Ein Druck auf die Fernbedienung und nichts passiert. Liegt es an der Fernbedienung? Sind evtl. die Batterien leer? Oder ist das fernbediente Gerät defekt?
Ein einfache Test, ob die Fernbedienung überhaupt ein Signal aussendet:
Mit der Kamera des Mobiltelefons auf die Kopfseite der Fernbedienung schauen. Wenn man auf der Fernbedienung nun eine Taste betätigt, sollte ein Aufflackern der Sendediode sichtbar werden.
Durch Druck auf unterschiedliche Tasten kann man nun feststellen, ob diese evtl. durch Abnutzung defekt sind.
Hintergrund zur Funktionsweise: Bei Digitalkameras ist in der Regel der
Infrarotanteil des Lichts nicht zu 100% geblockt. Daher kann man das Aussenden von Infrarotlichts mit der Handykamera beobachten.
Wie viel Energie liefern mir die Zellen meines Balkonkraftwerkes?
Wie viel Energie davon nutze ich und wieviel verschenke ich ins Stromnetz?
Die letzte Frage kann der digitale Stromzähler liefern. Aber jedesmal zur Hauptverteilung laufen und ablesen ist mühsam und langweilig.
Zudem gibt es brauchbare Datenerfassungssystem im Umfeld von Home Automation, die man mit den Daten füttern kann und diese dann übersichtlich in Tages-, Wochen- und Monatsverläufen darstellen können. Achtung Spoiler: ein Post zum Thema Home Assistant folgt noch.
GEFAHR!
In der Unterverteilung bzw. im Zählerschrank besteht Gefahr durch Netzspannung von 230 V~ oder sogar 400 V~ an. Daher: keine Schutzverkleidungen abnehmen! Arbeiten in der Unterverteilung nur von Fachpersonal durchführen lassen. Elektrische Spannung ab 50 Volt Wechselspannung sowie ab 120 Volt Gleichspannung kann beim Menschen zu Verletzungen (z.B. Verbrennungen oder Herzkammerflimmern) und im schlimmsten Fall sogar zum Tod führen. Siehe auch: https://de.wikipedia.org/wiki/Stromunfall
Mein Zähler (Lepus 3.060 von Apator) besitzt wie die meisten Digitalzähler eine optische Schnittstelle (Infrarot), die das Auslesen der Daten ermöglicht. Damit alle Daten auslesbar sind, muss man sich beim Messstellenbetreiber die PIN des Zählers besorgen. Bei mir war das über die Hotline binnen Minuten erledigt.
Schnittstellenbeschreibung:
Datenübertragungsrate 9.600 Baud Modus 8N1 Byteabstand im Telegramm < 2 ms Protokoll SML + COSEM
Leseköpfe für die IR-Schnittstelle gibt es für unter 25 € inkl. magnetischem Gehäuse, aber ohne Kabel. Elektrisch werden die Leseköpfe über eine UART-Schnittstelle gekoppelt.
Das Auslesen, Verarbeiten und Übermitteln der Daten ins WLAN übernimmt wieder ein ESP8266 D1 mini. Dieser wir mit einer Firmware names Tasmota bespielt.
Leider
unterstützt Tasmota aktuell nicht ohne weiteres Zutun das Auslesen der Zähler.
Hierzu muss die Firmware konfiguriert und anschließend compiliert
werden. Hört sich kompliziert an, ist es auch. Aber es gibt ein Video
von haus-automatisierung.com, dass das Vorgehen nachvollziehbar erklärt:
Da nicht alle Zähler gleich sind, muss das im Video erwähnte Script für den Lepus 3.060 wie folgt aussehen:
Nach Abschluss er "Firmware-Arbeiten" und dem Flashen auf den ESP8266, muss noch der Lesekopf mit dem ESP8266 verbunden werden.
Da meine Unterverteilung in einem soliden Metallschrank untergebracht ist, der WLAN erfolgreich abschirmt, platziere ich den ESP8266 außerhalb des Schrankes.
