Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Ultraschallvernebler verstehen - und smart machen


von Volker A. (pfriemler)


Lesenswert?

Moinsen,
ich habe diesen Ultraschallvernebler gelegentlich im Einsatz:
https://www.pollin.de/p/luftbefeuchter-htj-2099-b-ware-552091
Das Teil macht ordentlich Dampf, 1 Liter in 3 Stunden. Die Ansteuerung 
erfolgt über Sensortasten. Das würde ich gern irgendwie fernsteuerbar 
machen.

Beim Einstromen ist der Vernebler aus. Ein Ferneinschalten über 
Stromversorgung scheidet also schon mal aus.

Bliebe die Möglichkeit,
a) die Sensortasten fernzubedienen oder
b) die gesamte Steuerlogik durch einen Nachbau zu ersetzen oder
c) die Ansteuerung des Verneblers mit einer parallen Schaltung 
oder-zu-verknüpfen.

Hab das Teil heute mal zerlegt und ein bisschen gemessen.
Neben dem Schaltnetzteil mit Extraausgang für einen Wasserbeheizer gibt 
es eine Platine mit einem Abschirmgehäuse, ein Leistungsbauteil ist auf 
einem Metallblock verschraubt. Das Netzteil liefert 28 und 12 Volt.
Die Sensortasten sind Bestandteil einer Einheit mit einem Prozessor oder 
Spezialbaustein, die über einen Linearregler mit 5V versorgt wird. Die 
Sensortasten haben hinter der Frontplatte eine Art Spiralfeder, die über 
Widerstände von 1k oder 3k direkt an einem Port des IC landen. Das Oszi 
zeigt an der Feder zunächst Schwingungen von 4 MHz 30µs lang, dann eine 
konstante 5V 20 µS, dann 0V für etwa 2,4 ms. Mit dem Tastkopf dran ist 
die Taste funktionslos. Es ist mir nicht klar, ob die Erkennung durch 
Bedämpfung oder Verstimmung eines "Schwingkreises" erfolgt.
Die drei Tasten toggeln den Power-Status durch Aus-High-Mid-Low 
(Leistung), es kann 2. die Heizung zugeschaltet werden und 3. ein Licht. 
Dessen drei blauen LED werden einzeln über 220R mit 5V direkt vom IC 
versorgt (je ein Port), Lüfter und Heizung offenbar über einen npn in 
Kollektorschaltung, deren Basis mit 1k vom IC an 5V gelegt wird. Ein 
Reedkontakt mit Schwimmer deaktiviert alles bei zu wenig Wasserstand. 
Soweit wäre das alles klar und problemlos nachzubauen.
Die Schaltung rund um den Vernebler selbst wird vom IC über 51R von 
einem Port angesteuert mit einer Frequenz von 172,68 kHz und einem duty 
von 95, 39 oder 25% je nach Leistungsstufe. Bei kleineren Leistungen 
sackt der Pegel sowohl am Port selbst als auch hinter dem R um mehr als 
ein Volt ein. Auf der Hauptplatine folgt hinter diesem Port eine Diode 
in (Anode an R/IC, Kathode Richtung Vernebler).

Jetzt kommt Euer Part:
1. ich vermute, dass diese Ansteuerung nur quasi über PWM für eine eher 
geglättete variable Spannung zur Ansteuerung der Verneblerelektronik 
sorgt, die Frequenz des Verneblers dürfte eine ganz andere sein. ???

2. kennt jemand diese Art von Sensortasten und sieht eine Möglichkeit, 
diese "fremdzubedienen"? Optokoppler?

Königslösung wäre der Nachbau der Ansteuerung mit ESP8266 und 
Webinterface nebst Direktaufrufen unter Beibehaltung aller 
Sicherheitsmaßnahmen, aber auch eine reine "Fernbedienung" könnte 
ausreichend sein, wenn ich einen Rückkanal über den Status mit einbaue. 
Letzte Variante wäre das Einspeisen einer anderen Steuerspannung (sofern 
das reicht) unter Berücksichtigung des Reedkontakts als 
Sicherheitsschalter.

