1-Wire Umweltsensor: Unterschied zwischen den Versionen

Aus FHEMWiki
K (Ph1959de verschob Seite 1wire Umweltsensor nach 1-Wire Umweltsensor: Einpassung in Namensschema und an übliche Schreibweise)
K (Tippfehler korrigiert)
 
(16 dazwischenliegende Versionen von 4 Benutzern werden nicht angezeigt)
Zeile 1: Zeile 1:
= Eigenbau eines 1wire Umweltsensors =
'''1-Wire Umweltsensor''' als Eigenbau.
 
== Beschreibung ==
== Beschreibung ==
Der auf dem DS2450 basierende 1wire UmweltSensor hat folgenden Eigenschaften:
[[File:1wire_Umweltsensor1.jpg|mini|hochkant=2.5|Plot eines sonnigen Tages]]
- Helligkeitserfassung per TSL250
[[File:1wire_Umweltsensor2.jpg|mini|hochkant=2.5|Messwerte]]
- Erfassung solare Einstrahlung per TSL260
[[File:1wire_Umweltsensor3.jpg|mini|hochkant=2.5|Sonniger Tag mit einzelnen Wolken]]
- Luftdruckmessung per MPXA4100A6U
- Messung der Referenzspannung
- 1wireBaustein: DS2450
- TemperaturMessung per DS18B20
- Luftfeuchtigkeitsmessung per HIH-5030 onboard oder per HuckepackPlatine
- passt alles in ein ELV IP65 (Nr: G250C) Gehäuse, fit für den Außeneinsatz


Falls man die Luftfeuchte benötigt, muss man einen anderen (egal!) Messwert abschalten und stattdesen per Jumpereinstellung die Referenzspannung messen.
Der auf dem DS2450 basierende 1-Wire Umweltsensor hat die folgenden Eigenschaften:
Falls man einzelne Messwerte nicht benötigt und die Sensoren nicht bestückt, kann man ebenfalls per Jumpereinstellung den Messport des DS2450 auf Masse ziehen um einen definierten 0-Wert zu erhalten
* Helligkeitserfassung per TSL250
* Erfassung der solaren Einstrahlung per TSL260
* Luftdruckmessung per MPXA4100A6U
* Messung der Referenzspannung
* 1-Wire Baustein: DS2450
* Temperaturmessung per DS18B20
* Luftfeuchtigkeitsmessung per HIH-5030 onboard oder per Huckepackplatine
* passt alles in ein ELV IP65 (Nr: G250C) Gehäuse und ist damit geeignet für den Außeneinsatz


Falls jemand wirklich ALLE Messwerte benötigt kann der Feuchtesensor anstatt auf dieser Platine über die Buchsenleiste per Huckepackplatine aufgesteckt werden. Die Huckepackplatine ist hier zu finden: [http://www.tm3d.de/index.php/1wire-feuchtesensor TM3D.de]
Falls die Luftfeuchte benötigt wird, muss ein anderer (beliebiger) Messwert abgeschaltet und stattdesen per Jumpereinstellung die Referenzspannung gemessen werden. Dazu beim zugehörigen PinHeader des nicht benötigten Messwertes (A,B,C oder D) den Jumper auf D/+ setzen. Falls einzelne Messwerte nicht benötigt werden und die Sensoren nicht bestückt sind, kann ebenfalls per Jumpereinstellung der Messport des DS2450 auf Masse gezogen werden (Jumper auf D/-), um einen definierten Nullwert zu erhalten.


Ursprünglich gedacht für die Rolladensteuerung. In Verbindung mit dem Sonneneinfallswinkel kann man die Rolladen exakt auf einen %-Satz herunterfahren das die Sonne gerade nicht hereinscheint, aber maximalen Lichteinfall zulässt.
Falls wirklich alle Messwerte benötigt werden, kann der Feuchtesensor anstatt auf dieser Platine über die Buchsenleiste per [http://www.tm3d.de/index.php/1wire-feuchtesensor Huckepackplatine (von TM3D.de)] aufgesteckt werden.


Hier ein paar Bilder aus FHEM. Man sieht genau welcher Plot von einem Sonnigen Tag, welcher bei einem relativ bewölktem Tag. Man sieht auch die Anzahl der Wolken bei einem guten Sonnigen Tag
Die Schaltung war ursprünglich geplant für eine Rolladensteuerung. In Verbindung mit dem Sonneneinfallswinkel können die Rolladen exakt auf einen Prozentwert heruntergefahren werden, so dass die Sonne gerade nicht hereinscheint, aber maximalen Lichteinfall zulässt.


