4fach PULSECOUNTER für Strom, Gas, Wasser und Solar

Problemlösungen und Hinweise von allgemeinem Interesse zur Haussteuerung mit HomeMatic

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funkleuchtturm
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4fach PULSECOUNTER für Strom, Gas, Wasser und Solar

Beitrag von funkleuchtturm » 15.04.2018, 22:18

Mehr und aktuelle Informationen zu diesem Thema auf meiner Webseite

1 Warum diese Entwicklung?
Die mir bekannten Zählermodule sind für mich nicht so überzeugend. Sie zählen zwar die Impulse von den Verbrauchszählern, aber zur halbwegs praktikablen Nutzung und Auswertung der Daten müssen noch umfangreiche Skripte auf der CCU dauernd laufen. Und wenn dann mal die CCU abgeschaltet oder neu aufgesetzt werden muß (was ja auch nicht so selten ist!), dann müssen ggf. Einstelldaten neu eingegeben werden usw. Komfortable Nutzung sieht anders aus!

Aber ein Hauptmanko haben alle mir bekannten Zähler: sie nutzen nicht die Möglichkeit, aus dem Zeitabstand der laufenden Impulse die aktuelle Verbrauchsleistung zu berechnen. Gerade die aktuelle Leistung (die KW) und nicht die verbrauchten KWh sind für die Beurteilung des zeitlich veränderlichen Verbraucherverhaltens von Heizung, Haushalt usw. besonders interessant. Deshalb kam schon früh der Wunsch nach einem mindestens 4-kanaligen Zähler (Strom, Gas, Wasser, Solar) auf, der möglichst unabhängig von der Homematic oder anderen Smarthome-Systemen zuverlässig (keine Batterien!!) und komfortabel (eigene Modul-Webseite zur Administration) seinen Dienst tut. Darüberhinaus sollte auch eine komfortable Loggerfunktion der stündlichen, täglichen und monatliche Verbräuche integriert sein

Mehrere erste Versuche mit nur einem Mikrocontroller vom Typ ESP8266 waren nicht erfolgreich, weil bei gleichzeitiger Benutzung der Webseite leider die Zählimpuls-Erkennung über Interrupt nicht ausreichend zuverlässig war. Die aktuelle Lösung verwendet deshalb zusätzlich zum verwendeten ESP8266 noch zwei ATTINY85 Mikrocontroller für die zuverlässige Zählfunktion für insgesamt 4 Kanäle.
PC_6.JPG
2 Der PULSECOUNTER ist sehr vielseitig
Der PULSECOUNTER gehört zu der Produkfamilie der WIFFIs. Die Bedienung und Administration des Moduls erfolgt über normale Browser, die Anbindung des Moduls an das Heimnetz mittels WLAN. Ein LAN-Variante ist geplant, aber noch in der frühen Testphase.

Technische Daten:

>> 4 Zählereingänge/Impulskanäle mit LED zur Statuserkennung
>> Leistungsmessung durch Auswertung der Pulszeiten
>> Zählerinput flexibel verwendbar: Reedschalter, S0-Ausgang, Open-Kollektor, Impulsgeber …
>> Entprellzeiten hardwareseitig einstellbar von 1ms bis 100ms
>> einfache WLAN-Einbindung ins Heimnetz
>> WLAN-Zugangsdaten werden einmalig im Hotpotmodus eingegeben
>> „Anlernen“ an die Homematic mit einem „Klick“ oder manuell CCU-Systemvariablen anlegen
>> automatische zyklische Messwertübertragung an die Homematic oder andere Homeserver
>> Übersichtliche Messwertdarstellung auf eigener Webseite mit Browser
>> ebenfalls Einstellung und Administration auf Webseite mit Browser
>> sehr einfach Updatefähig über WLAN, kein Zugang zum Modul notwendig!
>> Loggerfunktion der Verbräuche stündlich, täglich und monatlich
>> komfortabler Download der Verbräuche als Excel csv-File
>> Mini-USV mit großem Elko
>> bei Stromausfall werden Verbrauchsdaten automatisch im EEPROM gesichert
>> alternativ zur CCU ist Datenausgabe auch im JSON-Format möglich


