Display und Hänger durch Lüfter

[GitDriveHub]

Hallo, ich habe auch das Problem, dass sich das System nach jedem Einschalten des Lüfters aufhängt und anschließend in einer Schleife hängen bleibt. Wo wird der "Snubber" in der Schaltung eingebracht?
Zusätzlich zeigt mein Display nicht alle Infos vollständig an, woran kann das liegen?

Danke für die Hilfe, mit besten Grüßen

[badbyte7]

Weil ich gerade darüber gestolpert bin, und die Frage noch nicht beantwortet ist:
https://www.mikrocontroller.net/articles/Snubber
https://en.wikipedia.org/wiki/Snubber

[koozala]

Mit angeschlossenem Ventilator sind bei mir ebenfalls Störungen aufgetreten, die sich auf dem Display bemerkbar gemacht haben. Der Text war dann überhaupt nicht mehr lesbar. Obwohl im Original-Artikel angedeutet wird, dass die Störungen behandelt werden, finden sich dort leider keine Details. Ich habe daher versucht, mich in die Snubber-Thematik einzulesen. Mir hat dieser Forumsbeitrag sehr geholfen:
https://forum.arduino.cc/t/unklarheiten-aufgetaucht-snubber-fur-kleine-pumpe/590316
Zur Dimensionierung habe ich verschiedenes gefunden, da ich aber die Eigenschaften des Ventilators nicht kenne, wäre eine genaue Berechnung wohl auch nicht möglich. Daher habe ich einfach mal probiert. Als Widerstand für den Snubber verwende ich einen 5W-Hochlastwiderstand mit 180 Ohm, der Kondensator ist ein X2-Modell und hat 0,47 uF. Zusätzlich ist noch ein Varistor S14K385 verbaut. Ob das letztlich korrekt dimensioniert ist, weiss ich nicht (falls das jemand sagen kann, wäre ich für Feedback dankbar). Damit verschwinden die Störungen jedenfalls.

Gegenüber dem Original habe ich weitere Änderungen gemacht, z.B. verwende ich zur Display-Ansteuerung 4 Datenleitungen, nicht I2C.

Ganz fehlerfrei funktioniert das Ganze leider nocht nicht... ein Sensor ist mit einem recht langen Kabel angeschlossen (ca. 20m). Das Kabel ist geschirmt, dennoch vermute ich, dass darüber eine Störung ins System kommt. Das äussert sich darin, dass eine "0" an einer Position (immer dieselbe) auf dem Display erscheint, wo eigentlich keine hingehört. Vielleicht gibt es aber noch eine andere Ursache...

Mein Schaltplan sieht so aus (als Sensoren sind DHT22 verbaut, anders als dargestellt). Der Snubber ist rechts unten zu sehen:

[koozala]

Die Snubber-Schaltung in meinem Schaltplan vom 14. August hat den Nachteil, dass sie über dem Schalter angeordnet ist. Das bedeutet, es fliesst ein Strom auch bei ausgeschaltetem Relais. Das hat zur Folge, dass der Lüfter, den ich mir nun besorgt habe, auch bei offenem Relais läuft... mit meinen anderen Testgeräten (einem Zimmer-Ventilator und einer Glühlampe) passiert das nicht. Wieder was gelernt... daher habe ich die Schaltung geändert und den Snubber nun über der Last angeordnet. Glücklicherweise musste ich dazu in meinem Aufbau nur eine Verbindung neu ziehen. Der Schaltplan sieht nun so aus (mit fritzing habe ich so meine Probleme, daher stimmen die Bezeichner nicht, was ich als Notiz vermerkt habe):

[Oxi75]

Ich hatte und habe immer noch so einige Probleme mit der Schaltung:

1. Wenn ich den Lüfter angeschlossen habe, meldeten beiden Sensoren "Fehler". Das Problem konnte ich lösen, in dem ich parallel zum Lüfteranschluss einen 0.33µF X2 Kondensator geschaltet habe. Ich habe nicht lange gerechnet, sondern einfach in die Kiste gegriffen und es hat funktioniert :-)
2. in ca. 1m Abstand zur Steuerung habe ich eine Doppelschleifmaschine. Schalte ich diese ein, gehen die Sensoren wieder auf "Fehler". Der automatische Reset hilft nicht, die Schaltung geht in eine Endlos-Reboot-Schleife. Ich plane* eine Modifikation der Schaltung, bei der die Sensoren über einen freien Digital-Out versorgt werden. Dann kann ich die Sensoren auch ganz aktiv stromlos machen.

