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[BLOG] Produktion Bodenfeuchtesensoren & Ventilaktoren

Diskussion über unsere Sensoren & Akoren sowie Tipps & Tricks zum Einsatz, Einbau, Erfahrungen usw.
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StefanW
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#41

Beitrag von StefanW »

Matze76 hat geschrieben:
Mo Mai 18, 2020 1:43 pm
das sieht alles sehr wertig und durchdacht aus!
Danke sehr. Das Gehäuse ist auch ziemlic krass, da kann man auch mit dem Auto drüber fahren.

Matze76 hat geschrieben:
Mo Mai 18, 2020 1:43 pm
Habt ihr eigentlich vor, diese Gehäuse auch separat im Shop anzubieten (z. B. als einfache Abzweigdose für 1-Wire im Außenbereich) ?
Wir hatten mal Abzweigdosen in Alu für Aufputz designed, also speziel als Verteiler mit zwei bis fünf Verschlussstopfen, aber der Aufwand die Fertigung zu organisieren und in Shop und Katalogen abzubilden ist groß und der Markt dafür vermutlich eher klein, so dass wir das bisher noch nicht realisiert haben.

Wir sehen ja schon, dass bei den Outdoor-Sensoren die günstigere C-Serie (Kunststoff) gegenüber der CR-Serie (Alu) deutlich besser verkauft wird.

Anfangs haben wir hier auch ein Kunststoffgehäuse designed, aber wir denken, dass im Bereich von Ventilen, Wasser, Erde, Kästen usw. das Gehäuse etwas robuster ausfallen sollte.


lg

Stefan
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gurumeditation
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#42

Beitrag von gurumeditation »

StefanW hat geschrieben:
Mo Mai 18, 2020 1:51 pm
Anfangs haben wir hier auch ein Kunststoffgehäuse designed, aber wir denken, dass im Bereich von Ventilen, Wasser, Erde, Kästen usw. das Gehäuse etwas robuster ausfallen sollte.
Nicht immer ist Metall von Vorteil, gerade wenn es mit "Ventilen, Wasser, Erde, ..." zu tun hat. Bei der ganzen Beregnungstechnik, die draußen verbaut wird, ist kaum Metall im Spiel. Verteilerkästen, Magnetventile, Rohre, Anschlüsse, etc. alles Kunststoff, egal ob jetzt PE, PP, PVC, etc. pp.

Bei Vandalismusschutz scheint Metall allerdings König zu sein, das sieht man im öffentlichen Raum sowie im Angebot an speziellen Schaltern und Steckdosen, Kameras, usw.

Ja, die Teile sollen im Idealfall > 10 Jahre brav ihren Dienst tun. Mit dem Auto muss ich da nicht drüber fahren können und wenn ein Meteor auf mein Grundstück fällt, wäre ein kaputter Bodenfeuchtesensor echt mein geringstes Problem. Am Ende muss es für die Funktion angemessen sein und der Preis dazu im Verhältnis stehen. Der Wert eines guten Supports sowie einer Art Vertrauensvorschuss für die Zuverlässigkeit eines neuen Produkts wird von jedem anders gesehen. Ich denke, ihr bekommt das schon hin, nach dem ordentlichen Produkt auch einen guten Preispunkt zu finden.
Zuletzt geändert von gurumeditation am Mo Mai 18, 2020 2:14 pm, insgesamt 1-mal geändert.
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Robert_Mini
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#43

Beitrag von Robert_Mini »

gurumeditation hat geschrieben:
Mo Mai 18, 2020 2:13 pm
Nicht immer ist Metall von Vorteil, gerade wenn es mit "Ventilen, Wasser, Erde, ..." zu tun hat. Bei der ganzen Beregnungstechnik, die draußen verbaut wird, ist kaum Metall im Spiel. Verteilerkästen, Magnetventile, Rohre, Anschlüsse, etc. alles Kunststoff, egal ob jetzt PE, PP, PVC, etc. pp.
Ich denke das ist alles absolut preisgetrieben.
Man muss dann auch noch zw. unter und über der Erde unterscheiden.