[[File:1wire_Umweltsensor1.jpg]]
Auf den abgebildeten Plots ist genau ersichtlich, welcher von einem sonnigen Tag stammt und welcher an einem relativ bewölkten Tag entstanden ist. Auch die Anzahl der Wolken an einem guten, sonnigen Tag lässt sich ablesen.


[[File:1wire_Umweltsensor2.jpg]]
== Schaltplan und Bauteilliste ==
[[Datei:1wire_Umweltsensor_Schaltplan.jpg|300px|thumb|right|Schaltplan]]
[[Datei:1wire_Umweltsensor_Platine.jpg|300px|thumb|right|Platine]]


[[File:1wire_Umweltsensor3.jpg]]
{| class="wikitable"
!  Bauteil
!  Bezeichnung
!  Shop
!  BauteilNr
|-
|  D1,D2
|  Diode
|  Reichelt
|  BAT85
|-
|  C1
|  Elko 47uF
|  Reichelt
|  RAD 47/16
|-
|  C2
|  KeramikKondensator 470pF
|  Reichelt
|  KERKO 470P
|-
|  C3
|  Keramikkondensator 100N, 10%
|  Reichelt
|  X7R-5 100N
|-
|  K5
|  Anreihklemme 3Pol
|  Reichelt
|  AKL 055-03
|-
|  K1,K2,K3,K4
|  Stiftleiste 1x3Pol
|  Reichelt
|  MPE 087-1-003
|-
|  K6
|  Buchsenleiste 1x3Pol
|  Reichelt
|  MPE 094-1-003
|-
|  R1
|  Widerstand 68K
|  Reichelt
|  METALL 68K
|-
|  R2,R3
|  Widerstand 10K
|  Reichelt
|  METALL 10,0K
|-
|  Jumper
|  Jumper
|  Reichelt
|  JUMPER 2,54 SW
|-
|  IC1
|  1wire A/D Wandler
|  http://www.fuchs-shop.com/de/
|  DS2450
|-
|  IC2
|  Lichtsensor
|  http://www.voelkner.de
|  TSL250
|-
|  IC3
|  Sensor Solare Einstrahlung
|  http://www.voelkner.de
|  TSL260 
|-
|  IC4
|  Luftdrucksensor
|  http://www.voelkner.de
|  MPXA4-100 
|-
|  IC5
|  Luftfeuchtesensor
|  http://www.mouser.com
|  HIH-5030
|-
|  IC6
|  Temperatursensor
|  http://www.fuchs-shop.com/de/
|  DS18B20 
|}


== Schaltplan und Bauteilliste ==
Das Platinenlayout (erstellt mit Target3001) ist im unten aufgeführten Forenthread angehängt.
[[Datei:1wire_Umweltsensor_Schaltplan.jpg|400px|thumb|right|Bild 1]]
 
== Hinweise zum Betrieb mit FHEM ==
Die TSL Bausteine müssen zum korrekten Betrieb mit Sonnenschutzfolie geschützt werden. Ansonsten verursacht schon ein wenig Sonne eine Sättigung.
Empfohlen wird eine gängige Sonnenschutzfolie mit 93% UV-Absorption.
Wird die Platine gemäß den vorgesehenen Abmessungen in das dafür konfektionierte Gehäuse [http://www.elv.de/industrie-aufputz-gehaeuse-ip65-modell-g250c.html G250C] eingebaut, so sind zwischen Gehäuse und Klarsichtdeckel 3 Lagen der Sonnenschutzfolie zu legen.
Damit kann man nun in FHEM die Readings A,B,C,D (beim Betrieb mit dem FHEM-Modul OWAD) mittels UserReadings wie folgt umrechnen:
 
SolarEnergie {sprintf("%d", ReadingsVal("$name", "A",0)/0.0038073)}
Sonne {sprintf("%0.2f", ReadingsVal("$name", "A",0))}
Helligkeit {sprintf("%0.2f", ReadingsVal("$name", "B",0))}
Luftdruck {sprintf("%d", (ReadingsVal("$name", "C",0)/ReadingsVal("$name", "D",0)+0.1518)/0.001059)}


[[Datei:1wire_Umweltsensor_Platine.jpg|400px|thumb|right|Bild 1]]
'''Rechenbeispiel:'''


