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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Durchflussmessung von aussen


Autor: Frank (Gast)
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Hallo zusammen,

da ich gerne meine Heizung bzw. besser gesagt die Pumpen meiner Heizung 
anhand des Durchlaufes regeln möchte, bin ich auf der Suche nach einer 
Möglichkeit den Durchfluss aussen am Rohr zu messen.

Ich habe schon etwas von Ultraschall Messgeräten gelesen, kann aber 
weder das Prinzip noch eine Schlatung dafür finden.

Hat einer von Euch eine Idee, wie so etwas funktioniert?

Danke vorab und Gruß

Frank

P.S. Ich weiss das es bereits Pumpen gibt die so etwa können. Also bitte 
nicht diesen Tip posten.

: Gesperrt durch Moderator
Autor: STK500Besitzer (Gast)
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Vielleicht finde ich die Unterlagen noch.
Ich bin der Meinung, dass die Messung mit Ultraschall auf dem 
Doppler-Prinzip* beruht. Man sendet eine bestimmte Frequenz schräg "ins" 
Rohr und empfängt auf der anderen Seite diese Frequenz. Wenn die 
Schallwellen nur durch das Medium mitgezogen werden, entsteht auf jeden 
Fall eine Phasenverschiebung, wenn nicht sogar eine Frequenzänderung.

Autor: Stephan Plaschke (steph0815)
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Verstehe ich das richtig das du den Durchfluss berührungslos messen 
willst? Wenn du das meinst denke ich auch das du nicht Ultraschall 
sondern ein Magnetfeld Prinzip meinst. Das ganze ist aber etwas tricky. 
Habe mich im Praktikum damit viel befasst, musste leider zu den 
Entschluß kommen das es nicht ganz einfach ist.
Für ein paar Grundlagen könnt ich dir ein paar pdf`s schicken, musst 
dann eben die Mail rüberreichen(dauert aber bis Montag). Ansonsten schau 
mal bei Tyco auf der Homepage. Die bauen so etwas, ist aber nicht 
billig.
Würd mich aber freuen wenn das weiter behandelt wird denn interessiert 
bin ich immer noch daran.

mfg
Stephan

@edit
ok STK500Besitzer war schneller und kennt das Ultraschallprinzip

Autor: Dieter Stotz (Gast)
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Frank,

das Prinzip heißt Laufzeitmessung. Von außen zu messen ist aber relativ 
ungenau, weil die Rohrwandung das Signal stark dämpft. Die genaueren 
Verfahren (vor allem magnetisch induktiv) sind invasiv und genauer.

Wozu genau soll denn der Durchfluss geregelt werden? Hierfür müsste man 
ja die Pumpe per Umrichter steuern, und eine Regeleinheit wäre auch 
notwendig. Im meine, im Prinzip machen die Heizkörperregler ja bereits 
eine lokale Durchflussregelung.

Dieter

Autor: Dieter Stotz (Gast)
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Stephan,

er meint Ultraschall von außen. Was Du meinst, geht nicht 
'berührungslos', weil man fürs MID-Verfahren zwei Elektroden in einem 
isolierenden Rohrstück benötigt. Das Magnetfeld selbst wird zwar im 
'Trockenen' hergestellt, aber das oben Genannte ist HighTec, auch wenn 
es sich einfach anhört.

Dieter

Autor: Frank Z. (frankza)
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Hallo,

ich bin für jede Hilfe und Prinzipien offen.

Regeln möchte ich die Pumpe, da ich es satt bin die Pumpe auch dann mit 
voller Leistung laufen zu lassen, wenn gar kein Durchfluss da ist. Dies 
ist z.B dann der Fall, wenn die Heizung auf Nachtabsenkung schaltet und 
alle Heizkreisläufe (Fussbodenheizung) abschalten. Da dies auch tagsüber 
mehrmals vorkommt, möchte ich gerne die Pumpe auf ein minimum 
herunterfahren und somit Energie sparen. Des weiteren möchte ich aber 
auch die Pumpe voll hochfahren, wenn sehr viele Kreisläufe offen sind 
und ich Menge warmes Wasser benötige.

