Forum: Haus & Smart Home Pelletsverbrauch messen mit Spannungslogger


von Markus H. (mh2022)


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Hallo,

ich möchte meinen Pelletsverbrauch (Zentralheizung) messen über den 
Befüllmechanismus vom Pelletstank zum Pelletsbrenner mittels einem 
Spannungslogger.

Dieser Befüllmechanismus ist wie folgt:

Aus dem Pelletstank werden die Pellets in einen Trichter gesaugt. Unten 
am Trichter ist eine frei bewegliche Klappe mit einem Gegengewicht. 
Übersteigt die Masse im Trichter die "Masse des Gegengewichts", öffnet 
die Klappe und die Pellets fallen in den Vorratsbehälter des 
Pelletsbrenner. Die klappe schliesst dann wieder durch die Masse des 
Gegengewichts. Das wiederholt sich ca. 6 mal, dann ist der 
Vorratsbehälter voll.

An der Platine der Anlage gibt es 3 Kabel für diesen Mechanismus. Dort 
liegen bei Kabel 1 und 3 ca. 24 Volt an, wenn die Trichterklappe 
geschlossen ist und 0 Volt, sobald sich die Trichterklappe öffnet. Die 
Spannung sinkt beim öffnen nicht schlagartig auf 0, sondern pendelt sich 
innerhalb von ca. 1 Sekunde auf nahe 0 ein, bleibt dann ca. 2 Sekunden 
so und pendelt dann wieder hoch auf ca. 24 Volt. Sozusagen synchron mit 
der Klappenbewegung. Da ist ein Sensor verbaut an der Klappe. Man könnte 
auch die Spannung über Kabel 1 und 2 abgreifen. Da ist es genau 
andersrum - also es liegt keine Spannung an, wenn die Trichterklappe 
geschlossen ist, aber ca. 24 Volt, solange sie offen ist.

Ich möchte nun diese Spannung nutzen, um zu zählen, wie oft die Klappe 
geöffnet wird, um dann den Verbrauch hochzurechnen. Am besten mit 
Zeitstempel. Ich brauche also einen Spannungslogger, der dann z.B. 1 mal 
am Tag die Daten an einen Raspberry überträgt, auf dem Homeassitant 
läuft.

So, nun meine Fragen:

Weiss jemand, ob man so einen Spannungslogger fertig kaufen kann ?

Oder nutzt man da besser einen ESP32 über GPIO32 (so wie hier 
beschrieben

https://docs.espressif.com/projects/esp-idf/en/latest/esp32/api-reference/peripherals/adc.html#adc-channels

? Was muss man dann zusammenlöten (Kondensator, Wiederstand,...), damit 
es den ESP32 nicht zerstört ? Oder kann man da einen Spannungsfilter 
fertig kaufen und davor schalten ?

Bin dankbar für jegliche Hinweise.

Markus

von Frank E. (Firma: Q3) (qualidat)


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Ich würde die Verwendung eines Reed-Relais empfehlen. Bei 24V 
Schaltspannung ist der Stromverbrauch so gering, dass das das System 
nicht im Geringsten stören dürfte.

Am ESP wird einfach ein Eingang mit aktiviertem Pullup auf Masse 
gezogen, inkl. softwarebasiertem Entprellen.

Das Reed-Relais ist polungs-unabhängig, sehr spannungs-tolerant und 
sorgt für eine saubere Potenzial-Trennung.

von Christian M. (christian_m280)


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Frank E. schrieb:
> Ich würde die Verwendung eines Reed-Relais empfehlen.

Genau, aber Achtung:

Markus H. schrieb:
> Da ist ein Sensor verbaut an der Klappe.

Dieser Sensor hat wahrscheinlich, wie in der Industrie üblich, einen 
NPN- oder PNP-Ausgang (Industrie-Sprech für open-collector). Das Relais 
muss entsprechend richtig verschaltet werden!

Gruss Chregu

von Markus H. (mh2022)


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Hi,

Danke erstmal.

