STAZIONE METEOROLOGICA
GAGGIANO - CENTRO (MI - By IW2NTF)

PROGETTO DEL FUSORE NEVE (PLUVIOMETRO RISCALDATO) AUTO COSTRUITO PER STAZIONI DAVIS VP2, E GRUPPO SENSORI ISS

Progetto ed idea di Andrea Fracassi - IW2NTF

Cari Amici, pur abitando in pianura, capita che ogni tanto nevichi, e notare che la propria stazione meteo non segna nulla in quanto nevica e non piove, non mi va. Si stanno fornendo dati meteo non corretti!

Poi quando sgela segna tutto in un colpo, senza dare l'idea reale dell'andamento nevoso.

Quello che affronteremo oggi è la costruzione di un fusore per la neve da installare nel gruppo ISS della VP2. Costo di realizzazione circa 20/30 Euro.

Partiamo dal presupposto che il kit originale circa circa 250 Euro, lavora a 24V e da dati tecnici consuma 24W quindi 1 Ampere, la resistenza che non ho mai potuto testare e misurare, è probabilmente da 24 ohm 30/50W di quelle a filo che sopportano alte temperature.
http://www.stazionemeteo.com/riscaldatore-per-pluviometro.html

Ecco sul lato destro il riscaldatore originale, sopra la resistenza da 24 ohm, lato sx il termostato da 40°, a destra la morsettiera di alimentazione. La dimensione del kit originale è 10 cm di larghezza, alto circa 7.

Per il nostro kit serve:

• Dissipatore in alluminio avente larghezza cm. 15 altezza cm. 8
• Trasformatore da 24/48/55 V opportunamente dimensionato
• 2/3 resistenze corazzate da 30/50W gli ohm sono da calcolare
• n. 1 interruttore termico da 50 gradi centigradi, "normalmente chiuso"
• plastica termica da mettere dietro ai caloriferi
• pasta conduttiva per resistenze e termostato
• ranelle e viti d'acciaio puro diametro mm. 3, lunghe 2,5 / 3 / 5 cm (evitate quelle zincate!).
• cavo della necessaria lunghezza, diametro da definire in base alla tensione operativa.

Ecco il dissipatore: in alluminio estruso 151x75x19mm con massa piena da 4mm e alette da 15mm (altezza totale 18mm) spesse 2mm.

Per il trasformatore, io ho trovato in cantina un 230V / 57V di uscita, se trovate un 48V va bene ugualmente, io ho prescelto una tensione alta per ridurre la sezione del cavo. Sceglietelo da circa 40VA, se ne avete uno da 70VA va bene ugualmente, sarà solo un po' più grosso.

Circa le resistenze corazzate qui occorre fare dei calcoli, consideriamo che il kit originale ha una potenza di 24W quindi noi dobbiamo cercare di stare in questo range. Io avendo trovato un trafo da 57 V ho calcolato che mettendo tre resistenze corazzate in serie da 47ohm per un totale di 141 ohm, raggiungo una potenza dissipata di circa 23W pari a 0,41 ampere. Quindi molto simile al riscaldatore originale.

Se ad esempio abbiamo un trasformatore da 36V, per avere 24W dovremmo collegare in serie una resistenza da 54 ohm di valore teorico (la più vicina è 56ohm), se ne vogliamo mettere tre sceglieremo resistenze corazzate da 18 ohm (valore standard) 50W. Scelgo le 50W anziché le 30W in quanto è opportuno che lavorino ad un valore di circa il 70% di quello nominale quindi 30W è il massimo tollerabile, il 70% sarebbe 21W noi lavorando a 24W lo abbiamo superato. Questo è solo uno scrupolo, per evitare che inutilmente si danneggino con il tempo.

Se vogliamo mettere solo due resistenze anziché tre, avendo come riferimento 54Ohm teorici, individuiamo la resistenza corazzata con il valore più vicino quindi 54/2 = 27 ohm, proprio il valore giusto standard.

Prestate però attenzione al fatto che il riscaldatore originale ha una resistenza che raggiunge delle temperature molto elevate, ha una possibilità di fusione neve pari ad equivalenti 6 mm/ora. L'interruttore termico è un NC 40° ed è posizionato su una basetta in vetronite, quindi i 40° corrispondono alla temperatura ambientale interna del pluvio. Per come l'ho progettato io l'interruttore termico rileva la temperatura del dissipatore. Concettualmente lavora in modo diverso.

Attualmente ho inserito un interruttore termico da 40°, tuttavia, con la neve che sta cadendo è poco, e non ha sufficiente capacità di fusione anche perché si accende, sta acceso fino a che raggiunge i 40° poi si spegne e si riaccende quando è a circa 28/30° quindi c'è un lasso di tempo di circa 4 minuti, nel quale inizia a fare freddo e non scioglie la neve. Prossimo test sarà posizionare un interruttore termico da 50°.

Come nota, quando fate questi lavori, scollegate il cavo RJ11 del pluvio, tanto per evitare che lavorando la bascula segni dei mm d'acqua fantasma!

Vediamo l'assemblaggio:

Il nostro dissipatore da 15 cm. ci sta a pennello, il riscaldatore originale è da 10 cm, più stretto. Vediamo che i due buchini per il posizionamento hanno un interasse di circa 6,3 cm, quindi predisporremo due angolari in alluminio che possano sorreggere saldamente il dissipatore.

Limate il dissipatore nella parte alta, ed arrotondate gli spigoli.

Limate leggermente il dissipatore, in modo che la vite non tocchi.

Ecco i due angolari d'alluminio, tagliati e forati in modo opportuno. Ho usato viteria e ranelle completamente in acciaio inox.

Notare le parti smussate per evitare il contatto con il cono.