Gruß

Frank

Autor: klaus (Gast)
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hi,

wie wär's mit einer temperaturmessung hinter der pumpe
(viel durchfluss, hohe temperatur ==> pumpe muss schneller werden)
nur zum abschalten müsste man sich was überlegen...

oder wie wär's mit einer geräuschmessung (durchfluss-geräusch des 
wassers; sollte in einem bestimmten frequenzband liegen)

nur so als idee...


(tastatur ist in ordnung, ich bin nur faul)

Autor: Berti (Gast)
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es gibt auch Durchflussmessungsverfahren (und Geräte) die auf einem 
magnetischen Prinzip aufbauen.
Ich glaub aber nicht das dieses Unterfangen ganz billig ist...

Autor: Frank Z. (frankza)
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Hallo Klaus,

das Prinzip (Wärmemessung) habe ich für meiner Zirkulationspumpe 
(Warmwasserversorgung) vorgesehen.

Ich habe nur gehofft, dass es ein anderes Prinzip gibt mit dem ich für 
die Heizung den genauen Durchfluss bestimmen kann. Hier habe ich aus 
meiner Sicht nämlich das Problem, dass ich nicht weiss ob nur ein 
Kreislauf auf ist oder n Kreisläufe. Die Temperatur würde sich ja nicht 
durch die Anzahl der offenen Kreisläufe andern, da die Vorlauftemperatur 
konstant ist.

Gruß

Frank

Autor: max (Gast)
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Hallo,

bei einer Ölheizung wird mehr angesaugt als zur Verbrennung benötigt. 
Ein Teil wird dann wieder in den Tank zurückgeführt. Ich glaube das ist 
wegen Verstopfungen auf diese Art gelöst.

Eine Mengenmessunger müsste zwei Sensoren haben. Die Auswertung ist die 
Differenz der Sensorsignale.
Es könnte dadurch die Messung sehr ungenau werden.

Gruß
max

Autor: Martin (Gast)
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Hier gibts zu allen gängigen Messverfahren das Prinzip vom Marktführer 
für solche Messgeräte:

http://www.krohne.de/Produkte.3054.0.html

Sicher die Geräte sind für deinen Fall nicht geeignet aber zu dem 
Prinzipien ist die Seite schön ich hatte mal ein Vortrag darüber 
gehalten.

Für die Zirkulationspumpe (Warmwasserversorgung im Haus) habe ich so ein 
Einbauteil das Schaltet die Pumpe aus, wenn das Wasser in der 
Zirkulationsleitung warm ist. Es ist eine Mischung aus Strömungswächter 
und Temperatursensor müsste heute abend mal schauen wie das Teil genau 
funktionier vielleicht wär das ja was für Dich.

Autor: Marko (Gast)
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@ max,
du bist beim Heizkessel und Brenner bzw. Einspritzpumpe.
Ja, da gibts Vor- und Rücklauf.
Eine andere Möglichkeit währ noch über den Druck zu gehen.
Vor und hinter der Zirkulationspumpe den Druck messen.
Geht hinter der Pumpe der Druck stark hoch arbeitet sie gegen
das geschlosene Ventil. geht die Druckdifferenz runter sind
Abnehmer auf, Pumpe kann hoch schalten.

Autor: J§1M43/o (Gast)
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Hi,

kauf Dir einfach eine ELKTRONIK-Pumpe. Dort wird anhand von idirekten 
Messverfahren, der "Bedarf" ermittelt und die Pumpe geregelt.

z.B. WILO Stratos ECO (deutsch-französisch),
     Grundfos ALPHA-PRO (dänisch)

Nimm eine EC-Pumpe, da dort der  Wirkungsgrand wesentlich besser ist !