Das heisst, die 24v, die ich angreife ist die Steuerspannung. Und vom 
ESP greife ich 3,3 V ab und leite sie über den Relais ans ADC ?

Welchen Relais kann man da nehmen ?

Danke

Markus

von Udo S. (urschmitt)


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Markus H. schrieb:
> Und vom
> ESP greife ich 3,3 V ab und leite sie über den Relais ans ADC

Das ist ein rein binäres Signal Ein/aus, da braucht man keinen ADC. Ein 
normaler digitaler Eingang reicht (plus pull-up oder pull down 
Widerstand)

Wie Frank schon geschrieben hat:

Frank E. schrieb:
> Am ESP wird einfach ein Eingang mit aktiviertem Pullup auf Masse
> gezogen, inkl. softwarebasiertem Entprellen.

von Christian M. (likeme)


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Warum misst du nicht am Schneckenmotor des Brenners die aktive Zeit, der 
ist viel präziser und spart dir Basteleien mit der Klappe.

von Markus H. (mh2022)


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Hi Christian,

das ist ein guter Ansatz. Hast Du einen Idee könnte man die Umdrehungen 
messen könnte ?

Die Dauer messen, wie lange Spannung an der Schnecke anliegt - dann 
könmte man ermitteln, Wieviele Pellets diese Schnecke pro 10 Sekunden 
fördert und hochrechnen ? Die Schnecke hat aber 220V. Was braucht man da 
für ein Bauteil ? Auch eun Reed Kontakt ?

Markus

von Ich (Gast)


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Die Schnecke einfach mal 10min laufen lassen, Pellets auffangen und 
wiegen.
Danach kannst du an Hand der gemessenen Zeit ausrechnen, wie viel 
Pellets gefördert wurden.

von Markus H. (mh2022)


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Hallo Gast,

hast Du auch eine Idee, wie man die Dauer messen kann - also nicht für 
den Initialen Abwiegevorgang, sondern während dem Normalbetrieb ?

von Schlaumaier (Gast)


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Ich schrieb:
> Die Schnecke einfach mal 10min laufen lassen, Pellets auffangen und
> wiegen.
> Danach kannst du an Hand der gemessenen Zeit ausrechnen, wie viel
> Pellets gefördert wurden.

Funktioniert nicht.

Ich würde ein Drahtschalter unter der Kappe montieren. Dann brauch ich 
nur die Offen/Zu Zustände zählen.

von Ich (Gast)


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Schlaumaier schrieb:
> Funktioniert nicht.

Achja?

Beide Methoden haben Ungenauigkeiten. In welcher Größenordnung sie 
spielen vermag ich jetzt aber nicht zu beurteilen.

Markus H. schrieb:
> hast Du auch eine Idee, wie man die Dauer messen kann - also nicht für
> den Initialen Abwiegevorgang, sondern während dem Normalbetrieb ?

Die Schnecke kennt vermutlich nur an und aus. Ich weiß nicht, wie es bei 
dir ist, aber meine wird mit 230V betrieben.
Für die Detektion gibt es mehrere Möglichkeiten.

von Schlaumaier (Gast)


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Ich schrieb:
> Die Schnecke kennt vermutlich nur an und aus.

JA, und diese wird Zeitgesteuert bzw. Gewicht gesteuert (durch die 
Klappe) gemacht. Was zuerst eintritt. Es ist aber ein Unterschied ob die 
Schnecke in 1 m tiefen Pellets arbeitet oder in 5 cm.

Weshalb das nicht wirklich funktioniert.  Die Klappe löst aus, wenn das 
Gewicht erreicht ist. Und das ist dann relativ genau.

von Markus H. (mh2022)


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Hiet werden vielleicjt die Schnecken "verwechselt". So eine Anlage hat 2 
Schnecken.

Die erste befördert die Pellets vom Pellettank rais, damit die vom 
Sauggebläse erfasst erden können. Das Sauggebläse befördert sie zum 
Trichter. Vin dort fallen sie in den Vorratsbehälter.

