Impulsgeber für den Wasserzähler selbst gebaut

Problemlösungen und Hinweise von allgemeinem Interesse zur Haussteuerung mit HomeMatic

Moderator: Co-Administratoren

Benutzeravatar
funkleuchtturm
Beiträge: 1629
Registriert: 13.06.2011, 16:42
Hat sich bedankt: 6 Mal
Danksagung erhalten: 48 Mal
Kontaktdaten:

Impulsgeber für den Wasserzähler selbst gebaut

Beitrag von funkleuchtturm » 21.02.2015, 21:11

Mittlerweile gibt es einen deutlich verbesserten Impulsgeber hier und Informationen dazu auf meiner Webseite:
https://www.stall.biz/project/intellige ... serzaehler

Warum ein Impulsgeber für den Wasserzähler so schwierig ist!
Im Rahmen der Hausautomation ist die Information über die aktuellen Verbräuche von Strom,Gas und Wasser relativ wichtig, weil diese Signale für verschiedenste Steuerungs- und Regelmechanismen notwendig sind. Zwar gibt es heute bereits schon entsprechende Zähler mit Impulsausgängen, aber vielfach sind noch alte Geräte eingebaut, die nur mehr oder weniger aufwendig mit geeigneten Impulsgebern ausgerüstet werden können.
Bei den Stromzählern kann man mit Reflex-Lichtschranken die rote Markierung auf der Drehscheibe abtasten und als Impulssignal weiter berarbeiten. Entsprechende Fertiggeräte gibt es bereits für diese Aufgabe und im Internet kursieren auch viele Bauanleitungen zum Selbstbau.
Bei den Gaszählern ist oft schon ein Magnet im Zählwerk vorhanden, der mit einem Reedschalter als Impulsgeber sehr einfach "digitalisiert" werden kann.
Problematisch ist die Nachrüstung der Wasserzähler, da in der Wasseruhr die Zeiger sehr klein sind und auch die Zahnscheibe eine äußerst kleine Verzahnung hat, die mit Reflexions-Lichtschranken ohne spezielle Optik kaum zu detektieren sind.
Ich habe dazu verschiedene Versuche mit einer Infrarot Reflexions-Lichtschranke gemacht, wie sie u.a. für Stromzähler verwendet werden. Diese Sensoren werden im Internet für wenige Euros als sog. Breakouts (das sind kleine Platinen) verkauft. Das Ergebnis der Versuche mit diesen Sensoren war immer, daß die Justage extrem empfindlich und eigentlich kein reproduzierbar stabiles Impulssignal erreichbar ist.
Weitere Tests mit preiswerten Lasermodulen ergaben zwar deutlich bessere Ergebnisse, aber die Laserdioden haben meist nicht lange im Dauerbetrieb gehalten! Nach dem gleichen Prinzip arbeiten professionelle Laser-Reflexionssensoren wie der SunX EX-26B, mit dem lt. einem Internetbeitrag wohl eine Abtastung des Wasserzählers möglich sein soll.

Wenn man die zu dem Thema veröffentlichten Artikel zusammenfaßt, dann ist die Nachrüstung des Wasserzählers offensichtlich ein relativ schwieriges Problem. Und ich kann nach den eigenen Versuchen dies nur bestätigen!

(M)ein Lösungsansatz
Geht man wieder zurück zu der Lösung, die einem normalerweise bei dieser Meßaufgabe einfällt, dann ist man wieder wieder bei der Infrarot-Reflexions-Lichtschranke. Die hat aber beim Wasserzähler bisher nicht richtig funktioniert, weil zu kleine Zeiger usw. zu einem zu kleinen Nutzsignal führten.

Also was kann man tun, um das Nutzsignal zu verbessern ?
1. Man kann die Fotodiode besser fokussieren entweder mit einer Optik ( zu aufwendig!) oder mit einer Lochblende.
Ich habe dafür ein längeres Röhrchen gewählt, in das die Fotodiode eingeklebt ist.
2. Man kann die roten Zeiger mit einem Licht bestrahlen, was die Komplementärfarbe hat. Bei rot wäre das grünes Licht, was mit einer entsprechenden LED einfach darstellbar ist.