Als Kabel zum Lesekopf nutze ich ein altes Telefon-Anschlusskabel mit RJ45-Stecker. Der Stecker ist klein genug, um ihn durch eine Kabeltülle des Schaltschranks zu führen. Die vier Adern werden im Lesekopf angelötet. Ein Kabelbinder als Zugentlastung sollte ausreichen.
Eine 25 cm Netzwerk-Verlängerungskabel wird kurzerhand seines Steckers beraubt und mit dem ESP8266 verbunden.
Lesekopf <---> ESP8266 D1 mini
VCC ----- 3V3
GND ----- G
RX ----- TX
TX ----- RX
Zusätzlich erhält der ESP noch 2 Leitungen für die Stromversorgung, die er ebenfalls aus der Unterverteilung erhält.
Der ESP wird in einem kleinen Kunststoffgehäuse untergebracht.
Der Lesekopf wird auf dem Zählerinterface angebracht und die Zuleitung in der Unterverteilung durch eine Tülle im Schrankboden geführt.
Durch die gleiche Öffnung gelangen die Leitungen zur Spannungsversorgung des ESP in die Unterverteilung. Den ESP habe ich dann noch mit Kabelbinder unter der Unterverteilung fixiert.
Wenn alles ordnungsgemäß verdrahtet ist, der Lesekopf richtig auf dem Interface sitzt und die WLAN-Verbindung steht, kann Tasmota über die IP-Adresse des ESPs aufgerufen werden:
Durch Anpassen des oben gezeigten Scripts können noch weitere Werte, wie z.B. die Ströme und Spannungen pro Phase ausgelesen werden. Die fand ich jedoch für meine Zwecke uninteressant.
Meine Anfangsfrage, wieviel Energie ich vom Balkonkraftwerk nutze und wieviel ich verschenk, lässt sich nun beantworten.
Eingespeist habe ich, wie in Zeile 2 von Tasmota erkennbar: 31,1 kWh.
Zeitgleich hat mir das Balkonkraftwerk 304 kWh geliefert (Abfragbar über die AhoyDTU).
Ergo: Nutzen konnte ich 273,9 kWh bzw. rund 90% der erzeugten Energie.
In den 1880er Jahren entdeckte Heinrich Hertz den photoelektrischen Effekt, Albert Einstein beschrieb dessen Gesetzmäßigkeiten und erhielt dafür 1922 den Nobelpreis. Dank des photovoltaischen Effekts - eine spezielle Form des photoelektrischen Effekts, der sich innerhalb von Halbleitern abspielt ...
... lange Rede, kurzer Sinn: heutzutage gewinnen wir erfolgreich und effizient elektrische Energie aus Sonnenlicht mittels Solarzellen.
Ein Balkonkraftwerk bietet Anlass für elektronische Bastelleien. Denn nach erfolgreicher Installation der Anlage fragte ich mich:
Wie viel Energie liefern mir die Zellen?
Wie viel Energie davon nutze ich und wieviel verschenke ich ins Stromnetz?
Die Antworten darauf kann die Messtechnik liefern. Und diese Messtechnik ist bereits in meinem Wechselrichter integriert. Eine Antenne am Wechselrichter ist ein Hinweis auf eine Funkschnittstelle. Nun stand etwas Recherche an, was denn da gefunkt wird und wie man die Daten lesen kann.
Mein Wechselrichter ist ein Hoymiles HM-600 und liefert per Funk leider keine direkte WLAN-Kommunikation. Eine Data Transfer Unit (DTU), die der Hersteller anbietet, kann das Funksignal in ein WLAN Signal umsetzen.
Ein preiswerte Form einer DTU für Hoymiles Wechselrichter gibt es auch, erfordert jedoch etwas Selbstbau und die Firmware des AhoyDTU Open Source Projektes.
Als Hardware verwende ich ein ESP8266 D1 mini und ein NRF24L01+.
