## Teil 4. Gehäusekonstruktion, Mast-Montierung & CNC-Deckelfertigung Der Code wurde von der alten Geometrie auf den neuen Gesamtdurchmesser von 190 mm skaliert, um die 150-mm-Solarzelle aufzunehmen. Zudem ist eine 2 cm breite Dachrinne (RINNE_BREITE = 20) mit einem 3-mm-Außenwulst eingearbeitet. Die Aufnahmen für die drei Carbonrohre (Drachenbau-Standard: 10 mm außen / 8 mm innen) sind präzise mitskaliert worden, während der Akku plangemäß nach unten in die Basis gewandert ist, was den Kopfbereich mechanisch entlastet. ## Gehäusekonstruktion, Mast-Montierung & CNC-Deckelfertigung (Teil 4a: Oberteil) ## 4.1 Parametrisches Gehäuse-Oberteil mit integrierter Dachrinne (anemometer_top_housing.scad) Der OpenSCAD-Code für das Gehäuse-Oberteil. ``` // ============================================================================== // 3D ULTRASONIC ANEMOMETER - TOP HOUSING (190mm SKALIERT MIT DACHRINNE) // ============================================================================== $fn = 120; // Parametrische Hauptabmessungen D_SOLARZELLE = 150.0; // Durchmesser der zentralen runden Solarzelle (mm) RINNE_BREITE = 20.0; // Breite der umlaufenden Regen-Dachrinne (mm) W_WAND = 2.5; // Standard-Wandstärke für mechanische Festigkeit (mm) AUSSEN_WULST_H = 3.0; // Höhe des äußeren Wasser-Bezugsrandes (mm) T_VINYLSCHEIBE = 3.0; // Falztiefe für den CNC-gefrästen Acryldeckel (mm) H_OBERTEIL = 35.0; // Gesamthöhe des oberen Gehäusekopfes (mm) R_KREIS = 75.0; // Akustischer Sensor-Teilkreisradius (mm) D_SENSOR_INNEN = 16.2; // Passung für 16mm Ultraschall-Wandler TCT40 (mm) L_SENSOR_ROHR = 25.0; // Länge der schrägen Wandler-Aufnahmerohre (mm) ROHR_AUSSEN_DM = 10.0; // Carbonrohr-Außendurchmesser (mm) SCHLAUCH_AUSSEN = 6.0; // Ablauf-Silikonschlauch (4/6er Standard) (mm) T_STUETZ_LOCH = 15.0; // Einstecktiefe der tragenden Rohre (mm) // Abgeleitete Geometriekonstanten INNEN_RADIUS = (D_SOLARZELLE / 2) + W_WAND; GESAMT_RADIUS = INNEN_RADIUS + RINNE_BREITE + W_WAND; GESAMT_DURCHMESSER = GESAMT_RADIUS * 2; // Ergibt exakt 190 mm // Haupt-Konstruktionsblock (Differenz-Verfahren) difference() { // --- 1. POSITIV-KÖRPER (ADDITIVE GEOMETRIEN) --- union() { // Äußere Basishülle des Kopfes inklusive Wasserbezugswulst cylinder(r = GESAMT_RADIUS, h = H_OBERTEIL); // Aerodynamischer Wind-Abrissrand (Tragflügelprofil auf der Unterseite) translate([0, 0, 0]) cylinder(h = 10, r1 = GESAMT_RADIUS - 12, r2 = GESAMT_RADIUS); // Die drei um 45 Grad nach unten geneigten Wandler-Schutzrohre for (i =) { rotate([0, 0, i]) translate([R_KREIS, 0, H_OBERTEIL / 2 - 2]) rotate([0, -45, 0]) cylinder(d = D_SENSOR_INNEN + (2 * W_WAND), h = L_SENSOR_ROHR, center = true); } // Verstärkte statische Hülsen für die tragenden Carbonrohre for (i =) { rotate([0, 0, i]) translate([INNEN_RADIUS + (RINNE_BREITE / 2), 0, 0]) cylinder(d = ROHR_AUSSEN_DM + (2 * W_WAND), h = T_STUETZ_LOCH + W_WAND); } } // --- 2. NEGATIV-KÖRPER (SUBTRAKTIVE AUSSPARUNGEN) --- // Zentraler Innenraum für Raspberry Pi Pico und Solar-Ladeelektronik translate([0, 0, -1]) cylinder(r = INNEN_RADIUS, h = H_OBERTEIL - W_WAND + 1); // Oberer Gehäusefalz zur bündigen Aufnahme des Acryl-Schutzdeckels translate([0, 0, H_OBERTEIL - T_VINYLSCHEIBE]) cylinder(d = D_SOLARZELLE + 1.0, h = T_VINYLSCHEIBE + 1); // Umlaufende 2-cm-Dachrinne (Ausfräsung von oben unter Erhalt des