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Regensensor, Regenmelder mal ganz anders

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Regensensor, Regenmelder mal ganz anders
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Die preiswerten Regensensoren von Kemo und Conrad basieren auf dem Prinzip der einfachen Widerstandsmessung und haben demnach insbesondere bei fast reinem Regenwasser ein Leitfähigkeitsproblem. Einzig der Regenmelder von Hygrosens scheint wirklich zuverlässig zu funktionieren, kostet aber mit Halter auch stattliche 70€. Irgendwie haben mich die genannten Probleme dann doch herausgefordert, nach kostengünstigeren Lösungen zu suchen, die aber mindestens so gut sowohl im Sommer als auch im Winter funktionieren sollten.

Ich habe eine Reihe von Versuchen mit verschiedenen Messprinzipien angestellt, wobei sich dann die nachfolgend vorgestellte Lösung als besonders einfach und kostengünstig herausgestellt hat. Zudem ist die Funktion sowohl mit Regen als auch Schnee sehr gut und letztlich ist auch der Energiebedarf für die Heizung akzeptabel. Mit den nachfolgenden Bildern möchte ich meine Lösung soweit vorstellen, dass der Interessierte sicher eigene Versuche anstellen kann. Ich übernehme natürlich keine Gewähr oder Haftung beim Nachbau.

Funktionsprinzip

Die Funktion des Regensensors beruht darauf, dass ein nahezu punktförmiges Heizelement auf eine fast konstante Temperatur geregelt wird. Im stationären Zustand ist dafür eine bestimmte Leistung notwendig, abhängig davon, wieviel Wärme an die umgebenden Teile abgestrahlt bzw. abgegeben wird. Wenn nun z.B. ein Regentropfen auf das punktförmige Heizelement fällt, dann muß die Temperaturregelung mehr Leistung zuführen, um die Temperatur wieder auf den Sollwert zu bringen. Dies ist dann das Signal für „Regen“. Versuche mit solch einer Anordnung haben ganz gut funktioniert, der Nachteil war nur der relativ hohe Aufwand.Eine super einfache Temperaturregelung lässt sich wie nachfolgend beschrieben mit einem sog. PTC darstellen. Diese Elemente werden auch als Kaltleiter bezeichnet und dienen oft auch als „selbstrückstellende“ Sicherung. Ein geeigneter PTC wurde ausgewählt und als Regenmelder verschaltet. (siehe folgendes Bild)

Folie1

Schaltungstechnisch besteht der Regensensor nur aus einem PTC (0,15€) und einem Shunt-Widerstand von 10 Ohm mit zwei simplen Dioden 1N4007 o.ä.
Das Messsignal zwischen 0 und etwa 1,5V wird an den analogen Eingang eines Wired I/O Moduls 12/14 geführt. Das ist alles !

Die Funktion des PTC ist hoffentlich mit dem Funktionsdiagramm im obigen Bild nachvollziehbar. Im kalten Einschaltzustand ist der Widerstand klein und führt bei dem gewählten PTC zu Einschaltströmen von etwa 1,2A (weniger als 1sec); dann heizt sich der Widerstand innerhalb von Sekunden auf etwa 120C auf. Der PTC-Widerstand wird dann schlagartig größer und begrenzt den weiteren Temperaturanstieg. So bleibt die Temperatur dann nahezu konstant und abhängig von der „Verpackung“ des PTC fließt nur noch ein geringer Strom zur Aufrechterhaltung der Temperatur. Dieser Haltestrom ist bei der hier dargestellte Lösung weniger als 90mA. Bei der Speisespannung von 24V sind das etwa 2W, also so viel wie die Heizung bei den käuflichen Regenmeldern verbraucht. Bei Regen- oder Schneefall steigt der Strom auf mehr als 120mA, das führt zu einem gesteigerten Signal am analogen Eingang des Wired I/O Moduls 12/14 und kann schließlich im WebUI ausgewertet werden.

Praktische Ausführung

Die nachfolgenden Bilder zeigen die praktisch ausgeführte Lösung mit simplen (rostfreien!) Teilen aus dem Baumarkt. Aufwand Materialkosten unter 5€ und natürlich etwas handwerkliches Geschick:

Folie2
Folie3
Folie4
Wichtig ist insbesondere , dass der PTC nach unten und zur Seite möglichst wenig Wärme abstrahlt. Dafür wurde der Widerstand mit hitzestabilem Schaumstoff eingepolstert. Von oben rollen dann die Tropfen auf den PTC und verdunsten/verdampfen und führen schlagartig zur deutlichen Stromerhöhung.

Zu beachten ist , dass der PTC immerhin 120°C warm ist und man sicher stellen muß, dass keine Berührung erfolgen kann oder es nicht zu Entzündungen von brennbarem Material kommt.

Haftungs- und Sicherheitshinweise

Beim Nachbau müssen natürlich alle wichtigen einschlägigen Sicherheitsvorschriften für den Umgang mit gefährlichen Spannungen  eingehalten werden. Fundierte theoretische und praktische Fachkenntnisse der Elektrotechnik und für den Umgang mit gefährlichen Spannungen sind unverzichtbar!!

Durch eine unsachgemäße Installation gefährden Sie ihr Leben und das Leben ihrer Mitmenschen! Darüberhinaus riskieren Sie erhebliche Sachschäden , welche durch Brand etc. hervorgerufen werden können ! Für alle Personen- und Sachschäden durch falsche Installation etc. ist nicht der Hersteller sondern nur der Betreiber verantwortlich.

Ich verweise hier unbedingt auf  die  „Sicherheitshinweise und Haftungsausschluss„-Seite dieses Blogs.

Fähigkeiten

Gepostet am

20. März 2014

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