Das NRF24L01+ ist ein System-on-Chip Transceiver für das 2,4 GHz ISM-Band
Betriebsspannung: 1.9 – 3.6 Volt
125 Kanäle von 2.400 – 2.525 GHz
Datenrate: 250 kbit/s, 1 Mbit/s, 2 Mbit/s
Max. Ausgangsleistung: 0 dBm (1 mW)
Standby Stromverbrauch ca. 26 µA
SPI Schnittstelle
Die Platine mit dem NRF24 misst 40x15 mm (ohne Antennenstecker). Das Ganze gibt es auch in einer kleineren Version mit gedruckter Antenne.
Das ESP8266 D1 mini ist eine 35x25 mm große Platine, mit einem ESP8266 Mikrocontroller von Espressif Systems bestückt.
Nach Flashen mit der AhoyDTU Firmware liest er die Daten über das NRF24L01+ vom Wechselrichter aus und stellt diese u.a. über eine Webseite anschaulich zur Verfügung.
Die Seite des AhoyDTU Open Source Projektes bietet eine Online-Tool zum flashen der Firmware, die Bauanleitung der DTU und eine Anleitung wie man sie in Betrieb nimmt. Als "fliegender" Aufbau ist das Ganze mit viel Muße binnen einer halben Stunde erledigt und einsatzbereit.
Nach der Spannungsversorgung per USB-Netzteil bietet das Modul sich als WLAN-Hotspot an. Ich habe mich dort mit dem Handy eingelogged und zuerst die Daten meines heimischen WLANs eingegeben. Nach einem Reboot ist das Gerät dann im heimischen WLAN erreichbar und kann bequem weiter konfiguriert werden. Nach Eingabe einiger Daten zum Wechselrichter und den Zellen erfolgt ein abschließender Reboot. Danach kann die Webseite der DTU über dessen IP-Adresse im Browser aufgerufen werden.
Zum Schluss habe ich den fliegenden Aufbau durch verlötete Verbindungen ersetzt und die Module in einem einfachen 3D-gedruckten Gehäuse untergebracht.
Zur Not tut es auch ein Brotdose aus Kunststoff oder für den Außeneinsatz eine Verteilerdose.
Damit wäre zumindest die Frage nach der aktuellen und der gesamten Energielieferung beantwortet.
Die Kosten:
NRF24L01+ mit Antenne ca. 6 € (ohne Antenne unter 4 €)
Ein "verwandter" (gehört meinem Cousin) Marantz PM8000 litt unter Verzerrungen im Class AB Betrieb des linken Kanals. Dies trat auch im Source Direct Mode auf. Die Klangregelung wird dabei umgangen, kann also als Ursache der Verzerrungen schon ausgeschlossen werden. 1. Maßnahme: Testhören
erst mit Boxen - die dem Verstärker in keinster Weise gerecht werden, ihn aber auf Temperatur bringen ;-)
dann mit Kopfhörer
Ja, die Wiedergabe wird mit der Zeit im linken Kanal unsauber. 2. Maßnahme: Sichtprüfung
keine abgerauchten Bauteile
keine ausgelaufenen Kondensatoren
keine Kondensatoren mit ausgebeulten Gehäusen
alle Steckverbindungen fest
keine korrodierten Anschlussbuchsen
3. Maßnahme: Ruhestrom-Abgleich und der DC Offset-Abgleich Sind beide nicht richtig eingestellt, liegt der Arbeitspunkt der Verstärkerstufen evtl. im nichtlinearen Kennlinienbereich und es treten Verzerrungen auf. Laut Service Manual ist wie folgt vorzugehen... Ruhestrom Abgleich: Die Messgeräte sollten möglichst vor dem Einschalten der
Versorgungsspannung an die Messpunkte angeschlossen werden bzw. man
sollte sich vergewissern, wo die Messpunkte sind. Denn die Erste Messung
soll zwischen 30 und 60 Sekunden nach dem Kaltstart erfolgen.
