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Mikee

02.05.2019,
08:02
 

Wassermelder - Störempfindlichkeit verringern (Elektronik)

Hallo!
Folgendes Problem: Im Keller ist eine Wasserenthärtungsanlage installiert.
Der gesamte Ventilblock ist aus Kunststoff und schon einige Jahre alt.
Gleich vorweg: Ein Neukauf kostet mehrere Tausend Euro und behebt nicht
das generelle Problem.
Die Gefahr eines Bruches ist sehr gering, aber wenn - dann kann das Wasser
aus dem dicken Zuleitungsrohr ungehindert in den Keller fließen.
Innerhalb weniger Stunden wird dort ein Schwimmbad entstehen.
Es gibt aber einen Absperrventil, das das alles verhindern könnte.
Dieses soll motorisch geschlossen werden, wenn sich Wasser auf dem Boden
sammelt. Die Vorrichtung dafür funktioniert schon.

Jetzt kommt die Ansteuerung.
Die Idee: Ohne Mikroprozessor, Batterie betrieben, einfach und analog

Wenn diese Batterie betriebene Schaltung eine Gefahr erkennt, wird ein
Relais angezogen, das den Motor aktiviert und den Hahn zudreht, fertig.
Das bedeutet, dass die Schaltung 24/7 in Bereitschaft ist und bei Gefahr
lediglich wenige Sekunden den Strom für das Relais bereit stellen
muss.

Anbei mein Schaltbild.
Gespeist wird sie aus 8 Mignon-Batterien, weil ich sie gerade da habe.
Stromaufnahme im nicht aktivierten Zustand 1,1 µA, perfekt.
Die Batterien halten also über 100 Jahre ;-)

Einziger Haken:
Die Schaltung ist noch ein wenig empfindlich. Beim Schalten von Geräten
am 230V Netz spricht sie an.
Ich würde jetzt noch ein paar Kondensatoren spendieren.
100nF über R2 und 100nF von der Basis T3 nach +Ub.
Außerdem könnte man noch 100nF von der Basis T5 nach +Ub schalten.

Gibt es andere Vorschläge?

Mikee


olit(R)

E-Mail

Berlin,
02.05.2019,
08:45
(editiert von olit
am 02.05.2019 um 08:48)


@ Mikee

Wassermelder - Störempfindlichkeit verringern

» Hallo!
» Folgendes Problem: Im Keller ist eine Wasserenthärtungsanlage installiert.
» Der gesamte Ventilblock ist aus Kunststoff und schon einige Jahre alt.
» Gleich vorweg: Ein Neukauf kostet mehrere Tausend Euro und behebt nicht
» das generelle Problem.
» Die Gefahr eines Bruches ist sehr gering, aber wenn - dann kann das Wasser
» aus dem dicken Zuleitungsrohr ungehindert in den Keller fließen.
» Innerhalb weniger Stunden wird dort ein Schwimmbad entstehen.
» Es gibt aber einen Absperrventil, das das alles verhindern könnte.
» Dieses soll motorisch geschlossen werden, wenn sich Wasser auf dem Boden
» sammelt. Die Vorrichtung dafür funktioniert schon.
»
» Jetzt kommt die Ansteuerung.
» Die Idee: Ohne Mikroprozessor, Batterie betrieben, einfach und analog
»
» Wenn diese Batterie betriebene Schaltung eine Gefahr erkennt, wird ein
» Relais angezogen, das den Motor aktiviert und den Hahn zudreht, fertig.
» Das bedeutet, dass die Schaltung 24/7 in Bereitschaft ist und bei Gefahr
» lediglich wenige Sekunden den Strom für das Relais bereit stellen
» muss.
»
» Anbei mein Schaltbild.
» Gespeist wird sie aus 8 Mignon-Batterien, weil ich sie gerade da habe.
» Stromaufnahme im nicht aktivierten Zustand 1,1 µA, perfekt.
» Die Batterien halten also über 100 Jahre ;-)
»
» Einziger Haken:
» Die Schaltung ist noch ein wenig empfindlich. Beim Schalten von Geräten
» am 230V Netz spricht sie an.
» Ich würde jetzt noch ein paar Kondensatoren spendieren.
» 100nF über R2 und 100nF von der Basis T3 nach +Ub.
» Außerdem könnte man noch 100nF von der Basis T5 nach +Ub schalten.
»
» Gibt es andere Vorschläge?
»
» Mikee
»
»
»

100nF für T5 ist wahrscheinlich nicht von Nöten.
Aber ein Emitter-Basis Widerstand für T2 und T4 ist bestimmt Hilfreich.
Und 10MOhm kann man bestimmt verkleinern.