* DS2450
Der TSL260 liefert einen Wert von 111 mV (uW/cm2) bei 940nm. Ein Mikrowatt pro Quadratźentimeter ist dasselbe wie 0,01 W/m². Die maximale Ausgangsspannung am TL260 beträgt 3,8 V, das wäre schon bei etwa 0,34 W/m² erreicht. Nehmen wir also 3 Lagen Sonnenschutzfolie mit bekannter Abschwächung, sagen wir 90%. 0,1*0,1*0,1 = 1/1000.  Damit ergibt sich die solare Einstrahlung in W/m² (maximal ca. 1000 W/m² !) auf den Sensor als gemessene Spannung in V/0,0137.
* HIH-5030
* MPX4100
* DS18B20
* TSL-250
* TSL-260


Die Target3001 ist hier zu finden.
Sättigung wird erreicht bei 340 W/qm, das hat man z.B. dann schon an einem bewölkten Tag, oder morgens/abends bei freiem Himmel.
In diese Näherung gehen natürlich die Charakteristika der Folie ein, die muss man kennen.


== Hinweise zum Betrieb mit FHEM ==
Wird eine andere Sonnenschutzfolie verwendet so gelten näherungsweise folgende Formeln:
Einsetzbar
Abschwächung von 95% : V/0,0013875 -> Sättigung erreicht bei 2738 W/m²
Abschwächung von 94% : V/0,0023976 -> Sättigung erreicht bei 1584 W/m²
Abschwächung von 93% : V/0,0038073 -> Sättigung erreicht bei 998 W/m²


== Weitere Hinweise ==
== Weitere Hinweise ==
Eine funkbasierte Variante ist der [[PanStamp Umweltsensor]].


== Links ==
== Links ==
[http://forum.fhem.de/index.php/topic,16896.0.html Thread im FHEM-Forum]
* [https://www.diefaeuste.de/owncloud/index.php/s/OkS8nfXkAtkgQEM Alle Dateien in der Cloud des Autors]
[[Kategorie:Hardware_Mods]]
* [http://forum.fhem.de/index.php/topic,16896.0.html Thread im FHEM-Forum] (Platinenlayout-Datei im ersten Beitrag)
* [http://forum.fhem.de/index.php/topic,10217.msg85238.html#msg85238 Diskussion im FHEM Forum zur Berechnung der solaren Einstrahlung]
* Details zum Layoutprogram [http://de.wikipedia.org/wiki/Target_3001 Target 3001]
 
 
[[Kategorie:1-Wire]]
[[Kategorie:Temperatursensoren]]
[[Kategorie:Feuchtesensoren]]
[[Kategorie:Lichtsensoren]]

Aktuelle Version vom 20. Februar 2020, 12:20 Uhr

1-Wire Umweltsensor als Eigenbau.

Beschreibung

Plot eines sonnigen Tages
Messwerte
Sonniger Tag mit einzelnen Wolken

Der auf dem DS2450 basierende 1-Wire Umweltsensor hat die folgenden Eigenschaften:

  • Helligkeitserfassung per TSL250
  • Erfassung der solaren Einstrahlung per TSL260
  • Luftdruckmessung per MPXA4100A6U
  • Messung der Referenzspannung
  • 1-Wire Baustein: DS2450
  • Temperaturmessung per DS18B20
  • Luftfeuchtigkeitsmessung per HIH-5030 onboard oder per Huckepackplatine
  • passt alles in ein ELV IP65 (Nr: G250C) Gehäuse und ist damit geeignet für den Außeneinsatz

Falls die Luftfeuchte benötigt wird, muss ein anderer (beliebiger) Messwert abgeschaltet und stattdesen per Jumpereinstellung die Referenzspannung gemessen werden. Dazu beim zugehörigen PinHeader des nicht benötigten Messwertes (A,B,C oder D) den Jumper auf D/+ setzen. Falls einzelne Messwerte nicht benötigt werden und die Sensoren nicht bestückt sind, kann ebenfalls per Jumpereinstellung der Messport des DS2450 auf Masse gezogen werden (Jumper auf D/-), um einen definierten Nullwert zu erhalten.

Falls wirklich alle Messwerte benötigt werden, kann der Feuchtesensor anstatt auf dieser Platine über die Buchsenleiste per Huckepackplatine (von TM3D.de) aufgesteckt werden.

Die Schaltung war ursprünglich geplant für eine Rolladensteuerung. In Verbindung mit dem Sonneneinfallswinkel können die Rolladen exakt auf einen Prozentwert heruntergefahren werden, so dass die Sonne gerade nicht hereinscheint, aber maximalen Lichteinfall zulässt.