Beispiel: Schön dass die Bewässerungsventile nur 25€ kosten und aus Kunststoff sind. Das ist für unter der Erde auch ok, solange durch Setzungen nicht das Kunststoffgewinde bricht.
Aber über der Erde ist meine Erfahrung nach ein paar Jahren: leider nicht UV beständig wie vieles andere an Elektrik-Zubehör in Kunststoff egal ob grau oder schwarz. Führt zu Ausbleichen, dann Sprödigkeit und kleine Risse, dann undichte Billigst-Dichtungen und am Ende zum Versagen, da die Ventile aufgrund der Leckage dann EINSCHALTEN (also nix fail-safe...)

Ich finde Alu-Druckguss perfekt und wenn nicht gerade Salzwasser bewässert wird, sollte das auch korrosionstechnisch gut passen.

lg
Robert
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DeLaDope
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#44

Beitrag von DeLaDope »

StefanW hat geschrieben:
Mo Mai 18, 2020 12:32 pm
Hallo Tobias,
DeLaDope hat geschrieben:
Mo Mai 18, 2020 10:38 am
Kannst Du nun schon einen verbindlichen Preis für die Komponenten angeben?
Leider noch nicht. Ich hätte diese schon genannt, mir ist schon klar, dass ihr das wissen wollt :lol: .
Hi Stefan,

alles klar! Danke für die Erklärung. Sehe das auch so, Support und Qualität kosten natürlich!
Dann bin ich mal gespannt!

VG
Tobias
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starwarsfan
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#45

Beitrag von starwarsfan »

Hallo Stefan
StefanW hat geschrieben:
Sa Apr 25, 2020 1:26 pm
Darum haben wir einen Aktor speziell für die Anteuerung der Ventile mitentwickelt:
...
Einfache Installation: Das Sensorelement ist abgesetzt und kann bis 30 m Entfernung von der Elektronik betrieben werden. Dies erleichtert die Installation. Die Sensorik wird vom Timberwolf Server (1-Wire) automatisch erkannt und eingebunden.[/list]
Das Zitat ist vom Ventilaktor, sieht aber irgendwie nach c&p vom Bodenfeuchtesensor aus. Mich interessiert gerade die maximale Entfernung zwischen Ventilaktor und (Hunter-)Ventil. Gibt es dazu schon konkrete Angaben bzw. sind das die genannten 30m?

In meinem Fall hätte ich voraussichtlich sieben Ventile an einer Stelle und dann noch fünf weitere Ventile ca. 30m entfernt. Damit wären das drei Ventilaktoren, wobei fünf Kanäle eben räumlich abgesetzt sind. Dabei stellt sich ausserdem die Frage, ob eine gemeinsame Rückleitung für die fünf abgesetzten Ventile benutzt werden kann oder ob jedes Ventil sein eigenes Adernpaar haben muss!? Oder eine gemeinsame Rückleitung je Ventilaktor? Es macht schon einen Unterschied, ob ich sechs- oder zehnadriges Kabel verlegen muss. Ich nehme an, dass bei dieser Distanz der Querschnitt auch nicht zu klein sein sollte!?
Kind regards,
Yves

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#46

Beitrag von StefanW »

Guten morgen Yves,

sehr gute und wichtige Fragen.

starwarsfan hat geschrieben:
Mo Mai 25, 2020 10:37 pm
Das Zitat ist vom Ventilaktor, sieht aber irgendwie nach c&p vom Bodenfeuchtesensor aus.
Richtig. Das ist vom System des Bodenfeuchtesensors. Das Sensorelement wird abgesetzt von der Elektronik betrieben. Dies erleichtert die Verlegung des 1-Wire Busses und die Elektronik kann optimal wettergeschützt untergebracht werden.

starwarsfan hat geschrieben:
Mo Mai 25, 2020 10:37 pm
Mich interessiert gerade die maximale Entfernung zwischen Ventilaktor und (Hunter-)Ventil. Gibt es dazu schon konkrete Angaben bzw. sind das die genannten 30m?
Der 1-Wire 4-fach Ventilaktor schaltet zwar mit SSR ("Solid State Relais") also mit verschleißfreien und lautlosen Halbleitern, dennoch ist das für diese Fragestellung wie ein normales Relais zu betrachten. Die Ventile sind letztlich nur Spulen, also Verbraucher.