Kendiman(R)

02.05.2019,
08:48
(editiert von Kendiman
am 02.05.2019 um 09:03)


@ Mikee

Wassermelder - Störempfindlichkeit verringern

» Hallo!
» Folgendes Problem: Im Keller ist eine Wasserenthärtungsanlage installiert.
» Der gesamte Ventilblock ist aus Kunststoff und schon einige Jahre alt.
» Gleich vorweg: Ein Neukauf kostet mehrere Tausend Euro und behebt nicht
» das generelle Problem.
» Die Gefahr eines Bruches ist sehr gering, aber wenn - dann kann das Wasser
» aus dem dicken Zuleitungsrohr ungehindert in den Keller fließen.
» Innerhalb weniger Stunden wird dort ein Schwimmbad entstehen.
» Es gibt aber einen Absperrventil, das das alles verhindern könnte.
» Dieses soll motorisch geschlossen werden, wenn sich Wasser auf dem Boden
» sammelt. Die Vorrichtung dafür funktioniert schon.
»
» Jetzt kommt die Ansteuerung.
» Die Idee: Ohne Mikroprozessor, Batterie betrieben, einfach und analog
»
» Wenn diese Batterie betriebene Schaltung eine Gefahr erkennt, wird ein
» Relais angezogen, das den Motor aktiviert und den Hahn zudreht, fertig.
» Das bedeutet, dass die Schaltung 24/7 in Bereitschaft ist und bei Gefahr
» lediglich wenige Sekunden den Strom für das Relais bereit stellen
» muss.
»
» Anbei mein Schaltbild.
» Gespeist wird sie aus 8 Mignon-Batterien, weil ich sie gerade da habe.
» Stromaufnahme im nicht aktivierten Zustand 1,1 µA, perfekt.
» Die Batterien halten also über 100 Jahre ;-)
»
» Einziger Haken:
» Die Schaltung ist noch ein wenig empfindlich. Beim Schalten von Geräten
» am 230V Netz spricht sie an.
» Ich würde jetzt noch ein paar Kondensatoren spendieren.
» 100nF über R2 und 100nF von der Basis T3 nach +Ub.
» Außerdem könnte man noch 100nF von der Basis T5 nach +Ub schalten.
»
» Gibt es andere Vorschläge?
»
» Mikee
»
»
Die Eingangsschaltung mit dem 10 MOhm Widerstand ist viel zu empfindlich
und reagiert sofort auf elektrische Störimpulse.
Die Drähte vom Wassersensor wirken wie Antennen.
Der Kondensator verhindert, dass die Schaltung auf jeden
Störimpuls anspricht.
Ändere die Schaltung entsprechend dem Vorschlag ab.
Wenn die Zeitkonstante für die Motoreinschaltzeit ausreichend ist,
dann kann die Schaltung funktionieren.

Der Vorschlag von Olit mit den Basis-Emitterwiderständen bringt zusätzlich
mehr Sicherheit

Sel(R)

Radebeul,
02.05.2019,
09:23
(editiert von Sel
am 02.05.2019 um 10:27)


@ Mikee

Wassermelder - Störempfindlichkeit verringern

» Gespeist wird sie aus 8 Mignon-Batterien, weil ich sie gerade da habe.
» Stromaufnahme im nicht aktivierten Zustand 1,1 µA, perfekt.
» Die Batterien halten also über 100 Jahre ;-)

Nimm für die Schaltung als Stromquelle einen 9V-Lithiumblock. Der hält wenigstens 10 Jahre. Eventuell mußt du ein anderes Relais dann einsetzen. Die Mignonbatterien mußt du nämlich mindestens alle zwei Jahre wechseln, der Sicherheit zuliebe. Außerdem kannst das Relais auch durch ein Stromstoßrelais ersetzen. Dann kann die Batterie auch fast leer sein, ein Stromstoß und das Relais zieht trotzdem an. Denn bei leerer Batterie öffnet das Relais und dein Wasser kann wieder fließen. Ein entsprechender Resettaster am Gerät ist notwendig, dann mußt du manuell das Relais und die Schaltung rücksetzen. Finde ich sehr wichtig.