*Update 17.11.2022: Modifikation ist per Fädeldraht und in Software umgesetzt und funktioniert wie erwartet. Störungen schicken das System nach wie vor in einen Neustart aber im Anschluss werden die Sensoren wieder korrekt erkannt.

[koozala]

@Oxi75: wie lange ist die Leitung, mit der du die Sensoren angeschlossen hast? Ist diese geschirmt?
Mein Aussensensor ist über eine ca. 15m lange, geschirmte Leitung angeschlossen und die Datenübertragung funktioniert gut. Ich habe allerdings auch keine Störsender (Motoren) in der Nähe...
Allerdings habe ich ein anderes Problem festgestellt... die Daten der Sensoren sehen zwar gut aus, sind aber falsch. Ich habe die Offsets zur Datenkorrektur bei Zimmertemperatur ermittelt, an Hand eines Referenz-Hygro-/Thermometers. Das reicht aber nicht aus, fürchte ich. Erstens ist das Referenzgerät mist, wie ich mittlerweile gemerkt habe (wohl zu billig), und zweitens reicht ein einzelner Offsetwert wahrscheinlich nicht aus. Daher werde ich nun versuchen, die Sensoren besser zu kalibrieren. Ist aber noch nicht fertig...

[Oxi75]

@koozala: Also die eine Leitung ist vielleicht 50cm lang, die andere ca. 1m - also ziemlich kurz. Aber sie sind ungeschirmt was sicher nicht optimal ist. Bisher gab es auch keine Probleme außer wenn in der Umgebung ein Motor angesprungen ist. Das war meistens das Schleifgerät aber mindestens einmal auch etwas anderes ... Garagentorantrieb, Bohrmaschine, ... (ich war nicht dabei).

Die Sensorwertabweichung bin ich aktuell noch dabei zu untersuchen. Ich habe mir zunächst selber ein Ei gelegt und die Korrekturwerte einfach übersehen gelassen wie sie waren. Nun sind sie auf 0 gestellt und damit sieht es schon deutlich besser aus. Jetzt heißt es erst mal Protokoll führen.

[Oxi75]

@koozala : Wie weit liegen denn bei Dir die Daten von den echten Werten entfernt?
Nach Datenblatt müssten die Sensoren ja relativ genau sein. Bei der Temperatur werden mir rund 1.5°C zu wenig angezeigt - das lässt sich aber noch mit der kalten Wand erklären auf die der Sensor geschraubt ist (Styropor als Zwischenlage hat hier deutlich geholfen). Aber die Luftfeuchtigkeit liegt bei ca. 10°C Temperatur rund 15 Prozentpunkte höher im Vergleich zu meinen Referenzmessgeräten. Diese sind zwar auch ziemlicher Billigkram aber es sind drei Stück - unterschiedlich alt, aus unterschiedlichen Quellen und die drei sind sich recht einig. Also vermute ich mal, dass der DHT22 der ist, der daneben liegt. Die niedrigere Temepratur erklärt im Übrigen nicht die höhere relative Luftfeuchtigkeit. Das wären nur wenige Prozentpunkte.

[Oxi75]

@koozala: Ich habe mir noch ein analoges Hygromether bestellt. Seine Werte passen wiederrum sehr gut zu denen des DHT22. Sehr verwirrend. Wie siehts denn bei Dir aus?

[koozala]

@Oxi75: Bei mir hat sich mittlerweile ein ganzer Zoo an Geräten angesammelt... ich hatte ursprünglich ein (sehr günstiges) digitales Hygro-/Thermometer als "Referenzgerät" genutzt. Allerdings hatte ich das im Verdacht, keine wirklich korrekten Werte anzuzeigen. Also habe ich mir weitere besorgt... ein weiteres digitales Gerät und ein analoges. Im direkten Vergleich zeigen alle drei Geräte mehr oder weniger unterschiedliche Werte an:

Ich habe die Geräte bisher nur in Innenraumbedingungen "getestet". Einmal bei feuchtkaltem Wetter draussen gehabt mit sehr wilden Ergebnissen (leider nicht dokumentiert). Dabei hat das analoge Gerät (B) weit über die 100% ausgeschlagen. Als nächstes plane ich einen eher systematischen Test.

