Hardware

Achtung: smartWoMo gibt es demnächst in Version 3.0. Die neue Version basiert auf einer neuen Plattform, dem Raspberry Pi 2. Du kannst die bisherige Version weiterhin einsetzen, sie wird aber nicht mehr weiterentwickelt. Einen ersten Eindruck der neuen Version bekommst du in diesem Video.

Jetzt wird es spannend. Auf dieser Seite beschreibe ich die Hardware von Smart WoMo. Erneut der Hinweis: wenn du das nachbauen möchtest, solltest du etwas Ahnung von elektronischen Schaltungen haben.

Tip: bevor du die Schaltung in das Wohnmobil einbaust, solltest du sie versuchsweise erst mal ohne Anschluss an die Heizung zusammenstecken und ausprobieren.

Aber jetzt ins Eingemachte. Das ist der Schaltplan (klicken, um zu vergrößern):

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Die blaue Box links unten stellt die im Wohnmobil verbaute Heizung dar. In meinem Knaus BoxStar ist das eine „Truma Combi 4“. Links oben sieht man den regulären Temperaturfühler der Truma. Der ist irgendwo im Wohnmobil untergebracht – in der Regel nicht direkt bei der Truma. Der Temperaturfühler besteht aus einem temperaturabhängigen Widerstand. Das heißt, der elektrische Widerstand verändert sich mit der Temperatur. Bei meiner Heizung ist ein NTC verbaut. Das bedeutet, dass der elektrische Widerstand steigt, wenn die Temperatur im Wohnmobil fällt.

Der Truma-Temperatursensor ist mit der Truma über 2 Leitungen verbunden. Und hier kommen wir schon zum spannenden Teil – dem Eingriff in die Heizung.

Vor dem nächsten Schritt:

Die Stromversorgung im Wohnmobil ausschalten !

Die Heizung darf keine Spannung/Stromversorgung mehr haben und auch die restliche Bordspannung im Wohnmobilaufbau muss weg sein, da wir in einem späteren Schritt das 12V/5V Netzteil anschliessen.

Eine der beiden Leitungen, mit denen Truma und Temperatursensor verbunden sind, muss jetzt aufgetrennt werden. In diese Leitung wird das Relais zwischengeschaltet. Und zwar so, dass die Leitung vom Sensor im Ruhezustand des Relais direkt mit der Truma verbunden ist – wie vor dem Eingriff. Der Schaltplan zeigt den Ruhezustand des Relais. Nach diesem Eingriff verhält sich die Heizung zunächst, wie zuvor. Erst wenn das Relais vom Arduino das Signal bekommt, anzuziehen, wird die Leitung vom Temperatursensor auf den Widerstand R1 geschaltet. Damit erhöht sich der Gesamtwiderstand (NTC + R1) und die Heizung „glaubt“ jetzt, dass es im Wohnmobil kälter ist, als tatsächlich.

Wie groß muss nun R1 sein ? Das hängt von dem in deinem Wohnmobil verbauten Temperatursensor ab. Da scheint es wohl unterschiedliche zu geben – je nach Heizung und Baujahr.

In meinem Wohnmobil ist ein 10 kOhm NTC verbaut. Aktuell verwende ich für R1 einen 10 kOhm Widerstand.

Um zu ermitteln, was für eine Art von NTC verbaut ist, bin ich folgendermaßen vorgegangen:

  • ich habe vom Temperatursensor beide Leitungen abgezogen, sodass er nicht mehr mit der Heizung verbunden war
  • dann habe ich mit einem Messgerät den aktuellen Widerstand des Temperatursensors gemessen
  • gleichzeitig habe ich die aktuelle Temperatur in der Nähe des Sensors gemessen
  • anschliessend habe ich mir im Internet die Kennlinien (Widerstand/Temperatur) potenzieller NTC’s angesehen und dabei rausgefunden, dass der in meinem WoMo verbaute NTC wohl ein 10 kOhm Modell ist
  • anhand der Kennlinie habe ich dann ermittelt, wie hoch R1 ungefähr sein muss

Man muss also etwas rumexperimentieren, um den optimalen Wert für R1 zu ermitteln. Vielleicht ist es auch möglich, den NTC aus seinem Gehäuse zu lösen, um die Modellbezeichnung zu ermitteln, aber das habe ich nicht gewagt 🙂

Das Relais, das Netzteil und den Widerstand R1 habe ich übrigens in meinem Wohnmobil in einer Zierleiste in der Nähe des Truma Temperaturfühlers verbaut.

Bleiben wir beim Netzteil. Laut Datenblatt kann man den Arduino bis zu 12 Volt betreiben. Maximal sogar bis 20 Volt. Theoretisch könnte die Schaltung also ohne Netzteil auskommen, wenn man den Arduino direkt an der Bordspannung betreibt. Allerdings kann die Spannung über längere Zeiträume ja oberhalb der empfohlenen 12 Volt liegen, nämlich wenn das WoMo an Landstrom angeschlossen ist, während der Fahrt oder falls  man eine Solaranlage betreibt. Also immer dann, wenn die Batterie geladen wird. Vielleicht verträgt der Arduino das sogar, aber mir war es trotzdem zu heikel. Deshalb habe ich mir ein Netzteil besorgt, das 12 Volt Bordspannung in 5 Volt umwandelt. Der Arduino hat einen USB-Anschluss – das Netzteil ebenfalls. Deshalb habe ich einfach ein USB-Kabel verwendet, um den Arduino mit dem Netzteil zu verbinden. Allerdings habe ich das Kabel aufgetrennt, um auch noch an die Spannungsversorgung für den Bluetooth-Sender, das Relais und den Temperatursensor des Arduinos zu gelangen.

