Projekt Temperaturüberwachung mit Online-Darstellung

[Georg2]

Hallo liebe Community,

hier kommt mein Projekt! Zielsetzung meines Projekts ist die Digitalsierung und Online-Darstellung analoger Temperaturmesswerte.
Genau gesagt möchte ich eine alte Temperaturmessanlage etwas modernisieren. Im Moment erfolgt die Messung der Temperaturen
noch recht aufwendig. Ich habe 52 Pt100 Sensoren und deren Messwerte werden alle an einem Drehspulmesswerk dann einzeln abgelesen
und handschriftlich dokumentiert. Und das ständig und immer wieder...
Hmm - das könnte ja auch einfacher gehen...

Schöner wäre es also gemütlich zum Kaffee den Browser zu öffnen und dann nachzusehen, ob alle Temperaturen im grünen Bereich sind.
Und natürlich nichts mehr aufschreiben zu müssen. Alle Messwerte in einer Datenbank ablegen und fertig ist die Geschichte.

Also folgender Plan:
Ich nehme einen Messwandler und schließe daran einen Pt100-Widerstand an. Der Messwandler macht dann schonmal aus meinen Widerstand
eine Spannung zwischen 0 und 5 V. Als zentrales "Hirn" nehme ich einen Raspberry Pi 3 B. Da dieser jedoch keine analogen Signale lesen kann,
brauche ich zusätzlich noch einen IC (MCP3008), der mir die Spannung zwischen 0 und 5 V übersetzt in einen Zahlenwert von 0 bis 1023. Und da es
ja mehrere Messkreise sein sollen, benutze ich zusätzlich noch ein Relaisboard. Damit schließe ich dann nacheinander die verschiedenen Messkreise
und kann so alle Messungen mit nur einem Messwandler machen. Die Messergebnisse werden dann mittels Python-Skript in einer MySQL-Datenbank
abgelegt. Zur Visualisierung wird eine Homepage erstellt und auf dieser sind dann die Messkurven.

Der erste Versuch sah dann so aus:


Folgende Software wurde dabei verwendet:
- Python-Skript, um die Relais zu schalten und die Messwerte in eine Datenbank abzulegen
- MySQL Datenbank für die Tabellen der Temperaturwerte
- Webserver mittels Apache, PHPmyadmin
- Domain durch No-Ip
- Design der Page mit WYSIWYG Kompozer
- Datenvisualisierung durch Highcharts

Und weil ich nun nicht in Ruhe schlafen kann, wenn mein selbstgelöteter Sauhaufen unbeaufsichtigt arbeitet, kommt hier nun RevPi mit ins Spiel.
Das bedeutet, dass der oben aufgeführte Testaufbau nun so umadaptiert wird, dass daraus eine professionelle Lösung wird.

Aktueller Stand mit dem RevPi-Aufbau ist Folgender:
- 1x RevPi Core 3 -> übernimmt das Denken
- 1x RevPi DIO -> soll mit den Digitalsausgängen die Relais ansteuern
- 1x RevPi AIO -> wird verwendet, um mit den RTD-Eingang die Messungen zu ermöglichen
- 4x Relais (Wechsler, 24V DC)
=> Jetzt wird das am Schreibtisch alles mal zusammengebaut und zum Funktionieren gebracht.

Das sieht dann bisher so aus:


Warum mache ich jetzt hier diesen Projekt-Thread?
Naja, ganz einfach. Ich bin weder gelernter Elektroniker, noch Automatisierer oder Informatiker usw. Mein Wissen über Elektronik/ Informatik habe
ich einzig und allein aus meinem Wirtschaftsingenierwesenstudium, das ich gerade mache. Da werden einem zwar Grundlagen vermittelt, aber diese
dann praktisch anwenden zu können ist wieder etwas ganz Anderes. Dementsprechend treten bei mir dann Fragen über Dinge auf, über die viele hier
warscheinlich gar nicht mehr nachdenken und aus Routine handeln. Ich freue mich daher über jeden hier, der in meinen Thread mit mir meine
Lösungsansätze diskutiert und bei eventuellen Fragen helfen kann!
Viel Spaß auch den stillen Mitlesern, die hier für ähnliche Probleme eine Lösung finden!

