V / 220uF	Ali Express / Amazon
1 Stk.	GUVA-S12SD UV-Sensor	Ali Express / Amazon
1 Stk.	KY-018 Lichtsensor	Ali Express / Amazon
1 Stk.	VEML7700 Umgebungslicht Sensor	Ali Express / Amazon
1 Stk.	INA219 Strom-Leistungsüberwachungssensormodul	Ali Express / Amazon
1 Stk.	O-Ring, weiß 53×48,2×2,4mm	Ali Express / Amazon
1 Stk.	2-Zoll-HD-Kuppel aus transparentem Acryl	Ali Express / Amazon
1 Stk.	Solar Panel CNC60x60-1 1V / 500mA	Ali Express / Amazon
6 Stk.	Hex Distanzhülse / Abstandshalter M2, Thr 4mm, L 11mm	Ali Express / Amazon
1 Stk.	Belüftungsventil M12x1.5mm White	Ali Express / Amazon
1 m	Kabel Litze 7-adrig, 22AWG, UV-best.	Ali Express / Amazon / Baumarkt
4 Stk.	Kabelbinder 3x150mm, UV-best.	Ali Express / Amazon / Baumarkt

3D-Druck-Teile und Platine

Für den Zusammenbau wird ein 3D-Druck-Gehäuse benötigt, welches speziell für diesen Sensor entwickelt wurde. Im Bausatz ist dieses Gehäuse natürlich enthalten. Es kann aber auch selbst gedruckt werden – dabei ist aber unbedingt darauf zu achten, dass ein wetterbeständiges, UV-Licht-resistentes Filament verwendet wird. Besonders gut geeignet ist ASA, was aber leider schwierig zu drucken ist.

Die 3D-Druckfiles können hier heruntergeladen werden: https://github.com/mschlenstedt/WeatherLox/tree/main/case/weatherlox-solar

Des weiteren ist zum Aufbau eine Platine notwendig, die alle Sensormodule aufnimmt und die Verbindung zum Steuerungsmodul herstellt. Auch diese ist im Bausatz natürlich enthalten. Sie kann aber auch selbst bei einem entsprechenden Dienstleister hergestellt werden. Auch ein Nachbau auf einer Lochrasterplatine ist natürlich möglich.

Die Files (Gerber Files, Fritzing, Schaltplan, etc.) können hier heruntergeladen werden: https://github.com/mschlenstedt/WeatherLox/tree/main/PCB/weatherlox-solar

Benötigtes Werkzeug und Verbrauchsmaterial

Zur Montage des Sensors wird folgendes Werkzeug und zusätzliches Verbrauchsmaterial benötigt:

• Lötkolben, Lötzinn, etc. mit möglichst kleiner Lötspitze
• Kleine Spitzzange
• Kreuzschlitz Schraubendreher, Klein
• Schlitz Schraubendreher, Mini
• Imbusschlüssel 6mm
• Maulschlüssel M8
• Abisolierzange
• Pinzette
• 2 Mini-Federklemmen
• Platinenschutzlack (zur Wetterbeständigkeit – wichtig!)
• Sikaflex 522 grau Dicht- und klebstoff, UV-stabil und witterungsbeständig

Den Platinenschutzlack bekommt man in einschlägigen Elektronikfachhandel oder natürlich bei Amazon/Ali Express und Co. Hier einige Beispiele dazu:

• https://www.amazon.de/Isolierlack-Elektroniks-Transparent-Leiterplatten-Steuerplatinen/dp/B0G8GBC7WH
• https://www.amazon.de/Schutzbeschichtung-Schaltkreisdichtmittel-Komponentenisolierung-Feuchtigkeitsschutz-Platinenschutzlack/dp/B0G4JYSP42
• https://www.amazon.de/1DFAUL-Dichtungsmittel-feuchtigkeitsbest%C3%A4ndig-zuverl%C3%A4ssigen-elektronischer/dp/B0FH28QD3R

