Autor Thema: Hall-Sensor für Gaszähler  (Gelesen 10854 mal)

Offline Rohan

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Hall-Sensor für Gaszähler
« am: 17 Mai 2013, 22:39:23 »
Hallo liebe Bastler-Gemeinde,

ich habe vor Umstellung auf die "alternativen DS2423" meinen Gaszähler bisher mittels EM 1000-GZ, an dem ein Reed-Sensor Meder MK 471B angeschlossen war, per CUL ausgelesen. Dabei liefen auch irgendwelche Werte auf, die ich aber nie richtig evaluiert habe. Nun habe ich den gleichen Reed-Sensor an einem der o.a. DS 2423 angeschlossen und ich erhalte gar keine Werte (Impulse) mehr (bei Tests mit einem kleinen Neodym funktioniert es aber).

Sehr unbefriedigend, da auch nach zig Positionierungsversuchen keine Besserung eintrat. Deshalb suche ich nach Alternativen, denn ein Magnet ist mM in dem Zähler (die 2. Nachkommastelle bewegt sich bei Annäherung eines Neodyms bzw. mehrere Kompasse richten ihren Südpol auf ca. die 2. Nachkommastelle aus).

Erst hatte ich einen digitalen Hall-Sensor (z.B. TLE4905) angedacht, aber
- die sind evtl. zu unempfindlich oder
- benötigen zum Umschalten den magnetischen Gegenpol (was bei einem fest eingebauten Magneten nicht realisierbar ist)

Deshalb bin ich auf lineare bzw. analoge Hall-Sensoren gekommen und da kommt z.B. der Honeywell SS495A in Frage.

Nun habe ich mich etwas "belesen" und bin dabei auf diese Schaltung (Light/Dark Sensor, ziemlich weit unten im Link) gestoßen, welche mich mit meinen bescheidenen "Elektronik-Kenntnissen" und an Hand der vorhandenen Bauteile zu folgendem Schaltplan gebracht hat:


(siehe Anhang / see attachement)


Anmerken möchte ich, dass mir durchaus bekannt ist, dass es wohl "bessere" OpAmps gibt als den UA741.

Die hier angeführten Hall-Sensoren scheinen alle einen zum Sensor stehenden Südpol des Magneten vorauszusetzen, was ich wegen der o.a. Kompassausrichtung (Gegensätze ziehen sich an. Wenn die Südnadel, an der ja (unbedarft ausgedrückt) Nordpol anliegt, sich zum Zähler ausrichtet ...) als gegeben annehme.

Zwecks (sehr wahrscheinlicher) Änderungen und / oder Verbesserungsvorschläge füge ich auch noch mein erstes Eagle-Schema bei.

Lange "Rede", kurzer Sinn: Kann/wird das so funktionieren, oder: Wo sind meine Fehler?

Gruß
Thomas
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Offline dougie

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Aw: Hall-Sensor für Gaszähler
« Antwort #1 am: 02 Juni 2013, 08:55:57 »

...ich hab mal vor ner Ewigkeit ein einfaches Amperemeter gebaut. Das sollte für deine Zwecke eigentlich genau das Richtige sein. Du müsstest nur noch einen Komparator nachschalten, der dir die gewünschten Impulse liefert. Ach ja: der verwendete Hall-Sensor ist ein KMZ10B ... Reichelt Standard-Teil.

http://m1n1.de/html/kontaktloses_amperemeter.html

VG
Ralf

Offline Rohan

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Betatester gesucht - War: Hall-Sensor für Gaszähler
« Antwort #2 am: 02 Juni 2013, 22:01:30 »
Hi Ralf,

danke für dein Feedback ...

Zitat von: dougie schrieb am So, 02 Juni 2013 08:55
... Reichelt Standard-Teil. ...