Fälllt jemandem vielleicht eine fertige Komplettlösung ein? Sonstige 
Ideen, Hinweise?

von Rudi Ratlos (Gast)


Lesenswert?

Volker A. schrieb:
> Ansteuerung mit ESP8266

Und du glaubst, daß dieser Aufwand lohnt ?  Kostet 90,- freiHaus :
https://www.amazon.de/dp/B07SPY93RL
incl. Fernbedienung.

Das Problem an diesen Soft-Switch-Einschaltungen ist, daß sie nur durch 
einen parallelen Taster bedient werden können.

von Volker A. (pfriemler)


Lesenswert?

Rudi Ratlos schrieb:
> Und du glaubst, daß dieser Aufwand lohnt ?  Kostet 90,- freiHaus :
> https://www.amazon.de/dp/B07SPY93RL
> incl. Fernbedienung.
Lohnen tut sich viele der Projekte hier im Forum nicht, dachte ich. Der 
Reiz des Selbermachens oder Pimpens treibt mich.
Konkrekt brauche eine Beeinflussungsmöglichkeit durch mein Smarthome 
(FHEM). Raumklimamelder hat es bereits.

Einen WEMOS D1 gibt es für unter 5 Euro, ESPeasy oder Tasmota fallen 
fast von allein auf so ein Ding, eine Lochrasterplatte (Platz im Gehäuse 
ist genug) und ein Rudel Bauteile aus dem Fundus dazu ein bisschen 
Konfig, aus.

Mit Fertigteil meinte ich nicht unbedingt einen neuen Vernebler, sonder 
schlicht eben sowas "fastfertiges" als Fernsteuerung zum Einbauen. 
Mögliche Analogsteuerung vorausgesetzt, würde sogar ein 
1-Kanal-Empfänger etwa von Homematic(IP) reichen, wenn man 
Lüfteransteuerung und Sicherheitsabschaltung dazu schlicht in Hardware 
macht. Das Licht ist sowas von entbehrlich, in diesem Fall würde ich es 
glatt als Wassermangelanzeige missbrauchen.

> Das Problem an diesen Soft-Switch-Einschaltungen ist, daß sie nur durch
> einen parallelen Taster bedient werden können.
Das Problem an diesem Gerät ist, dass es keinen internen Taster gibt.

von Andre (Gast)


Lesenswert?

Volker A. schrieb:
> Sensortasten

Die lassen sich bestimmt auch fernsteuern. Z.B. indem du die kapazitiv 
belastest, also einen kleinen Kerko gegen GND dazu schaltest.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


Lesenswert?

Mach doch mal ein Foto der Kontrollplatine. Das Prinzip wird vermutlich 
wie Q-Touch von Atmel/Microchip sein, bei dem die kapazitive Last des 
Menschen den Rechteck des Ausgangs belastet und dadurch verzögert.

Volker A. schrieb:
> die Frequenz des Verneblers dürfte eine ganz andere sein.

Das hängt davon ab, ob es eine Schaltung der Endstufe ist, die sich 
selbst auf Resonanzmaximum justiert. Sowas wird z.B. in besseren 
Ultraschallreiniern gemacht - hier eher nicht, es kann gut sein, das die 
176kHz direkt die Endstufe antreiben. In der Nähe der Zuleitungen zum US 
Wandler sollten sich dann die 176kHz gut nachweisen lassen.

von Volker A. (pfriemler)


Lesenswert?

Matthias S. schrieb:
> Mach doch mal ein Foto der Kontrollplatine.
Folgt. Habe bisher nur die Leiterplattenseite. Schaltplan ist in Skizze 
fertig. Muss das Ding nochmal aufschrauben und werde dann auch die 
Signale jenseits der Diode mal abzugreifen versuchen (Drähte an passende 
Punkte anlöten; Betrieb ohne Wasser nicht möglich (Piezo würde binnen 
Sekunden kochend heiß). Dann kann ich auch gleich mal eine DC-Steuerung 
versuchen. Wenns blubbert und die Primärleistung stimmt, wäre das 
geklärt. Dann wäre ein lowstandby-1-Kanal-Aktor und ein halbes Dutzend 
Bauteile rund um einen 4093 ausreichend, um den einstufig zu steuern und 
eine der LEDs so anzusteuern, dass sie im Betrieb leuchtet und bei 
Wassermangel blinkt. Das wäre mir eigentlich lieber als die Sensortasten 
fernzusteuern (keine Rückmeldung ob an oder aus).