Zurück zum Geschehen:
Etwas holprig wurde es beim Start, das WLAN wollte sich nicht verbinden. Das wurde hier wohl im Forum schon scheinbar mal aufgegriffen:
https://revolution.kunbus.de/forum/view ... wlan#p2851
Die konkrete Lösung sieht bei mir so aus:
-> Bearbeitung der Netzwerk-Konfiguration in der folgenden Datei

Code: Select all

sudo nano /etc/network/interfaces

-> Folgende Zeilen habe ich dann unten eingetragen:
# WLAN
allow-hotplug wlan0
iface wlan0 inet manual
wpa-ssid "WLAN-NAME"
wpa-psk "WLAN-PASSWORT"

-> Abspeichern und Datei wieder schließen
-> Interface neu starten, um die Netzwerk-Einstellungen zu übernehmen mit:

Code: Select all

sudo ifdown wlan0
sudo ifup wlan0

Gut, die WLAN-Verbindung klappt nun und weiter gehts mit den Relais:
[/img]
Besorgt habe ich mir vorerst mal welche von Finder (Fassung: Typ 95.05 Relais: Typ 40.52). Dass der Kontaktwiderstand vom Relais das Ergebnis der
Messung etwas verfälscht, ist mir bewusst. In meinem Fall kann ich mit dieser Verfälschung leben. Genaue Aussagen kann ich dann dazu machen,
nachdem ich etwas damit herumexperimentiert habe. Das wurde übrigens hier schon einmal aufgegriffen:
https://revolution.kunbus.de/forum/view ... lais#p3164
Die Frage, die ich mir allerdings bei der Verwendung von Relais stelle, ist der Ausschaltvorgang. Die Theorie besagt ja, dass beim abrupten Ausschalten von Spulen
eine hohe Spannungsspitze entsteht. Steckt der DIO diese einfach weg oder benötige ich in meinem Relais noch zusätzlich eine Freilaufdiode oder Ähnliches?

So, das war jetzt erstmal viel Text...
Wäre nett wenn jemand zu meinem Problem etwas weiss.
Weiteres wird folgen wenn bei meinem Projekt wieder was wesentliches vorangegangen ist.

Liebe Grüße!

[Ingo]

Hallo,

ich betreibe auch Relais an meinem RevPI und habe damit keine Probleme da die Ströme die da anliegen nicht wirklich hoch sind. Auf der Last seite schaut das schon anderst aus, da sollte mann wenn nötig Snubber oder (Filter) einsetzten um die hohen schaltströme abzufangen. Kommt aber immer auf den Verbraucher an.

Aber viel Spass mit deinem Projekt.

[Georg2]

Hallo Ingo,
vielen Dank für deine Antwort. Auf der Lastseite fließen ja in meinen Fall nur sehr geringe Ströme, da habe ich mir nicht wirklich Gedanken gemacht.
Das Problem, bei dem ich nicht ganz weiter wusste war der Steuerkreis, ob ich da evtl. eine Freilaufdiode zur Spannungsspitzenbegrenzung brauche.
Habe mir daher für die Relais noch ein paar Freilaufdioden besorgt. Zusätzlich mit LED, dann sieht man ganz gut welches man auch gerade ansteuert.

Ansonsten hier mal was die letzten Tage so geschehen ist:

Zuerst habe ich den ganzen Testaufbau mal verkabelt. In der Form wie am Bild zu sehen ist, vorerst einmal für 8 Messstellen:

Sieht noch etwas schlampig aus, aber gut ist ja auch nur für ein paar vorherige Versuche...