Was ist bei Netzspannungsausfall und wenn in dem Moment auch noch das Absperrventil bricht? Zugegeben, wird sehr unwahrscheinlich sein. Aber da stolpert wer im dunklen Keller rum auf der Suche nach Licht... Eigentlich bräuchtest du ein Magnetventil. Es ist unter Dauerstrom und damit offen. Fällt der Strom aus, so schließt das Ventil. Stellt deine Schaltung Wasser fest, so wird der Strom zum Ventil unterbrochen und es schließt ebenfalls.

Letztendlich, was sagt deine Versicherung zu solch einer Lösung?

LG Sel

Edit: Natürlich kannst du deine Schaltung auch so lassen (Relais etc.) und mittels Trafo am Stromnetz betreiben. Du brauchst dann nicht so sehr auf minimalen Strombedarf achten und damit bekommst du die Schaltung (oder eine andere) wesentlich störsicherer. Da das Magnetventil sowieso bei Netzausfall die Wasserzufuhr trennt, erübrigen sich auch alle Probleme mit Batterien. Nimm aber zur Sicherheit einen Netztrafo für die Stromversorgung, kein Schaltnetzteil.

--
******************************************
Ich bin ein Elektronikbastler, der nur durch Schmerzen begreift, was schlauere Leute im Forum an Wissen vermitteln können.

olit(R)

E-Mail

Berlin,
02.05.2019,
09:35
(editiert von olit
am 02.05.2019 um 09:36)


@ olit

Wassermelder - Störempfindlichkeit verringern

»
» 100nF für T5 ist wahrscheinlich nicht von Nöten.
» Aber ein Emitter-Basis Widerstand für T2 und T4 ist bestimmt Hilfreich.
» Und 10MOhm kann man bestimmt verkleinern.

Bis zum Schmitt-Trigger habe ich es mal zusammengestöpselt.
Es ist immer noch sehr Empfindlich.
Und wenn es im Haus vielleicht auch Funktioniert,
beim ersten Gewitter ist das Wasser abgestellt.


Theo.

02.05.2019,
09:38

@ Mikee

Wassermelder - Störempfindlichkeit verringern

Hallo

Ich würde das ganz anders lösen. Erstens würde ich ein Loch (grösse von einem kleinen Eimer ) in den Boden unter der Anlage stemmen, so dass darin ein Schwimmerschalter angebracht werden kann. Zweitens würe ich einen Drucksensor in dem Teil der Leitung anbringen, der dann wenn die Leitung bricht, keinen oder nur noch geringen Wasserdruck hat. Und drittens würde ich an zentraler Stelle eine schöne dicke Alarmklingel anbringen. Als Elektronik würde ich höchstens zusätzlich eine Alarmierung per Handy zulassen.

Theo

gast

02.05.2019,
09:39

@ Mikee

Wassermelder - Störempfindlichkeit verringern

»
» Wenn diese Batterie betriebene Schaltung eine Gefahr erkennt, wird ein
» Relais angezogen, das den Motor aktiviert und den Hahn zudreht, fertig.
» Das bedeutet, dass die Schaltung 24/7 in Bereitschaft ist und bei Gefahr
» lediglich wenige Sekunden den Strom für das Relais bereit stellen
» muss.

Der Antriebsmotor wird auch aus der Batterie versorgt ?
Sonst wäre es witzlos bei Netzausfall den Melder versorgt zu haben aber das Stellglied nicht.