Erste Versuche mit dem grünen Licht anstelle dem infrarotem Licht waren erstaunlich besser. Die Zeiger sind mit der grünen Beleuchtung fast schwarz gegenüber dem weißen Hintergrund und haben offensichtlich einen viel besseren Kontrast. Deshalb wurde auf Basis dieser beiden Ansätze der folgende Impulsgeber konzipiert. Hier das Kochrezept zum Nachbau:
Die elektronische Hardware

Man besorgt sich eine sog. Infrarot Reflexions-Lichtschranke. Anbieter findet man u.a. bei ebay mit den Stichworten " TCRT5000 reflective module". Dieses Modul hat eine Infrarot LED und eine Infrarot Photodiode, die wir für unseren Einsatz entfernen müssen. Man kann sie auslöten oder einfach mit einem Seitenschneider wegklipsen. Zur besseren Signalverarbeitung müssen wir noch einen 10kOhm SMD-Widerstand ablöten oder wegschneiden. Im folgenden Bild sind die Änderungen erkennbar:
wasser_1.JPG
Dann brauchen wir noch eine grüne 3mm-LED und einen Phototransistor vom Typ Osram "SFH 309-5" und verschalten das ganze entsprechend dem Schaltplan im oberen Bild.


Die Mechanik
Die mechanische "Verpackung" der grünen LED und des Phototransistors ist im folgenden Bild erklärt. Für die Aufnahme des Phototransistors habe ich ein 40mm langes Messingröhrchen mit Durchmesser 6mm (Baumarkt) verwendet, das zusmmen mit der seitlich angeordneten grünen Led in eine 17er-Mutter mit Sekundenkleber eingeklebt wird. Ggf. muß das Gewinde mit einem 10er-Bohrer aufgebohrt werden. LED und Phototransistor werden entsprechend dem Schaltplan verlötet und die Leitungen mit Schrumpfschluch o.ä. isoliert. Das folgende Bild sagt mehr als viele Worte.
wasser_2.JPG
Wasserzaehler4.jpg
Dann probiert man den Impulsgeber aus, um die richtige Position zu finden. Ich verwende für die Abtastung den Zeiger für die Literanzeige, d.h. eine Umdrehung entsprechen ein Liter Wasser. Man muß nun die richtige Position finden, indem man mit einem Voltmeter die Spannung am Phototransistor mißt. Das schon eine etwas diffizile Arbeit, um die richtige Position mit dem größten Spannungshub pro Umdrehung zu finden. Bei mir ist der Spannungshub etwa 0.15V bei einer mittleren Spannung von etwa 2,7 V (diese Spannung hängt von der Beleuchtungsstärke und vom Phototransistor ab!) .Aber die mittlere Spannung sollte etwa zwischen 1,5 u 3,5V liegen. In dieser Position kann nun der Impulsverstärker auf dem Breakout mit dem Trimmpotentiometer so eingestellt werden, daß die grüne LED auf dem Breakout an ist und nur wenn der Zeiger am Sensor vorbeigeht für kurze Zeit aus geht.

Jetzt muß der Sensor im Schauglas der wasseruhr so fixiert werden, daß zuverlässig und haltbar die Meßposition eingehalten wird. Man kann den Sensor einkleben, aber das könnte Probleme mit dem Wasserwerk geben. Ich habe mit einfachen Mitteln einen schweren Einsatz gebaut: Dazu wurde die Sensormutter im Schauglas mit einer Reihe von anderen Mittern zusammen geklebt, so daß der Mutterverbund spielfrei im Schauglas sitzt. Vorher habe ich das Schauglas mit Küchenfolie abgedeckt, damit der Kleber nicht am Glas haftete. Nachdem alles stabil ausgehärtet ist, wird der Mutternverbund mit 2-Komponenten-Kleber vergossen, so daß eine stabile und schwere Scheibe entsteht.
Wasserzaehler6.jpg
Diese Scheibe bekommt noch eine Markierung, daß man sie zum Ablesen der Wasseruhr einfach entnehmen kann und daß beim Wiedereinsetzen die Meßposition sicher eingestellt ist. Das sieht zwar recht bastelmäßig aus, aberdie Funktion ist gut und nicht jeder hat eine Drehbank, um sich ggf. eine schwere Metallscheibe als Aufsatz zu basteln.

That´s it!

Viel Erfolg beim Nachbau
... und bei der Justage nie die Geduld verlieren, weil das schon etwas Fingerspitzengefühl verlangt ;)
Zuletzt geändert von funkleuchtturm am 15.03.2019, 12:46, insgesamt 3-mal geändert.
Viele Gruesse
Eugen
________________________________________________
Homematic-CCU2-Eintopf mit feinem Homeduino-Gemüse
... und für Feinschmecker gibt´s den WIFFI, den WEATHERMAN, den RAINYMAN und den PULSECOUNTER
mit vielen Kochrezepten für den ambitionierten Homematiker

peissl.at
Beiträge: 1284
Registriert: 16.05.2010, 12:39
Wohnort: Südwestlich von Graz
Danksagung erhalten: 1 Mal

Re: Impulsgeber für den Wasserzähler selbst gebaut

Beitrag von peissl.at » 22.02.2015, 09:07

Super Idee, danke dafür!