Die Datenübertragung erfolgt mit dem hauseigenen WLAN. Die Datenübertragung zur Homematic arbeitet völlig automatisch im Hintergrund, indem die Daten auf entsprechende CCU-Systemvariable abgebildet werden. Für die Verwendung in Verbindung mit ioBroker oder anderen Hausautomationssystemen kann der PULSECOUNTER anstatt zur CCU auch JSON Daten an eine programmierbare Serveradresse versenden. Und natürlich kann man den Impulszähler auch ganz ohne Hausautomation verwenden: dafür hat der Impulszähler seine eigene Webseite, womit die Messdaten im Heimnetz mit jedem üblichen Browser einfach dargestellt werden können. So hat man die aktuellen Verbrauchsdaten jederzeit auch auf dem Tablet oder Smartphone im Blick.
PC_1.jpg
Das Erscheinungsbild könnte man zwar mit einer App graphisch aufpeppen, aber der Aufwand war mir einfach zu groß. Schließlich steht die Funktionalität an erster Stelle und die ist mit der aktuellen Webseite voll erfüllt. Aber vielleich findet sich in der Community ein „App-Experte“, der aus der eine alternative Darstellungsmöglichkeit für Smartphone oder Tablet schafft.

In blauer Schrift oben sind die Links zu den verschiedenen Webseiten des PULSECOUNTERs. Darunter sind die Befehle aufgelistet, mit denen man das Modul komfortabel konfigurieren kann. Darunter sind die IP-Adressen des Moduls und der CCU und zur Kontrolle wird auch die Verbindungsqualität des WLAN angezeigt. Im unteren Bereich der Webseite sind schließlich die berechneten Verbrauchswerte der einzelenen Impulszähler. In rot sind die Namen der CCU-Systemvariablen aufgeführt, auf die die Verbrauchdaten automatisch alle 2min repliziert werden.

Die stündlich, täglich und monatlich akkumulierten Verbrauchswerte werden auf den enprechenden Seiten Tag , Monat und Jahr tabellarisch dargestellt. Das folgende Bild zeigt beispielsweise die Darstellung des stündlichen Verbrauches über den aktuellen Tag: (allerdings hier nur Daten über einige Stunden, morgen mehr :mrgreen: )
PC_2.jpg
Der Zeitstempel zeigt genau den Zeitpunkt bei der Erstellung des jeweiligen Datensatzes an. Mit dem Button „export csv-file“ kann man die Messdaten auch als Excel csv-Datei exportien und nach eigenen Wünschen auswerten und grafisch anzeigen.

Die Zählimpulse für den PULSECOUNTER können aus verschiedenen Quellen stammen. Die Inputs sind so gestaltet, daß sowohl einfache Reedschalter von Wasser- und Gaszählern als auch „richtige“ Impulssignale von Stromzählern (S0-Ausgang) oder entsprechenden impulsgebern für die Ferrarisscheibe ausgewertet werden können. Das folgende Bild zeigt die typischen Alternativen:
Folie2.JPG
Analyse der Messdaten
Eine sehr komfortable Möglichkeit zur grafischen Anzeige und Analyse der Daten ist mit Historian möglich. Diese kostenlose Software läuft auf dem PC oder Raspberry und holt sich die Daten von der CCU. Das folgende Diagramm zeigt beispielhaft die Auswertung meines Strom- und Gaszählers über 24h.
Folie5.JPG
Man sieht bei den Verbräuchen KWH bei Strom und m3 bei Gas) sehr schön die Anstiege der Zählerstände über den Tag. Interessant sind aber die errechneten Leistungsverläufe. Hier erkennt mann genau, wie und wann beispielsweise die Heizung arbeitet und erkennt auch gut die hohe Leistungsspitze bis 30KW, wenn zusätzlich das Warmwasser auf Temperatur gebracht wird. Mit diesen Diagrammen habe ich selbst, die möglichen Einstellparameter der Heizung recht gut optimieren können.

