Wir haben einen Gasanschluss und Duschen und Heizen mit umweltfreundlichem Windgas von Greenpeace Energy [link]. Jetzt kann man den Zählerstand des Gasanschlusses dauernd aufschreiben und sich ausrechnen, ob man etwas gespart hat oder nicht oder man hat die komfortable Lösung einer kleinen Elektronik, die genau dies für einen übernimmt. Gesagt, getan. Hier kommt die Geschichte meines GAS Loggers.
grundsätzlicher Aufbau: Der von den Stadtwerken Leipzig installierte Gaszähler, das Modell BK-4 [Datenblatt] von Elster Instromet [link] bietet ab Werk schon die Möglichkeit für die Nachrüstung eines NF-Impulsgebers. Dieser ist entweder über die Firma Instromet zu bekommen (teuer) oder die Marke "das bekommen wir schon hin" (billig) kommt zur Anwendung. Ich habe mich für die zweite Variante entschieden. Zum Einsatz kommt der Reed Kontakt [MK 471B] von der Firma MEDER, erhältlich beim Elektronikversand Reichelt.de. Der Reed Kontakt ist natürlich nicht für die werksseitige Aussparung am Gaszähler vorgesehen, so muss ein wenig Heißkleber zum Einsatz kommen. Der Reed Kontakt schließt bei einer Umdrehung des Zählwerkes kurz und dieses Signal kann durch einen nachgeschalteten Mikrocontroller ausgewertet werden. Nebenbei ist kurz erwähnt, dass der umlaufende Magnet nur die 10-Liter Anzeige am Gaszähler darstellt. Ein Impuls bedeutet also 0.01m³.
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| prinzipieller Aufbau des Datenloggers |
Schaltplan: Auf der Basis eines ATMEGA-8 Mikrocontrolers wurde diese Schaltung realisiert. Der Mikrocontroller wartet eigentlich die ganze Zeit auf das Signal des Reed Kontaktes, um es dann weiterzuverarbeiten. Schaltungstechnisch sind kaum Besonderheiten vorhanden. Als Anzeigeneinheit wird ein DOGM-163 von electronic assembly verwendet, welches in einem meiner anderen Blogs [DOG-M163] besprochen wird. Die Bedieneinheit bilden vier Taster, die bei Reichelt [TASTER 1032.3] erhältlich sind. Der µC verfügt nur über einen Quarz [8-MHz], damit die mitlaufende Uhr möglichst lange genau geht (im Test mehrere Wochen). Der Schaltplan enthält einige Elemente, die für die Turtle LOGGER Schaltung [link] Verwendung finden und wären hier natürlich nicht notwendig (5V LDO und R3-R10).
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| Schaltplan Mikrocontroller |
Leiterplatte: Die Leiterplatte wurde mit allen verfügbaren Bauteilen auf SMD Basis erstellt, um möglichst viel Platz zu sparen. Die Bestückung ist nicht allzu aufwändig und kann leicht selbst durchgeführt werden.
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| unbestückt |
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| bestückt, Rückseite |
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| bestückt, Vorderseite |
Implementierung: Wie schon in der Einleitung beschrieben, wird der Reed Kontakt in den Gaszähler eingeklebt. Der Sensor sollte dabei möglichst mittig eingeklebt werden.
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| Lage des Reed Kontaktes |
Anzeigeneinheit: Damit die Leiterplatte nicht lose an die Wand geklebt werden muss, habe ich ein Rapid Prototype Gehäuse bauen lassen. Dies wurde erst per Pro-Engineer (Pro-E) konstruiert und dann im 3D Printing Prozess hergestellt. Dieses Verfahren ist von der Passform absolut ausreichend.
Eine kleine Bildergalerie über das Gehäuse. Rückseitig ein aufgeklebter Magnet für die einfache Befestigung am Sicherungskasten.
Angezeigte Daten: Damit das Ablesen der Daten auf dem Display ohne große Umstände erfolgen kann, ist um das Display herum bedrucktes Papier geklebt. Dies gibt dem Ganzen einen etwas professionellen Touch :-)
Angezeigt werden folgende Daten:
- Uhrzeit [hh:mm]
- Sekundentakt als Doppelpunkt
- Wochentag [1-7]
- Zählerstand [m³]
- Gasverbrauch des heutigen Tages [€]
- Gasverbrauch der laufenden Woche [€]
- Gasverbrauch der laufenden 4 Wochen [€]
- Gasverbrauch seit Abrechnungsbegin [€]
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| Angezeigte Daten inkl. Beschriftung |
Berechnungen: Der Gaszähler selbst zeigt nur die verbrauchte Gasmenge in m³ an. Aus dieser lässt sich natürlich nicht viel ermitteln, wenn man den Verbrauch nicht auf eine bestimmte Zeit eingrenzt. Dafür ist es notwendig, dass eine Uhr mit läuft. Dies wird durch den Mikrocontroller durchgeführt. Damit hat man schon mal die drei entsprechenden Zeiträume. Da der Mikrocontroller kein Datum kennt, bezieht sich die Anzeige der letzten ein oder vier Wochen auch wirklich nur auf die ein oder vier laufenden Wochen. Diese beginnt nachdem der Strom eingeschaltet wurde.