Längenbeschränkungen ergeben sich damit nur aus Leitungsverlusten und dadurch verursachten Spannungs(ab)fällen.

Für eine Berechnung müsste man nun wissen, bis zu welcher minimalen Spannung das jeweils eingesetzte Ventil noch sicher anzieht. Es stellt sich damit die Frage, bei welcher Spannung ein Ventil, das beispielsweise für 24 VAC vorgesehen ist, noch funktioniert. Das können wir unmöglich für die vielen am Markt befindlichen Ventile vorhersagen. Das gilt analog auch für 12 V, allerdings sind dann doppelte Ströme zu erwarten um die gleiche elektrische Leistung zu erreichen und damit ist der absolute Spannungsfall dann vermutlich auch höher.

Laut gedacht: Ich würde vermuten, dass ein Verlust an Spannung von 25% noch kein Problem machen sollte, also ein 24 VAC Ventil auch noch mit 18 V funktioniert. Mithin dürften - in dieser rein subjektiven Annahme - 6 V auf der Leitung verloren werden. Die mögliche Leitungslänge kann man nun mit dem ohmschen Gesetz berechnen (wir können für diese Abschätzung die Wechselstromeigenschaften außer Acht lassen).

Wir brauchen mithin noch die Stromaufnahme für das / die Ventil(e). Ein gefundener Wert war 230 mA (wenn es angezogen ist, was dann aber auch nur bei 24 VAC gilt).


Berechnungen:

Berechnung der maximalen Leitungslänge (Korrekt: Entfernung):

Die Formel (Wechselstrom) für die Berechnung der maximalen Leitungslänge lautet:

Länge (meter) = (A * 56 * dU) / (2 * I * cos phi)
  • A = der Querschnitt in mm²
  • 56 = eine Konstante für die Leitfähigkeit von Kupfer in m*mm²/Ohm
  • dU = der Spannungsfall (delta) in Volt
  • I = der Strom in Ampere
  • 2 = hier eine Konstante, weil die Entfernung sich aus der halben physikalischen Leitungslänge (Hin- und Rückweg) ergibt
  • cos phi = der Wirkleistungsfaktor, den wir für eine Magnetspule mit 0,7 annehmen
Beispiel mit den 230 mA und den 6 V maximaler Spannungsfall bei einem Leitungsquerschnitt von 0,5 mm²:

max Entfernung = (0,5 mm² * 56 m*mm@/Ohm * 6 V) / (2 * 0,23 A * 0,7) = 522 m


Berechnung des minimalen Leitungsquerschnittes:

Die Formel (Wechselstrom) für die Berechnung des minimalen Leitungsquerschnittes bei gegebener Entfernung (Hin- und Rückweg) lautet:

Querschnitt A in mm² = (2 * L * * I * cosphi) / (56 * dU)
  • A = der Querschnitt in mm²
  • 56 = die Konstante für die Leitfähigkeit von Kupfer in m*mm²/Ohm
  • dU = der Spannungsfall (delta) in Volt
  • I = der Strom in Ampere
  • L = Die Entfernung in Meter
  • 2 = hier eine Konstante, weil die Entfernung sich aus der halben physikalischen Leitungslänge (Hin- und Rückweg) ergibt
  • cos phi = der Wirkleistungsfaktor, den wir für eine Magnetspule mit 0,7 annehmen
Beispiel mit den 230 mA und den 6 V maximaler Spannungsfall bei einer Entfernung von 50 m (vom Trafo zum Ventil):

Querschnitt A in mm² = (2 * 50 m * 0,23 A * 0,7) / (56 * 6 V) = 16,1 / 336 = 0,0479 mm² (das ist fast nur noch Luft).

Gegenrechnung mit der Entfernung aus der obigen Rechnung: (2 * 522 m * 0,23 A * 0,7) / (56 * 6 V) = 168 / 336 = 0,5 mm²

==> Das gilt nun für EIN Ventil und nur dann wenn es angezogen ist.


