Mittlerweile haben viel User den Impulsgeber mit S0-Schnittstellle für konventionelle Stromzähler erfolgreich im Einsatz. Dieser Impulsgeber wird mit einem Trimmpoti manuell auf die Lichtverhältnisse im Stromzähler angepasst. In der Zwischenzeit kam der Wunsch nach einer "intelligenten" Lösung auf, bei der die Einstellung mehr oder weniger automatisch erfolgt. Durch die Verwendung eines hierfür speziell programmierten Mikrocontrollers ist bei diesem neuen Impulsgeber 2.0 in der Regel gar kein Abgleich mehr notwendig. Falls aber der eigene Stromzähler für die Abtastung optisch besonders schwierige Bedingungen aufweist, sind in dem Modul automatische Einstellmöglichkeiten eingebaut und durch einfachen Tasterdruck abrufbar.
Die Messung des Energieverbrauches(kWh) und insbesondere der aktuellen Anschlussleistung(kW) ist für die Hausautomation von großem Vorteil, weil man damit insbesondere aus der Ferne einfach feststellen kann, ob auch alle Verbraucher abgeschaltet sind oder ob ein eingeschaltetes Gerät auch normal funktioniert und die erwartete Leistung verbraucht. Dazu kommt, daß man beispielsweise mit der Homematic in Verbindung mit einem Datenaufzeichnungsprogramm wie dem Historian auch Langzeitaufzeichnungen des Energieverbrauches machen kann, die für eine Optimierung der Heizungseinstellungen und des häuslichen Energieverbrauches sehr hilfreich sind.
Auch für die Homematic gibt es bereits Impulsgeber, die aber nur in Verbindung mit einem speziellen Auswertegerät funktionieren. Hier wurde ein neuer Impulsgeber entwickelt, der eigenständig die rote Markierung auf der sog- Ferraris-Scheibe im Stromzähler erkennt und entsprechende Impulse über eine galvanisch getrennte S0-Schnittstelle ausgibt. Das hat den Vorteil, daß man universell für viele marktgängige Impuls-Auswertegeräte ein standardisiertes S0-Impulssignal hat. So kann man aus dem eigenen konventionellen "alten" Stromzähler mit Ferraris-Scheibe einen modernen Stromzähler mit S0-Impulsausgang machen.
Das Messprinzip ist einfach: Die rote Markierung auf der Ferraris-Scheibe wird mittels optischem Reflexgeber erkannt und entsprechend ein Impulsausgang ein bzw. ausgeschaltet. Die Weiterverarbeitung und Zählung der Impulse erfolgt mit dem Impulszähler der eigenen Wahl. Ich verwende hierfür den in nächster Zeit in meinem Webshop verfügbaren PULSECOUNTER, der insgesamt 4 Impulszählereingänge hat und so nicht nur den Hausstrom sondern auch Solarstrom, Gasenergie und Wasserverbrauch erfassen kann. Darüberhinaus wird aus dem Zeitabstand der Impulse die aktuelle Leistung in Watt errechnet und angezeigt.
So funktioniert der Impulsgeber
Die Schaltung des Impulsgebers ist auf einer kleinen Platine realisiert, die mit einem hierfür speziell konstruierten Kunststoffgehäuse im 3D-Druck sehr einfach auf der Glasscheibe des Stromzählers positioniert werden kann. Die Funktion ist so, daß die Ferrarisscheibe mit einer Infrarot(IR)-LED so beleuchtet wird, dass mit Auswertung des reflektierten Lichtes, die rote Markierung auf der Scheibe erkannt wird. Bei jedem Durchgang der roten Markierung wird somit ein Impuls ausgegeben, der dann von nachfolgenden Impulszählern ausgewertet werden kann. Dieses im Prinzip einfache Verfahren erfordert aber meistens eine diffizile Einstellung der Belichtung, weil jeder Stromzähler doch andere optische Eigenschaften hat. Das ist wie bei einem Fotoapparat, wo auch eine Belichtungssteuerung notwendig ist.
Bei dem Impulsgeber 2.0 erfolgt die Belichtungseinstellung nicht manuell mit einem Trimmpoti sondern ein kleiner Mikrocontroller (Attiny85) steuert die Belichtung bzw. die Intensität der IR-LED (siehe Schaltplan im nachfolgenden Bild) auf vorgegebene optimale Werte. Eine Fotodiode erkennt das von der Ferrarisscheibe reflektierte Signal und der Mikrocontroiller wertet das Signal aus. Damit optische Unregelmäßigkeiten der Ferrarisscheibe (die häufig vorkommen!) nicht zu Fehlimpulsen führen, ist in die Impulsauswertung eine wirkungsvolle Schalthysterese integriert. Und als Info für die Experten: Darüberhinaus erfolgt auch noch eine zeitliche Entprellung des Impulssignals, die sogar auf spezielle Problemfälle anpassbar ist. Die Standardeinstellung ist 100ms; mit anderer Dimensionierung des Widerstandes R2 lassen sich auch andere Werte einstellen. Der Wert in kOhm entspricht der 10fachen Entprellzeit in ms. Der in der Standardversion verwendete 10kOhm-Widerstand für R2 führt zu einer Standard-Entprellzeit von 100ms.
Das Ausgangssignal wird über einen Optokoppler galvanisch getrennt am S0-Interface ausgegeben. Mit einem Taster können noch spezielle Kalibrierfunktionen abgerufen werden, die auch bei schwierigen Einsatzbedingungen eine evtl. notwendige Feineinstellung erleichtern. Weitere Informationen dazu weiter unten!
Für den Nachbauer ist ein Komplett-Bausatz inkl. dem 3D-Ausdruck des Gehäuses in meinem Webshop verfügbar. Da nur relativ große Standard-Bauelemente verwendet werden, ist der Nachbau auch vom weniger versierten Elektroniker möglich. Die Bauanleitung gibt hierzu mehr Informationen.