Den KMZ10B hatte ich auch auf dem Radar. Habe gerade wegen deines Hinweises nochmals bei Reichelt gesucht, aber nichts gefunden. Bei C-Apotheker ist er als "ausverkauft" gelistet. Ich werde aber - glaube ich - mit dem SS495A ans Ziel kommen. Auf dem Breadboard kann ich mittels folgender Schaltung


(siehe Anhang / see attachement)


einen kleinen Neodym-Magneten auf einige Zentimeter erkennen. An JP1 ist der SS495A angeschlossen. Dabei ist das Verhalten in Bezug auf die Spannung ähnlich dem, was du beschrieben hast (2,5 V +/- 2,5 V). Der 100K-Poti dient dem Abgleich der Empfindlichkeit.

Mögliches Problem ist mM, dass das "Durchschalten" des Optokopplers nicht "digital", sondern analog/linear ist (sorry für meine Ausdrucksweise, bin kein Elektroniker). Es geht also vom glimmen der LED bis voll An und zurück zum glimmen, dann Aus. Ich habe noch nicht testen können, ob der Tiny-DS-2423 das genau erfasst.

Die Belichtungsvorlage steht auch soweit


(siehe Anhang / see attachement)


und meine erste Testbelichtung einer (Bungard-)Platine (halbes Euro-Karten-Format) mit der folgenden Vorlage


(siehe Anhang / see attachement)


war schon mal (für mich) zufrieden stellend:


(siehe Anhang / see attachement)


Falls es jemanden interessiert: Es handelt sich um meine ersten Platinen-Belichtungs- und -Ätzversuche. Als "Belichter" kam hier dieses Produkt zum Einsatz. Jeder Querstrich (von unten nach oben) entspricht einer Erhöhung der Belichtungszeit um ca. 20 Sekunden. Zum Ätzen verwende ich die Ätzanlage 1 von Reichelt.

Jetzt muss ich noch an den Feinheiten arbeiten und mir einen "Betatester" (mit Pijpersberg-Gaszähler) für diese Schaltung suchen, denn mein Warmwasserspeicher geht (Solar-Brauchwassererwärmung, Westlage sei Dank, im Osten ist ja leider eher "Land unter" angesagt :( ) z.Zt. nicht unter einen Wert, der eine Erwärmung mittels Gas irgendwie sinnhaft möglich macht.

Mein Angebot: Ich verschenke in einigen Tagen (können auch 2 - 4 Wochen werden, da ich im Moment andere Schwerpunkte habe) eine nach obigem Schaltplan voll bestückte Platine (incl. SS495A-Sensor an Anschlusskabel) zum Anschluss an einen (beim Beschenkten vorausgesetzten!) DS-2423-Counter.

"Bewerbungen" bitte per PM, nicht hier im Thread.

Sofern Bedarf besteht, kann ich die Eagle-Files gerne zur freien Verwendung zur Verfügung stellen.

Edith möchte nachtragen: Ich habe auch (anfangs) eine Platine entworfen, die nur etwa 1/2 so groß ist wie die o.a. Davon passen dann mehr als 2 auf eine 1/2-Euro-Platine. Dafür geht es dann aber reichlich eng auf der Platine zu. Deshalb auch die "Entzerrung".

Gruß
Thomas

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Offline ext23

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Aw: Betatester gesucht - War: Hall-Sensor für Gaszähler
« Antwort #3 am: 03 Juni 2013, 09:06:11 »
Das ist jetzt hier etwas off topic aber egal, vielleicht sollten wir da mal ein extra Thread für aufmachen.

Zum Belichten habe ich einen alten Scanner umgebaut http://itse.homeip.net/projekte/6/ vorher war ich immer im Solarium ;-) Ich belichte immer 4 Minuten das passt eigentlich, hatte da noch nie Probleme.

Zu der Ätzmaschine, naja pass da bloss auf und leere die immer! Bei meiner haben sich die Perl-Schläuche und alles aufgelöst und auch die Drähte mit denen der Schlauch an der Platte unten befestigt ist und die haben alles schön schwarz verschmiert... Also 2 Jahre stehen lassen mit Feinätzlösung drin sollte man unterlassen.

