Arduino houtkachel monitor systeem

verwarming, isolatie, huiselijk energieverbruik

Moderator: Moderators

BuschBusch
Berichten: 26
Lid geworden op: 08 feb 2016, 11:23

Arduino houtkachel monitor systeem

Bericht door BuschBusch » 08 feb 2016, 12:17

De onderstaande tekst heb ik op het Engelse Rocket Stove Forum geplaatst (heb tot eind vorig jaar in Cornwall gewoond - vandaar de keuze van forum en taal). Het Arduino systeem dat hieronder wordt beschreven, combineert twee (of meer) thermokoppels met een lambdasensor, en is vooral bedoeld voor mensen die zelf efficiente en schone houtkachels (willen) ontwerpen en maken.

--------------------------------

I've been toying with an Arduino woodstove monitoring system for a while now, and would like to share where I've got to. The system expands on Rocket Booster's idea, posted in 2013, and consists of an Arduino processor that retrieves data from multiple thermocouples, an ambient temperature & humidity sensor, and a wideband oxygen sensor. The system, which I've nicknamed stovething (with stovestooge coming a close second, and stovesense howled off the stage), uses off-the-shelf components and outputs to a data logging package.

Details of the prototype system are as follows:
[list=]Two inexpensive K-type thermocouples (the number of thermocouples is limited only by the number of pins on the Arduino board - an Arduino Uno will accommodate at least 4, but bespoke boards are available for up to eight).
Two Adafruit Max MAX31855 breakout amplifier boards for the thermocouples (please note that these boards cannot be used in combination with earthed thermocouples).
An Innovate Motorsports LC-2 controller and Bosch LSU 4.9 wideband oxygen sensor (the expensive bit).
A SparkFun HTU21D temperature and humidity sensor (you don't need this, but it allows you to benchmark your data, a little).
An Arduino Uno R3 development kit (I used a Seeedstudio ARDX kit, but any kit that comes with a breadboard and some other items - see specification - will do).
MakerPlot data logging software.
A 12 volt 3A power supply for the wideband sensor (I used an RS-50-12 Mean Well unit).
A serial port to USB converter if your computer is not equipped with a serial port.[/list]

I have successfully tested the system on an old woodstove, and am in the process of setting up a test stove in a small workshop, so that I can experiment further.

If you wish to replicate the prototype system, or simply want to find out what I've done, I'll happily send you a list of components and suppliers, the wiring diagram, the Arduino software sketch, the interface macro for the logging software, and instructions on how to put it all together. You can contact me by PM (Personal Message).

While I'm confident that the system is capable of retrieving and logging repeatable, accurate data, I have concerns about sensor contamination and durability.

Something tells me that if you can map a given woodstove design long enough using a combination of thermocouples and a wideband oxygen sensor, you will, at some stage, be able to make do without the oxygen sensor. Which would allow you to burn a stove cleanly and efficiently using an affordable and durable thermocouple system. Then again, maybe that's just wishful thinking.

Last but not least, here's a link to a (simple) video showing the above system in operation.

https://youtu.be/_m3Rp1Vwdeo
Laatst gewijzigd door BuschBusch op 08 feb 2016, 20:52, 2 keer totaal gewijzigd.

holtere
Berichten: 1173
Lid geworden op: 07 mei 2011, 17:23

Re: Arduino houtkachel monitor systeem

Bericht door holtere » 08 feb 2016, 12:56

Hallo Buschbusch,
Als ik het goed heb ben je nieuw op dit forum? Welkom bij dezen!
Je maakt meteen een goede beurt met jouw bijdrage over de arduino met Lambda. Nog maar een paar dagen geleden hebben we daarover gefilosofeerd met Hans Kraayeveld die juist voor de metingen aan de opbrengstkant mooie apparatuur heeft gemaakt!
Zie viewtopic.php?f=3&t=5478&start=30
Het zou wel mooi zijn om jullie producties aan elkaar te koppelen en ik bied me als eerste aan om deze uit te proberen op mijn nieuwe kachel 8) 8)

Gebruikersavatar
kockie
Site Admin
Berichten: 7654
Lid geworden op: 28 jan 2006, 17:42
Locatie: Zeddam
Contacteer:

Re: Arduino houtkachel monitor systeem

Bericht door kockie » 08 feb 2016, 14:26

Wil je de software en schema's niet gewoon hier ter beschikking stellen? Uploaden kan hier prima tot een bepaalde grootte en anders kan ik, of een andere moderator het zo voor je plaatsen.
Mensen zeggen wel eens dat ik troep verzamel; ik noem mezelf liever een industrieel-amateur-archeoloog die probeert waardevolle artefacten te behouden.