Montageanleitung

Als erstes wird die Platine aufgebaut. Diese Platine wird beidseitig bestückt – man muss also darauf achten, welches Bauteil auf welche Seite der Platine kommt. Zunächst werden die 5 grünen 2er PCB Klemmen sowie die 3er PCB Klemme auf der Platine gelötet. Alle Klemmen kommen auf die Rückseite der Platine! Auch die 6er Buchsenleiste für den INA219 Sensor wird auf die Rückseite gelötet. Sollte auch das Blitzmodul mit verbaut werden, kann jetzt auch die 11er Buchsenleiste des Blitzsensors GY-AS3935 noch auf die Rückseite gelötet werden. Als Letztes wird auf der Rückseite noch der 220 µF Kondensator C1 montiert. Es muss hier auf die korrekte Polung geachtet werden! Der Minus-Pol ist auf dem Kondensator markiert – und ist zudem immer das kurze Beinchen. Der Minuspol ist auch auf der Platine entsprechend bezeichnet. Der Kondensator wird genau wie die Widerstände verlötet, in dem man die Beine durch die entsprechenden Bohrungen steckt und sie dann auf der Rückseite auseinander bieht, so dass der Kondensator auf der Platine hält. Dann kann man ihn problemlos verlöten.

Für den INA219 Sensor werden zwei Hex Distanzhülsen (Abstandshalter) mit den entsprechenden Muttern verschraubt. Sollte auch das Blitzmodul mit verbaut werden, kann man auch direkt die zwei Hex Distanzhülsen (Abstandshalter) für den Blitzsensor mit verbauen.

Nun wird die Vorderseite der Platine montiert. Auf die Vorderseite kommen zwei 3er Buchsenleisten (für den KY-018 und den GUVA-S12SD Sensor) sowie eine 5er Buchsenleiste für den VEML7700 Sensor. Auch hier werden noch 4 Hex Distanzhülsen (Abstandshalter) mit den entsprechenden Muttern für die Sensoren verschraubt.

Nun werden die Stiftleisten noch an den Sensormodulen INA219, GUVA-S12SD und VEML7700 verlötet.

Das KY-018 kommt mit einer bereits vorinstallierten Stiftleiste, die aber leider so nicht verwendet werden kann. Sie wird daher noch einmal ausgelötet: Dazu werden alle 3 Lötpunkte gleichzeitig mit dem Lötkolben erhitzt und die Stiftleiste dann mit einer Zange von der anderen Seite herausgezogen. Anschließend wird eine gerade 3er Stiftleiste auf der Unterseite des Moduls eingelötet. Der lichtempfindliche Sensor wird mit einer Zange noch vorsichtig zurechtgebogen, so dass er an der Oberseite der Platine sitzt und nach oben zeigt.

Jetzt muss die Lötarbeit getestet werden! Das ist sehr wichtig, da die nachfolgenden Schritte (Aufbringen des Schutzlackes) nicht mehr rückgängig gemacht werden können! Dazu wird die Steuerungseinheit vom Strom getrennt. Alle Sensoren (INA219, KY-018, GUVA-S12SD und VEML7700) werden in ihre jeweiligen Buchsenleisten auf der Solar Sensor Platine gesetzt. Sollte auch das Blitzmodul mit verbaut werden, kann dieses nun ebenfalls auf seinen Sockelplatz gesetzt werden. Die vollständig bestückte Platine sieht so aus:

Mit dem mitgelieferten Kabel oder mit eventuell vorhandenen Jumperkabeln wird die Solarsensor-Platine provisorisch an die Platine der Steuerungseinheit angeschlossen. Dabei werden die Klemmen mit der Bezeichnung „Light 1“ bis „Light 7“ an der Platine des Solar-Sensors mit den Klemmen „Light 1“ bis „Light 7“ auf der Platine der Steuerungseinheit 1:1 verbunden. Hinweis: Die Klemmen mit der Bezeichnung „3.3V“ und „I2C“ sind für spätere Erweiterungen und müssen nicht angeschlossen werden. Auch die Klemmen mit der Bezeichnung „Cell +/-“ werden aktuell noch nicht angeschlossen. Nun wird die Steuerungseinheit wieder mit Strom versorgt. Nach dem Booten kann man sich per Webbrowser auf der Oberfläche der Wetterstation einloggen. Man wechselt auf den Tab Devices und schaut unter Nr.10 nach, ob bei raw_twilight sowie raw_uvi eine Spannung angezeigt wird (durch Abdecken der Sensoren kann man testen, ob sich die Spannungen verändern). Unter Nr. 11, Nr. 12 und Nr. 9 (Blitzsensor) müssen die die Sensoren aktiviert („Enabled“) sein und auch Messwerte anzeigen. Alternativ kann man den I2C Bus nach den Sensoren scannen, in dem man unter Tools –> I2C Scan schaut, ob ein VEML7700 und ein INA219 (sowie ggf. ein AS3935) angezeigt werden.

