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Adapter fĂŒr den GaszĂ€hler

GaszĂ€hler haben im Allgemeinen keinen Datenausgang, wie es z.B. bei einem modernen StromzĂ€hler der Fall ist. Dort werden die vom ZĂ€hler erfassten und gespeicherten Daten ĂŒber eine serielle Schnittstelle zur VerfĂŒgung gestellt.

Anders beim GaszÀhler. Bei dem in unserem Haus verbauten Typ elster BK-G4M sitzt auf der letzten Nachkommastelle ein Magnet, der bei jeder vollen Umdrehung 0,01 m³ verbrauchtes Gas signalisiert.

Bei diesem ZĂ€hler ist es nicht so leicht möglich, die korrekte Position fĂŒr den Sensor, in diesem Fall ein Halleffekt-Sensor, zu finden, wie bei der Wasseruhr.

Die korrekte Postion des Sensors muss ausprobiert werden, und da unsere Heizung zum GlĂŒck nur wenig Gas benötigt, um das Haus auf Temperatur zu halten, kommt der Magnet nur sehr sporadisch am Sensor vorbei. Es liegt also nahe, eine Befestigung zu konstruieren, die zum einen in den am ZĂ€hler vorhandenen “Schacht” passt und dort saugend befestigt werden kann, und die zum anderen die Position des Sensors bei der Findung seiner endgĂŒltigen Lage in einem sinnvollen Bereich verschiebbar gestaltet.

Mit Schieblehre und Augenmaß bewaffnet habe ich also zuerst einmal den Schacht am ZĂ€hler vermessen.

Ein Blick von unten in den Schacht, direkt unterhalb des ZĂ€hlwerks:

Schacht am GaszĂ€hler          (Click auf das Bild fĂŒr grĂ¶ĂŸere Darstellung mit Bemaßung, Angaben in mm)

Dort hinein passt dieses Konstrukt, erstellt mit DesignSpark Mechanical V6...

Sensorhalter GaszÀhler

...das dann mittels Ender-2 aus TPU 90 gedruckt wurde:

Sensorhalter GaszÀhler

Der lange Schlitz im durchgehenden Bereich nimmt eine Art Schlitten auf, der wiederum den Halleffekt-Sensor trĂ€gt. Den Schlitten schiebe ich dann solange in dem Schlitz herum, bis das Signal des ZĂ€hlwerks sicher empfangen wird. Es ist nicht auszuschließen, dass der Sensor in der Mitte sitzen muss, denn der Schacht ist ziemlich genau auf Höhe der letzten Stelle zentriert angeordnet :)

Wie man auf dem nachfolgenden Bild erkennen kann, sitzt der Magnet im “Bauch” der Zahl 6 (die glĂ€nzende Stelle, gerade noch am unteren Rand des roten Ausschnitts erkennbar).

Lage des Schachts in Bezug auf das ZĂ€hlwerk

Wenn mich keine Parallaxenverzerrungen tÀuschen, muss der Sensor also im linken Drittel des mittleren, rechteckigen Ausschnitts platziert werden.

Interessant ist noch, welche PolaritĂ€t der Magnet im ZĂ€hler hat. Der A3144 ist ein unipolarer Typ und reagiert auf der fĂŒr die Detektion vorgesehenen Vorderseite (die Seite mit dem Aufdruck) auf einen magnetischen SĂŒdpol.

Das lĂ€sst sich klĂ€ren. Der A3144 spricht auf einen Testmagneten an, mit einem Kompass ermittle ich die PolaritĂ€t des Testmagneten - der Zeiger nach Norden wird angezogen. Dasselbe passiert mit der Kompassnadel, wenn ich sie der letzten Stelle des GaszĂ€hlers nĂ€here, also hat der im ZĂ€hler eingebaute Magnet die korrekte PolaritĂ€t. Leider scheint der A3144 mit 21 mT Einschaltschwelle zu unempfindlich fĂŒr den gedachten Einsatz, er reagiert nicht auf den kleinen Magneten im ZĂ€hler.

Als empfindlichere Alternative kommt der TLE4913 von Infineon in Frage, dessen Einschaltschwelle liegt bei 3,5 mT. Da dieser Sensor in einem SC-59 GehÀuse daher kommt - der Footprint entspricht 1:1 dem des SOT23 GehÀuses - muss eine kleine Platine erstellt werden, die im Halter eingebettet wird. Ergo ist der komplette Halter in leicht geÀnderter Form neu zu drucken.