BuschBusch
Berichten: 26
Lid geworden op: 08 feb 2016, 11:23

Re: Arduino houtkachel monitor systeem

Bericht door BuschBusch » 08 feb 2016, 15:01

Hallo Holtere - dank!

Wat een prachtig forum, ben erg onder de indruk van de hoeveelheid informatie (en onderwerpen). Ik zal contact met Hans opnemen. Om stovething te bouwen heb je een een paar bestanden/documenten nodig. Ik heb geprobeerd deze toe te voegen maar het forum systeem stond de extensies niet toe. Bestanden staan hieronder (dank kockie!).

De volgende versie van stovething heeft WiFi en een Ocean Control multiplexer voor (tot) 8 thermokoppels. Ben nog steeds op zoek naar een geschiktere (en ik verwacht goedkopere) o2 sensor/controller, en een bruikbare co sensor.
Laatst gewijzigd door BuschBusch op 08 feb 2016, 20:54, 1 keer totaal gewijzigd.

holtere
Berichten: 1173
Lid geworden op: 07 mei 2011, 17:23

Re: Arduino houtkachel monitor systeem

Bericht door holtere » 08 feb 2016, 15:37

Wat een prachtig forum, ben erg onder de indruk van de hoeveelheid informatie (en onderwerpen)

Ja, we doen ons best hier met z'n allen!
Helaas ben ik zelf niet zo handig met arduino's en eendjes en nulletjes maar ik zou wel graag zo'n apparaatje willen en volg je ontwikkeling als een hond die z'n baas met de voerbak ziet slepen :mrgreen:
Vroeg me trouwens af hoe je de AFR (air-fuel ratio) moet interpreteren?

Gebruikersavatar
Paul Joosten
Berichten: 627
Lid geworden op: 22 feb 2013, 13:49
Locatie: Zuidwending / Veendam
Contacteer:

Re: Arduino houtkachel monitor systeem

Bericht door Paul Joosten » 08 feb 2016, 15:41

Zeer interessant BuschBusch, tot nu toe is er nog niet veel (voor mij begrijpelijks) gezegd over Arduino of Raspberry Pi. Ik heb er nog geen enkele ervaring mee maar wil die wel gaan opdoen zodra ik er voldoende tijd voor kan vrijmaken. Ik heb een houtgestookt fornuis via een buffervat op de CV aangesloten (zie hier het betreffende draadje) en overweeg dat uit te breiden met een pelletCV. Daarmee hoop ik de gas-CV (en daarmee mijn hele gasaansluiting) uiteindelijk overbodig te maken. Omdat er de nodige sensoren, apparaten, pompen etc aan elkaar geplakt moeten worden lijkt me een op Arduino o.i.d. gebaseerd systeem meerwaarde te hebben. Ik ben dus erg nieuwsgierig naar tips en ervaringen van anderen die me in dat opzicht voor zijn en ik vermoed met mij nog vele anderen. Welkom!
BP: "Try and leave this world a little better than you found it"
"Verbeter de wereld, begin bij jezelf"..."stop daarna niet en help ook een ander op weg!"
https://duurzamehuizenroute.nl/woning/v ... 05-veendam