Wenn alles in Ordnung ist, wird die Steuerungseinheit wieder vom Strom getrennt und die Solar Sensor Platine wieder abgeklemmt. Die Sensoren werden nun auch noch einmal aus ihren Buchenleisten genommen.

Nun wird der Platinen-Schutzlack auf alle Platinen – also die Platinen der Sensormodule und auf die Platine des Solar Sensor Moduls – aufgebracht. Die Platinen werden mit dem Schutzlack auf beiden Seiten bestrichen – dabei aber natürlich alle Kontaktstifte auslassen! Der Lack ist sehr flüssig und lässt sich sehr gut mit einem Wattestäbchen auftragen, in dem man einen Tropfen aufbringt und diesen leicht verstreicht. Diesen Vorgang wiederholt man, bis die gesamte Platine ausreichend mit Lack bedeckt ist. Aber ACHTUNG! Auf gar keinen Fall darf Lack auf den eigentlichen Sensor (siehe rote Umrandungen auf den Bildern unten) aufgebracht werden! Lackiert man die lichtempfindlichen Teile der Sensoren, sind diese kaputt! Nachdem der Lack aufgebracht ist, sind Lötarbeiten nicht mehr möglich!

Ist der Lack komplett getrocknet können alle Sensormodule wieder auf die Buchsenleisten gesetzt werden und dann an den Hex Distanzhülsen (Abstandshalter) sicher fixiert werden. Die Montage der Platine ist damit abgeschlossen.

Weiter geht es mit der Vorbereitung der Solarzelle für den Strahlungssensor. Hier gibt es verschiedene Bauarten, bei denen sich die Lötpunkte an unterschiedlichen Stellen befinden können. Am einfachsten ist es dort anzulöten, wo sich bereits Lötzinn auf der Solarzelle befindet. Oft ist das mittig-außen. Dazu nimmt man ca. 10-15cm des 7-adrigen Kabels, isoliert dieses ab und nutzt die rote (Plus) und schwarze (Minus) Ader. Diese werden an den Enden abisoliert und die Enden an der Solarzelle verlötet. Des muss darauf geachtet werden, dass nicht zu viel Lötzinn verwendet wird, sonst passen die Bohrungen im Gehäuseadapter später nicht (siehe weiter unten).

Nun geht es weiter mit der Montage des Gehäuses. Das Gehäuse besteht aus 4 Teilen: Unterseite, Gehäusedeckel, Adapter für die Plexiglaskuppel und Adapter für die Solarzelle.

Als erstes wird die Solarzelle im Gehäusedeckel montiert. Diese muss im Gehäuse verklebt werden. Zunächst wird „trocken“ getestet, ob die Solarzelle mit den gerade erzeugten Lötpunkten ins Gehäuse passt und die Aussparungen der Lötpunkte im Adapter auch passend sind. Dazu wird die Zelle in den Gehäusedeckel eingelegt und dann die Adapterplatte eingeschoben. Dazu wird die Adapterplatte in eine entsprechende Nut im Gehäusedeckel eingehebelt und dann auf der gegenüberliegenden Siete (die Seite mit der Kuppel) heruntergedrückt. Es sollte sich alles leicht und ohne Gewalt zusammenbauen lassen. Passen die Lötpunkte nicht in die Adapterplatte, verkleinert sie entsprechend oder bohrt vorsichtig mit einem Holzbohrer die Aussparungen in der Adapterplatte etwas auf. Die Adapterplatte muss absolut plan auf der Solarzelle aufliegen.

Passt alles zusammen, wird die Adapterplatte wieder entfernt. Die Solarzelle wird nun im Gehäuse verklebt. Dazu setzt man sie ein und spannt sie mit zwei Mini-Federklemmen fest auf Position ein. Dazu ein kleines Stück Holz, Lineal oder was man so da hat von unten als Gegenstück verwenden.

Der Übergang zwischen Solarzelle und Gehäuse wird nun mit Sikaflex 522 Dicht- und Klebstoff sehr sorgfältig (!) abgedichtet. Achtet darauf, dass der gesamte Übergang zwischen Solarzelle und Gehäuse mit Dichtstoff abgedichtet wird (auch unter den Klemmen – eventuell in einem zweiten Arbeitsschritt). Arbeitet man hier nicht sauber, ist das Gehäuse später undicht!