Wenn der Motor Netzenergie benötigt kannst du auch gleich den Sensor versorgen.
Und dann das Relais fail - save aufbauen.

olit(R)

E-Mail

Berlin,
02.05.2019,
09:59

@ olit

Wassermelder - Störempfindlichkeit verringern

100nF von Basis T1 nach Masse und R2 auf 100kOhm bringt noch was. :-)
Auf das Nächste Gewitter musst du warten. :-D

Kendiman(R)

02.05.2019,
10:04

@ olit

Wassermelder - Störempfindlichkeit verringern

» »
» » 100nF für T5 ist wahrscheinlich nicht von Nöten.
» » Aber ein Emitter-Basis Widerstand für T2 und T4 ist bestimmt Hilfreich.
» » Und 10MOhm kann man bestimmt verkleinern.
»
» Bis zum Schmitt-Trigger habe ich es mal zusammengestöpselt.
» Es ist immer noch sehr Empfindlich.
» Und wenn es im Haus vielleicht auch Funktioniert,
» beim ersten Gewitter ist das Wasser abgestellt.
»
»
»

Das Relais ist solange angezogen, solange der Sensor "Wasser" meldet.
Da ist eine Zeitbegrenzung (monostabiler Flip-Flop) notwendig.

olit(R)

E-Mail

Berlin,
02.05.2019,
10:09
(editiert von olit
am 02.05.2019 um 10:10)


@ Kendiman

Wassermelder - Störempfindlichkeit verringern

» » Bis zum Schmitt-Trigger habe ich es mal zusammengestöpselt.
» » Es ist immer noch sehr Empfindlich.
» » Und wenn es im Haus vielleicht auch Funktioniert,
» » beim ersten Gewitter ist das Wasser abgestellt.
» »
» »
» »
»
» Das Relais ist solange angezogen, solange der Sensor "Wasser" meldet.
» Da ist eine Zeitbegrenzung (monostabiler Flip-Flop) notwendig.

Hat er doch.
100k||100k * 4,7µF = 235ms
Das ist garantiert nicht zu lang.
»

Mikee

02.05.2019,
10:12

@ olit

Wassermelder - Störempfindlichkeit verringern

Hallo!
Danke der vielen Antworten.

» Der Antriebsmotor wird auch aus der Batterie versorgt ?
Nein, der läuft über Netzteil mit 230V~.

» Die Mignonbatterien mußt du nämlich mindestens alle zwei Jahre wechseln, der Sicherheit zuliebe.
Ich werde sowieso hin und wieder die Schaltung aktivieren müssen, weil sonst
das Ventil zu schwergängig wird, im schlimmsten Fall festgerostet ist.

» Wenn der Motor Netzenergie benötigt kannst du auch gleich den Sensor versorgen.
» Und dann das Relais fail - save aufbauen.
Dann benötige ich aber dauernd Strom, das will ich nicht. Ich hasse alles was im Standby läuft.

» Und wenn es im Haus vielleicht auch Funktioniert, beim ersten Gewitter ist das Wasser abgestellt.
Das werde ich überprüfen müssen.

» Außerdem kannst das Relais auch durch ein Stromstoßrelais ersetzen.
Dann müsste ich zwei impulse erzeugen, einmal zum Einschalten und einen weiteren zum Ausschalten, deutlich aufwändiger.

Das mit dem Basis-Emitter Widerstand werde ich mal ausprobieren.
Außerdem kommt noch ein 2200µF Kondensator in die Betriebsspannung.
Die drei vorgeschlagenen Kondensatoren allein haben nämlich noch nicht geholfen.

Mikee

Sel(R)

Radebeul,
02.05.2019,
10:35
(editiert von Sel
am 02.05.2019 um 10:40)


@ Mikee

Wassermelder - Störempfindlichkeit verringern

» » Außerdem kannst das Relais auch durch ein Stromstoßrelais ersetzen.
» Dann müsste ich zwei impulse erzeugen, einmal zum Einschalten und einen
» weiteren zum Ausschalten, deutlich aufwändiger.

Nö, mußt du nicht. Zum Einschalten haste ja deinen Resettaster. Außerdem darf die Schaltung nicht automatisch das Wasser freigeben, nachdem ein Störfall eingetreten ist.