Den Arduino, seinen Temperatursensor und den Bluetooth-Sender habe ich in einem gemeinsamen Gehäuse verbaut. Das sieht so aus (klicken, um zu vergrößern):

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Zm Größenvergleich liegt ein Schreibstift daneben. Der kleine schwarze Zapfen am dunklen Gehäuse-Unterteil ist der Temperatursensor des Arduino. Im hellgrauen Gehäuse-Oberteil ist der Bluetooth-Sender verklebt. Der Arduino ist im dunklen Gehäuse-Unterteil verklebt.

Beim Anschliessen des Arduino-Temperatursensors bitte auf die richtige Polung achten. Wenn Du Plus- und Minuspol vertauschst, geht der Sensor angeblich kaputt (ich hab’s aber nicht ausprobiert 😉 ). Schau dir das Datenblatt des Sensors im Internet an. Die Signalleitung des Sensors verbindest du mit dem analogen Eingang A0 des Arduino.

Es ist auch möglich, stattdessen einen Truma-Temperatursensor zu verwenden. Welchen Sensor du verwendest, konfigurierst du im Sketch.

Nun muss nur noch das Netzteil an geeigneter Stelle an das 12 Volt Bordnetz angeschlossen werden. Es empfiehlt sich, die Zuleitung zum Netzteil mit einer eigenen Sicherung zu versehen.

Damit die Sache funktioniert, muss der Arduino mit Software – dem Sketch – versorgt werden. Infos dazu folgen auf der Sketch Seite.

 

Truma Temperatursensor

Wenn man den Truma Temperatursensor oder einen anderen NTC einsetzen möchte, benötigt man folgende Schaltung:

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Der Vorwiderstand R4 sollte den selben Wert haben, wie der Nennwert des verwendeten NTC (hier also 10 kOhm). Der Truma Sensor, den ich einsetze, hat in dem für uns interessanten Temperaturbereich eine einigermassen lineare Kennlinie. Wenn man einen anderen NTC einsetzt, der ebenfalls eine lineare Kennlinie hat, muss man im Sketch ggf. die Parameter TEMPERATURE_SENSOR_M_VALUE und TEMPERATURE_SENSOR_N_VALUE anpassen. Dazu misst man den Widerstand bei 2 verschiedenen Temperaturen und berechnet m und n der linearen Funktion (siehe auch Lineare Funktion). Bei einem NTC, der sich nicht linear verhält, muss man die ganze Formel in der Sketch Methode „detectTemperaturePoint()“ anpassen.

 

Erweiterung: Lichtschalter

Bei Bedarf kann man sich mit einem existierenden Lichtschalter und der Smart WoMo App eine Wechselschaltung bauen. Das heißt, man kann das Licht am Lichtschalter ein- und in der App wieder ausschalten – oder umgekehrt. Natürlich kann man auch ausschliesslich am Lichtschalter oder in der App schalten. Das Licht lässt sich sogar per Chat Nachricht aus der Ferne schalten. Wer diese Möglichkeit nutzen möchte, muss die elektronische Schaltung folgendermassen erweitern:

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Natürlich kann man statt eines Lichts auch andere Verbraucher anschliessen und diese per App oder Chat-Nachricht schalten.

 

Erweiterung: Bordspannung messen

Wenn man die aktuelle Spannung der Aufbaubatterie in der Smart WoMo App und im Chat sehen möchte, muss man die elektronische Schaltung folgendermassen erweitern:

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Dabei ist zu beachten, dass das verwendete Netzteil die Masseleitung (Minus) von der 12 Volt auf die 5 Volt Seite durchschleifen muss. Ich weiss nicht, ob und wie viele Netzteile es gibt, die die beiden Seiten galvanisch voneinander trennen. Um auf Nummer sicher zu gehen, sollte man das mit einem Widerstands-Messgerät prüfen. Dazu darf das Netzteil weder auf der 12 Volt, noch auf der 5 Volt Seite angeschlossen sein. Dann misst man mit dem Ohmmeter, ob der Widerstand zwischen Minuspol auf der 12 Volt Seite und Minuspol auf der 5 Volt Seite null ist. Wenn ja, dann sollte die Spannungsmessung funktionieren.

Die Zener Diode ist übrigens optional. Der Spannungsteiler mit den Widerständen R2 und R3 sorgt eigentlich dafür, dass die Spannung am Pin A1 des Arduinos die 5 Volt nicht übersteigt. Allerdings könnten von der Lichtmaschine Spannungsspitzen kommen, die vom EBL des Wohnmobils nicht ausgefiltert werden. Wer also auf Nummer sicher gehen will, baut die Zener Diode ein.

Die vorliegende Schaltung ist übrigens nur eine simple Überwachung der Batterie. Ein richtiger Batteriecomputer liefert natürlich präzisere Ergebnisse über die Verfassung der Batterie. Aber die Schaltung genügt, um zumindest eine gute Aussage über den aktuellen Ladezustand zu bekommen.

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