Die 2. Schnecke transportiert die Pelllets vom Vorratsbehälter in den 
Brennraum.

Ich vermute, Christian hat diese Schnecke gemeint.  Und ich denke, das 
würde auch funktionieren. Eben über die Messung der Zeit, wie lange an 
der 2. Schnecke Spannung anliegt.

Aber wir greife ich die Spannung ab und leite sie an den ESP32 zum 
Zeitmessen weiter, ohne dass der abraucht ?

Markus

von Wolfgang (Gast)


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Frank E. schrieb:
> Ich würde die Verwendung eines Reed-Relais empfehlen. Bei 24V
> Schaltspannung ist der Stromverbrauch so gering, dass das das System
> nicht im Geringsten stören dürfte.
>
> Am ESP wird einfach ein Eingang mit aktiviertem Pullup auf Masse
> gezogen, inkl. softwarebasiertem Entprellen.

Die Softwareentprellung kann man sich sparen, wenn man das Signal gar 
nicht erst vorher durch ein Relais verprellt. Wenn der Strom für ein 
Relais reicht, kann man damit genauso gut einen Optokoppler füttern.

Eine andere Möglichkeit wäre ein induktiver Näherungssensor oder ein 
Hall-Sensor mit Magnet, die sich die Bewegung der Klappe abgucken.

von Frank E. (Firma: Q3) (qualidat)


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Wolfgang schrieb:
> Frank E. schrieb:

> Die Softwareentprellung kann man sich sparen, wenn man das Signal gar
> nicht erst vorher durch ein Relais verprellt. Wenn der Strom für ein
> Relais reicht, kann man damit genauso gut einen Optokoppler füttern.

Die Vorteile von Reed-Relais habe ich ausdrücklich beschrieben: 
Polaritätsunabhängig (wenn ohne Freilaufdiode) und extrem 
Spannungstolerant (das 24V-Relais von Meder zieht bereits bei 12V und 
verträgt bis weit über 30V ohne Schaden zu nehmen). Wenn es nicht um 
Schnelligkeit geht (wie hier), ist das Reed-Relais wesentlich robuster 
als ein Optokoppler.

Die Entprellung besteht aus 1 Zeile Code, was für ein Aufwand!

Ich habe mit mehreren Dutzend Reed-Relais ein umfangreiches Monitoring 
an die SPS einer älteren Autowaschanlage "angedockt", läuft seit 
mehreren Jahren 24/7 vollkommen störungsfrei.

: Bearbeitet durch User
von Markus H. (mh2022)


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Hallo zusammen,

ich brauche nichts an der Klappe installieren. Die Anlage hat schon 
einen Klappensensor. Diser liefert die 24V und speist diese in der 
Platine ein fpr die Steuerung der Anlage. Diese greife ich ab.
 Alles kein Problem.

Die Frage ist ejer, wie bekomme ich due 24V an den ESP32 zum Zählen.

Das mit dem Relais scheint mir relativ einfach zu sein. Wenn ichvdas nun 
ruchtig verstanden habe, leite ich 3,3 V vom ESP32 über dieses Relais an 
einen digitalen GPIO. Ist das so richtig ?

Markus

von Wolfgang (Gast)


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Markus H. schrieb:
> Die Frage ist ejer, wie bekomme ich due 24V an den ESP32 zum Zählen.

Die erste Frage muss sein: Wie belastbar sind die 24V?

Bei der Gelegenheit kann man auch gleich klären, wie stabil die sind, 
alleine schon, damit Frank E. keine Alpträume wegen 
Spannungsschwankungen zwischen 12 und 30V hat, auch wenn es relativ 
unkompliziert ist, einen Optokoppler passend dafür zu rüsten. Die LED 
darin brauch nur etwa 1.2V und der Rest wird sowieso in Widerständen 
oder einer Z-Dioden verbraten. Und für den Fall, dass jemand sich nicht 
zutraut, den richtig gepolt anzuschließen, gibt es auch zahllose 
Optokoppler mit zwei antiparallel geschalteten LEDs, so dass die Polung 
völlig wurscht ist.

von Schlaumaier (Gast)


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Markus H. schrieb:
> Die Frage ist ejer, wie bekomme ich due 24V an den ESP32 zum Zählen.