Auf den abgebildeten Plots ist genau ersichtlich, welcher von einem sonnigen Tag stammt und welcher an einem relativ bewölkten Tag entstanden ist. Auch die Anzahl der Wolken an einem guten, sonnigen Tag lässt sich ablesen.

Schaltplan und Bauteilliste

Schaltplan
Platine
Bauteil Bezeichnung Shop BauteilNr
D1,D2 Diode Reichelt BAT85
C1 Elko 47uF Reichelt RAD 47/16
C2 KeramikKondensator 470pF Reichelt KERKO 470P
C3 Keramikkondensator 100N, 10% Reichelt X7R-5 100N
K5 Anreihklemme 3Pol Reichelt AKL 055-03
K1,K2,K3,K4 Stiftleiste 1x3Pol Reichelt MPE 087-1-003
K6 Buchsenleiste 1x3Pol Reichelt MPE 094-1-003
R1 Widerstand 68K Reichelt METALL 68K
R2,R3 Widerstand 10K Reichelt METALL 10,0K
Jumper Jumper Reichelt JUMPER 2,54 SW
IC1 1wire A/D Wandler http://www.fuchs-shop.com/de/ DS2450
IC2 Lichtsensor http://www.voelkner.de TSL250
IC3 Sensor Solare Einstrahlung http://www.voelkner.de TSL260
IC4 Luftdrucksensor http://www.voelkner.de MPXA4-100
IC5 Luftfeuchtesensor http://www.mouser.com HIH-5030
IC6 Temperatursensor http://www.fuchs-shop.com/de/ DS18B20

Das Platinenlayout (erstellt mit Target3001) ist im unten aufgeführten Forenthread angehängt.

Hinweise zum Betrieb mit FHEM

Die TSL Bausteine müssen zum korrekten Betrieb mit Sonnenschutzfolie geschützt werden. Ansonsten verursacht schon ein wenig Sonne eine Sättigung. Empfohlen wird eine gängige Sonnenschutzfolie mit 93% UV-Absorption. Wird die Platine gemäß den vorgesehenen Abmessungen in das dafür konfektionierte Gehäuse G250C eingebaut, so sind zwischen Gehäuse und Klarsichtdeckel 3 Lagen der Sonnenschutzfolie zu legen. Damit kann man nun in FHEM die Readings A,B,C,D (beim Betrieb mit dem FHEM-Modul OWAD) mittels UserReadings wie folgt umrechnen: 

SolarEnergie {sprintf("%d", ReadingsVal("$name", "A",0)/0.0038073)}
Sonne {sprintf("%0.2f", ReadingsVal("$name", "A",0))}
Helligkeit {sprintf("%0.2f", ReadingsVal("$name", "B",0))}
Luftdruck {sprintf("%d", (ReadingsVal("$name", "C",0)/ReadingsVal("$name", "D",0)+0.1518)/0.001059)}

Rechenbeispiel:

Der TSL260 liefert einen Wert von 111 mV (uW/cm2) bei 940nm. Ein Mikrowatt pro Quadratźentimeter ist dasselbe wie 0,01 W/m². Die maximale Ausgangsspannung am TL260 beträgt 3,8 V, das wäre schon bei etwa 0,34 W/m² erreicht. Nehmen wir also 3 Lagen Sonnenschutzfolie mit bekannter Abschwächung, sagen wir 90%. 0,1*0,1*0,1 = 1/1000. Damit ergibt sich die solare Einstrahlung in W/m² (maximal ca. 1000 W/m² !) auf den Sensor als gemessene Spannung in V/0,0137.

Sättigung wird erreicht bei 340 W/qm, das hat man z.B. dann schon an einem bewölkten Tag, oder morgens/abends bei freiem Himmel. In diese Näherung gehen natürlich die Charakteristika der Folie ein, die muss man kennen.

Wird eine andere Sonnenschutzfolie verwendet so gelten näherungsweise folgende Formeln: 

Abschwächung von 95% : V/0,0013875 -> Sättigung erreicht bei 2738 W/m²
Abschwächung von 94% : V/0,0023976 -> Sättigung erreicht bei 1584 W/m²
Abschwächung von 93% : V/0,0038073 -> Sättigung erreicht bei 998 W/m²

Weitere Hinweise

Eine funkbasierte Variante ist der PanStamp Umweltsensor.

Links

Abgerufen von „http://wiki.fhem.de/w/index.php?title=1-Wire_Umweltsensor&oldid=32822“