Zurück zum Menü 4 4.1.13 Feuchtedifferenzschalter Erste Idee dazu: 01.05.2016 --- Artikel erstellt ab 04.08.2019 "Feuchtedifferenzschalter" |
Ja,
liebe Leser, ich gebe zu, dass der erste
Artikel hierzu etwas sehr in die
Länge gezogen ist. Aber man sieht dort
wenigstens, dass ich nirgends
abschreibe, oder so.
Alles (und die meisten der über 300 anderen Artikel) entstand mit eigenem "Hirnschmalz". Urheberrecht ist nicht etwa das Recht, eine herunter gefallene Uhr aufzuheben, ich bitte das zu beachten. Das Urheberrecht wird auch nicht von der CC-Lizenz dieser Seiten außer Kraft gesetzt. Auch dies gilt es zu verinnerlichen. (Eine kleine Spende in meine Kaffeekasse jedoch kann Wunder in der Kommunikation wirken.) Ich hatte die erste Feuchte-Differenz-Schaltung so erfolgreich eingebaut, dass es in dem betreffenden Raum dermaßen trocken wurde, so dass einige Hölzer anfingen, zu platzen. Die Feuchte lag zum Ende der Messungen bei nur noch rund 15%-20%. In dem betreffen den Raum habe ich nun einen einfachen Feuchtschalter realisiert, der nicht so "brutal" trocknet und bei etwa 50% Luftfeuchte stoppt. Aber die Technologie (sich einfach die Feuchtedifferenz zweier baugleicher Sensoren zunutze zu machen) ist genial, wie ich finde. Und sie funktioniert so gut, dass ich hier diesen zweiten Artikel zu dem Thema begonnen habe, mit dem Ziel, die benötigten Kabel zu den Sensoren zu vereinfachen und einfachere, sowie günstigere Sensoren zu benutzen. Ich hatte ja im
ersten Artikel versucht, die Platine
zu vereinfachen und setzte dazu
intelligente Sensoren ein. Einerseits
ging das gut von der Hand, andererseits
aber wurden die Kabel zu den Sensoren dreiadrig.
Das aber wiederum hatte zur Folge, dass
man bei der Installation sehr aufpassen
musste, die Sensoren richtig
anzuschließen.
Besonders in größeren Höhen war es sehr mühsam, den Außensensor richtig anzulöten, wenn man auf ein Stecksystem verzichten möchte. Ich
sehe mich immernoch auf der
Leiter herum turnen...
Also machen wir jetzt etwas mit zweipoligen Sensoren, bei denen es zudem egal ist, wie herum sie angeschlossen werden. Das erleichtert die Montage erheblich. So ist das
Prinzip der
Feuchte-Differenz-Schaltung:
Die Funktion ist
folgendermaßen zu verstehen
(ein Bild sagt mehr als 1000 Worte): Wir sehen hier in
der letzten Abfrage eine etwas
unsaubere Reaktion bei dem Ergebnis
"NEIN". Eigentlich könnten wir diese
Abfrage auch wegfallen lassen und den
Lüfter sofort aus schalten, aber ich
habe das unterste Kästchen aus
Übersichtsgründen mit aufgenommen
(auch, damit ich nichts vergesse).
Wir
schreiben Dienstag, den
06.08.2019. Draußen ist die Luft
bei etwa 26 Grad schwülwarm
und hier
und da gehen Unwetter in
Deutschland nieder. Mit
Starkregen und Hagel und so
weiter:
Voelkner liefert
zu diesem Sensor jedoch kein
Datenblatt, sondern nur diese
Tabelle:
Dieser Auszug
aus dem Datenblatt von
Conrad-Elektronik sagt aber etwas
mehr über den Sensor aus:
Hier erstmal das Pinout des 4093
(Auszug aus dem Datenblatt von Texas
Instruments):Die Eckdaten (die uns jetzt erstmal genügen) sind diese:
Ich habe ein wenig überlegt
(ist ja nie verkehrt) und bin
auf eine Lösung mit einem
Schmitt-Trigger CD4093
gekommen. Dieser Baustein
arbeitet bei 5 Volt, so dass
eine Spannungs-Umwandlung für
den Mikrocontroller nicht
nötig wäre. Ebenso verbaucht
der CD4093 herzlich wenig
Strom (kommt ja auch irgendiwe
der Umwelt zugute). In einem
anderen Artikel habe ich
die Verwendung des 4093 als
Oszillator beschrieben. Diese Technik machen wir uns
zunutze, um den
Widerstandswert des Sensors in
eine proportionale Frequenz zu
wandeln. Die so generierte
Frequenz wiederum lässt sich
dann problemlos von einem
Mikrocontroller einlesen.