Ist der Kleber getrocknet (1 Tag), entfernt man vorsichtig die beiden Klemmen. Auf keinen Fall von unten auf die Solarzelle drücken! Ansonsten besteht die Gefahr, dass der Dichtstoff/Kleber reisst und undicht wird! Nun verteilt man reichlich Kleber vollfächig als Strang auf der Rückseite der Solarzelle – dabei den Klebstoffstrang sowohl um den Rand der Solarzelle führen als auch vollflächig mittig.

Nun wird die Adapterplatte rechts in die Nut geschoben und dann nach unten gedrückt. Dabei verteilt sich der Kleber vollständig unterhalb der Adapterplatte. Quillt hier etwas Kleber zwischen Gehäuse und Adapterplatte heraus, wird dieser einfach entfernt.

Nun werden die Bohrungen noch mit Kleber verschlossen und dann der Kleber vollständig getrocknet (1 Tag). Weiterhin NICHT von unten an der Solarzelle drücken! Die Adapterplatte ist noch nicht vollständig gesichert und es besteht weiterhin die Gefahr, dass man Solarzelle und Adapterplatte aus dem Gehäuse drückt!

Als nächstes werden die vier M3 Messing Einpressmuttern / Gewindeeinsätze (das sind die kleineren aus dem Bausatz) in den Gehäusedeckel eingeschmolzen. Das wird mit dem Lötkolben gemacht. Dazu wird der Lötkolben auf maximale Temperatur vorgeheizt. Nun dreht man eine der M3 Schrauben in den Gewindeeinsatz leicht ein und setzt ihn damit gerade auf die vorgefertigte Bohrung des Gehäusdeckels auf. Einer der gezackten Ränder des Messingeinsatzes sollte dabei oben sein. Sitzt die Einpressmutter gerade, wird die Schraube wieder entfernt. Nun wird der Lötkolben mit der Spitze vorsichtig in den Gewindeeinsatz gedrückt. Dieser erwärmt sich sofort und schmilzt den umliegenden Kunststoff an. Mit leichtem Druck kann man nun die Hülse in das Material drücken, die Hülse wird ca. 0,5 mm unter die Oberkante am Gehäuse gedrückt. Das wiederholt man bei alles 4 Gewindeeinsätzen.

Die beim Einschweißen der Hülse entstehende Wulst muss nun vorsichtig (!) mit einem scharfen Cuttermesser wieder abgeschnitten werden, so dass die Oberfläche wieder plan ist. Als nächstes wird der weiße O-Ring in die Aussparung für die Plexiglas-Kuppel eingesetzt (wer hat kann etwas Silikonfett auftragen):

Anschließend wird die Plexiglaskuppel von unten in den Gehäusedeckel (ohne Gewalt!) gedrückt, die Adapterplatte für die Kuppel eingesetzt und mit den beiliegenden 4 Senkkopfschrauben M3x5mm am Gehäusedeckel verschraubt. Die angeschraubte Adapterplatte für die Kuppel dichtet zum einen die Kuppel gegen das Gehäuse ab und sichert zum anderen auch die Adapterplatte der Solarzelle gegen versehentliches Herausdrücken.

Nun legt man noch die 2mm Silikon-Dichtungsschnur in die entsprechende Nut des Gehäuseoberteils ein. Es muss darauf geachtet werden, dass die sehr leicht dehnbare Schnur keinesfalls unter Spannung eingelegt wird. Sie würde sich später wieder zusammenziehen und damit wäre die Dichtungsfunktion nicht mehr gegeben. Besonders in den Ecken neigt man dazu die Schnur unter Spannung einzuziehen! Die Schnur wird ca. 2-3 mm überlappend abgeschnitten. Anschließend wird sie etwas gestaucht und so ein wenig unter Druck eingesetzt. Springt sie dabei aus der Nut, versucht man sie wieder einzustreichen. Funktioniert auch das nicht, muss man etwas mehr von der Schnur abschneiden und noch einmal probieren.