Also Verbrauch messen ist "ganz nett", aber das eigentlich Interessante ist, die verschiedenen Leistungen über den Tag zu beobachten.

3 Nachbau leicht gemacht
Den PULSECOUNTER-Controller gibt´s nur als Bausatz. Der Nachbau ist auch für den weniger versierten Elektroniker möglich, denn mit dem angebotenen Bausatz muß man eigentlich nur die mitgelieferte Platine bestücken und sauber verlöten. Der Mikrocontroller WeMos mini und die beiden ATTINY85 werden bereits komplett programmiert geliefert, so daß man sich nicht mit der Arduino-Entwicklungsumgebung oder sonstigen Programmierarbeiten „auseinander setzen“ muß. Aber man sollte schon etwas Erfahrung mit dem Zusammenbau und Inbetriebnahme von elektronischen Modulen haben! Mit der detaillierten Bauanleitung kann eigentlich wenig „schief “ gehen, wenn man sorgfältig alle Schritte ausführt, über etwas Löterfahrung und ein Multimeter verfügt.
Folie4.JPG
Das Modul baut man nun in ein geeignetes Gehäuse möglichst mit transparentem Deckel ein. Ich verwende ein preiswertes Gehäuse 115x90x55 von Reichelt RND 455-00240, was noch reichlich Platz für die Drahtinstallation bietet. Ein Lüsterklemmenleiste ist ganz hilfreich, wenn mehrere Massekabel angeschlossen werden sollen. Beim Stecker-Netzteil (5V/1A) sollte man auf ordentliche Qualität achten, da bei billigen Netzteilen oft Störimpulse zu seltsamen Fehlern führen können. Mehr Details in der Bauanleitung.
PC_9.JPG
Die verschiedenen Signalquellen werden dann nach folgendem Schema angeschlossen, dabei sind alle Zähleingänge gleich, d.h. die verschiedenen Geber können beliebig an einen der vier Eingänge geschaltet werden.
Folie3.JPG
Wo kann man den Bausatz bekommen?
Für den Nachbauer habe ich Bausätze zusammengestellt. Hier ein Blick in die umfangreiche Bauanleitung.
Zuletzt geändert von funkleuchtturm am 18.04.2018, 07:46, insgesamt 1-mal geändert.
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Re: 4fach PULSECOUNTER für Strom, Gas, Wasser und Solar

Beitrag von dondaik » 16.04.2018, 04:54

sehr schön !!
ich frage erst gar nicht nach den kabellängern der sensoren - so komme ich nicht auf die idee sowas haben zu wollen .....
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Re: 4fach PULSECOUNTER für Strom, Gas, Wasser und Solar

Beitrag von funkleuchtturm » 16.04.2018, 07:35

... die Kabellängen sind unkritisch, da gegen entsprechende Störungen eine wirksame Entprellung (100ms) integriert ist. Ich verwende beispielsweise für den Gaszähler mit Reedschalter eine 15m-Telefonleitung. >> keinerlei Probleme!

Natürlich solte das Kabel nicht draussen frei als Antenne für das nächste Gewitter montiert sein, aber die Strom-, Gas- und Wasserzähler sind ja meist auch nicht auf dem Dach sondern im Keller montiert. :mrgreen:
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Re: 4fach PULSECOUNTER für Strom, Gas, Wasser und Solar

Beitrag von dondaik » 16.04.2018, 13:32

bei 15m habe ich verloren und kann mal das thema "wassersensor" und "stromsensor" angehen
( beides alte zählertechnik :-) )
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Re: 4fach PULSECOUNTER für Strom, Gas, Wasser und Solar

Beitrag von Bandit2001 » 18.04.2018, 12:16

Super Sache, darauf habe ich schon lange gewartet.