• Gerät A scheint das beste der drei zu sein. Die Feuchtigkeitswerte stimmen mit B überein. Die Temperatur scheint zu passen, aber das kann ich noch nicht 100%-ig sagen.
• Bei Gerät B (analog) funktioniert die Feuchtigkeitsmessung, aber das Thermometer steht immer auf 20 Grad, egal bei welcher Temperatur. Das ist also eindeutig defekt.
• C war mein erstes Gerät, hier scheint nur die Temperaturanzeige halbwegs zu passen.

Nachteilig ist, dass alle drei Geräte vom selben Hersteller stammen. Darauf habe ich bei der Bestellung nicht geachtet, aber bei dem, was man so bei verschiedenen Händlern bestellen kann, ist es echt schwer, ein Qualitätsgerät zu identifizieren. Da schienen diese Geräte noch die besten zu sein.

Neben den DHT22-Sensoren habe ich mir noch HTU21-Sensoren besorgt. Nach ersten Versuchen ist schon mal klar, dass die alle unterschiedliche Werte anzeigen, mit hohen Abweichungen zu meinem Gerät A. Die müssen also kalibriert werden. Das gehe ich als nächstes an... Hier plane ich, eine standardisierte Umgebung durch eine Salzlösung herzustellen und als zweiten Kalibrierungspunkt eine 100%-Luftfeuchte, beides bei Zimmertemperatur. Mal sehen, was ich mit einfachen Mitteln noch hinbekomme.

[Oxi75]

@koozala : Ich bin gespannt was bei Deinen Untersuchungen heraus kommt.
Ich habe mir einen Dreierpack an elektronischen Thermometer-Hygromether-Kombinationen bei einem bekannten Discounter gekauft. Die drei sind sich recht einig aber passen im Bezug auf die Feuchtigkeit überhaupt nicht zu dem DHT22 - allerdings zu einem anderen Smart-Home-Gerät das ich schon länger habe. Das analoge passt dagegen recht gut - aber bisher habe ich es nur bei mir in der Garage testen können - und die ist entsprechend dem aktuellen Wetter recht konstant kalt.

Nachtrag: Ich hatte das analoge Hygromether auch mal im Winter draußen. Bei Minusgraden ging der Feuchtigkeitswert auch deutlich über 100% ;-)

[koozala]

@Oxi75: So, der erste Kalibrierungslauf ist jetzt seit knapp zwei Tagen aktiv. Hier sind zwei DHT22-Sensoren (S1 und S2) aufgetragen. Diese befinden sich in einem Behältnis mit Kochsalz-Lösung (a.k.a. Pampe). Soll-Wert der Luftfeuchtigkeit sollte durchgängig bei 75% liegen. S1 liegt da schon sehr nahe dran.

Der Ausreisser nach unten gestern Abend ca. 21:30 Uhr liegt daran, dass ich das Behältnis kurz geöffnet habe, um ein weiteres Hygrometer reinzustellen, in diesem Fall mein analoges (B). Dieses zeigt tatsächlich einen Wert wie S1 an, zumindest meistens...

Die Geräte A und C befinden sich ebenfalls im Versuchsaufbau. C zeigt wie erwartet keine brauchbaren Werte. A liegt bei ca. 71%, wenn B und S1 bei 74% liegen.

Kapazitive Luftfeuchtigkeits-Sensoren haben wohl eine Toleranz von bis zu 5%. Mein Versuchsaufbau ist sicher nicht ideal (Glasschüssel mit Küchenfolie drauf; kein Ventilator im Inneren, der die Luft durchmischt). Dadurch sind evtl. die Schwankungen in den Messungen erklärbar. Temperaturschwankungen könnten auch einen Einfluss haben (auch wenn die Sollgrösse bei Kochsalz recht stabil über die Temperatur sein sollte). Ich erkläre mir das dadurch, dass die Kochsalzlösung träger ist als die Temperaturänderung. Dadurch dauert es bei Temperaturänderungen etwas, bis die Sollgrösse erreicht ist. Eine konstante Temperatur bekomme ich nicht ohne weiteres hin, daher muss ich mit diesen Werten weiterarbeiten.