Zusätzlich muss der Zählerstand am Anfang des Abrechnungszeitraumes bekannt sein. Dieser ist ganz einfach zu ermitteln, denn er steht auf der letzten Rechnung des Energieunternehmens.
Wie kommt jetzt der Betrag in € aus der Zählerdifferenz zustande? Dazu benötigt man zwei Werte. Den Heizwert des Gases und den eigenen Tarif. Den Heizwert zu bekommen ist nicht ganz leicht, da er meist selbst den Mitarbeitern der Stadtwerke nicht bekannt ist. Die Stadtwerke Leipzig verschleiern diesen auch, denn es wird die Gaszustandszahl und der Brennwert angegeben. Beide berechnen sich aber durch Multiplikation und ergeben für Leipzig den Wert 10,7. Dieser kann aber für einen anderen Anbieter, hier Windgas von Greenpeace Energy, variieren. Der Tarif dagegen ist ja durch den Vertrag bestimmt.
Dem Cleveren ist hier natürlich aufgefallen, dass bei den Kundenverträgen mit dem Tarif geworben wird. Ändert sich der Heizwert und bleibt der Tarif gleich so erhält das vertragsausgebende Unternehmen trotzdem einen höheren Rechnungsbetrag vom Endkunden. Darum: Immer Augen auf!
Verbrauch [€] = Zählerdifferenz [m³] * Heizwert [kWh/m³] * Tarif [€/kWh]
Diese Rechenaufgabe ist für den Mikrocontroller in keinster Weise schwierig und belastet ihn auch keineswegs. Aus diesem Grund ist dieser - doch etwas eingestaubte - Prozessor völlig ausreichend.
Menüstruktur: Was wäre die Anzeigeneinheit ohne vernünftige Menüstruktur? Daher sind alle Werte, bestehend aus aktuellem Zählerstand, Zählerstand zum Abrechnungsbeginn, Heizwert, Tarif, Wochentag und Uhrzeit per Menü leicht änderbar. Die vier erstgenannten werden dauerhaft im EPROM des Mikrocontrollers gespeichert und stehen auch nach einem Stromausfall zur Verfügung. Lediglich die Uhrzeit und der Wochentag müssen neu eingestellt werden.
Zu sehen sind die einzelnen Menüpunkte, um Voreinstellungen zu ändern
Ergebnisse:
Was kostet...
- ein Vollbad? = ~0,50 €
- ein Mal Duschen? = ~0,17 €
- ein kalter Wintertag? = ~10,00 €, sorry, das Haus ist EnEV 1955
Fazit: Durch den Bau dieses Gasverbrauchsanzeigengerätes ist es deutlich transparenter, wie hoch die Gasrechnung wirklich ist und ob eine Nachzahlung droht. Auch können Energiesparmaßnahmen sofort auf deren Wirkung überprüft werden oder die Kosten von Einzelverbräuchen ermittelt werden.
Der Bau in dieser Ein-Stück-Kleinserie ist natürlich nicht umsonst und beläuft sich auf rund 150 €. Da das Anbringen des Reed Kontaktes keinen technischen Eingriff in den Gaszähler darstellt, war dies auch ohne sicherheitstechnische Bedenken durchführbar.
Ausblick: Im Moment arbeite ich an einer Erweiterung des LOGGERS um die Daten zeitbasierend abzuspeichern. Dazu soll in regelmäßigen Abständen der Zählerstand in einem EEPROM abgelegt werden. Die Anzeige wird dann nicht mehr auf der jetzigen Anzeigeneinheit stattfinden, sondern muss extern gelöst werden. Dazu implementiere ich zusätzlich eine Funk-Datenübertragung, welche die Daten an einen PC schickt. Dieser wird sich dann um die Visualisierung kümmern.
Mal sehen, wann das fertig ist :-)
Mal sehen, wann das fertig ist :-)
Feedback:
blumengiesser@posteo.de