Soweit zur Theorie, sehen wir uns die Realität an:
  1. Berücksichtigung der Anzugsleistung: Die elektrische Leistung, welche das Ventil zum anziehen benötigt, ist kurzzeitig deutlich höher. Ich habe Anzugsleistungen gefunden in den Datenblätter, die etwa 50 bis 100% HÖHER sind die Daueraufnahme. Hinsichtlich des resultierenden Spannungs(ab)falles bedeutet das, dass beim Anzug des Ventils die Spannung deutlich stärker einbrechen wird als beim Betrieb, weil die höhere (Schein)stromaufnahme bei gegebenem (Schein)widerstand zu einem höheren Spannungs(ab)fall führt. Dies könnte dazu führen, dass dass die verbleibende Spannung nicht mehr ausreicht damit das Ventil sicher anziehen kann. Wie kritisch das ist, kann ich leider nicht sagen, weil ich diese Ventile nicht genau vermessen habe. Es empfiehlt sich jedoch eine Berücksichtigung, am besten in dem man mit der Stromaufnahme des Anzugmomentes kalkuliert. Diese beträgt oft um die 400 mA.
  2. Berücksichtigung von mehreren Ventilen: In den meisten Gartenbewässerungen wird mit zig Ventilen geplant, üblich sind vier bis 20 Ventile, je nach Gartengröße. Mehr Ventile erhöhen den Stromfluss vom Trafo über die Zuleitungen zu den Ventilen. Die Berechnung muss also anhand der tatsächlichen Ventile erfolgen.
  3. Gleichzeitigkeitsfaktor: Üblicherweise reicht der Wasserdruck nicht aus, alle Ventile gleichzeitig zu öffnen. Es werden im Allgemeinen nur ein bis drei Ventile gleichzeitig angezogen sein. Bitte hierbei dann auch auf die Leistungsfähigkeit des Trafos achten und keine Tests vornehmen, bei denen ALLE Ventile gleichzeitig geschaltet werden
  4. Abschnittsweise Spannungsfälle: Korrekterweise ist der Spannungsfall (oder der minimale Querschnitt) für jeden Leitungsabschnitt (vom Trafo bis zu jeden Abzweigung und dann von jeder Abzweigung bis zur nachfolgenden Abzweigung) zu berechnen. Auf dem ersten Leitungsabschnitt vom Trafo bis zur ersten Abzweigung (eine Abzweigung ist eine abzweigende Leitung oder der Anschlusspunkt des 4-fach Aktors - weil von dort zweigt es zu den Ventilen ab) fließt der Strom aller aktiver Ventile, im vom Trafo entfernteren Leitungsabschnitten dann nur noch der Strom der nachgeschalteten aktiven Ventilen.
  5. Unbedeutende Stromaufnahme Ventilaktor: Die Dauerstromaufnahme des Ventilaktors braucht man eher nicht berücksichtigen. Der größte Verbraucher darin sind letztlich die sieben verbauten Leuchtdioden, jedoch intern mit 5 VDC. Bei Versorgung mit 24 VAC wird das mit einer Effizienz von ca. 75% über Schaltregeler "heruntertransformiert", so dass auch den 20 bis 80 mA für die LEDs und die Elektronik ein Stromfluss auf der 24 VAC Versorgung von geschätzt um 20 mA zu berücksichtigen ist. Da dies 1/40stel des Anzugstromaufnahme der vier anschließbaren Ventile beträgt, kann man das wirklich außer Acht lassen.
  6. Noch unbedeutendere Stromaufnahme des Bodenfeuchtesensors: Bei der von uns empfohlenen Verdrahtung, erfolgt die 5V Versorgung der Elektronik des Bodenfeuchtesensors aus den 5 V des Ventilaktors. Die Elektronik des Bodenfeuchtesensors benötigt um die 15 mA, damit wird die 24 VAC Versorgung mit vier mA belastet. Spielt also ebenfalls keine Rolle.

Richtwerte / Empfehlungen:

Wie wir an den obigen Berechnungsbeispielen gesehen haben, kann man ein Ventil an einer simplen Leitung mit einem Querschnitt von 0,5 mm² (oder 0,8mm Durchmesser) über mehrere hundert Meter hin betreiben.

Merkregel: 400m Entfernung vom Trafo bis zum Ventil bei einer Leitung mit einem Querschnitt von 0,5 mm².