Vielleicht mit einer Strom-Erkennungsschaltung.

Hab ich mal für ein paar Euro bei Ebay gekauft, aber nie getestet, weil 
ich sie nicht mehr brauchte.

Bei Ebay als Stromsensor zu finden. Aber k.a. da wie gesagt nie 
getestet.

von Schlaumaier (Gast)


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Nachtrag:

Ich meine so was.

https://www.berrybase.de/sensoren-module/strom-spannung/acs712-stromsensor-modul-30a

Aber wie gesagt. Keine Ahnung ob das funktioniert.

von Frank E. (Firma: Q3) (qualidat)


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Markus H. schrieb:
> Hallo zusammen,

> Das mit dem Relais scheint mir relativ einfach zu sein. Wenn ichvdas nun
> ruchtig verstanden habe, leite ich 3,3 V vom ESP32 über dieses Relais an
> einen digitalen GPIO. Ist das so richtig ?
>
Fast. Du stellst den GPIO auf Ausgabe, mit internem Pullup (nach Plus). 
Das Relais zieht diesen Pin (bei Stromfluss in der Spule) auf Ground ...

https://www.reichelt.de/de/de/reedrelais-24v-1-schliesser-1a-ri-2000-ohm-sil-7271-l-24v-p27671.html?r=1

Aufpassen! Diese Relais gibts auch mit interner Freilaufdiode parallel 
zur Spule. Da muss man bei Gleichspannugn auf die Polarität achten 
(Sperrichtung), für Wechselspannung sind die nicht geeignet (auf der 
Steuerseite).

: Bearbeitet durch User
von mem (Gast)


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Ich würde dafür einfach ein Shelly 1 nehmem, der läuft auch mit 24VDC. 
Signal mittels Reed Relay abgreifen, von da an den Shelly Eingang.

von Cha-woma M. (Firma: --------------) (cha-ar-196)


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Markus H. schrieb:
> Ich möchte nun diese Spannung nutzen, um zu zählen, wie oft die Klappe
> geöffnet wird, um dann den Verbrauch hochzurechnen. Am besten mit
> Zeitstempel. Ich brauche also einen Spannungslogger, der dann z.B. 1 mal
> am Tag die Daten an einen Raspberry überträgt, auf dem Homeassitant
> läuft.

Ich hab meine Zweifel, ob da was quantitative rauskommen kann?
Ich mein, ob du nicht mehr als eine grobe Hausnummer ermitteln wirst.

von Mike R. (Gast)


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Cha-woma M. schrieb:
> Ich mein, ob du nicht mehr als eine grobe Hausnummer ermitteln wirst.

Immerhin ist die Auflösung von Hausnummer so gut, dass der Postbote 
jeden Brief los wird.

Die Statistik lehrt einen, dass, obwohl die Einzelportionen nicht immer 
auf's Gramm genau gleich sind, der Mittelwert einen recht zuverlässigen 
Wert annimmt.

von Cha-woma M. (Firma: --------------) (cha-ar-196)


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Mike R. schrieb:
> Die Statistik lehrt einen, dass, obwohl die Einzelportionen nicht immer
> auf's Gramm genau gleich sind, der Mittelwert einen recht zuverlässigen
> Wert annimmt.

Wer Äpfel mit Birnen vergleicht, liegt immer richtig!

von Markus H. (mh2022)


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Wollte mich kurz melden, wie es ausgegangen ist:

Über einen Optoloppler schalte ich 3,3 Volt  vom ESP8266 an einen GPIO 
durch. Also wenn die Klappe offen ist, ist am GPIO An, sonst Aus.
Im Home Assistant zähle ich, wie oft sich der Zustand auf An ändert = 
Klappe offen. Pro Klappenbewegung habe ich ca. 1,5 Kg Pellets.

Markus

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