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Messtechnik-Spielerei

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  •  Benji
  •   Gold-Award
5.1.2013 - 9.3.2014
51 Antworten 51
51
Hallo zusammen,

das Ergebnis meiner Bastlerei der letzten Wochen:

2013/20130105741145.JPG

Überwachung meiner Heizung (Wärmepumpe). Es werden sechs Temperaturen gemessen (Sole, Heizung, Warmwasser, jeweils Vor- und Rücklauf), für Heizung und Warmwasser der Durchfluss
(Liter/Minute) mittels Ultraschall-Durchflussmessern ermittelt, und von vier Stromkreisen (Kompressor, 2 umwälzpumpen, Steuerung) die Leistung bzw. Energie mittels handelsüblicher Hutschienenzähler und S0-Ausgang
gemessen. Aus wen Messwerten lässt sich die thermische Energie
ermitteln, und aus dem Vergleich von thermischer und elektrischer Energie ergibt sich der COP und die Jahresarbeitszahl.

Die Ergebnisse werden auf einem großen Display dargestellt, und per RS232 sekündlich an einen PC übertragen und dort in eine SQLite-Datenbank geschrieben.


2013/20130105425365.JPG

Was kann das Ding so:

- Interface zu vier Stromzählern mit S0-Ausgängen mit Optokoppler und Impulsformung

- Interface zu den zwei Durchflussmessern

- ziemlich genaue (24 bit) Temperaturerfassung für 2xPT100 / 4xPT500 mit ADS1248

- Hauptprozessoer ATmega328, RS232, batteriegepufferte Uhr, zusätzlicher Zeitempfang per DCF77
Das für mich spannende: sekundengenaue Auswertung aller relevanten Daten, und vor allem getrennte Erfassung der Daten von Warmwasserbereitung, Heizung und Kühlung (letzteres muss ich angesichts der momentanen Außentemperaturen wohl bald aktivieren...)

Ach ja, und dann ist da noch mein spezieller Freund, der ADS1248:
2013/20130105256786.JPG Meine erste selbst geätzte doppelseitige Platine, mein erster "echter" SMD-Chip selber gelötet, und dann gleich ein TSSOP... aber hat auf Anhieb funktioniert!

(für die Nicht-Techniker: Das schwarze Ding hat 28 Füße, und der Abstand von Fuß zu Fuß beträgt 0.6 mm)

Daten sind noch nicht repräsentativ, da erst seit wenigen Tagen in betrieb. Aber ein paar interessante Erkenntnisse haben sich schon abgezeichnet....

  •  schaushauns
  •   Bronze-Award
5.1.2013  (#1)
Respekt!
wann gehst damit in serie? emoji

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  •  gdfde
  •   Gold-Award
5.1.2013  (#2)
Coole Spielerei emoji

Wie hast du die Tempsensoren montiert?
Aufgepickt mit Wärmepaste oder direkt in die Leitung rein mit Tauchfühler?

Wieviel hat dich der Spaß ungefähr gekostet (Geld, nicht Nerven und Zeit emoji )

Ich logge momentan die VL VL [Vorlauf]/RL Temperaturen in 15 Sekunden Intervallen, da läppert sich mit der Zeit schon einiges an Datensätzen zusammen.
Bei sekündlichen Werten wirds dann datenbanktechnisch auch schon eine Herausforderung (Aggregierung, automat. Löschen usw)

Aber Respekt !

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  •  Benji
  •   Gold-Award
6.1.2013  (#3)
Die beiden PT100 für die Sole sind "Anlieger-Sensoren", einfach außen an den Rohren befestigt und unter Armaflex begraben. Die PT500 für Heiz- und WW WW [Warmwasser]-Kreise sind Tauchfühler. Die waren allerdings bei den ehemaligen Wärmemengenzählern schon mit dabei bzw. montiert (von den WMZ nutze ich nur mehr die Sensoren)

Gekostet hat die Elektronik um die 50 Euro. Temperatursensoren waren schon vorhanden. Für die 4 Stromzähler (einer davon dreiphasig) muss man halt nochmal um die 200€ rechnen.

Logging ist momentan noch kein so großes Problem, da ich zwar im Sekundenabstand logge, aber nur wenn eine Differenz zum vorhergehenden Wert da ist. Aber da gibts noch das eine oder andere optimierungspotential.

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  •  chris5020
6.1.2013  (#4)
Viel Datenmüll - Wirklich interessantes Projekt.

Im Moment klingt das unheimlich spannend, aber hast dir mal überlegt was du da machst?

12 Werte/Sekunde, d.h. 60*60*24*365 = 31,5 Millionen Datensätze pro Jahr, aber das hast eh schon erkannt.

Besser wäre:
Aktuelle Daten z.B. nur bei Differenz zum alten Wert speichern, damit reduziert sich das Volumen drastisch.