Dann noch viel Erfolgt beim Ätzen ;-)

Dann habe ich noch ein Tip. Nach dem Ätzen die Platine mit Fittings-Lötpaste einpinseln (dünn) und dann mit einer Heißluftpistole drüber gehen bis alles zerflossen ist, dann hast du eine super verzinnte Platine die man sauber löten kann. (Vorher reinigen mit Alk und nur bei Glasfaser benutzen, Pappe brennt dir weg)
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Offline dougie

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Aw: Hall-Sensor für Gaszähler
« Antwort #4 am: 11 Juni 2013, 11:14:42 »

...hab vorhin mal nachgesehen: ich habe noch einen KMZ 10B und zwei KMZ 10C im Keller.

Jemand Bedarf/Interesse?

VG
Ralf

Offline Rohan

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Aw: Hall-Sensor für Gaszähler
« Antwort #5 am: 25 Juni 2013, 21:43:03 »
So....

ich habe fertig ...

SS495A an Gaszähler Pipersberg G4 RF1

SS495A: abgeschrägte Seite vorne, Zählung von links nach rechts
Pin 1 => VCC (hier DC 5V), also +
Pin 2 => GND (-)
Pin 3 => output

4k7, 1% von output auf GND, keine weitere Beschaltung


(siehe Anhang / see attachement)


Mess-/Testergebnisse:

ohne Magnet => ca. 2,5 V Out gegen GND gemessen
mit einem Pol eines kleinen Stabneodyms ansteigend bis über 4,9 Volt, mit dem *anderen* Pol *absteigend* bis unter 1 V.

Durch einen Wechsel der an den Anschlüssen 2 und 3 des OpAmps herangeführten Bausteine (Poti <-> SS495A-Out) konnte eine (kleine) Hysterese erreicht werden, so dass der Optokoppler (OK) nicht mehr flattert. Versuche mit einer Rückkopplung des OpAmps-Out über Widerstände führten zwar auch zu einer Hysterese, diese war aber sehr stark und zudem sank die Empfindlichkeit des Sensors dadurch erheblich, so dass teilweise der Magnetgegenpol zum Zurücksetzen des SS495A genutzt werden musste.

Der Widerstandswert des Potentiometers ist relativ unkritisch. Egal ob 1, 25 oder 100 KOhm. Der Abgleich (siehe unten) wird dadurch nicht stark beeinflusst. Hauptsache ist, das Poti ist linear und nicht logarithmisch.

Testweise habe ich den vorher am Gaszähler befindlichen Reed-Sensor "Meder MK04-1A66B-500W D1/A" mit der SS495A-Sensorschaltung verglichen und dabei festgestellt, dass der Meder-Reed-Sensor um einiges später reagiert, das Magnet also um einiges näher stehen muss, damit der Reed-Schalter geschlossen wird.

Der Pipersberg-Gaszähler bringt einen Impuls je 0,1 m³ (siehe Foto, blauer Bereich). Dieser wird erzeugt durch ein Magnet, das am Zahlenrad der 2. Nachkommastelle angebracht ist. Je volle Umdrehung dieses Rades wird die 1. Nachkommastelle um 1 erhöht. Welcher Pol des Magneten Richtung außen zeigt, kann man durch das Annähern eines Kompasses testen. Hier wird die Südpolnadel mehr oder weniger stark (je nach momentaner Stellung des Magneten im Gaszähler) Richtung 2. Nachkommastelle gezogen, was dazu führt, dass ich die Rückseite (also die flache, nicht abgeschrägte) des SS495A Richtung Gaszählermagneten anbringen muss (siehe Foto). Die Vorderseite reagiert lt. Datenblatt auf den Südpol eines Magneten mit positivem Spannungsausschlag (und auf diesen Spannungsanstieg vergleicht der OpAmp), während ein Nordpol auf der Vorderseite zu einem Spannungsabfall führt. Auf der Rückseite verhält es sich genau entgegengesetzt.


(siehe Anhang / see attachement)


Die Mittelstellung des Potis ist eine gute Ausgangsstellung für den Abgleich. Für den Abgleich ist es wichtig, dass sich kein Magnet in unmittelbarer Nähe des SS495A befindet.