PS.: Ich weiß wovon ich rede, ich bin in der Produktentwicklung der 
Dinger ;-)

Autor: THM (Gast)
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Um auf das Ultraschallverfahren zurückzukommen:
dafür brauchst du einen gewissen Mindestrohrdurchmesser.
Desweiteren (wie schon gesagt) die Wandstärke und den Innendruchmesser 
des Rohres, evtl. die Dicke des Lackes, Das Medium (Schall-Laufzeit) und 
das Material des Rohres.

Das Prinzip baut auf der Differenz der Schall-Laufzeit auf 
(Doppler-Effekt).
Zwei Sender/Empfänger werden mit bekanntem Abstand auf der Rohrleitung 
montiert (beruhigte Strecke, es darf keine Luft oder Verwirbelung drin 
sein), mit Kontaktmittel (wie das Gel beim Doc). Dann wird abwechselnd 
von einem Geber zum Andern ein Ultraschall-Burst gesendet und die 
Laufzeit gemessen.
Anhand der Laufzeitdifferenz und dem Rohrquerschnitt und der o.g. 
Parameter kann man nun den Massendurchfluss berechnen. Einfacher ist die 
Durchflussgeschwindigkeit zu berechnen.

Für die Heizungsrohre (meist 22mm Kupfer) ist dieses Verfahren aber kaum 
zu verwirklichen, da der Durchmesser einfach zu klein ist.

Induktiv geht auch, ist aber, wie schon erwähnt, 'high-tec' und noch 
komplizierter als Ultraschall.

Also lieber einen Flügelrad-Durchflussmesser 'reinbauen 
(Temperaturbereich beachten!), der gibt meist schon Impulse (Hallsensor) 
oder einen Sinus aus, was mit einem µC einfach auszuwerten ist.

Autor: Steffen (Gast)
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Kannst du nicht "einfach" die Informationen über deine abgeschalteten 
Wärmekreise verwenden? Wenn du alles runter gefarhren hast und kein 
Durchfluss mehr da ist, dann kannst du die Pumpe aus schalten. Oder gibt 
es da mehere Stufen?

Steffen.

Autor: THM (Gast)
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Ich habe auch vor, die Pumpe zu regeln. Werde das aber über die Vorlauf- 
Rücklauf- Temperaturdifferenz machen.
Wenn die Räume keine Temperatur mehr aufnehmen (kleine Differenz) kann 
die Durchflussmenge 'runter => Drehzahl 'runter.

Autor: bas_ratte (Gast)
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Das macht Heute jeder bessere Pumpe von Wilo.

Autor: THM (Gast)
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>Das macht Heute jeder bessere Pumpe von Wilo.

Stimmt.
Bei mir sind noch einige andere Regelungen im Eingriff (Solar/elektrisch 
gespeister Blockspeicher), diverse Wärmetauscher (Heizkreis direkt, 
Warmluft, Feststoffofen).
Wenn die Pumpe langsamer dreht kommt die Rücklauftemperatur länger 
verzögert am Kessel an, darum gibt's (bei mir) ein paar Sachen mehr zu 
berücksichtigen.

Ansonsten würde ich auch ein paar € in eine gute Wilo-Pumpe investieren.

Autor: THM (Gast)
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Ach ja:
>kannst du die Pumpe aus schalten

Das kompliziert die Sache, da du so keine Vor- Rücklaufdifferenz mehr 
kriest und das Aufheizkriterium anderweitig erkennen musst (mehr 
Temperaturfühler o.Ä.).

