Die Wasseruhr mit Systemanschluss
Bitte beachten: Sie können den Verfasser dieser Information neuerdings (Mai 2018) über die neue E-mail-Adresse mowastengr@t-online.de erreichen.
0. Einführung
Soll in einem üblichen Heizungssystem die abgegebene Leistung berechnet werden, muss, neben der Temperaturdifferenz, die Durchflussrate der Trägerflüssigkeit Wasser ermittelt werden. Denn
Leistung = spezifische Wärme * Durchflussrate * ΔT
Dieser Bericht zeigt den Umbau einer Wasseruhr um damit die Durchflussrate zu messen.
1. Die Funktionsweise der Wasseruhr
In der Wasseruhr ist eine kleine Turbine, die sich dreht, wenn Wasser fließt. Diese Drehung wird in ein Zählwerk mit einigen Zahnrädern und einer Schnecke übertragen. Bei der verwendeten Wasseruhr ist die Turbine so ausgelegt, dass 30,375 Umdrehungen einem Liter durchgeflossenem Wasser entsprechen. Dies wird mit einem Liter-Zeiger angezeigt. Die Anzahl der Drehungen des Liter Zeigers werden als Ziffern bis maximal 99999,999 m³ dargestellt (1000 Liter = 1 m³).
2. Der kontaktlose Taktgeber
Die Turbinen-Drehung wird über eine magnetische Kupplung in das Zählwerk übertragen. Wie man mit einer Magnetfeld-Visualisierungskarte sehen kann, besteht diese magnetische Kupplung aus zwei Nord/Süd Polen und zwei Süd/Nord Polen. Die Pole haben eine magnetische Flussdichte von etwa 40 mT (Milli-Tesla). Wird ein Hall-Element (Fa. Honeywell Typ SS495A) mit einer Empfindlichkeit von etwa 2,5 Volt pro 670 mT an die richtige Stelle der Wasseruhr montiert (siehe >Turbinen_Gehäuse_15902.pdf<), ergibt sich – bei einer drehenden Turbine – ein Signal von etwa 300 mVpp. Hier muss man bedenken, dass bei jeder Umdrehung zwei Takte generiert werden; d.h. pro Liter durchgeflossenem Wasser werden 60,75 Takte abgegeben.
3. Die Signalverarbeitung im PSoC® und Stromlauf
Die Datei >Block_Diag_Flowmeter_15828.pdf< zeigt das Blockdiagramm und erläutert die Signalverarbeitung.
Der Stromlauf ist in der Datei >Flowmeter_15819.sch.pdf< zu sehen.
4. Das Layout
Das Layout ist in der Datei >Flowmeter_15819.brd.pdf< zu sehen.
5. Die EAGLE Dateien
Der Stromlauf und das Layout wurden mit dem CAD Tool EAGLE V7.3.0 erstellt. Die Dateien sind in >Node_Flowmeter.rar<.
6. Die PSoC® Programmierung und das „C“ Programm im MC8
Mit dem PSoC® Designer 5.4 der Fa. Cypress wurde die Software in >FlowMeter_V20.rar< entwickelt.
7. Die Kommunikation über Ez.Slo-Bus
Die Befehle und Abfragen sind in der Datei >Commands_Flowmeter_15827.pdf< beschrieben.
Auf den Befehl „f“ wird mit der momentanen Durchflussrate in Liter pro Minute geantwortet:
-fL/m = 10.864197
Auf den Befehl „r“ wird mit der akkumulierten Wassermenge in Liter geantwortet.
-rL = 56.7
Auf den Befehl „t“ wird mit der akkumulierten Wassermenge in Kubikmeter m³ geantwortet.
-tm^3 = 0.0786666
Auf den Befehl „w“ wird mit dem Faktor geantwortet, der mit einer Temperaturdifferenz im System multipliziert werden muss um die absorbierte Leistung zu berechnen.
-wW/K = 757.23455
Als Beispiel hier: bei einem ΔT von 10 Kelvin werden 7572,3455 Watt absorbiert.
(Das „-“ ist in diesen Fällen die Adresse des Modules: -iFlow-Meter V2.0.)
8. Die Anzeige
Die optionale Anzeige ist ein 16 x 4 LCD; sie zeigt an (Beispiel):
Flow-Meter V2.0-
00000043.2 Liter
......11.9 L/m
.....757.2 W/T
Es sind die Werte, die mit „r“ , „f“ bzw. „w“ vom System abgefragt werden können (siehe Abs. 7).
9. Das Gehäuse
Das verwendete Gehäuse ist ein E440 der Fa. BoPla; die Ausschnitte sind in der Datei >Gehäuse_Mag_Flowmeter_15830.pdf< gezeigt.
Die Datei >Mag_Taktgeber_15902.pdf< zeigt die Überlegungen zur Montage der Hall-Detektoren und die Zahnräder des Zählwerkes, die die Grundlage der Umrechnungsfaktoren sind.
10. Anhang
Beschreibung des Ez.Slo-Bus finden Sie in