Welche Leitung ist denn in der Speisung (Abmessungen)? Denn dein Motorventil rückt bei Stromausfall keinen Millimeter (es gibt aber Motorventile, welche sich mittels Federkraft schließen bei Stromausfall). Wenn du schon was zur Sicherheit baust, dann aber bitte richtig. Und deine Meinung in allen Ehren (möglichst wenig auf StandBy). Aber wenns um derartige Sicherheit geht, dann spielt sowas keine Rolle, ist sogar gefährlich. Versagt irgendwie eine Batterie, so hast du keine Funktion mehr und das endet dramatisch (eben Schwimmbad). Einen Netzausfall bekommst du sehr schnell mit, aber eine ausgefallene Stromversorgung durch Batterien merkst du erst beim nächsten Test der Anlage.

LG Sel

--
******************************************
Ich bin ein Elektronikbastler, der nur durch Schmerzen begreift, was schlauere Leute im Forum an Wissen vermitteln können.

Hartwig(R)

02.05.2019,
10:50
(editiert von Hartwig
am 02.05.2019 um 11:21)


@ Mikee

Wassermelder - Störempfindlichkeit verringern /edit

Hallo,
Für eine sicherheitsrelevante Anwendung taugt diese Meßmethode wenig. Sie geht einfach von der Annahme aus, das Wasser "irgendwie" schon leitet. Nehm einfach mal Dein DMM und halte die Prüfspitzen in ein Glas Leitungswasser. Dir wird ein hoher Widerstand angezeigt werden, wahrscheinlich >1MOhm. Der Grund ist die sogenannte "elektrochemische Doppelschicht", ein beim Übergang von der Elektronenleitung zur Ionenleitung entstehender Polarisationseffekt. Es baut sich an der Grenzschich eine Sperrschicht auf - das Ergebnis ist elektrisch gesehen eine Kapaziät. Mit niedrigen Spannungen - wie bei deiner Meßmethode - mißt Du also keinesfalls die Leitfähigkeit von Wasser, sondern den Leckwiderstand eines Elkos ;-) - und der hängt von vielen Bedingungen ab, eine sichere Messung ist da fast auszuschließen. Zwischen 3V und 5V bricht die Sperrschicht durch, dann wirst Du eine Impedanz um 1kOhm messen. Das benötigt dann einen entsprechenden Strom, im Langzeitbereich sind elektrochemische Effekte zu berücksichtigen. Wie gesagt es kann mit Tricks gehen - eine verläßliche Meßmethode ist das nicht.
NS hatte vor vielen Jahren den LM1830 herausgebracht, ein Sensor-IC für Füllstandsmessungen durch Feuchtigkeitsdetektion. Dort ist genau die richtige Lösung gezeigt - die Messung mit Wechselstrom. Das Datenblatt findet man sofort, zu horrenden Preisen wird der LM1830 auch noch angeboten. Aber im Datenblatt findet man auch die recht übersichtliche Innenschaltung, die selbst mit wenigen diskreten Bauelementen schnell nachgebaut ist. Der Aufwand für den Nachbau liegt etwa im Rahmen der von Dir gezeigten Schaltung. Ich hab das vor Jahren aus Spaß mal nachgebaut, das geht recht gut. Ein 2-fach OP wie der LM385 aus der Bastelkiste und etwas drum herum, und die Sache läuft anständig.
Als arme-Leute-Version tut es auch diese Schaltung, nicht optimal, aber ich habe die vor Jahren mal schnell nachgebaut als Notlösung - aber sie läuft noch zuverlässig als Wassermelder im Keller:

https://produktinfo.conrad.com/datenblaetter/175000-199999/195731-as-02-de-Fuellstandsschalter.pdf

Die misst halt auch mit Wechselspannung. Ich habe geringfügige Modifikationen vorgenommen, u.A. die Elektroden über Kondensatoren entkoppelt und die Eingänge nochmal mit Dioden geschützt (ESD).

