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Tueftler

Feuchtegesteuerte Kellerlüftung / Humidity Basement Ventilation [140154]

Status: Finished
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January 3, 2014
WP_20130306_002.jpg

Das Projekt dient dazu, einen Keller Feuchtigkeitsgesteuert zu belüften. Der Keller hat eine dichte Tür, ein Fenster sowie ein Abluftrohr mit einem Ventilator (13Watt) darin. Er ist 10m² groß. Ich hab eine Steuerung entwickelt, welche die Luftfeuchte und die Temperatur im Keller und in der Außenluft misst. Aus den Werten wird jeweils der Wassergehalt / m³ berechnet. Je nachdem, wo der geringere Wassergehalt herrscht, wird entweder das Fenster über einen Stellmotor geöffnet und der Ventilator eingeschaltet oder es wird das Fenster geschlossen und eine Steckdose für einen Trockner geschaltet. Das Fenster muss Dampfdicht schließen! Die Sensoren sollen Digital sein, so entfällt das kalibrieren. Im Anhang sind Bilder sowie die von mir entwickelten Schaltpläne für die Steuerung und Motorsteuerung des Fensterstellmotors als auch das Listing in C für das Atmel AVR Studio.

Folgende Berechnungsgrundlage für den Wassergehalt/m³:

a=7.5 Konstante

b=237,5 Konstante

T=Temperatur gemessen

F=Feuchte in % gemessen

Sättigungsdampfdruck in hPa = 6,1078*10^((a*T)/(b+T))

Dampdruck in hPa = F/100*Sättigungsdampfdruck

Feuchtegehalt in g/m³ = 216,7*Dampfdruck/(273,15+T)

Die Konstanten und Formeln habe ich aus dem Internet von meteorologischen Fachseiten. Link: http://www.wettermail.de/wetter/feuchte.html#f1

Alternativ kann man auch in das Mollier h,x-Diagramm schauen. Hier werden die errechneten Werte bestätigt.

Die Feuchtesensoren werden mit I²C Adresse 0x28 ausgeliefert. Der Innensensor muss mit dem im Listing ausgeblendeten Teil auf Adresse 0x29 umprogrammiert werden. Alternativ zum HYT-939 kann auch ein HYT-271 oder das CC2A humidity sensor BOB von Elektor verwendet werden.

Bei diesen Sensoren muss im Programm berücksichtigt werden, das die Messung bis zu 10 Sekunden dauern kann! Also schön pollen!

Die Motorsteuerung hält das Relais etwa 10 Sekunden länger, als für den Verfahrweg benötigt (Sicherheitsabschaltung). Sonst fährt der Stellantrieb immer von Endschalter bis Endschalter. Allein nur das Umpolen der 12V Versorgungsspannung löst ein Verfahren aus. Die Polrichtung bestimmt also, ob das Kellerfenster geöffnet oder geschlossen wird. Bei Anlegen der Versorgungsspannung fährt der Stellantrieb auf einen Endschalter Referenz. Danach erst weis der Stellantrieb, wo er ist, und wo er hin muss. Mit dem Programm V2 funktioniert das nun auch 100%ig. Kurz: Polrichtung bestimmt die Richtung / Sicherheitsabschaltung über die Zeit (falls Endschalter defekt) / Fahrt von Endschalter zu Endschalter

6.1.2014: Inbetriebnahme bei 86% Feuchte bei 9g/m³

25.1.2014: 75% Feuchte bei 6.5g/m³ ! Es fühlt sich deutlich trockener an, der Fußboden geht von dunkel in grau über....

Es ist erstaunlich zu beobachten, wann das Fenster schließt, also wann außen mehr Wasser in der Luft ist als im Keller! Das kann kein Mensch manuell so genau regeln!

Das Klima im Keller ist definitiv besser.