Messpunkte an den beiden außenliegenden Anschlüssen (Widerstand mit Mittenabgriff), hier z.B. am 3335:
Input Selector auf CD stellen, ohne Signalquelle am CD-Eingang
Volume auf Minimum stellen
Spannungsversorgung (230V~, ±5%) einschalten
Spannungsmessung an den Widerständen 3335 und 3337 für den linken Kanal (L)
Spannungsmessung an den Widerständen 3336 und 3338 für den rechten Kanal (R)
durch langsames Drehen an den Trimmern 3299 (L) und 3300 (R) die Spannungen einstellen.
Nach 30 bis 60 Sekunden sollten die Spannungen zwischen 0,3 mV und < 0,4 mV liegen.
Die Spannungswerte sind die gemessenen Werte an den Widerständen 3335
und 3336. Die Werte an 3337 und 3338 wichen um ca. ±0,2 mV davon ab. Sofort nach dieser Messung:
Class A Betrieb auswählen
Messpunkte bleiben gleich
durch langsames Drehen an den Trimmern 3309 (L) und 3310 (R) die Spannungen einstellen.
Die Spannungen sollten zwischen 65 mV und < 70 mV liegen.
Die Spannungswerte sind die gemessenen Werte an den Widerständen 3335 und 3336. Die Werte an 3337 und 3338 wichen um ca. ±1 mVdavon ab.
30 Minuten warten ...
Class AB Betrieb auswählen
Messpunkte bleiben gleich
Die Spannungen sollten sie sich bei 18 mV ±3 mV einpendeln.
Die Spannungswerte sind die gemessenen Werte an den Widerständen 3335
und 3336. Die Werte an 3337 und 3338 wichen um ca. ±2 mV davon ab.
Class A Betrieb auswählen
Messpunkte bleiben gleich
Die Spannungen sollten sie sich bei 90 mV ±5 mV einpendeln.
Die Spannungswerte sind die gemessenen Werte an den Widerständen 3335
und 3336. Die Werte an 3337 und 3338 wichen um ca. ±1 mV davon ab.
Abgleich DC Offset-Spannung:
Spannungsmessung an den Lautsprecheranschlüssen des linken und rechten Kanals
durch Drehen an den Trimmern 3263 (L) und 3264 (R) die Offset Gleichspannung auf < ±10 mV einstellen. Ideal wären 0 V.
Nahe dran:
Damit war der Abgleich abgeschlossen. 4. Maßnahme: Übertragungsmessung
magenta: Eingangssignal 10 kHz, CD Eingang linker Kanal, Class AB, Direct Source
gelb: Ausgangssignal linker Kanal an 50Ω Lastwiderstand mit aufgedrehtem Volume
weiß: Frequenzspektrum 0 - 100 kHz
Bei Verzerrungen hätte Harmonische der 10 kHz Schwingung im Frequenzspektrum erkennbar sein müssen. Da waren keine.
5. Maßnahme: Wieder Testhören Auch nach einer Stunde - diesmal an brauchbaren Infinity Boxen - keine hörbaren Verzerrungen oder Unsauberkeiten. Aber da jeder ein anderes Gehör hat, ist letztendlich das Urteil meines Cousins ausschlaggebend und der bestätigte, dass sein Verstärker wieder einwandfrei läuft. :-)
Der beste Hochfrequenzverstärker ist immer noch die Antenne ... unter gewissen Randbedingungen natürlich. Gerade das macht für mich den Reiz aus, Antennen selbst zu bauen und zu probieren, was geht. Eine Randbedingung ist, dass die Antenne für das gewünschte Frequenzband an den Ausgangswiderstand des Verstärkers angepasste werden kann. Da die Endstufen in der Regel eine Impedanz von 50 Ω aufweisen, sollte die Impedanz der Antenne nicht zu weit davon abweichen. Bei Abweichungen in den Impedanzen wird ein Teil der vom Verstärker abgegebenen Leistung reflektiert und kann im schlimmsten Fall zur Beschädigung der Endstufe führen. Um das Stehwellenverhältnis (SWR) und die Impedanz zu messen, habe ich mich nach einem Antennenanalysator umgesehen und in bei www.box73.de gefunden: der FA-VA5
Der FA-VA5 wurde von Michael, DG5MK, entwickelt und wird als Bausatz von der Box 73 Amateurfunkservice GmbH vertrieben. Doku und Firmware sind auf Michaels Download-Seiten zu finden: www.dg5mk.de.