Bezugsrandes) translate([0, 0, W_WAND + AUSSEN_WULST_H]) difference() { cylinder(r = GESAMT_RADIUS - W_WAND, h = H_OBERTEIL); cylinder(r = INNEN_RADIUS + W_WAND, h = H_OBERTEIL + 1); } // Innenschächte der schrägen Ultraschall-Wandler-Hülsen (45-Grad-Schallweg) for (i =) { rotate([0, 0, i]) translate([R_KREIS, 0, H_OBERTEIL / 2 - 2]) rotate([0, -45, 0]) cylinder(d = D_SENSOR_INNEN, h = L_SENSOR_ROHR + 5, center = true); } // Präzise Sacklöcher für den festen Sitz der 10-mm-Carbonrohre von unten for (i =) { rotate([0, 0, i]) translate([INNEN_RADIUS + (RINNE_BREITE / 2), 0, -1]) cylinder(d = ROHR_AUSSEN_DM + 0.2, h = T_STUETZ_LOCH + 1); // 0.2mm Drucktoleranz } // Die drei zentrischen Durchgangsbohrungen im Rinnenboden für die 6-mm-Ablaufschläuche for (i =) { rotate([0, 0, i]) translate([INNEN_RADIUS + (RINNE_BREITE / 2), 0, -1]) cylinder(d = SCHLAUCH_AUSSEN + 0.1, h = W_WAND + 5); } // Zentraler Kabeldurchbruch im Gehäuseboden für die Solar- und Piezoleitungen translate([0, 0, -1]) cylinder(d = 12.0, h = W_WAND + 2); } ``` ### 4.2 Der BME280-Klimazylinder (anemometer_bme280_shroud.scad) Dieser Abschnitt enthält den OpenSCAD-Code für den ausgelagerten BME280-Klimazylinder. // ============================================================================== // 3D ULTRASONIC ANEMOMETER - CLIMATE SHROUD (LAMELLENZYLINDER) // ============================================================================== $fn = 80; D_AUSSEN = 36.0; // Außendurchmesser des Schutzraums (mm) H_ZYLINDER = 35.0; // Gesamthöhe des Lamellenzylinders (mm) W_WAND = 2.0; // Wandstärke für filigranen 3D-Druck (mm) B_BREAKOUT = 15.5; // Breite der inneren BME280-Führungsschiene (mm) T_BREAKOUT = 2.0; // Tiefe der Haltenut (mm) difference() { // Positiv-Körper mit oberem Montageflansch union() { cylinder(d = D_AUSSEN, h = H_ZYLINDER); translate([0, 0, H_ZYLINDER - 2]) cylinder(d = D_AUSSEN + 6.0, h = 2); } // Zentraler Luftmessraum translate([0, 0, -1]) cylinder(d = D_AUSSEN - (2 * W_WAND), h = H_ZYLINDER + 4); // Halteschacht für das BME280 Breakout-Board translate([0, 0, H_ZYLINDER / 2]) cube([B_BREAKOUT, T_BREAKOUT, H_ZYLINDER + 5], center = true); // Strömungsoffene, um 30 Grad nach unten geneigte Lamellenschlitze (Regenschutz) for (z = [5 : 6 : H_ZYLINDER - 8]) { translate([0, 0, z]) rotate_extrude() translate([D_AUSSEN / 2 - W_WAND - 1, 0, 0]) rotate([0, 0, -30]) square([4, 2.5], center = true); } } ### 4.3 Stativ-Unterteil mit integrierter Mastaufnahme, Wippen- und Akkukammer (anemometer_base_housing.scad) Dieser Abschnitt enthält den OpenSCAD-Code für das Stativ-Unterteil. ``` // ============================================================================== // 3D ULTRASONIC ANEMOMETER - BASE HOUSING WITH INTEGRATED TIPPING BUCKET // ============================================================================== $fn = 120; // Geometrische System-Parameter (synchronisiert mit Oberteil) D_SOLARZELLE = 150.0; RINNE_BREITE = 20.0; W_WAND = 2.5; R_KREIS = 75.0; INNEN_RADIUS = (D_SOLARZELLE / 2) + W_WAND; ROHR_AUSSEN_DM = 10.0; T_STUETZ_LOCH = 15.0; SCHLAUCH_AUSSEN = 6.0; // Spezifische Maße für das Unterteil D_BASE = 90.0; // Haupt-Außendurchmesser der Basis (mm) H_BASE = 95.0; // Gesamthöhe der Stativbasis (mm) D_MAST = 30.2; // Durchmesser der Aluminium-Maststange (mm) H_MAST_HULSE = 30.0; // Einstecktiefe für den Mast (mm) L_AKKU = 