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hardware:channels:meters:working_hours

Dies ist eine alte Version des Dokuments!


Betriebsstundenzähler

Idee war es Betriebsstunden zählen (z.B. für Ölbrenner).

Randbedingungen

  • 230 V AC Anschluss
  • galvanische Trennung zwischen 230 V AC und Controller
  • minimaler Stromverbrauch (< 1 W)
  • ein ggf. vorhandener Kondensator nach einem ggf. vorhandenen Gleichrichter sollte nicht bewirken, dass das Ausschalten auf Eingangsseite zu stark verzögert wird
  • möglichst wenig Frickelei, insbesondere auf Primärseite; also am Besten als Kauflösung (z.B. Steckernetzteil)

Umsetzung

  • Betriebszeit im Controller zählen und bei Erreichen eines bestimmten Wertes (z.B. 1 Minute) wird ein Request abgesetzt
  • Nulldurchgänge zählen; 100 Durchgänge = 1 Sekunde; 3600*100 Durchgänge = 1 Betriebsstunde
    • Prinzipbedingt würden hierbei für jede Einschaltphase eine Differenz zwischen realer Betriebszeit und erfasster Zeit entstehen, da die Zeit zwischen den Nulldurchgängen nicht auswirken

Wenn das zu überwachende Gerät einen 230V Ausgang für einen Betriebsstunden-Zähler hat, kann man aus dieser 230V/50Hz Wechselspannung die Frequenzimpulse ableiten und über Teiler einen Sekundenimpuls generieren.

Schaltung

Achtung! Die Schaltung arbeitet mit Netzspannung! Lebensgefahr!

Eine entsprechende Schaltung würde so aussehen:

In der vorliegenden Beschaltung der Teiler wird am S0-Ausgang ein Sekundenimpuls mit einem symmetrischen Tastverhältnis generiert.
Durch Verändern der Teiler-Verhältnisse lassen sich auch andere Impuls-Zeiten generieren.
Die Schaltung versorgt sich selbst aus den 230V; es ist also kein extra Netzteil erforderlich.
Für S0-Zähler mit S0-Eingang wird einfach +S0 mit dem +S0-Eingang und -S0 mit dem -S0-Eingang des S0-Zähler verbunden.

Bauteilliste

Die meisten Bauteile können über Reichelt bezogen werden. Die folgende Tabelle enthält bis auf den Optokoppler alle benötigten Bauteile inklusive der Reichelt Artikel-Nr.

Artikel-Nr.BezeichnungMengeEinzelpreisGesamtpreis
MOS 4018PRESET.DIVIDE/N COUNT.20,37 €0,74 €
1N 4148Planar Epitaxial Schaltdiode, DO35, 100V, 0,15A30,020 €0,06 €
METALL 470Metallschichtwiderstand 470 Ohm10,082 €0,08 €
METALL 4,75KMetallschichtwiderstand 4,75 K-Ohm20,082 €0,16 €
METALL 820KMetallschichtwiderstand 820 K-Ohm10,082 €0,08 €
METALL 47,0KMetallschichtwiderstand 47,0 K-Ohm10,082 €0,08 €
1N 4007Gleichrichterdiode, DO41, 1000V, 1A20,020 €0,04 €
MP3-X2 100NWIMA, Funk-Entstörkondensator, Klasse X210,64 €0,64 €
X7R-2,5 100NVielschicht-Keramikkondensator 100N, 10%10,050 €0,05 €
SM 100/16RADSubminiatur-Elko, radial, 100µF/16Volt10,030 €0,03 €
METALL 3,32KMetallschichtwiderstand 3,32 K-Ohm10,082 €0,08 €
Warenwert 2,04 €

Beziehen kann man den verwendeten Optokoppler bei RS Components (leider nur für Firmen).

Layout

Ein Layout für eine einseitige Leiterplatte gibt es auch dazu:

Sicht auf die Bestückungsseite:

Und die dazugehörigen Bestückungspläne:

"Mädchenvariante"

Diese Variante der obigen Schaltung arbeitet mit Eingangswechselspannungen zwischen 9V und 24V.

Auch hier gibt es ein Layout dazu:

Und die Bestückungspläne:

Interface zu Net-IO

Die Schaltung kann leicht am NET-IO angeschlossen werden:

Bilder

Als Gehäuse könnte man die Schaltung mit Schrumpfschlauch umhüllen.

nulldurchgang.jpg

Funktionsbeschreibung

Zur Erklärung der Funktion wurde der Analog-Teil der Schaltung in einem Spice-Derivat (LTSpice) simuliert. Die Oszillogramme haben den Massepunkt an der Anode von D1 als Bezugspunkt.
Wer sich jetzt über die Spannungshöhe wundert, denkt bitte daran, dass allgemein bei der Angabe einer Wechselspannung von z.B.: 230V/50Hz, der Effektivwert der Wechselspannung gemeint ist.
Ein Oszillogramm stellt aber den Spitze-Spitze-Wert der Wechselspannung dar.

Im ersten Bild sieht man die Eingangswechselspannung am Knotenpunkt 1 (Knp1).

R1 hat nur eine Schutzfunktion und dient dazu den Kondensator C1, nach dem Trennen der Schaltung vom Netz, innerhalb einer gewissen Zeit zu entladen.

Das nächste Bild zeigt den Spannungsverlauf am Knotenpunkt 2.

C1 dient in Verbindung mit dem Innenwiderstand der Schaltung als kapazitiver Spannungsteiler. Dadurch erhalten wir hinter C1 ca. 30Vs. R2 begrenzt den Strom durch C1/D1.
Durch D1 werden die negativen Halbwellen der Eingangswechselspannung abgeschnitten.
Man erhält eine pulsierende Gleichspannung in Höhe von rund 30V. Die Pulsfrequenz beträgt 50Hz.

Über die Kombination R3/D2 wird diese pulsierende Gleichspannung mittels D2 (Zenerdiode) auf 10V begrenzt und dient als Signalspannung für die nachgeschalteten CMOS-Teiler. –> Knotenpunkt 3.
C2 hat die Aufgabe hochfrequente Störsignale, die häufig auf Netz-Wechselspannungen zu finden sind, zu unterdrücken.

Über D3 wird die Kombination R4/D6/C3 vom Rest der Schaltung entkoppelt. —>Knotenpunkt 4.
R4/D6 begrenzen die pulsierende Gleichspannung auf 10V und C3 lädt sich auf den Spitzenwert von 10V auf. –>Knotenpunkt 5.
Diese Spannung wird als Versorgungsspannung der nachfolgenden CMOS-Teiler benutzt.

hardware/channels/meters/working_hours.1297531200.txt.gz · Zuletzt geändert: 2011/05/29 13:09 (Externe Bearbeitung)