Einen ähnlichen Aufbau werde ich noch mit Magnesiumchlorid versuchen, hier ist die Soll-Feuchtigkeit bei 33%. Und dann nochmal bei 100%. Dann schauen wir mal, wie die Kalibrierungsfunktion aussehen soll...

[koozala]

Ich habe mich bei meinem Genauigkeitstest der Sensoren an dem orientiert, was Robert Smith durchgeführt hat: Test and Calibrate DHT22 Hygrometers. Ich habe mich dabei auf drei Messpunkte beschränkt, da die entsprechenden Salze (Magnesiumchlorid und Kochsalz) billig zu beschaffen sind. Die 100% Luftfeuchtigkeit habe ich einfach durch ein nasses Handtuch im verschlossenen Behälter hergestellt. Die Temperatur in der Testumgebung habe ich nicht kontrolliert, diese entspricht der Raumtemperatur und schwankt entsprechend (siehe obiges Diagramm).

Nach mehrtägigen Messungen lässt sich feststellen, dass die Temperaturschwankungen einen hohen Einfluss auf das Messergebnis haben. Ich nehme an, dass die Salzlösung teilweise nicht "hinterherkommt", die Soll-Luftfeuchtigkeit herzustellen, wenn sich die Temperatur zu schnell ändert. Dadurch erhält man entsprechende Abweichungen. Dennoch gibt es stabile Bereiche, so dass man zumindest ungefähr die Abweichung des ermittelten Sensorwerts zum Sollwert ermitteln kann. Ich brauche es ja auch nicht auf das Zehntel genau, aber die Zielgenauigkeit sollte schon bei ungefähr +/- 1% des Sollwertes liegen.

Die Referenzwerte für jeden Sensor habe ich grafisch ermittelt, also letztendlich einen Wert festgelegt, der zu den Messwerten grafisch am besten "passt". Die Werte sind in dieser Tabelle eingetragen:

Soll 33,0 75,5 100,0 (bei 20 Grad C)
DHT 1 34,9 73,5 99,9
DHT 2 32,6 69,8 99,9
DHT 3 33,0 68,9 99,9

Mit diesen Werten kann ich nun für jeden Sensor eine Korrekturfunktion definieren. Hier beschränke ich mich auf eine lineare Korrektur zwischen den Messpunkten. Wie man sieht, messen alle Sensoren die 100% Luftfeuchtigkeit korrekt. Die Abweichung ist bei dem Sollwert von 75,5% am grössten. Mich würde interessieren, wie gross die Abweichung bei ca. 50% Luftfeuchtigkeit wäre, aber mir fehlt das geeignete Salz, um diesen Sollwert herzustellen.

Ich werde nun meinen Taupunktlüfter mit den Sensoren bestücken, für die ich die Korrekturwerte kenne und die Software entsprechend mit den Korrekturfunktionen aktualisieren. Dann hoffe ich auf gute Funktion in der Betriebsumgebung.

[Oxi75]

Hallo @koozala
Eine sehr interessante und sehr aufwändige Messreihe, die Du da gestartet hast.
Was ich interessant finde: DHT 2 und 3 liegen bei 75% einigermaßen eng beieinander. DHT 1 fällt aus der Reihe. Könnte da ein Messfehler vorliegen oder wäre es denkbar, dass DHT 1 aus einer anderen Charge stammt?

Für die Taupunktmessung ist es ja eigentlich unerheblich, ob die absoluten Werte korrekt sind, solange alle Sensoren bei gleichen Bedingungen die selben Werte ausgeben. D.h. man könnte auch das Verfahren anwenden, dass man gerne bei Röhrenverstärkern macht: Matched Pairs heraussuchen. Setzt allerdings vorraus, dass man nicht zwei sondern eher 10 Sensoren zu Hause hat.