Und dann noch eine vernünftige Kumulierung, z.B. am Monatsende die Daten zusammenkumulieren auf vernünftige Verläufe im 15 Minuten-Raster.

Glaubst du, dass du die Daten wirklich mal so genau ansiehst?


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  •  Benji
  •   Gold-Award
6.1.2013  (#5)
Datenmüll? - meine Daten sind kein Müll! emoji

Ich speichere eh nur bei Änderung, keine Sorge. Kumulieren, in eine RRDB speichern etc ist ja kein problem.

Die relevanten Daten (thermische / elektrische Energie) welche für COP und JAZ JAZ [Jahresarbeitszahl] wichtig sind, werden ohnehin im Gerät batteriegepuffert aufsummiert.


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  •  chris5020
6.1.2013  (#6)
das klingt schon besser - muss noch schauen, wie ich das bei mir dann löse, vermutlich teilweise mit 1-wire und in eine mysql, aber da hab ich ja noch ein paar Monate Zeit :)

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  •  Claud
  •   Gold-Award
6.1.2013  (#7)
..Respekt! ! emoji


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  •  teslason
6.1.2013  (#8)
da hat wer viel Zeit über die Feiertage gehabt... emoji

find ich gut...

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  •  New_Projekt
  •   Gold-Award
6.1.2013  (#9)
Sehr interessantes und zeitaufwendiges Projekt.
IDM Energie bietet dieses System kostenlos unter dem Namen "NavCenter" an.
Übertragen wird alles per Netzwerk an einen Rechner und via App an dein Smartphone.
Absolut cool und in jedem Fall auch Stand der Technik.


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  •  gdfde
  •   Gold-Award
6.1.2013  (#10)
Ich mach das ganze mit ip-symcon.
Die sw hat 100 € gekostet und hat eine DB inkludiert, die ein bisl Intelligenz eingebaut hat.

Macht aber preismässig nur Sinn, wenn man damit auch steuern will...quasi HS, nur billiger und offener.

Zum reinen loggen tuts wahrscheinlich auch eine oss Lösung, die es gratis gibt.

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  •  wayfinder
  •   Silber-Award
6.1.2013  (#11)

zitat..
Ich speichere eh nur bei Änderung, keine Sorge.


Welche Messgenauigkeit?

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  •  Benji
  •   Gold-Award
6.1.2013  (#12)
Messgenauigkeit - Auf die Frage hab ich gewartet emoji

Durchflussmesser: 1-2% je anch Durchfluss (Kamstrup UltraFlow)

Energiezähler (elektrisch) Genauigkeitsklasse 1

Termperaturmessung: 24 Bit, davon 17-18 Bit rauschfrei.

absolute Temperaturgenauigkeit ist zweitrangig (und in Ermangelung einer Referenz auch schwer feststellbar), Differenzgenauigkeit (und die ist relevant für die thermische Leistung/Energie) < 0.05 Kelvin.

genau genug?



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  •  wayfinder
  •   Silber-Award
6.1.2013  (#13)
Ja genau genug, deshalb meine Frage. emoji
Die Änderungen werden ja statistisch mehr, je genauer die Messung. Also doch Datenfriedhof?

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  •  Benji
  •   Gold-Award
6.1.2013  (#14)
Datenfriedhof - mit irgendwas muss ich die 6 TB in meinem Server ja beschäftigen emoji


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  •  roennie
  •   Bronze-Award
6.1.2013  (#15)
Feeeesch - Lässig gelöst, Respekt!
Bzgl. Messunsicherheit. Wenn schon spielen, dann ordentlich ;)
Was kann ich bei Bedarf bieten:
*) Trockenofen als thermische Sollquelle und Kalibrator für die Temperaturfühler
*) Handkalibrator zur Simulation der Fühler an den Messeingängen
...und wenn's ganz wichtig ist, organisier ich einen Coriolissensor, damit wir den Durchfluss jenseits der 4ten Kommastelle auch noch messen ;)

Die PTs gehören schon kalibriert, hast sie ja nur per 2-Leiter verkabelt. Die 3-Leiter-Version kannst ja zu Ostern basteln emoji

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  •  Benji
  •   Gold-Award
7.1.2013  (#16)
@roennie - danke für die Blumen emoji

mein Problem ist/war, dass die Sensoren nicht einfach auszubauen sind, sonst hätte ich zumindest die 1-Punkt-Kalibrierung mit Eiswasser durchgeführt.

Das mit dem Handkalibrator klingt spannend! Was ist das / tut das?