Bei zwei gleichzeitig aktiven Ventilen sind es dann eben 200 m und bei vier aktiven Ventilen wären es immer noch gut 100 m.

Falls jemand Ventile einsetzt, die für eine Nennspannung von 9 VAC oder 12 VAC vorgesehen sind, dann muss man dort - für die gleiche Leistung - mit doppelter Stromaufnahme rechnen, entsprechend ist der Spannungsfall auch doppelt so hoch und entweder die Reichweite bei gegebenen Querschnitt halbiert oder es ist der doppelte Leitungsquerschnitt zu verwenden.

Wenn es jemanden hier gibt, der mit dünneren Leitungen plant oder mehr als vier Ventilen gleichzeitig nutzt und dabei mehr als 100 m Entfernung hat, dann derjenige das genauer ausrechnen - oder einfach eine dickere Leitung nehmen. Doppelter Querschnitt ist doppelte Entfernung. Das sind alles einfache lineare Zusammenhänge, das kann man einfach im Kopf überschlagen.

starwarsfan hat geschrieben:
Mo Mai 25, 2020 10:37 pm
In meinem Fall hätte ich voraussichtlich sieben Ventile an einer Stelle und dann noch fünf weitere Ventile ca. 30m entfernt.
Sollte kein Problem sein. Ich nehmen an, dass von den zwölf Ventilen nur drei oder vier gleichzeitig funktionieren müssen. Damit sollten 100 m selbst mit einem normalen "0,8er KNX-Kabel" ausreichend sein (die 0,8 mm Durchmesser sind ca. 0,5 mm², jedoch Achtung, die Klingelleitungen mit 0,6 mm Durchmesser klingen nur ein bisschen weniger, aber es besteht - wegen des quadratischen Zusammenhangs - nur aus halb soviel Kupfer, also um die 0,25 mm²).

starwarsfan hat geschrieben:
Mo Mai 25, 2020 10:37 pm
Damit wären das drei Ventilaktoren, wobei fünf Kanäle eben räumlich abgesetzt sind.
Alles kein Problem. Zu den einzelnen Ventilen sind auch mehrere hundert Meter drin.

starwarsfan hat geschrieben:
Mo Mai 25, 2020 10:37 pm
Dabei stellt sich ausserdem die Frage, ob eine gemeinsame Rückleitung für die fünf abgesetzten Ventile benutzt werden kann oder ob jedes Ventil sein eigenes Adernpaar haben muss!?
Du kannst auch gerne eine gemeinsame Rückleitung verwenden, das ist kein Problem. Es muss allerdings dafür der richtige Anschluss an der Platine sein, das recherchiere ich noch bzw. werde das im Datenblatt / der Anleitung berücksichtigen.

Bitte beachte, dass bei Nutzung einer gemeinsamen Rückleitung der Strom in dieser Leitung dann höher ist. Insofern wäre korrekterweise der Spannungsfall auf der Rückleitung separat von den Hinleitungen zu berechnen (die "2" aus der Formel herausnehmen, wenn eine einzelne Ader betrachtet wird). Bei den genannten Entfernen kann man das aber auch lassen.

==> Mit der angegebenen Entfernung von 30m kannst Du geschätzt 20 gleichzeitig aktive Ventile über die selbe 0,5 mm² Rückleitung führen.


starwarsfan hat geschrieben:
Mo Mai 25, 2020 10:37 pm
Es macht schon einen Unterschied, ob ich sechs- oder zehnadriges Kabel verlegen muss.
Nimm zwei Kabel. Eines für 1-Wire und eines für die 12 oder 24 V Versorgung. Für beide reichen 0,8 mm Durchmesser bzw. 0,5 mm² Querschnitt aus.