6 Sensoren (Bild) hängen parallel und sind einfach unten an den Wänden auf den Boden gelegt. Gleich wie die Sensoren liegen, wird bei geringer Feuchtigkeit sofort Alarm ausgelöst bzw. Wasserzufuhr wird gesperrt. Fehlalarme technischer Art gab es in all den Jahren nicht. Nur wenn mal tropfnasse Gegenstände an die Wand gestellt wurden....eher also ein Funktionstest. Und einigen Molchen hat die Anlage auch schon das Leben gerettet, die gelangen manchmal in den Keller und lauf dann an der Wand entlang, dabei klettern sie auch über die Sensoren und lösen diese aus - meistens nachts ;-).




Grüße
Hartwig

olit(R)

E-Mail

Berlin,
02.05.2019,
11:17

@ Hartwig

Wassermelder - Störempfindlichkeit verringern

» Hallo,
» Für eine sicherheitsrelevante Anwendung taugt diese Meßmethode wenig. Sie
» geht einfach von der Annahme aus, das Wasser "irgendwie" schon leitet. Nehm
» einfach mal Dein DMM und halte die Prüfspitzen in ein Glas Leitungswasser.
» Dir wird ein hoher Widerstand angezeigt werden, wahrscheinlich >1MOhm. Der
» Grund ist die sogenannte "elektrochemische Doppelschicht", ein beim
» Übergang von der Elektronenleitung zur Ionenleitung entstehender
» Polarisationseffekt. Es baut sich an der Grenzschich eine Sperrschicht auf
» - das Ergebnis ist elektrisch gesehen eine Kapaziät. Mit niedrigen
» Spannungen - wie bei deiner Meßmethode - mißt Du also keinesfalls die
» Leitfähigkeit von Wasser, sondern den Leckwiderstand eines Elkos ;-)

Die "elektrochemische Doppelschicht" knallt bei seinen 12V einfach durch.

olit(R)

E-Mail

Berlin,
02.05.2019,
11:25

@ Mikee

Wassermelder - Störempfindlichkeit verringern

» Hallo!
» Danke der vielen Antworten.
»
Ich habe mal ein bisschen mit der Schaltung herumgespielt.
Die übertriebene Verstärkung des Sensorverstärkers habe ich, durch Rausschmeißen von T2, verringert. Da wurde die Schaltung auf einmal wieder sehr empfindlich gegen Störspannungen. T2 mit seiner R-C Basisbeschaltung dient also mehr der Verzögerung als der Verstärkung. :-)

schaerer(R)

Homepage E-Mail

Zürich (Schweiz),
02.05.2019,
11:30

@ olit

RC-Filter und Test mit Feuerzeug-Störsender :-)

»

» » Aber ein Emitter-Basis Widerstand für T2 und T4 ist bestimmt Hilfreich.

Erst diese beiden 10k-Widerstände definieren das Potenzial an den Basen von T2 und T4, wenn T1 und T3 offen sind. Deshalb ist dies auch State-of-the Art. ;-)

Wenn es darum geht, steilflankige Störspannung zu dämpfen, muss man zwischen Emitter von T1 und dem Knotenpunkt von T2-Basis, 10k-R und 100nF-C, ein weiterer Widerstand von etwa 1k schalten.

Auf diese Weise hat man, bis zum Beginn des Basis-Emitter-Stromflusses von T2 eine Zeitkonstante von etwa 100 µs. 100 µs reichen dann ganz sicher aus, um steilflankige Spikes ausreichend zu dämpfen.

Dass der 100nF-C ein Kerko sein muss, versteht sich von selbst.

» Bis zum Schmitt-Trigger habe ich es mal zusammengestöpselt.
» Es ist immer noch sehr Empfindlich.
» Und wenn es im Haus vielleicht auch Funktioniert,
» beim ersten Gewitter ist das Wasser abgestellt.

Es gäbe dazu ein ganz einfaches Hilfsmittels, das sich in meiner Elektronikpraxis gut bewährt hat. Ein ausgedientes Gasfeuerzeug, mit einem Stück isolierten Draht dran als Antenne, als Ministörsender oder als Minigewitter in unmittelbarer Nähe der Schaltung:



Alles zu diesem Thema liest man hier:
. . . . "Vom Fensterkomparator zum Präzisions-Schmitt-Trigger"
. . . . . . http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/wincst.htm
Kapitel: "Trivialer Störtest mit Ministörsender"

--
Gruss
Thomas

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