Zum Abgleich versorgt man den OK an + mit Spannung der Platine (Klemme) und legt eine LED polungsrichtig mit Vorwiderstand an "-" des OK und "-" der Platine. Leuchtet die LED bereits, dann ist das Poti zunächst so zu drehen, dass die LED gerade eben erlischt. Nun dreht man das Poti langsam so, dass die LED gerade eben leuchtet. Dann dreht man ein klein wenig zurück. Leuchtet die LED weiter, ist alles ok, falls sie dabei wieder ausgeht, wiederholt man den Vorgang etwas langsamer und vorsichtiger. Der Bewegunsbereich des Potis ist dabei gering. Die LED muss am Ende leuchten.

Nach diesem Abgleich ist die Test-LED und die Kabelbrücke zum +Pol der Platinen-Spannungsversorgung zu entfernen und die Sensorschaltung kann direkt am Gaszähler installiert werden.

Als Anbringungsort für den SS495A habe ich nicht die für den Reed-Sensor vom Gaszähler-Hersteller Pipersberg vorgesehene Aussparung (siehe Bild, roter Bereich) genommen, sondern den umlaufenden Bereich um das Schaufenster (siehe Bild, gelber Bereich). In der Aussparung selbst hatte ich auch mit dem SS495A Probleme, ein magnetisches Feld festzustellen. Alternativ könnte man den SS495A noch direkt auf dem Schauglas über der 2. Nachkommastelle (bei Impuls alle 0,1 m³) festkleben, was jedoch bei der Ablesung durch den Energieversorger stört.

Wie im Bild zu sehen, habe ich den Sensor erst einmal mit klarem Klebeband (auch genannt "Tesa-Film" ;) ) befestigt. Die richtige Anbringung erfolgt in den nächsten Tagen.

Im ZIP-File sind nicht nur die Fotos enthalten, sondern auch die Eagle-Files sowie eine Postscript-Datei für die Lötseite und eine Scribus-Datei mit 2 Lötseiten für eine 1/2-Europlatine.

Eagle-Schaltplan:


(siehe Anhang / see attachement)


Eagle-Board:


(siehe Anhang / see attachement)


Bestückung:


(siehe Anhang / see attachement)


Wegen der Forenbeschränkung kommt gleich Teil 2: Lötseite usw.

Gruß
Thomas
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Offline Rohan

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Aw: Hall-Sensor für Gaszähler
« Antwort #6 am: 25 Juni 2013, 21:55:47 »
Teil 2:

Platine Lötseite:


(siehe Anhang / see attachement)


Da war noch etwas ... ich hatte geschrieben, dass ich wegen der Tests eine Platine einem "Betatester" des Forums schenke.

Dazu stehe ich.

Die im vorherigen und diesem Post dargestellte Platine ist fertig aufgebaut, abgeglichen, auf Funktion getestet und wird mit SS495A-Sensor an einem ca. 30 cm langen Kabel geliefert.

Der zu beschenkende sollte aber ebenfalls einen Pipersberg-Gaszähler haben und die Platine mit einem DS2423-Counter (Dougies oder Original) auswerten, damit alle Beteiligten etwas davon haben. Also Freiwillige ;) vor (bitte per PM, dafür braucht das Forum nicht zugemüllt zu werden). Der oder die Freiwillige sollte evtl. aber schon etwas "Bastelehrgeiz" besitzen ;)

Und nun noch das ZIP-File mit allen relevanten Daten. Sollte etwas fehlen... bitte melden.

Ach ja ... Das ganze Projekt steht unter dem Public-Domain-Recht, kann also von jedem benutzt / verändert und sonst was werden ...

Edit zum 1. Teil:
Der Abgleich muss anders laufen: Die Test-LED darf zum Schluss gerade eben nicht leuchten. Das, was ich da oben beschrieben habe, passt zu einer anderen Schaltung, die ich gerade in der "Entwicklung" habe. Da habe ich leider beim Cut&Paste nicht aufgepasst (Sh** happens :( ).

Gruß
Thomas
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