BuschBusch
Berichten: 26
Lid geworden op: 08 feb 2016, 11:23

Re: Arduino houtkachel monitor systeem

Bericht door BuschBusch » 08 feb 2016, 17:14

@holtere - je kan 'm zonder enige kennis van Arduino maken. De instructie PDF is helaas te groot om mee te sturen - limiet is zo te zien 1MB - maar het is niet gecompliceerd. AFR heeft te maken met stoichiometrische verbranding. Voor benzine is dat 14.7 - met andere woorden, om 1 gram benzine volledig te verbranden heb je 14.7 gram lucht nodig (stoichiometrische verbranding is gelijk aan lambda 1.0). AFR laat de verhouding tussen brandstof en zuurstof zien, maar het is wellicht beter om te zeggen de verhouding tussen zuurstof en niet-zuurstof (gassen e.d.). Ik kon de AFR voor hout niet makkelijk achterhalen. Ergens kwam ik 6.6 tegen, in de buurt van methanol met andere woorden, en dat is waarop ik de sensor heb ingesteld. Ik moest ergens beginnen. Tegelijkertijd heb ik het lambda meetspectrum heel breed ingesteld. Lambdasensoren voor auto's meten, naar ik verwacht, niet veel hoger dan lambda 2.0, en dat haalt een houtkachel met moeite. Een rocket stove denk ik wel, maar dat heb ik nog niet geprobeerd. Door het lambda meetspectrum nauwer te maken, verhoog je de meetgevoeligheid, maar dat lijkt me in het geval van houtkachels - in tegenstelling tot auto's - niet zo ontzettend belangrijk. Net zo min als zes keer per seconde meten. De huidige sensor (een Bosch LSU 4.9) is eigenlijk te goed. Ik weet het niet zeker, maar ik denk dat dit voor autosensoren in het algemeen geldt. Robuustheid, en zowel vocht- als roetbestendigheid zijn veel belangrijker dan zeer hoge nauwkeurigheid en meetfrequentie.
@Paul - ik heet Vince, maar die naam was al in gebruik. Wat een prachtig systeem heb je gemaakt, met zo'n beetje alles dat je (ik) kan verzinnen. Indrukwekkend. Wissel graag een keer met je van gedachte over buffervaten. Ik ben helaas ook geen Arduino expert, maar er staat ontzettend veel op internet om je te helpen. Het lastige van Arduino is voor de meeste gebruikers de programmeertaal (C), maar als je de elektronica begrijpt, zijn er tooltjes die de code voor je (helpen) schrijven. Visuino bijvoorbeeld.

Gebruikersavatar
Paul Joosten
Berichten: 627
Lid geworden op: 22 feb 2013, 13:49
Locatie: Zuidwending / Veendam
Contacteer:

Re: Arduino houtkachel monitor systeem

Bericht door Paul Joosten » 08 feb 2016, 18:40

Dank voor je lovende woorden Vince, altijd bereid mensen met belangstelling meer te vertellen of zelfs rond te leiden. Geen idee of je hier ergens in de buurt zit maar mocht je belangstelling hebben hoor ik het wel.

Programmeren in C heb ik geen ervaring mee maar wel in antiek als Basic en Pascal. Er de tijd voor vrijmaken is waarschijnlijk lastiger ;)
BP: "Try and leave this world a little better than you found it"
"Verbeter de wereld, begin bij jezelf"..."stop daarna niet en help ook een ander op weg!"
https://duurzamehuizenroute.nl/woning/v ... 05-veendam

Gebruikersavatar
kockie
Site Admin
Berichten: 7654
Lid geworden op: 28 jan 2006, 17:42
Locatie: Zeddam
Contacteer:

Re: Arduino houtkachel monitor systeem

Bericht door kockie » 08 feb 2016, 20:24

Hierbij, via Holtere, de software (ik heb de pdf's aangepast;scheelt weer een MB)

Succes ermee!

stovething.zip
(909.38 KiB) 154 keer gedownload
Mensen zeggen wel eens dat ik troep verzamel; ik noem mezelf liever een industrieel-amateur-archeoloog die probeert waardevolle artefacten te behouden.

ritsaert snijder
Berichten: 4355
Lid geworden op: 09 dec 2009, 10:53
Locatie: Portengen

Re: Arduino houtkachel monitor systeem

Bericht door ritsaert snijder » 08 feb 2016, 21:08

Leuke ontwikkeling, kan je er ook een CO meter aanhangen (O2 en CO geven een hele goede indicator voor de kwaliteit van de verbranding).
groet!

Ritsaert

hanskraayeveld
Berichten: 603
Lid geworden op: 04 okt 2015, 13:49
Contacteer:

Re: Arduino houtkachel monitor systeem

Bericht door hanskraayeveld » 08 feb 2016, 23:34

Welkom Vince!

Fijn dat er een mede arduino strijdmakker is.
Ik heb jou heel hard nodig :)
Ik wil weten wat je code is en welke sensoren ik moet gebruiken.
Heb een klein beetje programmeerkennis.
Mijn arduino meet het rendement van de houtverbranding adhv de opbrengst naar de cv.

Graag zou ik die willen koppelen aan jou meetapparatuur.