Bis eben wusste ich nciht was ein Coriolis-Sensor ist. Wieder was gelernt, danke! Allerdings mag ich im Moment grad nicht meine ganzen Kreise enleeren, spülen, entlüften und neu befüllen emoji

Die 2-Leiter Verkabelung hab ich deshalb, weil a) die Sensoren (bis auf zwei unwichtige) nur zwei Anschlüsse haben, und fest verbaut sind, und b) ich einen zusätzlichen Wandler gebraucht hätte (der eine ist mit 6xZweileiter ausgelastet)

Das ist aber eigentlich kein Problem: Die Sensoren sind paarweise identisch und "gematcht", die Leitungslänge und der leitungseinfluss ist identisch, und da ich primär an der Temperaturdifferenz interessiert bin, eliminiert sich der Leitungeinfluss eh sowieso.

Eine einfache Kalibrierung hab ich eh durchgeführt: Heizbetrieb, und dann einfach den Kompressor abschalten. Dann sollte sich Vorlauf und Rücklauf angleichen, was sie bis auf 0.05 Kelvin auch tun.

lg Michi


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  •  roennie
  •   Bronze-Award
7.1.2013  (#17)
Mit Handkalibrator - meint man umgangssprachlich einen Gerät, dass die externen Fühler Deiner Messschaltung simuliert. Man schließt die Sensoren von der Messeinrichtung ab und stattdessen den Kalibrator an. Nun verhält sich der Kalibrator so, als wäre er ein PT100/PT500/Thermoelement/etc.
Der Vorteil: Das Ding kann jeden Temperaturwert des Sensors vorgeben, damit man seine Kalibrationskurve ermitteln kann.

Wenn Dich spielen willst, kein Problem. Ein System liegt bei mir im Büro. Das mit dem Schneeausflug samt Nachwuchs könn ma temperaturbedingt eh abhaken ;)

Aja, ich glaub nicht, dass jemals seit Menschengedenken eine Heizungsanlage mit einem Coriolissensor vermessen wurde....es gibt immer ein erstes Mal emoji

Wofür ist eigentlich sechste Platinenmontageplatz bei Deiner Schaltung? Updates geplant?

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  •  Benji
  •   Gold-Award
7.1.2013  (#18)
Kalibrator - Ja, wenn ich mir das teil mal ausborgen könnte, das wäre schon hochinteressant!

Der Freie Platz ist für eine Erweiterung geplant: zum einen möchte ich früher oder später die Steuerung der WPWP [Wärmepumpe] anbinden um auch von dort Betriebsparameter auszulesen, zum zweiten überlege ich die Umwälzpumpen auch irgendwie mitzuregeln (die hätten einen 0-10V Stelleingang)


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  •  speeeedcat
  •   Gold-Award
7.1.2013  (#19)
@benji: kann ich beim X² eigentlich ausser daten wie soletemp, vorlauf, innentemp., laufzeit (rücklauf z.b. sehe ich gar nicht, kompressorstarts usw.)auslesen?

sorry für OT OT [Off Topic], welchen verbrauch hast du jetzt wöchentlich an Kw/h?
interessiert mich deshalb, da du ja das gerät selbst "kalibriert" hast (alter thread) und ich quasi nur mit den werkseinstellungen rumtüftleemoji)
will halt auch das maximum rausholen.

gruß, alex

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  •  gloitom
  •   Gold-Award
11.1.2013  (#20)
@Benji - Wenn du mal die X² anbindest und eine alternative zum D&W 170.0091 Modbus Adapter bastelst, dann lass es mich wissen, ich wäre da sehr interessiert daran emoji

@speeeedcat Datenpunkte der X²:
http://knx-user-forum.de/attachments/knx-eib-forum/22001d1353099451-waermepumpe-wohnraumlueftung-drexel-und-weiss-900-6660_xx_ti_modbus_de.pdf

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  •  Benji
  •   Gold-Award
12.1.2013  (#21)
@speeedcat: sorry, hab deine Frage überlesen:

Kompressorstarts weiss ich jetzt nicht, aber auf jeden Fall gibts die Betriebsstunden des kompressors.

momentan pro Woche:
180 kWh Wärme
42 kWh Strom Wärmepumpe
4,5 kWh Strom Sole-Pumpe
2,5 kWh Strom Umwälzpumpe

ergibt einen COP von 4,2 / 3,8 / 3,6

(4,2 nur WPWP [Wärmepumpe], 3,8 WPWP [Wärmepumpe]+Sole-Pumpe, 3,6 WPWP [Wärmepumpe]+beide Pumpen)

@gloitom: ich wusste gar nicht dass es einen ModBus-Adapter gibt, offen gesagt weiss ich auch gar nciht was ModBus ist emoji

Deine verlinkten Dokumente lassen sich nicht öffnen ohne Login

Ja, es ist grad was im laufen mit X2 auslesen. ist aber noch zu früh. Aber: wenn dann nur auslesen, nicht steuern!


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