Die Regentropfen-Zählmaschine zum Selberbauen

Weltweit wird in über 10.000 Wetterstationen täglich die Regenmenge gemessen. Dabei sind die vielen privaten Wetterstationen, die es zum Beispiel an Schulen gibt, nicht einmal mitgezählt.

Will man seine eigene Wetterstation aufbauen, kann man sich natürlich einen Regenmesser kaufen. Die einfachen und preiswerten Regenmesser haben aber einen großen Nachteil: Die Regenmenge muss vom Wettermann oder von der Wetterfrau persönlich abgelesen und ausgeleert werden. Denn diese Regenmesser bestehen aus einem Trichter, der den Regen in ein Messgefäß leitet. Gibt es Frost, besteht außerdem die Gefahr, dass das Messgefäß platzt. Deshalb hat Kai Stannigel für "Jugend forscht" eine automatisierte Regentropfen-Zählmaschine entwickelt. Der ehemalige Schüler des Theodor Fliedner Gymnasiums in Düsseldorf hat Quarks & Co die Bauanleitung zur Verfügung gestellt.

Prinzip

Der Regen wird in einem Glastrichter gesammelt. Die Tropfen fallen vom Ausguss des Trichters durch eine Lichtschranke. Die Lichtschranke besteht aus einer Lichtquelle, die auf einen Lichtempfänger strahlt. Immer wenn ein Regentropfen den Lichtstrahl unterbricht, gibt die Lichtschranke ein elektronisches Signal. Die Signale werden gezählt. Nach der Eichung des Regenmessers kann aus der Anzahl der Signale die Regenmenge berechnet werden.

Benötigte Materialien

Glastrichter mit 5-10 cm Durchmesser

Silikonspray

Sperrholz

Von innen schwarz lackiertes Rohr, ca. 1 cm Durchmesser und ca. 5 cm lang

Lichtschranke oder Drehzahlmesser (erhältlich im Elektrohandel)

Bauanleitung

Skizze der Regentropfen-Zählmaschine.

Den Ausguss des Trichters im Winkel von 45o biegen, wie es in der Abbildung gezeigt ist.

Den Trichter mit Silikonspray einsprühen, damit am Glas keine Regentropfen hängen bleiben. Am Ausguss eine Abtropfkante aus Silikon anbringen.

Ein geeignetes Gehäuse zum Beispiel aus Sperrholz bauen; siehe Abbildung.

So wird das Glas beschichtet.

Unter den Ausguss des Trichters das Rohr montieren. Oben und unten eine Öffnung bohren, so dass die Tropfen durch das Rohr fallen.

Die Lichtschranke so an das Rohr anbringen, dass die Lichtquelle auf der einen Seite liegt und der Lichtempfänger auf der anderen Seite. Benutzt man einen Drehzahlmesser, hat man den Zähler gleich mit dabei.

Fertig!

Eichung

Wie viele Tropfen welcher Regenmenge entsprechen, hängt von der jeweiligen Trichter- und Tropfengröße ab. Also muss der Regenmesser zunächst geeicht werden. Dafür wird als erstes die Trichteröffnung berechnet - mit der Formel zur Berechnung einer Kreisfläche:

Trichteröffnung = 3,14 x Radius in cm zum Quadrat

Dann wird ein Milliliter Wasser so langsam in den Trichter geschüttet, dass sich am Ausguss Tropfen bilden. Die Tropfen werden mit dem Regenmesser gezählt. Mit der Formel

Eichfaktor = 1 ml / Fläche der Trichteröffnung / Zahl der Tropfen x 10

wird die Regenmenge berechnet, die einem gezählten Tropfen entspricht. Mit dem Faktor "10" erhält man die übliche Einheit "Liter pro Quadratmeter" (l /m²), in der Regen gemessen wird. Manchmal findet man als Einheit zur Regenmessung auch "Millimeter". Da ein Liter einem tausendstel Kubikmeter entspricht, ist 1 l/m² = 1 mm.

Jetzt ist die Regentropfen-Zählmaschine geeicht. Zählt man mit dem Regenmesser die Zahl der Tropfen und multipliziert sie mit dem berechneten Eichfaktor, erhält man die Regenmenge in der Einheit l/m².