 

Folgende Eckdaten zu den Funktionen:

- H²O in g/m³ Innen < Außen , dann Lüfter aus & Fenster zu

- H²O in g/m³ Innen > Außen , dann Lüfter an & Fenster auf

- Fehlmessung oder ein Sensor ohne Kontakt: Fenster zu & Lüfter aus & Trockner an (Frostschutz)

- Luftfeuchte Innen < 65% (Einstellbar): Fenster auf & Lüfter aus & Energie sparen

- Temperatur Innen < 10°C(Einstellbar) : Fenster zu & Lüfter aus (Frostschutz)

 

Anwendungen: Keller / Bad / Weinkeller / Trockenräume

Update Erweiterung V2 05.01.2015 / Die geplante Erweiterung ist fertig. Schneller 4Bit-Displaybetrieb incl. Busy-Flag abfrage, drei weiter Tasten, Uhrmodul, Widerstand an Reset-Pin.

Es gibt nun drei Displays:

- Anzeige der IST Werte

-Anzeige eines Wassergehaltverlaufes (0Uhr bis 24Uhr)

- Einstelloptionen (Datum Uhrzeit, Hysterese der Wassergehaltsabhängigen Steuerung, Mindestluftfeuchte, Mindesttemperatur)

Für weiter Displays sowie die Datenloggerfunktion haben die 8kb Flash leider nicht gereicht :(  Der Flash ist nun zu 100.0% voll. Das nenn ich mal eine optimale Ausnutzung!

Der Softwarestand vom 5.1.2015 läuft absolut stabil und zuverlässig.

Alle Sicherheitssschaltereien sind eingebaut. Ein paar Einstellungen wie Datum und Uhrzeit, Hysteres für das Schalten je nach Wassergehalt, Mindesttemperatur Innen und Mindestluftfeuchte sind möglich und werden im EEPROM abgelegt.

Über den Tagesverlauf (0 Uhr bis 24 Uhr) gibt es ein Diagramm über den Wassergehaltsverlauf. Es skaliert sich selbst. Da das Display nur 16 Spalten hat, entspricht jeder Balken 1.5 Stunden. Der blinkende Cursor entspricht der aktuellen Zeit.

Die ganze Software bassiert nun auf das Uhrensignal, also auf die Uhrzeit. Aller 15 Minuten wird gemessen, aller 1,5h werden Daten für das Diagramm gespeichert.

Zu guter letzt möchte ich alles nachbauern noch folgendes Empfehlen:

1. Verwendet einen größeren Mikroprozessor! So könnt ihr noch einen Logger betreiben

2. Verwendet den CLKOUT Port des RV3029.

3. Die LCD-Beleuchtung kann man eleganter via PWM machen.... Bei Tastendruck an, Verzögert langsam runterdimmen ..... schön.

 

25.01.2015 Update: Da der I2C-Bus etwa aller 3 Tage zusammenbrach habe ich etwas experimentiert. Den Pull-Up auf 3.3KB runter zu nehmen hat das Problem eher verschlechtert. So bleibt es bei 4.7KB Pull-Up. Nun hab ich die Geschwindigkeit für den I2C-Bus auf 38,4Khz eingestellt. Diese Frequenz liegt außerhalb von Oberwellen von 50Hz. Diese Frequenz brachte den Durchbruch!!! Seitdem läuft die Anlage Tadellos und Perfekt! Auch die Software für die Motorsteuerung funktioniert seit dem letzten Update perfekt und das alles auch incl. Sicherheitsabschaltung über die Zeit.! Was genial funktioniert ist das Diagramm und die Mindesttemperatur! Ich hab 10°C eingestellt. Sobald die Temperatur auf 9.9°C geht, schließ das Fenster. Durch Erdwärme wird der Keller wieder wärmer. Nun öffnet das Fenster wieder. Das ist wie Stoßlüften! Mein Keller ist sehr trocken geworden. Für mich ein voller Erfolg!!!  Das aktuelle C-File ist hochgeladen. Viel Spaß beim nachbauen!