Fissaggio con piattina in alluminio e viti d'acciaio, occorre allargare i due forellini già preesistenti.

Il primo test è con un termostato da 40° come quello del riscaldatore ufficiale, poi proveremo anche il 50°

Disponiamo i componenti, e prepariamoci per fare i fori. Attenzione che nel montaggio ho fatto un errore che ho successivamente corretto, dovendo poi spostare ulteriormente le resistenze nella parte bassa verso il centro.

Come cavo di collegamento utilizziamo un semplice cavo di rame per tubi al neon, che resiste anche ad alte temperature, cavo unipolare, comodo perché semi-rigido. Le resistenze ed il termostatino devono essere rigorosamente posate su un letto di pasta conduttiva. Con tre resistenze la distribuzione del calore è molto uniforme, meglio che con una sola, magari centrale. Certo, è possibile in qualsiasi caso usare una sola resistenza, sempre da 50W che eroga i suoi 23/24W come il progetto originale.

Resistenze posizionate, termostato pure ed anche un mammut, primo test di funzionamento a 57V effettuato! scalda regolarmente!

Ecco, il primo errore che riscontrerò poi: le resistenze nella parte bassa del dissipatore sono troppo larghe, occorre stringerle di mezzo centimetro!
Se ne mettete solo una al centro, il problema non si pone. Tutto sta al materiale che installate e come.
Notate sul lato sx e dx le due resistenze più vicine.

Altro accorgimento: se nella parte alta le resistenze sono troppo larghe, smussatele un pò.
Come nota, ho messo anche un piccolo led per verificarne il funzionamento al volo!

Dedichiamoci ora al cono. E' necessario installare un riflettente termico.

Fate una sorta di dima con la carta prima, e poi ritagliate il riflettente per termosifoni.

Con dello scotch d'alluminio sigillate il taglio, in modo che mantenga una forma perfetta.

Ecco il risultato finale.

Ecco il risultato finale, l'isolante è perfettamente disteso, senza grinze.

Per quanto riguarda il cavo da utilizzarsi, io ho usato un cavo da 0,5 mmq, considerando una lunghezza del cavo di mt. 15, una tensione di 57 volt ed una corrente di circa 0,41 ampere, la caduta è dello 0,75% quindi accettabile.

Nel caso il vostro progetto prevede una tensione di lavoro di 24V, considerando sempre circa 15 mt di cavo e 24W di potenza dissipata, con un cavo da 0,5 mmq la caduta è di quasi il 4,5% con una tensione di lavoro pari a circa 23V, sarebbe quindi opportuno passare ad un diametro del cavo di circa 1mmq in tal modo la tensione di lavoro sale a 23,5V con una caduta del 2% circa.

Ecco perché ho scelto di usare una tensione di lavoro più alta, per evitare inutili cadute di tensione.

Bene il progetto del riscaldatore è terminato.

Il giorno 10/12/2017 c'è stato il primo test con precipitazione nevosa, termostato 40° centigradi, caduti circa 1,5 cm di neve, questo è il risultato della fusione della neve. Effettivamente ha iniziato a nevicare verso le ore 16, e terminato alle ore 18, la Davis ha segnato quindi 1,4 mm di acqua.

Come successivi test, misureremo la temperatura interna del pluviometro che viene raggiunta con un termostato da 40°. Ricordo che per Davis i 40° vengono misurati nell'ambiente, nel mio caso vengono misurati nel dissipatore, quindi due tecniche diverse.

Progettualmente il kit della Davis deve raggiungere i 40° interno con una resistenza che avrà una temperatura notevolmente più alta della mia. Quindi oltre a misurare che temperatura raggiunge il mio kit con termo da 40°, verificheremo che temperatura raggiunge con un termostato da 50°. E' da tenere in considerazione che questi interruttori termici hanno una isterisi di circa 10/12 gradi, quindi nel caso del mio, aprono a 40° e richiudono a 30° con una forbice di 10° (anche qualcosa di più) quindi presumo che la temperatura interna misurata nel cono non sia più di 25°. Ma è solo una teoria, alle prossime per gli aggiornamenti.

Aggiornamento.

Bene, per effettuare tutte le verifiche sopra descritte, ho provveduto ad acquistare due kit su internet, già pronti, al costo di circa 5/6 euro l'uno, questi hanno una sonda oltre ad un circuito di regolazione della temperatura, con apposito relé. Pertanto è possibile regolare con precisione assoluta la temperatura del dissipatore e la temperatura rilevata nel cono.

Concettualmente: nel dissipatore deve circolare corrente solo se la sonda al centro del pluvio e la sonda del dissipatore hanno il circuito chiuso. Quindi i due circuiti faranno circolare corrente solo se la temperatura del pluvio sia inferiore a 20 gradi e quella del dissipatore inferiore ai 50 ad esempio.

Possiamo affermare che con una temperatura esterna di circa 5 gradi ed installato il termostatino da 40 gradi la temperatura interna del pluvio non raggiunge i 15 in quanto l'isterisi tra accensione e spegnimento è obbiettivamente troppa, si passa da 42 a 26, quindi il dissipatore fa in tempo a raffreddarsi. Pertanto se si vuol mantenere un funzionamento del riscaldatore con questo tipo di termostato è necessario sostituire quest'ultimo, utilizzando un termostato da 60 gradi.

Se vogliamo invece passare ad una gestione elettronica del dissipatore, comprati i due kit, e portati al pluvio i cavi per i due sensori di temperatura, il gioco è presto fatto. Allego alcune foto della soluzione elettronica.

Ho spostato i due relé dei circuitini nel sottotetto, così non si sente il continuo attacca e stacca........

Buon lavoro, 73 iw2ntf

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