Die Art und Weise, in der ich die Relais miteinander verschalten habe, geht nach dem folgenden System:

Leider weiss ich nicht, ob es dafür eine spezielle Bezeichnung gibt. Jedenfalls schließe ich so in der unteren Reihe immer zwei Messkreise gleichzeitig,
indem ich nur ein Relais ansteuere. Die Ausgänge, die dann aus der linken Seite eines Relais hinausgehen, führe ich zum Relais oben links weiter und
die Ausgänge von der rechten Seite zum Relais oben rechts. So kann ich dann mit einer geringeren Anzahl an Relais eine höhere Menge an Messkreisen
schließen. Im Aufbau der im Bild oben zu sehen ist zb. 8 Sensoren mit nur 6 Relais. Bemerkbar macht sich das dann allerdings bei den späteren 52 Sensoren.
Da reichen dann 28 Relais aus, um all diese ansteuern zu können. Dementsprechend brauche ich hierfür dann auch nur insgesamt 2 DO-Module.
Die Frage ist natürlich, inwieweit jetzt dadurch das Messergebnis verfälscht wird. Dazu habe ich dann mal ein paar Versuche gemacht.
In meinem Fall habe ich zwei Relais in Reihe, durch die der jeweilige Messkreis unterbrochen wird. Eines davon mit paralleler Kontaktbeschaltung und
eines mit einfacher Kontaktbeschaltung. Die Abweichung zu einem Sensor, der nicht durch Relais unterbrochen wird liegt hier bei ca. 0,1 °C.
In meinem Fall kann ich damit leben.

So, das wars dann erstmal für heute. Als nächstes folgt dann die Programmierung zur zyklischen Ansteuerung der Relais und Erhebung der Messwerte.

Liebe Grüße!

[Ingo]

hallo,
bei sovielen Sensoren ist die Frage ob ich das ganze dann nicht doch per One Wire mache. Zumal es die Geräte auh schon als Modbus geräte gibt und vom Preis sicherlich billiger ist als die Ganzen Relays + dem DO.
du kannst bis 30 sensoren an ein Modul anschliessen was auch den ganzen Aufwand für Schrankaufbau minimiert.
Ich würde das ganze ohne Relays machen und auf OneWire gehen. Ist meine Meinung dazu.
Warum umständlich wenns auch einfacher geht.

gruss

[Georg2]

Hallo Ingo,

dein Vorschlag hört sich zunächst ganz gut an. Leider finde ich dazu konkret nichts passendes.
Könntest du mir da beispielhaft ein passendes Gerät nennen, dass deiner Beschreibung entspricht?

Schöne Grüße!

[Timo]

Hallo,
das mit den 52 Sensoren klingt ja schon nach einer kleinen Herausforderung und sehr viel Bastelspaß. Leider kann ich derzeit keine Bilder die hier im Thread verlinkt sind anschauen, daher weiß ich nicht wie du die Relais verschaltet hast. Hat es einen Grund, warum du ausgerechnet den PT100 genommen hast oder nimmst? Mit einem PT1000 zum Beispiel würde sich der Kontaktwiderstand der Relais weitaus weniger stark auf das Messergebnis auswirken.

Mein naiver Ansatz wäre - aufgrund der hohen Anzahl an Sensoren - diese gegen digitale auszutauschen. (Für eine kleine Übersicht siehe https://www.mikrocontroller.net/article ... atursensor) Wenn möglich SPI oder I²C. Dadurch könnte der Pi** dann direkt mit den Sensoren über einen Bus kommunizieren und jeden einzeln ansprechen. Vorteile: keine Relais, kein A/D Wandler, und ein Minimum an Verkabelung und Platzverbrauch.
Alternativ* die PT100 Sensoren mit Microcontrollern abfragen, die wiederum über einen Bus mit dem Pi kommunizieren.


*) wenn man die Temperatursensoren nicht tauschen kann oder will.
**) ein klassischer Raspberry Pi

[Ingo]

Hallo Timo,

das mit dem SPI oder I2C wäre ja nicht schlecht, aber leider hast du vergessen das dieser beim RevPi nicht nach aussen geführt ist und somit nicht nutzbar.

gruss

[Ingo]

Hallo Georg2

hier ein Link dazu.
https://www.esera.de/produkte/1-wire-sm ... mber=11336