 

23.02.2015: ein paar kleine Änderungen: Nachtschaltung nach 21:30Uhr bis früh um 7Uhr wird das Fenster maximal noch einmal geschlossen. Danach bleibt es zu und geht erst wieder ab 7:30Uhr auf. Da unser Schalfzimmerfenster über dem Kellerfenster ist, ist nun nachts ruhe :) Da zwischenzeitlich der Trockner angeht, bleibt der Keller weiterhin trocken. Durch diese Schaltung brauchte ich speicherplatz ;(   Display nun ohne Busy-Flag, Die Uhr geht nun via Timer des Atmel und wird nur aller 15 Minuten vom RV3029 aktuallisiert. Software läuft absolut stabil und fehlerfrei. 

07.04.2015: Keine Änderungen, Gerät&Software läuft stabil, nur Upload von Aktuatorfotos. Der Aktuator ist grob zusammengeschweißt und hat reichlich Spiel. Die Gewindespindel ist mit den Axiallagern spielfrei eingespannt. Der Motor läuft quasi frei und treibt nur über eine Klauenkupplung die Spindel an (Blech auf Mutter geschweißt). Die Führung unter der Spindel besteht aus zwei Kugelauszügen, so wie diese in z.B. Besteckschiebern verwendet wird. Die gibt es in jedem Baumarkt. Diese hab ich genau ausgerichtet zart mit dünner Elektrode angepunktet und habe zusätzlich seitlich Muttern angeschweißt um mehr Seitenhalt zu geben. Darauf habe ich eine Platte geschweißt , welche dann verschiebbar ist. Darauf eine M10 Mutter für die Spindel und eine für die Längenverstellung der Schubstange. Also alles Material aus dem Baumarkt und filigranes Schweißen ;). Zuletzt etwas Fett und es läuft.

Über ein Jahr betrachtet, wird ganz klar im Winter am meisten Feuchtigkeit nach draußen gezogen. Dabei Kühlt der Keller und auch die Mauern aus!

Der Frühling ist Feuchtemäßig so okay.... er zieht auch noch etwas raus

Dann der Sommer.... hier schließt ab und an das Fenster, da draußen mehr Feuchtigkeit in der Luft ist. Ganz schlimm ist der August, da kann mal Tagelang das Fenster zu sein, da liegt viel Feuchtigkeit in der Luft.

Der Herbst ist als rascher Übergang zum Winter zu betrachten.

Ich begrenze nun im Winter meine tiefste Kellertemperatur auf 10°C um das Mauerwerk nicht ganz so weit runter zu kühlen. Dafür ist es nicht ganz so staub trocken, die Luft eher angenehm und frisch für die Lagerware. Kein Schimmel, keine Nässe, dennoch ca 80% Relative Feuchte. Ich erhoffe mir davon, im Herbst die Kellertemperatur etwas höher zu haben und damit weniger "Außenfeuchteempfindlich".

Wenn der Keller im Winter weit runterkühlt, speichert er sehr lange diese Kälte und saugt im Sommer/Herbst die Feuchte an. Es schlägt sich dann viel Wasser nieder. Darum .... etwas wärmer halten, dafür im Sommer/Herbst weniger Kondenswasser.

Für mich ist der Keller seit dieser Lüftung richtig gut als Lagerraum nutzbar.

 

 

 

 

 

 

 

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Geräteansicht von der Seite
Feuchte und Temperatursensor HYT-939
2 Stück I²C Bus und Servomotoranschluß Rückseite
Rückseitig Steckdosen für Lüfter & Entfeuchter
Gerätevorderansicht
Schließmechanik am Fenster
Kellerlüftung Innenansicht komplett
Innenansicht
Schließmechanik Draufsicht
Schaltbedingungen & Weiteres
Werte Anzeigen (V2)
Verlaufsansicht Wassergehalt 0-24 Uhr (V2)
Einstellungsseite (V2)
Aktuator 1 Einstellung der Schubstangenlänge
Aktuator 2 Motor, Klauenkupplung, Axialllager
Aktuator 3 Motor, Klauenkupplung, Axiallager
Aktuator 4, gegenseitiges Axiallager
Aktuator 5, Führung mit aufgeschweißter Platte und Mutter M10
Aktuator 6, Mutter und Längeneinstellung
Aktuator 7, Motorseite
Schematics
Software

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