Zudem wird der Sensor (wie
gefordert) mit Wechselstrom
durchflossen. Und ohne Umschweife gleich die erste Probeschaltung: Die vereinfacht
betrachtete Funktion dieser
Schaltung besteht aus diesen
Schritten:
Die Größe der Vorwiderstandes
R2 mit 47k Ohm ergibt sich aus
der Forderung, dass der Sensor
nicht über 1 Volt
Wechselspannung haben darf. Mal
angenommen, der Sensor hätte
gerade den Wert von 10k Ohm,
dann ergäben sich bei 5 Volt
Betriebsspannung 50k Ohm für den
Vorwiderstand. Da die vollen 10k
nicht erreicht werden (siehe
Datenblatt), tut es auch ein
Vorwiderstand mit 47k Ohm aus
der Bastelkiste. Hieraus
resultiert eine der Feuchtigkeit
proportionale Rechteckfrequenz
am Ausgang der Schaltung. Diese kann
dann direkt an einem Eingang
eines Mikrocontrollers
detektiert und ausgewertet
werden.
In meinem Fall
benutze ich dazu eine PICAXE
14M2. Der Baustein "PICAXE"
wird auf dem Strippenstrolch in Menü 5
erklärt. Einen Tag später, am 07.08.2019 ist das Wetter extrem schwül, aber in unserer Region bleibt der Regen irgendwie aus. Ich machte mir nichts draus und habe das Ausgangssignal der obigen Schaltung oszilloskopiert: Wie vorausgesagt erhielt ich ein wunderbares Rechtecksignal. Was mir aber Schmerzen bereitet ist, dass das Signal nicht symmetrisch ist. Außerdem sehe ich da Vmin= -0,4 Volt, also eine Spannung unter dem Nullpunkt. Das mag daran liegen, dass der Sensor eine winzige Kapazität besitzt, also nicht rein ohm'sch aufgebaut ist. Trotzdem: "Voll tofte Ideen, wie ich finde." :-) Wir schreiben heute den 02.03.2024. Ich kann diesen
Artikel nur noch aus dem Gedächtnis
heraus komplettieren, denn das
Projekt ist bereits 5 Jahre alt.
Zunächst kann ich aber sagen, dass eine
Schaltung aus zwei der oben
beschriebenen Sensoren und einer Picaxe
als Schaltlogik bei einem befreundeten
Tiefbau-Ingenieur der
Reservistenkameradschaft Neubokel im
Schraubenlager seit 5 Jahren
läuft.
Ich hatte erstmal eine Probeschaltung auf dem Steckbrett gemacht und mit dem Dampf meiner Kaffeetasse die verschiedenen Schaltmodi getestet. Es hatte auf Anhieb funktioniert und die beschriebenen -0,4 Volt waren auch völlig vernachlässigbar. Also dürfte die Schaltung mit den zweipoligen Sensoren den Raum genau so "brutal" trocknen, wie die anderen Sensoren. In dem Schraubenlager ist dies ja auch erwünscht. Je trockener es dort ist, desto weniger Rost setzen die gelagerten Schrauben an. Leider hatte der Ingenieur in diesem Raum diesmal kein Trocknungsprotokoll angefertigt, so dass es keine Übersicht über den Trocknungserfolg und die zugehörigen Trocknungszeiten gibt. Abschließend noch ein Blockbild der Schaltung:
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Dieser Artikel wurde durch die freundliche Unterstützung der Reservistenkameradschaft Neubokel ermöglicht. (Reservisten zu Besuch beim Tiefbau-Ingenieur auf dem Betriebshof) |
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