Autor: CNChris (Gast)
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Ähm ich weiß jetzt nicht genau wie so eine Heizung funktioniert. Ich 
denke es läuft so ab, dass die Pumpe - die das Wasser befördert - 
eingeschaltet wird, sobald das Wasser zu kühl ist. Das heißt bei einem 
Temperaturunterschied schaltet die Heizung ein. richtig?
Dann würde ich eben indirekt den Durchfluss messen. Das müsste doch 
klappen. Das heißt, du nimmst eine Stromzange, die du um die Zuleitung 
deiner Pumpe klemmst. Dann müsstest du doch sehen, wann die Pumpe 
einschaltet. Wenn du weißt, welche Fördermenge die Pumpe hat (man 
beachte dann die Ausdehnung durch Wärme bei Flüssigkeiten) und du weißt, 
wieviel sie pumpt.

vllt. liege ich auch falsch ;-)

Autor: THM (Gast)
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Naja, die Pumpe sollte eigentlich immer laufen, außer man hat genügend 
Naturumlauf. Das ist aber meines Wissens eher selten, oder in Altbauten 
mit mächtig dicken Rohren ;).
Die Fördermenge der Pumpe hängt von der Öffnung der Thermostaventile an 
den Heizkörpern ab. Das kann soweit gehen, dass die Pumpe 'im eigenen 
Saft' dreht.
Klar könnte man die Kennlinie der Stromaufnahme in Funktion zum 
Gegendruck aufnehmen, ist aber wohl ein größerer Aufwand, wenn es diese 
nicht schon vom Hersteller gibt.
Man könnte -theoretisch- einen Kaltwasserpfropfen einspeisen und messen 
wann er am Rücklauf ankommt. Dazu müsste man aber das Wasserinventar des 
Heizkreises kennen. Auch würde der Pfopfen sich in den Heizkörpern 
aufwärmen und vermischen, so daß fast kein Unterschied im Rücklauf 
messbar wäre. Wie gesagt - theoretisch!

Autor: Uhu Uhuhu (uhu)
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Um die Geschwindigkeit des Kaltwasserpfropfens zu messen, reichen 
eigentlich einige Dezimeter Rohr.

Den "Propfen" in die Leitung zu bekommen, dürfte das größere Problem 
sein...

Autor: THM (Gast)
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Stimmt, 1m würde reichen!


>Den "Propfen" in die Leitung zu bekommen, dürfte das größere Problem
>sein...
Ohne Hardwareänderung schon.
Ansonsten würde ein Dreiwegeventil reichen, für 1s von Vorlauf auf 
Kaltwasser schalten.

Autor: Holger (Gast)
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Hallo Frank,

kannst Du nicht den Druck hinter der Pumpe messen?

Pumpe läuft -> normaler Förderdruck -> Thermostatventile schließen -> 
Förderdruck steigt an da Pumpe mit gleicher Energie weiterpumpt -> 
Drehzahl der Pumpe runterfahren -> Förderdruck wieder auf "Normalniveau"

-funktioniert nur nicht wenn die Pumpe komplett abgeschaltet wird da 
dann Förderdruck = 0 !

Ich baue grade an meiner Heizungssteuerung und mache es so:

Temperatursensor stellt "Wärmebedarf" in dem entsprechenden Zimmer oder 
am Speicher etc. fest -> ein zugehöriges (Magnet-)Ventil öffnet -> Pumpe 
wird eingeschaltet -> Wärmeerzeuger (Therme) wird gestartet -> 
Solltemperatur im Zimmer etc. ist erreicht -> Wärmeerzeuger abschalten 
-> nach Nachlaufzeit ! Pumpe abschalten

Gruß Holger

Autor: THM (Gast)
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@ Holger:
Ich hatte mir das mit dem Druck auch schon überlegt. Nur waren mir die 
Druckaufnehmer, die die hohe Temperatur (60..70°C) abkönnen zu teuer.

Autor: Uhu Uhuhu (uhu)
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THM wrote:
> Ansonsten würde ein Dreiwegeventil reichen, für 1s von Vorlauf auf
> Kaltwasser schalten.

Ob das so eine tolle Idee ist, möchte ich bezweifeln: Du müßtest 
dieselbe Menge Wasser ablassen und mit dem Kaltwasser Beimischungen, wie 
CaCO3 u.ä. importieren, das dir mit der Zeit den Heizungswärmetauscher 
zusetzt.