Sonnige Grüße!
Robert

Tobias78
Beiträge: 1454
Registriert: 27.06.2010, 01:01
Wohnort: Braunschweig

Re: Impulsgeber für den Wasserzähler selbst gebaut

Beitrag von Tobias78 » 22.02.2015, 10:58

Moin,
sehr coole Idee und Anleitung. Teile sind schon zum Nachbau bestellt.
Wie schließt Du den Sensor an die Homematic an? Ist der Anschluss am HMW-IO-12-Sw14-DR (Multi-IO) über den Analogeingang denkbar?
Danke und Gruß,
Tobias.
--------------------------------------------
Im Einsatz und empfehlenswert:
RaspberryMatic,IO.Broker, Homeputer Studio; CuXD; PocketControl, HomeStatus, Robonect, Alexa, io.Broker
------------------------------------------

dondaik
Beiträge: 10381
Registriert: 16.01.2009, 18:48
Wohnort: Steingaden
Hat sich bedankt: 83 Mal
Danksagung erhalten: 28 Mal

Re: Impulsgeber für den Wasserzähler selbst gebaut

Beitrag von dondaik » 22.02.2015, 11:01

ich, über einen arduino :-)
-------
wer schreibfehler findet darf sie behalten.

Benutzeravatar
funkleuchtturm
Beiträge: 1629
Registriert: 13.06.2011, 16:42
Hat sich bedankt: 6 Mal
Danksagung erhalten: 48 Mal
Kontaktdaten:

Re: Impulsgeber für den Wasserzähler selbst gebaut

Beitrag von funkleuchtturm » 22.02.2015, 15:20

Tobias78 hat geschrieben:Ist der Anschluss am HMW-IO-12-Sw14-DR (Multi-IO) über den Analogeingang denkbar?
Ja!
dondaik hat geschrieben:ich, über einen arduino :-)
... oder Homeduino :D
Viele Gruesse
Eugen
________________________________________________
Homematic-CCU2-Eintopf mit feinem Homeduino-Gemüse
... und für Feinschmecker gibt´s den WIFFI, den WEATHERMAN, den RAINYMAN und den PULSECOUNTER
mit vielen Kochrezepten für den ambitionierten Homematiker

Benutzeravatar
funkleuchtturm
Beiträge: 1629
Registriert: 13.06.2011, 16:42
Hat sich bedankt: 6 Mal
Danksagung erhalten: 48 Mal
Kontaktdaten:

Re: Impulsgeber für den Wasserzähler selbst gebaut

Beitrag von funkleuchtturm » 22.02.2015, 21:14

Tobias78 hat geschrieben:Ist der Anschluss am HMW-IO-12-Sw14-DR (Multi-IO) über den Analogeingang denkbar?
Ich muß meine Antwort zu dieser Frage ergänzen: Natürlich kann man mit dem Analogeingang das Impulssignal detektieren, aber die Impulse dürfen nict zu häufig kommen, weil sich sonst der Analogeingang "verschluckt". Also man müßte in diesem Fall evtl. von dem 1-Literanzeiger auf den 10-Literanzeiger übergehen, damit die Impulse nicht so häufig kommen. Oder man müßte einen Frequenzteiler einbauen.
Beim aktuellen Homeduino dürfen die Impulse auch nicht zu schnell hintereinander folgen, weil dann u.U. ein Impuls "übersehen" wird. Das tritt natürlich nur auf , wenn der Wasserhahn voll auf ist. Aber das kommt ja auch vor!
Evtl. werde ich für die Zähler-Impulserkennung eine Interrupt-Routine in das Homeduino-Sketch einbauen.Dann ist sicher gestellt, daß kein Impuls verloren geht!
Muß ich noch schauen :)
Viele Gruesse
Eugen
________________________________________________
Homematic-CCU2-Eintopf mit feinem Homeduino-Gemüse
... und für Feinschmecker gibt´s den WIFFI, den WEATHERMAN, den RAINYMAN und den PULSECOUNTER
mit vielen Kochrezepten für den ambitionierten Homematiker