> Das Prinzip wird vermutlich
> wie Q-Touch von Atmel/Microchip sein, bei dem die kapazitive Last des
> Menschen den Rechteck des Ausgangs belastet und dadurch verzögert.
Danke, das war der entscheidende Hinweis. Das ist genau das Design: Ein 
R vom Port auf eine Fläche, fertig.

> Die lassen sich bestimmt auch fernsteuern. Z.B. indem du die kapazitiv
> belastest, also einen kleinen Kerko gegen GND dazu schaltest.
Sowas hätte ich auch vermutet, der muss dann wirklich sehr klein sein. 
Der 10:1-Tastkopf  ist jedenfalls schon viel zu lastig.

> ... ob es eine Schaltung der Endstufe ist, die sich
> selbst auf Resonanzmaximum justiert. Sowas wird z.B. in besseren
> Ultraschallreiniern gemacht - hier eher nicht, es kann gut sein, das die
> 176kHz direkt die Endstufe antreiben.

Stellt sich mir die Frage, wie dieses Signal dann gleichzeitig die 
Leistungsinformation übertragen soll. Ich würde bei einem direkten 
Steuersignal eher ein duty von 50% für eine maximale Leistung am Piezo 
vermuten, hier ist es ein 95% high mit 5% low, und Minimum wird mit 25% 
angesteuert. Die 127,62 kHz (hatte mich oben verschrieben, sorry) konnte 
ich sonst nirgends im Gehäuse aufnehmen.

von Rudi Ratlos (Gast)


Lesenswert?

Volker A. schrieb:
> Der Reiz des Selbermachens oder Pimpens treibt mich.

Verstehe ich. Mich treibt heute- die 'günstigste Lösung'.
Wenn du älter geworden bist, fragst du dich: gut, hab einen Denkfehler 
gemacht, wie kann ich den für billiges Geld beheben?

Darum
> Stellt sich mir die Frage, wie ..
Denn

das "Wäre-bloß-noch-(kurz)-umzubauen" Zeug türmt sich im Laufe der Jahre 
zu imposanten 'Müllbergen' für die Nachwelt .

von Volker A. (pfriemler)


Lesenswert?

Rudi Ratlos schrieb:
> das "Wäre-bloß-noch-(kurz)-umzubauen" Zeug türmt sich im Laufe der Jahre
> zu imposanten 'Müllbergen' für die Nachwelt .
Deswegen räume ich auch gerade meinen Fundus auf.

Update:
Eigentlich wollte ich die Gelegenheit gleich mal nutzen, mich in ein 
einigermaßen handliches Schaltplanprogramm einzuarbeiten, aber ich komme 
weder mit Fritzing noch mit Target3001 spontan zurecht, tinyCAD fehlt 
auch so ziemlich alles, muss das denn schon wieder eine 
Raketenwissenschaft sein? Da bin ich ja mit der Handskizze immer 
deutlich flotter...

Das Rätsel um das 127-kHz-Signal ist gelöst: hinter der o.g. Diode im 
Signalpfad hängt ein Elko 10/50 gegen GND und dort finden sich völlig 
frequenzfreie stabile Gleichspannungen von 3.5, 2.6 und 2.15V je nach 
Schaltstufe. Die angedeutete Logikschaltung mit Wassermangelerkennung 
ist realisiert, statt des Fernsteueraktors gibt es einen Schalter auf 
der Rückseite, mit dem der Vernebler auf Dauerbetrieb gestellt wird (mit 
mittlerer Leistung) und sich so über eine ganz ordinäre Schaltsteckdose 
ein- und ausschalten lässt. Die ursprüngliche Bedienung ist weiterhin 
möglich.

Das war dann doch irgendwie einfacher als gedacht...