Aufmerksamkeit erfordert beim Einsatz dieses Sensors dessen Ausgangsstufe. Vermutlich geschuldet dem Stromspargedanken dieses Micro Power Device, verarbeitet der OpenCollector Ausgang des TLE4913 maximal 1 mA. Der erforderliche PullUp darf bei 5 V Versorgungsspannung also minimal 5 kΩ betragen.

Dass der TLE4913 omnipolar arbeitet, also sowohl auf den Nord- als auch auf den SĂŒdpol eines Magneten anspricht, hat seinen eigenen Charme - keine Probleme mit der Ausrichtung der aktiven FlĂ€che.

Die Konstruktion fĂŒr den Sensorhalter wurde leicht ĂŒberarbeiten, so dass die Bauelemente auf der Platine fĂŒr den Sensor eben mit der Oberseite des Halters abschließen und er direkt am GehĂ€use des GaszĂ€hlers anliegt.

Sensorhalter endgĂŒltig

Ich habe mich mal weit aus dem Fenster gelehnt und die Platine so positioniert, dass der Sensor an der Mitte der mittleren Aussparung ausgerichtet zu liegen kommt. So hĂ€tte zumindest ich bei Mitspracherecht das ZĂ€hlergehĂ€use entworfen. Der Erfolg gibt mir Recht, der Magnet wird zuverlĂ€ssig erfasst und aufgrund der hohen Empfindlichkeit des Sensors ist offensichtlich auch ausreichend Reserve fĂŒr Spielraum bei der Positionierung.

Da ich im Rahmen der Tests den Adapter bereits mehrfach wieder aus der Halterung am GaszĂ€hler heraus fummeln musste, habe ich in der endgĂŒltigen Fassung noch zwei Griffe an der Unterseite spendiert.

Sensorhalter endgĂŒltig


Die Schaltung fĂŒr den TLE4913 birgt keine großen Geheimnisse. Im richtigen Leben wird das Board und somit Sensor und LED mit 3,3 V versorgt, das habe ich gegenĂŒber der Darstellung in den folgenden Bildern noch geĂ€ndert.

Sensor-Breakout

Der Sensor bekommt einen Blockkondensator, als Einstellhilfe und zur Kontrolle gibt es eine grĂŒne 3 mm LED. Hier habe ich einen 2 mA Typ verwendet und zusĂ€tzlich den Vorwiderstand ĂŒberdimensioniert um die Ausgangsstufe des TLE4913 nicht zu ĂŒberlasten. In Folge leuchtet die LED nicht sehr hell, aber immer noch gut sichtbar.

Die Abmessungen der Platine sind auf den Schacht am Adapter abgestimmt.

Sensor-Breakout

Sensor-Breakout

Rechts sitzt die LED, von der Unterseite aus montiert, so dass sie aus dem Adapter nach unten heraus schaut. Links werden die drei Leitungen zur Auswerteelektronik angelötet, ebenfalls von unten kommend.

Sensor-Breakout

Eingebaut in den Adapter:

GaszÀhler-Sensor-Adapter

NatĂŒrlich habe ich vor der Erstellung der Platine ĂŒberprĂŒft, ob der TLE4913 tatsĂ€chlich in der Lage ist, den winzigen Magneten am ZĂ€hlerrad des GaszĂ€hlers zu detektieren.

Die Konstruktionsunterlagen des Adapters im Designspark Mechanical V6 Format sowie als STL Datei fĂŒr den 3D-Drucker stelle ich dem geneigten Nachbauer zur VerfĂŒgung, ebenso die Unterlagen zur Erstellung der Platine im Format EAGLE V7.

Die Auswertung der Impulse erfolgt mit dem Universal WLAN-ZĂ€hleradapter.


Die Firmware zur Auswertung der Impulse stellt ein Webinterface zur VerfĂŒgung.

GaszÀhler

Klickt man mit der Maus ins Fenster der Anzeige, klappt das Feld zur Eingabe des ZĂ€hlerstands aus.

GaszÀhle Eingaber

Hier wird der aktuell auf dem GaszĂ€hler angezeigte Wert eingegeben. Das Format der Eingabe wird ĂŒberprĂŒft, erlaubt sind bis zu 5 Vorkommastellen, ein Punkt (kein Komma!) sowie bis zu 3 Nachkommastellen. Um den eingegebenen Wert zu ĂŒbernehmen erneut in den oberen Teil des Fensters klicken. Mit der Übernahme des Wertes in die Anzeige wird er auch gleichzeitig persistent im Flash gespeichert.  Die letzte Stelle wird nach der Eingabe immer auf Null gestellt.

 


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