Als nächstes werden die vier M4 Messing Einpressmuttern / Gewindeeinsätze in das Gehäuseunterteil eingeschmolzen. Das wird mit dem Lötkolben gemacht. Dazu wird der Lötkolben auf maximale Temperatur vorgeheizt. Nun dreht man eine der M4 Schrauben in den Gewindeeinsatz leicht ein und setzt ihn damit gerade auf die vorgefertigte Bohrung des Gehäuseunterteils auf. Einer der gezackten Ränder des Messingeinsatzes sollte dabei oben sein. Sitzt die Einpressmutter gerade, wird die Schraube wieder entfernt. Nun wird der Lötkolben mit der Spitze vorsichtig in den Gewindeeinsatz gedrückt. Dieser erwärmt sich sofort und schmilzt den umliegenden Kunststoff an. Mit leichtem Druck kann man nun die Hülse in das Material drücken, die Hülse wird ca. 1 mm unter die Oberkante am Gehäuse gedrückt. Das wiederholt man bei alles 4 Gewindeeinsätzen.

Die beim Einschweißen der Hülse entstehende Wulst muss nun vorsichtig (!) mit einem scharfen Cuttermesser wieder abgeschnitten werden, so dass die Oberfläche wieder plan ist. Es muss unbedingt darauf geachtet werden die umlaufende Feder (für die Nut im Gehäusedeckel) keinesfalls zu beschädigen! Hier muss sauber gearbeitet werden, ansonsten ist das Gehäuse später nicht dicht.

Nun wird die Kabeldurchführung und das Entlüftungsventil handfest in die Bohrungen auf der Gehäuseunterseite eingeschraubt. Das Kabel wird nun 10 cm abisoliert und anschließend durch die Kabeldurchführung in das Gehäuse eingeführt. Es wird soweit durchgeschoben, dass der Kabelmantel ca. 2 mm über dem Vergussring heraussteht.

Nun wird die Kabeldurchführung fixiert und anschließend die Kabeldurchführung mit dem Sikaflex 522 grau Dicht- und Klebstoff aufgefüllt. Hierbei kann man direkt die Klebepistole verwenden. Man füllt zunächst die eigentliche Kabeldurchführung mit Dichtstoff auf, biegt dabei das Kabel etwas von links nach rechts, damit die gesamte Kabeldurchführung mit Dichtstoff aufgefüllt wird. Anschließend wird der Vergussring noch komplett mit Dichtstoff aufgefüllt und dann mit dem Spatel glatt verstrichen.

Auch die Bohrung des Entlüftungsventils wird nun noch mit Sikaflex 522 grau Dicht- und Klebstoff abgedichtet, aber die Mitte natürlich freigelassen, damit das Ventil auch atmen kann. Wieder wird der Klebstoff 1 Tag getrocknet.

Bevor die Platine im Gehäuse verschraubt wird, werden nun die Kabel auf der Unterseite der Platine angeklemmt. Zunächst wird die Solarzelle an den Klemmen mit der Bezeichnung „Cell“ angeschlossen:

• Cell + : Rot
• Cell – : Schwarz

Das 7-adrige Kabel zur Steuerung wird an die Klemmen mit der Bezeichnung Light 1 bis Light 7 angeschlossen:

• Light 1: Rot
• Light 2: Schwarz
• Light 3: Gelb
• Light 4: Weiß
• Light 5: Grün
• Light 6: Blau
• Light 7: Orange

Auf Seite der Steuerung wird das Kabel 1:1 ebenfalls an den Klemmen Light 1 bis Light 7 angeschlossen.

Nun kann die Platine mit den beiden M3x10mm Schrauben im Gehäuse montiert werden. Die Platine wird so montiert, dass die Lichtsensoren der Oberseite direkt unter der Kuppel sitzen. Sie ragen bei geschlossenem Gehäuse wenige Millimeter in die Kuppel hinein.

Anschließend wird der Deckel auf das Gehäuse aufgesetzt und mit den M4x20mm Gewindeschrauben über Kreuz fest verschraubt. Darauf achten, dass weder die Silikonschnur-Dichtung verrutscht ist noch dass aus Versehen Kabel mit eingeklemmt werden.

Mit den Rohrschellen wird das Gehäuse nun am Halterungssystem montiert. Dazu werden die beiden M8x20mm Senkkopfschrauben von oben in die seitlichen Halter eingebracht. Von unten folgt eine Unterlegscheibe gefolgt von einer M8 Mutter, mit der die Schraube zunächst handfest angezogen wird. Anschließend schraubt man die Rohrschelle fest von unten an die Schraube an. Nun die Schraube drehen, bis die passende Position erreicht ist und dann die Mutter fest anziehen.

Das Gehäuse wird am Halterungssystem an der oberen Querstrebe zwischen Windrichtungs- und Windgeschwindigkeitssensor platziert.

Fertig!