Der Bausatz besteht aus folgenden Teilen:
* LCD Display, 128 x 64 Pixel * vorbestückte Hauptplatine * 2 Batteriehalter für AA-Batterien * USB-Konverterplatine * Typenschild * 3 Taster + Knöpfe * Schiebeschalter * Piezosummer * Antennenbuchse * Buchsenleisten * Alu-Gehäuse * Kleinteile * Bau- und Bedienungsanleitung * 3-teiliges Kalibrierset (open, short, 50 Ω) Die Bauanleitung ist ausführlich und lässt beim Zusammenbau keine Fragen offen. Alle SMD-Bauteile sind auf der Hauptplatine bereist vorbestückt.
Lediglich der USB-Konverter könnte als "SMD-Bauteil" bezeichnet werden, dass noch aufgelötet werden muss. Der USB-Konverter stellt unter Windows eine serielle Schnittstelle (COM-Port) zur Verfügung.
Alle anderen Bauteile sind bedrahtet. Es ist sogar ein Pappstreifen im Bausatz enthalten, der beim Verlöten der Buchsenleisten hilft, den richtigen Abstand des Displays zur Platine einzuhalten. So schließt das Display später bündig mit der Gehäuseoberschale ab.
Nach dem Bestücken und Einsetzen des Displays, ein erster Einschalttest:
Die Platine wird mit der Gehäuseunterschale verschraubt. Beim Einsetzen der Platine ins Gehäuse ist etwas Fingerspitzengefühl erforderlich, da die BNC-Buchse ein wenig behindert.
Abschließend noch das Gehäuse verschraubt und die Füße und das Typenschild auf der Unterseite angebracht.
Fertig!
Kopfseite mit BNC-Buchse und EIN-Schalter:
Linke Seite mit USB-Anschluss:
Open- und Short-Element des Kalibriersets müssen noch zusammengebaut werden.
Das mitgelieferte Set ist laut Doku von Telegärtner und bis 100 MHz gut verwendbar. Da ich den verfügbaren Messbereich bis 600 MHz nutzen möchte, habe ich mir das Set mit der Art.Nr.: BX-245-SOL zusätzlich besorgt.
Mit diesem Set von SDR-Kits werden die Kompensations-Parameter der Elemente für verschiedene Kalibrierungsmodelle mitgeliefert.
Die Bedienung des FA-VA5 ist in der mitgelieferten Bau- und Betriebsanleitung beschrieben.
Firmware Update: Seit Oktober 2018 gibt es die Firmware 1.08 auf Michaels Download-Seite: www.dg5mk.de. Das Update erfolgt über den USB-Anschluss, und eine Updateprozessbeschreibung ist im Download enthalten.
PC-Software: Über den USB-Anschluss lässt sich auch die VNWA-Software von Thomas, DG8SAQ, zur Analyse nutzen. Sie kann von der Website www.sdr-kits.net heruntergeladen werden. Eine kurze Anleitung dazu ist ebenfalls in der mitgelieferten Betriebsanleitung enthalten.
Abschließend: Der Antennenanalysator ist nun fertig und war auch schon einige Male im Einsatz. Es ist ratsam, sich auch hier mit der Messmethodik tiefergehend zu beschäftigen, denn ansonsten: "Wer misst, misst Mist." Und noch ein kleiner Tipp: wenn die Ergebnisse nicht den Erwartungen entsprechen, ruhig mal an den angeschlossenen Kabeln und Adaptern rütteln. Ein schrottiger BNC-PL-Adapter kann einem herrlich den Tag "versüßen" ;-)
