[ 84 keer bekeken / views ]
Er zijn gebruikers van de verschillende DSMR-loggers die ik heb ontworpen die een gasmeter hebben die níet op de Slimme Meter is aangesloten.
De oplossing is een apparaatje dat de pulsen van de gasmeter opvangt en doorstuurt naar de DSMR-logger. Ik noem hem de Pulse Catcher.
Hoe werkt dat?
Op de gasmeter zit, op het meest rechtse tellerwieltje een klein spiegeltje. Door nu een lichtbundel op dit spiegeltje te werpen, en tegelijkertijd met een optisch element te “meten” hoeveel licht er terugkomt, kun je bepalen of het spiegeltje voorbij is gekomen (immers: het spiegeltje reflecteert véél meer licht dan de cijfers zónder spiegeltje).
In het bovenstaande plaatje zie je dat spiegeltje. Iedere omwenteling van het derde wieltje achter de komma geeft aan dat er één liter gas is verbruikt.
Gelukkig zijn er voldoende bedrijven die zo’n pulsmeter aanbieden tegen prijzen variërend van een paar tientjes tot enkele honderden euro’s… maar…
Je bent ‘maker’ of niet
Voor een maker is er niets leuker dan zelf zo’n pulse catcher te maken! Dat heb ik gedaan en in deze post beschrijf ik hoe, zodat jij de pulse catcher zelf kunt namaken.
Het schema
Hieronder staat het schema van het uiteindelijke ontwerp:
Een belangrijk onderdeel van het ontwerp is de IR-sensor in combinatie met een IR-LED. Ik heb gekozen voor de RPR-220 omdat deze makkelijk te verkrijgen is; het is een IR-sensor gecombineerd met een IR-LED.
De spanning over de IR-sensor (een zgn. ‘open-collector’ transistor) is afhankelijk van de hoeveelheid IR-licht die op de sensor valt.
Zoals uit bovenstaande plot valt af te leiden, ligt deze spanning tussen de 0,6 en 5 volt (bij een collector-spanning van 5 volt voor de IR-sensor).
Om een ‘triggerpunt’ in te stellen (het punt waarop de reflectie van de spiegel groter is dan die van de rest van het tellerwiel) gebruik ik een op-amp van het type LMV358. Ik voer de uitgangsspanning van de RPR-220 naar de positieve ingang, terwijl de terugkoppeling via een trim-potmeter naar de negatieve ingang loopt. Om het afregelen minder kritisch te maken, heb ik vóór en achter de potmeter ruimte voor een serieweerstand gemaakt. R3 bleek weinig effect te hebben en is daarom 0 ohm. R6 zorgt ervoor dat de potmeter over een grotere draai-hoek kan worden gebruikt, wat het instellen vergemakkelijkt.
Op de uitgang van de op-amp heb ik een groene LED geplaatst die aangeeft wanneer de RPR-220 de spiegel ‘ziet’. Daarnaast wordt de uitgang van de op-amp met de ingang van een inverterende Schmitt-trigger verbonden.
De uitgang van de Schmitt-trigger stuurt de eindtransistor.
Ook deze eindtransistor is een open-collector schakeling die, via een serieweerstand, op een spanning moet worden aangesloten.
Ingangsspanning
De Pulse Catcher is ontworpen voor een voedingsspanning van 5 volt. In mijn situatie had ik echter alleen 24 volt tot mijn beschikking. Daarom heb ik een LM7805 (TO-220-behuizing) gebruikt om de ingangsspanning van (minimaal 7 volt en) maximaal 24 volt terug te brengen naar de benodigde 5 volt. Houd er rekening mee dat als de ingangsspanning daadwerkelijk 24 volt is, de LM7805 ruim 1 watt aan warmte moet dissiperen. In dat geval is het het beste om de LM7805 met wat warmte geleidende pasta op de PCB te schroeven. Overigens blijft de warmte ontwikkeling ruim binnen de grenzen.
Mocht je gewoon 5 volt tot je beschikking hebben, dan kun je de LM7805 achterwege laten en pin 1 en 3 van de LM7805 met elkaar doorverbinden.
De Pulse Catcher afregelen
Bedenk dat het spiegeltje in de gasmeter buitengewoon klein is! Voor een goede en betrouwbare werking is het belangrijk om de Pulse Catcher correct te plaatsen en goed af te stellen.
Het afstellen kun je doen door een strookje rood karton te voorzien van kleine stukjes aluminiumfolie.
Door deze teststrip onder de Pulse Catcher te bewegen, moet de groene LED aangaan bij het passeren van een stukje aluminiumfolie en uitgaan bij de rode ondergrond.
- Plaats de Pulse Catcher boven een rood stukje van de strip
- Draai aan de trim-potmeter tot dat de groene LED nét uitgaat
- Plaats nu de Pulse Catcher boven een stukje aluminiumfolie en controleer dat de groene LED nu ‘aan‘ gaat
- Herhaal dit proces tot er een betrouwbare detectie van het aluminiumfolie is terwijl de LED boven het rode deel van de teststrip ‘uit‘ blijft
PCB ontwerp
Voor de Pulse Catcher heb ik een nette PCB ontworpen. Daarbij heb ik een paar onderdelen (de LED, R1, de potmeter en de connector) aan de ‘bovenkant‘ geplaatst. De meeste onderdelen zitten aan de onderkant.
De hele schakeling is goed handmatig te solderen. Alleen Q1 (MMBT2222A) en U3 (SN74LVC1G14DBV) zijn erg klein en moeten met de nodige precisie worden gesoldeerd.
PCB-fabricage
Met KiCAD is het erg eenvoudig om een PCB-ontwerp door 
te laten maken. Hiervoor heeft PCBWay een plugin voor KiCAD gemaakt.
Door hierop te klikken, worden alle relevante bestanden in een .zip-bestand verpakt en wordt de website van PCBWay geopend met dit .zip-bestand als invoer.
Verder is het een kwestie van invullen hoe en hoeveel PCB’s je van dit ontwerp wilt ontvangen. Na controle door PCBWay en betaling worden de PCB’s gefabriceerd en ontvang je die binnen anderhalve week in de brievenbus.
Als altijd zijn de PCB’s van van prima kwaliteit!
Je kunt het .zip bestand hier downloaden en rechtstreeks uploaden op de website van PCBWay.
Een net doosje voor de Pulse Catcher
Met de YAPPgenerator heb ik een nette box voor de Pulse Catcher ontworpen.
Met dubbelzijdig klittenband kan de Pulse Catcher netjes op de gasmeter worden bevestigd, zonder deze te beschadigen. Het klitteband zorgt er ook voor dat de RPR-220 precies op de goede afstand tot het spiegeltje komt.
Op het doosje zijn markeringen aangebracht die precies aangeven waar de IR-LED en de sensor zich bevinden, zodat het eenvoudig is om de Pulse Catcher correct te plaatsen.
De 3D STL bestanden voor het doosje kun je hier downloaden.
Aansluiten op een MicroProcessor
Zoals eerder geschreven, heeft de uitgang van de Pulse Catcher een “open collector”-configuratie. Het voordeel hiervan is dat de spanning waarop de Pulse Catcher en de gebruikte microcontroller worden aangesloten, niet vaststaat. Je kunt de Pulse Catcher zowel op een 5V-microcontroller aansluiten (bijvoorbeeld een Arduino UNO) als op een 3,3V-microcontroller (bijvoorbeeld een esp8266 of esp32).
Follow