Tobias78
Beiträge: 1454
Registriert: 27.06.2010, 01:01
Wohnort: Braunschweig

Re: Impulsgeber für den Wasserzähler selbst gebaut

Beitrag von Tobias78 » 22.02.2015, 21:37

Ich lese über die Analogschnittstelle des Multi auch meinen Gaszähler aus. Man kann den Analogeingang auf "Frequenz" stellen. Ist ausreichend genau. Mir geht es auch mehr darum Leckagen oder den vergessenen Rasensprenger zu delektieren als auf den l genau zu zählen.
Bin mir nur bei der Spannungsdifferenz nicht sicher ob die reicht.
Gruß, Tobias.
--------------------------------------------
Im Einsatz und empfehlenswert:
RaspberryMatic,IO.Broker, Homeputer Studio; CuXD; PocketControl, HomeStatus, Robonect, Alexa, io.Broker
------------------------------------------

Benutzeravatar
Wortmann30
Beiträge: 1266
Registriert: 21.03.2014, 21:39
Danksagung erhalten: 6 Mal

Re: Impulsgeber für den Wasserzähler selbst gebaut

Beitrag von Wortmann30 » 05.03.2015, 15:55

Hi

also ich wäre an so einer Lösung auch sehr intersiert lässt sich easy nachbauen und als Eingang würde ich ein HMW-IO-12-Sw14-DR beforzugen.
Ich hätte auch ein Raspberry aber, ich habe keine Anhung wie man das implementieren kann per Script, weder in der CCU 2 noch im Raspy. Intersant wird das richtig wenn man ein Script hätte in dem man den Verbrauch auch darstellen könnte. So als kurve oder so.
Grüsse


To be continued...

blubstar
Beiträge: 5
Registriert: 10.05.2016, 23:12

Re: Impulsgeber für den Wasserzähler selbst gebaut

Beitrag von blubstar » 10.05.2016, 23:23

Moinsen,

ich weiß, der Thread ist schon eine Weile "still" - trotzdem grabe ich ihn aus, denn
1. Ich suche einen Wasserzähler für "ordentlich Durchfluss" und 1-Liter-Impuls --> gefunden: es gibt (seit Januar 2016, sagt der Lieferant) welche mit Reed-Lösung: http://www.spewa.de/wasserzaehler/ap-kl ... sd-8?c=168
2. Ich muss den nun an meinen Arduino anschließen --> WIE???

Technisches Verständnis ist da, bin Ingenieur. Ich würde es sicher auch alleine hinbekommen, aber Foren sind ja auch dazu da, nicht alle Fehler zu wiederholen :-)

Hintergrund: Mein Arduino steuert 6 Magnetventile zur Gartenbewässerung. Er übernimmt auch die Pumpensteuerung: an/aus, inkl. Messung ob sie läuft (Strommessung per "1-fach-Trafo", also eine Schlaufe um einen Leiter, über 1MOhm gegen Arduino-Masse alle 18ms abgetastet).

Ich habe eine Art "Diagnose-Logik" drin, die über die Ein/Aus-Tastzeiten des Hauswasserwerkes geht. HWW = Pumpe mit Druckspeicher und Hysterese-Steuerung. Problem: die Hysterese-Kurve stellt man mittels zweier Messingschrauben ein, und das ganze ist stark Temperaturabhängig (und vmtl. auch von den Mondphasen). Also sehr ungenau. Daher nun die Durchflussmessung und die Frage: Wie Reedkontakt-Zähler an Arduino anschließen?

Und wer noch einen günstigen Drucksensor für Wasser bis 10bar kennt? Her mit der Info.

Danke und Liebe Grüße,

Kai
-

Familienvater
Beiträge: 6981
Registriert: 31.12.2006, 15:18
Wohnort: Rhein-Main
Danksagung erhalten: 2 Mal

Re: Impulsgeber für den Wasserzähler selbst gebaut

Beitrag von Familienvater » 11.05.2016, 00:44

Hi,
blubstar hat geschrieben: Und wer noch einen günstigen Drucksensor für Wasser bis 10bar kennt? Her mit der Info.
Ich habe diesen
http://www.amazon.de/BQLZR-Pressure-Sen ... B00P7T1558
an meine Druckluftanlage (0-10 Bar) montiert (gibt es so auch bei eBay aus Hongkong), und werte die 0-5V des Ausgangs mit einem Analog-Eingang des wired 12/14er MultiIOs aus. Das Funktioniert super, und ist für meine Zwecke auch ausreichend genau. Ich würde damit evtl. nicht auf 0,1 Bar genau den Reifendruck von Sportwagen messen, weil mir die Kalibrierungskurve nicht vorliegt, aber im Bereich von 1-10 Bar sind die Messwerte für mich linear genug, um die relativ einfach auszurechnen (0 Bar = 0,5V, 12Bar = 4,5V). Im Zweifelsfall misst der genauer, als ich das kleine Manometer am Kompressor ablesen kann.

Der Familienvater

Antworten

Zurück zu „HomeMatic Tipps & Tricks - keine Fragen!“