Autor: THM (Gast)
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> Uhu Uhuhu:
Haste völlig Recht!
Mal vom Sauerstoffeintrag abgesehen müsste ich gleichzeitig im Rücklauf 
dieselbe Wassermenge entnehmen und abkühlen (ginge ja mittels Kühler im 
Außenbereich).
Also erheblicher Aufwand und Lebensdauerverkürzung für das ganze System.

Schlechte Idee :(

Autor: Uhu Uhuhu (uhu)
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Hatte ich mir nämlich auch überlegt, als ich das OP las ;-)

Autor: Oliver (Gast)
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Drehzahlregelung der Pumpe einer Heizungsanlage in Abhängigkeit vom 
Volumenstrom ist Murks.

>Regeln möchte ich die Pumpe, da ich es satt bin die Pumpe auch dann mit
>voller Leistung laufen zu lassen, wenn gar kein Durchfluss da ist. Dies
>ist z.B dann der Fall, wenn die Heizung auf Nachtabsenkung schaltet und
>alle Heizkreisläufe (Fussbodenheizung) abschalten. Da dies auch tagsüber
>mehrmals vorkommt, möchte ich gerne die Pumpe auf ein minimum
>herunterfahren und somit Energie sparen. Des weiteren möchte ich aber
>auch die Pumpe voll hochfahren, wenn sehr viele Kreisläufe offen sind
>und ich Menge warmes Wasser benötige.

Da solltest du erst noch einmal gründlich drüber nachdenken. Was meinst 
du mit "und alle Heizkreisläufe (Fussbodenheizung) abschalten"? Wer 
schaltet da was ab, und wie?
Und eine Regelung der Art: Viel Durchfluß ergibt viel Leistung, wenig 
Durchfluß ergibt wenig Leistung, macht nichts sinnvolles, ausser 
entweder immer mit Vollgas zu laufen, oder fröhlich zu schwingen. Das 
ist eine Mitkopplung, per se instabil.

Wenn da wirklich die Heizkreise zumachen (was ich nicht glauben kann), 
löst man das mit einer handelsüblichen druckgeregelten Pumpe. Genau für 
dein Problem wurden die erfunden. Wenig Heizlast, alle Ventile zu, 
großer Gegendruck (kleiner Volumenstrom erforderlich): Pumpe regelt 
runter. Große Heizlast, alle Ventile offen, kleiner Gegendruck (großer 
Volumenstrom erforderlich): Pumpe gibt Gas. Direkt über den Volumenstrom 
geht da gar nichts.

>ich weiss das es bereits Pumpen gibt die so etwa können. Also bitte
>nicht diesen Tip posten.

Nö. Volumenstromgeregelte Pumpen gibt es eben nicht.
Und bevor du jetzt anfängst, berührungslose Drucksensoren zu suchen, um 
dir eine druckgeregelte Pumpe selber zu basteln: Die machen das nicht 
mit Drucksensoren, sondern berechnen den Druck aus Motor- und 
Pumpenkennlinie.

Oliver

Autor: gast (Gast)
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> Das Prinzip baut auf der Differenz der Schall-Laufzeit auf
> (Doppler-Effekt).

Falscher könnte man es nicht ausdrücken. Die Messung der 
Strönungsgeschwindigkeiten über die Laufzeitdifferenz von Schall beruht 
genau nicht auf dem Dopplereffekt.

http://de.wikipedia.org/wiki/Ultraschalldurchflusssensor

Autor: Jones (Gast)
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Mit Deiner Idee würdest Du arm! Soetwas Plug'n'Play (Ultraschall von 
außen) bist Du sofort über 10k Euro los.

Beispiel:

http://www.esska.de/esska_de_s/ultraschall-durchfl...

Viel Spaß beim sparen.

Olivers Tip wäre der richtige Weg. Und zudem günstiger :)

Autor: Jones (Gast)
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Hoppla, wieder mal nicht auf's Datum geschaut. Entschuldigung dafür.

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