Zie: boilerwoodstove.simplesite.com
Je vakgebied geeft geen garantie voor een heldere kijk op de zaken.

BuschBusch
Berichten: 26
Lid geworden op: 08 feb 2016, 11:23

Re: Arduino houtkachel monitor systeem

Bericht door BuschBusch » 09 feb 2016, 07:23

@Ritsaert - je moet nog leren om wat voorzichtiger te zijn met je woorden, want wat mij betreft heb je jezelf aangemeld als Hoofd CO Onderzoek. We zijn op zoek naar een betaalbare, hitte-, vocht- en roetbestendige sensor die het liefst een signaal tussen 0 en 5 volt produceert, en ook met 5 volt wordt gevoed. Een potentiometer-achtige sensor zou prachtig zijn. In het OEM segment heb je de beste kans, maar ik ben nog niets tegen gekomen. Een SparkFun-achtige sensor of iets dat tot 50-60 graden overleeft kan misschien ook, maar dan moet er iets verzonnen worden om het hitteprobleem op te lossen.
@Hans - wat heb jij een prachtige interface! Die wil ik ook wel. Mijn volgende stap is een WiFi versie, misschien met een freeboard interface. Als je de bovenstaande bestanden download kun je zien wat ik heb gedaan en wat je nodig hebt. Een kwestie van knippen en plakken is het niet, maar ik verwacht dat je mijn sketch kunt onderbrengen in die van jou. De data op je scherm toveren is dan niet lastig - ik neem aan dat je in jouw sketch aangeeft dat je naar je scherm print in plaats van de serial port. Daar gaat je mooie schermindeling/ontwerp! Laat je me weten of je dingen tegen komt die niet kloppen? En weet jij misschien een softwarematige oplossing op het ruisprobleem op pin A0 (zie eind handleiding). Dank alvast.

ritsaert snijder
Berichten: 4355
Lid geworden op: 09 dec 2009, 10:53
Locatie: Portengen

Re: Arduino houtkachel monitor systeem

Bericht door ritsaert snijder » 09 feb 2016, 08:20

Busch,
:D Ik heb helaas geen idee. Maar ik ga me er in verdiepen. Ik zal mijn zoon er bij halen! Maar heeft niemand hier een idee waar je zo iets kan kopen?

Als ik google vind ik dit soort dingen: https://www.parallax.com/product/605-00007. Maar dat is niet echt hittebestendig. Hittebestendige varianten zijn heel duur...
groet!

Ritsaert

holtere
Berichten: 1173
Lid geworden op: 07 mei 2011, 17:23

Re: Arduino houtkachel monitor systeem

Bericht door holtere » 09 feb 2016, 09:57

De Testo zuigt lucht uit de pijp, door een filtertje en dan pas langs de sensoren vermoed ik. Op die manier vermijd je veel sores natuurlijk. Alleen de tempsensor blijft maar die kan er wel tegen.
Overwegen jullie trouwens geen one-wire sensoren? Niet voor de rookgassen i.v.m. de temperatuur maar voor bijna alle andere functies heel geschikt. In vrijwel ongelimiteerde aantallen te plaatsen en te monitoren!

hanskraayeveld
Berichten: 603
Lid geworden op: 04 okt 2015, 13:49
Contacteer:

Re: Arduino houtkachel monitor systeem

Bericht door hanskraayeveld » 09 feb 2016, 19:41

BuschBusch schreef: Laat je me weten of je dingen tegen komt die niet kloppen? En weet jij misschien een softwarematige oplossing op het ruisprobleem op pin A0 (zie eind handleiding). Dank alvast.


Ik denk dat ik de oplossing wel weet.
Je moet de int eens vervangen door een float.
Int zijn namelijk hele getallen.
Dus hij gaat met 0 1 2 3 4 of 5 rekenen (bij 0-5 volt)
Als je hem als float opslaat heb je veel meer mogelijkheden.
Ik weet alleen niet hoe arduino een analoge poort uitleest.
Misschien wel als 0-255.
Maar ik denk gewoon als voltage.
Dan is het te verhelpen door float te gebruiken.
Ik hoor het wel!

Dit gaat het dan worden:

float sensorValue = analogRead(A0);

float voltageAFR = 3.33 + (sensorValue * (49.08 / 1023.0));
Je vakgebied geeft geen garantie voor een heldere kijk op de zaken.

Plaats reactie