Sensor DS18B20

Für die Temperaturmessung kommen 1Wire-Sensoren zum Einsatz. Diese Halbleitersensoren messen die Temperatur in hoher Auflösung und setzen die Messwerte in das serielle 1Wire-Protokoll um. Inklusive Spannungsversorgung reichen 3 Pins zum Anschluß des Sensors aus. Der EnergyCounter liefert 3,3V zur Speisung der Sensoren.

Links im Bild der Sensor DS18B20 von Fa. Dallas im TO92-Gehäuse. Dieser Sensor hat 9-12Bit Auflösung und kostet etwa 1-2€ pro Stück (Ebay!).

Jeder Sensor hat eine weltweit eindeutige 64Bit Hardware-ID, um ihn auf dem Bus ansprechen zu können.

Für Versuchsaufbauten reicht die Variante im Transistorgehäuse aus, beim Einsatz im Heizungsumfeld sollte man gekapselte Sensoren im Edelstahlgehäuse bevorzugen.

Datenblatt DS18B20

DS18B20

Der Sensor DS18B20 in einer Edelstahlhülse eingegossen und mit Schrumpfschlauch abgedichtet. In Deutschland bezahlt man 13-16€ für diesen Sensor mit 3m Anschlußkabel. Bei Ebay kann man den Sensor direkt aus China für 6,50€ bestellen(etwa 14 Tage Lieferzeit). Als Suchbegriff in Ebay "DS18B20" eingeben!

Das Anschlußkabel ist abgeschirmt, der Sensor über die drei Leiter

  • Schwarz: Ground
  • Rot: +5V
  • Weiß: Daten
  • Der Schirm ist nicht mit der Tauchhülse verbunden!

anzuschliessen. Die drei Meter Anschlußkabel reichen normalerweise aus, um Messungen an der Heizung vorzunehmen. Die Tauchhülse ist von allen Anschlussadern und dem Schirm isoliert. Der Schirme wird deshalb seitens des Solarloggers mit "Gnd" verbunden.

DS18B20 Tauchfühler

 

 

 

 

Die Edelstahltauchhülse aus V2A hat einen Außendurchmesser von 6mm und kann daher in handelsüblichen Armaturen integriert werden (z.B. Kugelhahn mit Tauchhülse).

Zuleitung

 

 

Die Abschirmung wird nur einseitig mit Ground verbunden (verdrillte Litze mit schwarzem Draht) Dadurch wird das Nutzsignal von Störungen abgeschirmt. Die Verbindung erfolgt auf Seiten des Verteilerkastens.

Man kann das Sensorkabel über Klemmen anschliessen oder eine Steckverbindung verwenden. Ich habe mich für eine 3,5mm Stereo-Klinkenverbindung entschieden, weil sie klein und preisgünstig ist.

Der Sensor kann mit verschiedenen Auflösungen betrieben werden:

Auflösung Multiplier für Float-Ergebnis Wandlungszeit
9 Bit 0.5 93,75ms
10 Bit 0.25 187,50ms
11 Bit 0.125 375,00ms
12 Bit 0.0625 750,00ms

Beim SolarTherm wird die 12Bit-Auflösung verwendet, da die schnellste Abtastung jede Sekunde erfolgt und die Wandlungszeit von 750ms deshalb kein Problem darstellt. Im Programm ist die Möglichkeit vorgesehen, andere Auflösungen einzustellen, es wird aber nicht empfohlen, Änderungen vorzunehmen.

 

OneWire-Adressen der Sensoren

Diese Adressen treffen nur für meine Sensoren zu. Ihr müsst Euch bitte eine eigene Liste erstellen.

Kanal EC Sensor OneWire-Adresse Bemerkung
T0 TV 0x28 0x82 0x43 0x43 0x02 0x00 0x00 0x1A Vorlauftemperatur Solar
T1 TR 0x28 0x0A 0x54 0x6A 0x02 0x00 0x00 0x9F Rücklauftemperatur Solar
T2 TBo 0x28 0x74 0x84 0x6A 0x02 0x00 0x00 0x4A Temp. Boiler oben
T3 TBm 0x28 0x76 0x85 0x6A 0x02 0x00 0x00 0xE9 Temp. Boiler mitte
T4 TBu 0x28 0x70 0x67 0x6A 0x02 0x00 0x00 0x02 Temp. Boiler unten

 

Verdrahtung der Sensoren

Die Sensoren werden parallel geschaltet und an den EnergyCounter angeschlossen:

Schaltung der DS18B20 Sensoren

Die Sensoren sind elektrisch parallel geschaltet (Reihenfolge spielt keine Rolle) und werden an Hand ihrer 1Wire-Adresse unterschieden.

 

Boiler-Temperaturen

Sensor im Schichtspeicher

 

 

 

Am Schichtspeicher werden drei DS18B20-Sensoren (mit Edelstahlhülse) in die Tauchhülsen des Speichers eingeschoben. Zum Teil befinden sich dort bereits Sensoren der Heizungsanlage. Die Tauchhülsen haben einen Durchmesser von etwa 20mm, es ist ausreichend Platz für 2-3 parallele Sensoren vorhanden.

Sensor im Schichtspeicher

 

 

 

 

 

Damit alle Temperatursensoren gegen die Tauchhülse gepresst werden (guter Wärmekontakt), wird die Tauchhülse mit feiner Stahlwolle ausgestopft. Stahlwolle ist wärmeleitend und flexibel - die Sensoren werden fest gegen die Tauchhülse gedrückt.

Schichtspeicher mit allen Sensoren

 

 

 

 

 

 

Anschliessend werden die Sensorkabel noch mit Kabelbindern fixiert. Jetzt fehlt nur noch der Anschluß an den EnergyCounter.

Die Temperatursensorkabel werden mit einem geschirmten Steuerkabel 4x0,14qmm verlängert. Die Adernfarben der beiden Kabel sind folgendermaßen zugeordnet:

Sensor-
Kabel
Steuer-
Kabel

Klemme
EnergyCounter

Funktion
rot gelb 17 +3,3V
weiß weiß 16 Daten 1Wire
schwarz schwarz 15 Ground
--- grün --- nicht benötigt
Schirm Schirm 15 Abschirmung

 

Vor- und Rücklauftemperatur

Temperaturfühler Solarmodul

 

 

 

 

Für die Wärmemengenberechnung müssen Vor- und Rücklauftemperatur gemessen werden. Dies erfolgt mit zwei DS18B20-Sensoren in Edelstahlhülsen. Die Sensoren werden mit Wärmeleitpaste bestrichen und mit Aluklebeband (wärmeleitend) und Kabelbindern parallel an die Kupferleitungen des Vor und Rücklaufs befestigt. Im Bild stecken die beiden Sensoren in den unten befindlichen, grauen Wärmeverkleidungen. Dadurch sind sie gegen Auskühlen geschützt.