Für den Anschluss der Ventile dann eben ein ganz normales x-Fach J-Y(ST)-Y mit 0,8 mm Durchmesser

starwarsfan hat geschrieben:
Mo Mai 25, 2020 10:37 pm
Ich nehme an, dass bei dieser Distanz der Querschnitt auch nicht zu klein sein sollte!?
Wie gezeigt ist das nicht so dramatisch. Früher hat man mit POTS ein analoges Telefon noch über 5 bis 10 km von der Ortsvermittlungsstelle mit Strom versorgt und musste dabei auch den Wecker ("Klingel") ansteuern. Diese Rufspannung betrug 60 V / 25 Hz (früher mit der Kurbel erzeugt), teils betrug der Leitungsquerschnitt nur 0,6 mm oder gar 0,4 mm, später auch 0,35 mm (bis 3,5 km) und das musste auch funktionieren.


lg

Stefan
Zuletzt geändert von StefanW am Di Mai 26, 2020 3:18 pm, insgesamt 1-mal geändert.
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#47

Beitrag von Robert_Mini »

Wie immer sehr interessant!

Zu den Kabel: Ich denke Yves meinte nur das Kabel zu den Ventilen, 1-wire ist immer separat.
Für die Ventile möchte man immer (+) je Ventil und (-) je Verteilerbox / Ventilgruppe nutzen.

Ich habe bei mir 10x1mm verlegt und nütze 1 Leiter für (-) und 8x (+) für die Ventile. PE + 1 Ader ist frei.

Konkret: Kann man am Ventilaktor die (-) Ausgänge auf einen Leiter brücken?

lg
Robert
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#48

Beitrag von starwarsfan »

Hallo Stefan,

sehr cool, danke für die ausführliche Antwort. :handgestures-thumbupright:

Damit sind meine Fragen resp. Bedenken auf jeden Fall erstmal zerstreut. Hintergrund war eben, dass die örtliche Aufteilung der Ventile bei mir nicht mit der Kanalanzahl der Ventilaktoren zusammenpasst. Ansonsten hätte ich eben für das fünfte Ventil einen zusätzlichen Aktor verbaut, womit aber vier Kanäle brach liegen. Wobei, wer weiss, was da mal noch dazu kommt... :confusion-scratchheadyellow:

Bzgl. der Anmerkung von Robert: Ja, mir gings initial um die Kabel vom Aktor zu den Ventilen. Aber die Kabel von der HV zu den Aktoren sind natürlich auch ein wichtiger Punkt! Also wenn ich Dich (@StefanW) richtig verstehe, dann ziehe ich zwei KNX-Buskabel (habe noch einen Bund des lila farbenen Kabel da) von der HV zu den Ventilaktoren und bin damit auf der sicheren Seite, korrekt?
Zuletzt geändert von starwarsfan am Di Mai 26, 2020 10:19 pm, insgesamt 1-mal geändert.
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#49

Beitrag von terseek »

Ich denke jetzt auch über den Einsatz der Bodenfeuchtesensoren und der Ventilaktoren nach. Ich habe seit einigen Jahren schon 15 Ventile in Betrieb, derzeit über eine Hunterzentrale angesteuert, funktioniert sehr gut. Die Hunterzentrale befindet sich in meinem Gartenhaus, ich könnte also dort die Hunterzenrale relativ einfach durch die Ventilaktoren ersetzen.

Nun ist es jedoch so, daß es im Gartenhaus zwar LAN-Anschlüsse gibt, aber keinen 1wire-Bus. Ich könnte dort natürlich einen weiteren Timberwolf installieren, jedoch wäre der ja dann erstmal nur ein Inselsystem das mir im Vergleich mit der derzeitigen Lösung keine Vorteile bietet.

Gibt es eine Möglichkeit, entweder einen weiteren 1wire-Bus über einen LAN-Tunnel mit dem Timberwolfserver zu verbinden oder gibt es die Möglichkeit, zwei Timberwolfserver so zu koppeln, daß sie einen gemeinsamen Zugriff auf ihre Objekte haben?

Ein ähnlich gelagertes Problem habe ich auch mit meinem Nebengebäude, hier würde ich auch gerne einige 1wire-Sensoren installieren; dort gibt es jedoch ebenfalls nur LAN, kein 1wire.
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Sun1453
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#50

Beitrag von Sun1453 »

@terseek

Ich weis nicht ob man an einem Professionellen Busmaster für 1-Wire dieses Gerät anbringen kann? https://www.wut.de/e-53663-ww-dade-000.php

Das wäre ne Frage an Stefans Entwickler.
Gruß Michael

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