Wenn es noch von Interesse ist, würde ich meine Erkenntnisse nochmal in 
einer Skizze zusammenfassen, wenn nicht jemand einen heißen Tipp für ein 
einsteigerfreundliches Schaltplanprogramm hat ...

von Rudi Ratlos (Gast)


Lesenswert?

Volker A. schrieb:
> Das war dann doch irgendwie einfacher als gedacht...

Problem gelöst.

> ein einsteigerfreundliches Schaltplanprogramm  ...
Unnütze Probleme
Nütze die Zeit, sie ist kostbar .

von Michael (Gast)


Lesenswert?

Ich bin gerade dabei deine Lösung b) mit einem ESP8266 zu realisieren.
> b) die gesamte Steuerlogik durch einen Nachbau zu ersetzen

Daher bin ich sehr interessiert an der von Dir emittelten Schalt Skizze.
Besonders wie der Kontakt "CS" und "PWM" genau angebunden ist. soviel 
ich erkennen konnte ist PWM am Emitter eines NPN Transistors, Basis über 
R an Logiausgang und Collector auf Masse.
Egal welche Leistungssufe ich über PWM einstelle, der Vernebler ist 
immer auf voller Leistung.

Welche Rolle spielt "CS"? Eingangssignal für den Prozessor (Chip Select) 
oder Enable für den Vernebler?

Ein Foto Deiner Skizze würde schon reichen.

Vielen Dank,
Michael

von Volker A. (pfriemler)



Lesenswert?

Oje. Das ist alles doch schon so lange her...
Anscheinend habe ich alle meine Schmierzettel seinerzeit nur gescannt 
und entsorgt, ohne es zu Ende zu bringen. Nicht einmal einen 
Verdrahtungsplan der kleinen zusätzlichen Logikplatine um einen 4093 
habe ich, nur eine Schaltplanskizze.
Aus Deiner Beschreibung entnehme ich, dass Du vermutlich eine ganz 
andere Hardware hast? PWM? CS? sagt mir nix.

von Ein Entwickler (Gast)


Lesenswert?


von Volker A. (pfriemler)


Lesenswert?

OMG - was es alles gibt.

Im konkreten Beispiel wenig zuielführend - bzw. es müsste gelingen, den 
Roboter noch so zu tunen, dass er die kapazitiv betätigte Taste bedienen 
kann, weil eben kein mechanischer Knopf.

von Michael (Gast)


Lesenswert?

Volker A. schrieb:
> Anscheinend habe ich alle meine Schmierzettel seinerzeit nur gescannt
> und entsorgt, ohne es zu Ende zu bringen. Nicht einmal einen
> Verdrahtungsplan der kleinen zusätzlichen Logikplatine um einen 4093
> habe ich, nur eine Schaltplanskizze.
> Aus Deiner Beschreibung entnehme ich, dass Du vermutlich eine ganz
> andere Hardware hast? PWM? CS? sagt mir nix.

Vielen Dank, die Skizze hat mit schon geholfen. Ja, meine Hardware ist 
etwas anders, aber doch ähnlich. Ich habe den vorhandenen 
Mikrocontroller ausgelötet und ihn mit einem ESP8266 ersetzt. Dieser hat 
dann auch einen Feuchtigkeitssensor (DHT11), was die Bedienung per 
Sensortaste überflüssig macht. Ich kann eine Zielfeuchtigkeit per MQTT 
vorgeben. Bei Überschreitung wird der Vernebler abgeschaltet. Die blaue 
LED zeigt an, dass Wasser im Tank ist. Wenn leer: Blaue LED aus, rote 
LED blinkt und sonst alles aus. Ohne Wasser überhitzt sonst das 
Ultraschallteil.

Mein Problem waren die 3,3V (PWM aus ESP8622) die ich für die Leistung 
des Verneblers verwenden wollte. Mit Hilfe einer Transistorschaltung 
habe ich ein 5V PWM Signal realisiert, welches dann über einen 
Kondensator geglättet wird und über die Spannung die Leistung des 
Ultraschallverneblers steuert.

Jetzt funktioniert der Vernebler so, wie ich es mir vorgestellt habe.

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.