Geeignete Stromzähler werden da ja auch mit angeboten,
aber was mache ich mit meiner alten, analogen Wasseruhr?
Welches "Zählermodul" nehme ich dafür am Besten?

mfg
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Re: 4fach PULSECOUNTER für Strom, Gas, Wasser und Solar

Beitrag von funkleuchtturm » 18.04.2018, 12:53

Bandit2001 hat geschrieben:aber was mache ich mit meiner alten, analogen Wasseruhr?
Welches "Zählermodul" nehme ich dafür am Besten?
Ehrlich gesagt:
Die einzige wirklich überzeugende Lösung ist, entweder die Wasseruhr tauschen gegen eine mit Impulsgeber (siehe unten) oder eine zweite private Wasseruhr mit Impulsgeber einbauen.
Eine Erfassung mit nachrüstbaren optischen Abtastungen ist sehr diffizil und bei jeder Wasseruhr wieder anders. Nur zu empfehlen für Leute mit viel Geduld und Fingerspitzengefühl bei der Justage.
... ich kann zu diesem Thema auf einige mehr oder weniger zielführende Erfahrungen zurückblicken :mrgreen:

Und normalerweise sind die Wasserwerker noch weiter hinterm Mond als die Stromanbieter. Hab bei meinem Wasserwerk vor einigen Monaten angefragt, ob es nicht gegen Aufpreis einen Impulszähler für meinen Hausanschluss gäbe. Antwort: ich sei der erste, der sowas haben möchte. Da müsse man erst mal die "Technik" befragen :shock:

Was ich mir eigentlich für die Hausautomation wünsche ist ein Installationsmodul bestehend aus ...
>> Wasseruhr mit Impulsgeber
>> elektromagnetischem Abschaltventil und
>> Drucksensor
Damit könnte man(ich) wirklich was sehr Nützliches anfangen :D
Viele Gruesse
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Re: 4fach PULSECOUNTER für Strom, Gas, Wasser und Solar

Beitrag von dondaik » 18.04.2018, 22:10

dann wäre also eines der nächsten projekte definiert :-)
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Re: 4fach PULSECOUNTER für Strom, Gas, Wasser und Solar

Beitrag von Linedancer10 » 19.04.2018, 09:33

funkleuchtturm hat geschrieben: Was ich mir eigentlich für die Hausautomation wünsche ist ein Installationsmodul bestehend aus ...
>> Wasseruhr mit Impulsgeber
>> elektromagnetischem Abschaltventil und
>> Drucksensor
Da gibt es seit einiger Zeit den GROHE SENSE GUARD.
Der macht genau das was du möchtest, hat nur zwei Nachteile:
1. Kosten
2. läuft über einen Grohe Server.
--
Ciao
Gerhard

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Re: 4fach PULSECOUNTER für Strom, Gas, Wasser und Solar

Beitrag von funkleuchtturm » 19.04.2018, 11:42

Linedancer10 hat geschrieben:Da gibt es seit einiger Zeit den GROHE SENSE GUARD.
Der macht genau das was du möchtest, hat nur zwei Nachteile:
1. Kosten
2. läuft über einen Grohe Server.
Danke für den Hinweis. Aber das mache ich doch lieber und weitaus kostengünstiger selbst. Geeignete Komponenten sind schon im Blickfeld.
Dann hab ich auch noch die unverzichtbare Einbindung in meine Homematic, denn meine WIFFI-Controller können im Prinzip alle hier notwendigen Steuer- und Regelaufgaben.
Viele Gruesse
Eugen
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Re: 4fach PULSECOUNTER für Strom, Gas, Wasser und Solar

Beitrag von Linedancer10 » 19.04.2018, 15:03

funkleuchtturm hat geschrieben: Aber das mache ich doch lieber und weitaus kostengünstiger selbst.
Das lässt hoffen. Ich warte....

BTW. der Pulscunter ist heute eingetrudelt, morgen wird gelötet.
--
Ciao
Gerhard

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