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schnell ansprechender Regensensor

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schnell ansprechender Regensensor
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Zum Thema Regensensor findet man im FHZ- Forum über 600 Fundstellen, die einerseits den Bedarf und die Notwendigkeit aufzeigen andererseits aber auch die Problematik geeigneter Sensoren . Auch ich habe eine „bewegte“ Regensensor-Geschichte: Zuerst Kemo-Sensor gekauft, der bei Regen nicht funktionierte, dann selber mit einem PTC etwas gebastelt, was ordentlich funktionierte, aber leider mit entsprechendem Wetterschutz für den PTC fast 10s Reaktionszeit hatte.viewtopic.php?f=31&t=12306&p=92604&hilit=+regenmelder#p92241
Deshalb war ich ganz erfreut, als jetzt ein Homematic-Regensensor herauskam. Insbesondere bei der umfangreichen Forendiskussion hoffte ich, dass der „Neue“ sicher besser funktionieren würde, als die bisherigen Lösungen. Das war aber eine falsche Hoffnung: nach zwei Wochen Erprobung habe ich nun das Gerät wegen Nichtfunktion zurückgeschickt. Selbst bei Dauerregen wurde manchmal „Trockenheit“ angezeigt!! Diese Enttäuschungen haben mich dann angespornt, selbst einen hoffentlich besseren Regenmelder zu bauen, der vor allen Dingen sicher und schnell reagiert.
Meine wichtigsten Anforderungen an einen Regensensor für die typischen Homematic-Anwendungszwecke sind:
– schnelle Reaktion und Meldung (one-drop-only !) , unter 3 Sekunden
– möglichst auch eine analoge Information über die Regenstärke
– sichere Funktion auch bei nahezu nichtleitendem Regenwasser
– schaltbare Heizung für Schnee- und Eiserkennung und für Abtrocknen des KammsensorsDie Anforderung nach Detektion sogar von destilliertem Wasser führt automatisch weg vom Messprinzip der Widerstandsmessung hin zum kapazitiven Messprinzip.
Basierend auf einem käuflichen Kammsensor http://www.conrad.de/ce/de/product/1565 … wetterfest wurden verschiedene Schaltungskonzepte aufgebaut und praktisch erprobt. Die beste Lösung möchte ich hier als Nachbaulösung für den versierten Bastler vorstellen:Das Messprinzip beruht darauf, dass der Kammsensor mit seiner Kapazität in Verbindung mit einer Induktivität zu einem elektronischen Schwingkreis ergänzt wird.
Als Eigenfrequenz des gekauften Kammsensors mit einer Standard-Induktivität von 1mH wurden etwa 500kHz ermittelt. Mit einem Rechteckoszillator mit ebenfalls 500kHz wird nun dieser Schwingkreis über eine Koppelkapazität angeregt. Ergebnis ist eine Resonanzspannung von einigen Volt, die mit einer Diode gleichgerichtet und als Messsignal angezeigt wird.
Wenn nun die Kapazität des Kammsensors beispielsweise durch einzelne Wassertropfen sich ändert, dann verstimmt sich dementsprechend der Schwingkreis und eine geringere Spannung wird angezeigt. Wenn der Wassertropfen zusätzlich noch leitfähig ist, dann vergrössert dies die Dämpfung des Schwingkreises, was ebenfalls zu einer geringeren Anzeige führt. Also beide Wirkmechanismen (Kapazität und Widerstand) wirken in die gleiche Richtung und verringern den Anzeigewert deutlich. Damit ist dann schon alles getan.
Hier die zugehörige Schaltung, welche einfach auf einer Lochrasterplatine aufgebaut wurde.
schaltplan_regensensor_2

Der Abgleich ist sehr einfach: Mit dem Trimmpoti P wird die Oszillatorfrequenz so eingestellt, dass die Ausgangsspannung bei trockenem Kammsensor maximal wird. Das ist alles! Zu empfehlen ist, dass beim Kammsensor die unflexible Anschlussleitung durch ein 4-poliges kurzes und biegeweiches Flachkabel ersetzt wird und die entsprechenden Heizwiderstände aufgelötet werden. Die nachfolgenden Bilder zeigen hierzu Details der praktischen Ausführung:

Regenmelder

Die Heizung kann entweder mit einem Jumper zu einer Dauerheizung geschaltet werden. Alternativ wird bei Regenerkennung automatisch die Heizung zum Abtrocknen eingeschaltet oder zusätzlich von der Hommatic bzw. per Programm eingeschaltet. Das analoge Messsignal wird an einen analogen Eingang eines Wired-Moduls (HMW-IO-12-Sw14-DR) geführt und kann dann auch als Maß für die Regenstärke ausgewertet werden. Alternativ hat der Regenmelder einen digitalen Open-Collector-Ausgang für die Anschaltung an einen digitalen Eingang. Die Materialkosten für den Regensensor einschliesslich Kammsensor sind etwa 25€. Als Bauzeit muss man schon ein paar
Stunden einrechnen.
Einige Tage habe ich nun mit dem Regensensor erste „Regenerfahrungen“ machen können. Dabei zeigte sich eine sehr schnelle Raktionszeit, so wie ich mir das bei einem guten Regensensor vorgestellt habe. Langzeiterfahrungen bezüglich Einfluss von Verschmutzung, Temperatur- und Messsignalstabilität liegen noch nicht vor, aber die ersten Ergebnisse mit dem Gerätchen sind ganz vielversprechend.

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

19. Juni 2014

10 Kommentare

  1. Ich verwende diesen kapazitiven Sensor:
    https://www.ramser-elektro.at/shop/bausaetze-und-platinen/giess-o-mat-sensor-bausatz/

    Vorteil: Billig und den kann man bereits vergossen kaufen.

    War eigentlich irgendwie für Pflanzen entwickelt, funktioniert hier aber recht gut 😀

    In dem Shop kann man ab und zu recht gute Schnäpchen machen.
    Einfach im Internet suchen.
    Der Betreiber gibt öfters mal Coupon Codes aus.

  2. Hallo,
    gibt es eventuell eine bestelliste ?
    conrad
    reichelt
    O.ä.

  3. Gibt es eine Möglichkeit den HMW-IO-12-Sw14-Dr durch elnen Funk Aktor zu ersetzten?

  4. Wäre es unverschämt zu fragen ob du zu der PTC Variante einen Schaltplan oder Link hast ?

    Ich bin am überlegen ob ich mal nen Satz Platinen dazu mache.
    Und dabei stellt sich dann die Frage unter welchen Bedingungen beides auf 5×5 cm passt…

  5. Das mit der Lackierung der Regensor-Platine müßte prinzipiell gehen, allerdings würde die Empfindlichkeit ggf. reduziert sein, wegen der Verringerung der Tropfenkapazitäten. Müßte man mal ausprobieren.

    Windsensor habe ich schon einige gebaut u.a. auch eine Variation des Hitzdraht-Anemometers. Allerdings habe ich als „Hitzdraht“ ein PTC verwendet ähnlich wie bei diesem Regenmelder : . Vorteil ist, daß damit schon kleinste Windgeschwindigkeiten gemessen weren können, aber bei großen Windgeschwindigkeiten ist die Lösung weniger gut.
    Zur Zeit versuche ich mit Ultraschallmeldern eine berührungslose Windgeschwindigkeitsmessung hinzukriegen. Läuft aber noch nicht wie gewünscht.

  6. Ich finde dieses Projekt genial. Nur was ich mir überlege:
    Man könnte eine solche Platine ja selbst machen, dann evtl. 5x5cm wegen Kosten. Nur was ich mich frage ist ob man nicht die ganze Platine lackieren könnte ?

    -Wenn eh die Kapazität gemessen wird, dann solle eine komplette Lackierung keine große Rolle spielen. (?)
    -Widerstände würde als SMD vorsehen

    PS: Dann würde mir nur noch ein guter Windsensor fehlen…
    In der Art: https://www.mikrocontroller.net/attachment/58437/ELV_Hitzdraht-Anemometer_3.._2_.pdf
    Oder: http://www.roboternetz.de/community/threads/15777-%28Gl%C3%BChender%29-Windsensor-aus-Platindraht?p=148675&viewfull=1#post148675

  7. Hallo,
    die Schaltung ist genau das wonach ich suche. Ichhabe eine besondere Dachkonstruktion für einen Wintergarten, wo ich sie einsetzen möchte. Damit das Ganze nicht ein Dauerwartungsauftrag mit Dachklettern ausartet würde ich gerne eine Platine davon ätzen lassen. Besteht die Möglichkeit dafür eine Layout zu bekommen? Leider habe ich selbst keine Möglichkeit, Layouts zu erstellen. Vielen Dank für die excellente Idee.

    Viele Grüße
    Dirk Wagner

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