Helligkeitssensoren 0-10V im Eigenbau (Innen- und Außenbereich)

Basiert auf einem Beitrag von sonorobby im Forum

https://www.loxforum.com/forum/faqs-tutorials-howto-s/22335-how-to-helligkeitssensor-im-eigenbau

Einleitung

Für eine funktionierende Erfassung der Umgebungshelligkeit im Außenbereich, benötigt man drei Sensoren (S/O/W) mit einer einigermaßen guten/ausreichenden Genauigkeit. Wer nicht bereit ist hunderte € für einen Helligkeitssensor auszugeben und auch noch ein wenig mit dem Lötkolben umgehen kann, der findet hier eine kleine Anleitung. Mit ein paar Stunden Arbeit und für max 15,- pro Sensor führt das zu einem guten Ergebnis.

Hinweis: Ich empfehle den Test der Schaltung an einem externen/eigenen 24V Netzteil durchzuführen und nicht direkt in die Loxone Installation aufzunehmen. In einer Labor Umgebung macht auch ein Kurzschluss nichts.

Der Sensor hat eine logarithmische Ausgangskennlinie im Bereich 0-10V, die über den Formelbaustein in die Beleuchtungsstärke [Lux] umgewandelt werden muss. Gerade dieses Verhalten ist aber hilfreich. Denn so können ohne Probleme Werte kleiner 100 bis größer 100.000 Lux gemessen werden, die zugleich recht genau sind. Das heißt der Sensor löst sowohl im dunklen Bereich (kleiner Lux Wert) als auch bei größer Helligkeit gut auf.

Beispiele für typische Helligkeitswerte in Lux

Liste der benötigten Bauteile

Der ursprüngliche Bauplan/Artikel hat mit dem LDR (Fotowiderstand) A1060 gearbeitet. Dieser ist aber nicht mehr auf dem Markt und daher wird nun der LDR PFW551 verwendet. Er hat ähnliche Eigenschaften (Metallgehäuse, bis 150V) aber eine andere Kennlinie. Das führt somit zu einer angepassten Formel (siehe unten)

Bauteile

Ich habe davon angesehen die Artikel bei einem Elektronik-Shop zu verlinken, da die Links sich ständig ändern.

Schaltplan der Platine

Das Ganze wird dann auf einer Lochrasterplatine/Streifenplatine laut folgendem Schaltplan (danke an Simon_hh) verlötet:

Open

Bestückung einer Streifenplatine

Die Bauteile lassen sich nach der folgenden Skizze auf einer Streifenplatine unterbringen (Lange Striche = lange Beinchen)

Open

Einbau ins wetterfeste Gehäuse

Ins Gehäuse eingebaut sieht es dann so aus (Photowiderstand in Deckel eingeklebt und mit Silikon abgedichtet)

Herleitung/Formel für Loxone

Die Photowiderstände haben wie geschrieben eine logarithmische Kurve. Phi sind die Helligkeiten und RF der jeweilige Wert des Photowiderstands ( also x kOhm bei y Lux). Es kann also mittels 2 Wertepaaren Y berechnet und somit eine Gleichung aufgestellt werden, mit welcher der gemessene Spannungswert in die Helligkeit in Lux umgerechnet werden kann. Das Problem ist, dass dafür ein Helligkeitsmesser benötigt wird um eben die beiden Wertepaare aufzunehmen.
Ich habe dies mit meinem bereits vorhandenen Helligkeitssensor gemacht. Alternativ gibt es aber auch Apps für das Handy, die ebenfalls einigermaßen taugen

Dann sollte noch U0 gemessen werden. Das ist die Ausgangspannung bei kurzgeschlossenem Photowiderstand. Bei mir waren das 9,93 V und nicht 10V.

In Loxone kann dann der Spannungswert mittels des Formelbausteines und der entsprechenden Formel umgerechnet werden. Hierbei ist zu beachten dass Loxone keine Y-te Wurzel ziehen kann, alternativ kann aber hoch 1/Y gerechnet werden. Bei mir sieht die Formel für den Formelbaustein dann wie folgt aus:

(Blau ist die angepasste Formel für den Ersatz LDR. Die linke Forme basiert noch auf dem A1060 und ggf. hat den noch jemand. Daher beide zum Vergleich)

Formel für den Formelbaustein

• 2,95 ist der Widerstand in kOhm bei 250 Lux. 9,93 ist der Wert U0 und die 1,8… werden aus 1/Phi abgeleitet.

• Da es beim Formelbaustein ein kleines Problem mit Klammern gibt oder gab, müssen mehr Klammern als notwendig gesetzt werden.

Implementierung in Loxone:

(Analoger Eingang → Formelbaustein → Analog-Merker)