71.5; // Länge des geschützten 18650/21700 Akkuschachts (mm) D_AKKU = 22.0; // Durchmesser des Akkuschachts (mm) difference() { // --- 1. POSITIV-KÖRPER (ADDITIVE GEOMETRIEN) --- union() { // Massiver zylindrischer Hauptkörper der Basis cylinder(d = D_BASE, h = H_BASE); // Die drei mitskalierten Hülsenaufnahmen für die Carbonrohre (120-Grad-Teilung) for (i =) { rotate([0, 0, i]) translate([INNEN_RADIUS + (RINNE_BREITE / 2), 0, H_BASE - T_STUETZ_LOCH - W_WAND]) cylinder(d = ROHR_AUSSEN_DM + (2 * W_WAND), h = T_STUETZ_LOCH + W_WAND); } } // --- 2. NEGATIV-KÖRPER (SUBTRAKTIVE AUSSPARUNGEN) --- // EBENE 1 (Oben): Der integrierte 3-auf-1 Bündelungs-Trichterkanal // Führt das Wasser der drei Einlassschläuche zentrisch zur Tropfnase zusammen translate([0, 0, H_BASE - 12]) cylinder(d1 = D_BASE - (2 * W_WAND), d2 = 6.0, h = 12.1); // EBENE 2 (Mitte): Die nasse Wippen-Kammer (Mechanikraum für die Kippvorrichtung) // Zentrisch platziert unter der Einlass-Tropfnase translate([0, 0, H_MAST_HULSE + W_WAND + 15]) cylinder(d = 50.0, h = H_BASE - H_MAST_HULSE - W_WAND - 27); // EBENE 3a (Unten-Mitte): Trockener, isolierter Akkuschacht (Schwerpunkt-Gewicht) translate([0, 0, H_MAST_HULSE + 5]) rotate([90, 0, 0]) cylinder(d = D_AKKU + 0.4, h = L_AKKU, center = true); // 0.4mm Drucktoleranz // EBENE 3b (Trockenbereich): Abgeschottete Kammer für den Hall-Sensor // Konstruiert mit einer exakt definierten Trennwand von 1.2 mm zur Wippenkammer translate([28, -10, H_MAST_HULSE + W_WAND + 20]) cube([15, 20, 25]); // Bohrung für die 2-mm-Edelstahlwelle der Kippwippe (Rotationsachse) translate([0, 0, H_MAST_HULSE + W_WAND + 28]) rotate([0, 90, 0]) cylinder(d = 2.1, h = D_BASE + 2, center = true); // Sacklöcher für die 10-mm-Carbonrohre von oben for (i =) { rotate([0, 0, i]) translate([INNEN_RADIUS + (RINNE_BREITE / 2), 0, H_BASE - T_STUETZ_LOCH]) cylinder(d = ROHR_AUSSEN_DM + 0.2, h = T_STUETZ_LOCH + 1); } // Durchgangskanäle für die 6-mm-Ablaufschläuche, die schräg in den Trichter münden for (i =) { rotate([0, 0, i]) translate([INNEN_RADIUS + (RINNE_BREITE / 2), 0, H_BASE - T_STUETZ_LOCH - 10]) rotate([0, -15, 0]) // Leicht geneigter Einlass in den Haupttrichter cylinder(d = SCHLAUCH_AUSSEN + 0.2, h = 30); } // Untere Mastaufnahme (Rohrhülse für die 30-mm-Edelstahlstange) translate([0, 0, -1]) cylinder(d = D_MAST, h = H_MAST_HULSE + 1); // Querbann-Bohrung für die M5-Sicherungsschraube zur Mastarretierung translate([0, 0, H_MAST_HULSE / 2]) rotate([90, 0, 0]) cylinder(d = 5.2, h = D_BASE + 10, center = true); // Schwerkraftbasierte Ablauflöcher am Boden der nassen Wippenkammer nach draußen for (r =) { rotate([0, 0, r]) translate([18, 0, H_MAST_HULSE + W_WAND + 2]) cylinder(d = 5.0, h = 15, center = true); } } ``` ### 4.4 CNC G-Code für Schutzdeckel (deckel_kontur.nc) Der G-Code wurde exakt auf die neue Geometrie des 190-mm-Gehäuses angepasst. Er fräst den transparenten Polycarbonat-Deckel kreisrund aus dem Rohmaterial aus, passend für den bündigen Sitz über der 150-mm-Solarzelle. ``` % O1001 (ANEMOMETER SCHUTZDECKEL V2 - 190MM DESIGN) G90 G21 G17 G94 G00 Z5.0000 M03 S17000 G00 X0.0000 Y95.0000 G01 Z-1.0000 F300 G02 X0.0000 Y95.0000 I0.0000 J-95.0000 F1200 G01 Z-2.0000 F300 G02 X0.0000 Y95.0000 I0.0000 J-95.0000 F1200 G01 Z-3.1000 F300 G02 X0.0000 Y95.0000 I0.0000 J-95.0000 F1200 G00 Z5.0000 M05 G00 X0.0000 Y0.0000 M30 % ```