Erfahrungsbericht: Ultraschall Durchflussmesser TUF-2000M

Nachdem meine Heizung, eine Wasser-Wasser-W├Ąrmepumpe keine M├Âglichkeit bietet den Wasserdurchfluss des prim├Ąren Wasser-Kreislaufs zu messen oder aufzuzeichnen, konnte ich nicht absch├Ątzen, ob gen├╝gend Wasser aus dem Entnahmebrunnen gef├Ârdert wird. Neben der Notwendigkeit f├╝r die Genehmigung der Anlage ├╝ber die F├Ârdermenge Schrift┬áf├╝hren zu m├╝ssen, ist das Wissen ├╝ber den Wasserdurchfluss f├╝r diese Art von Anlage essentiell f├╝r eine eventuelle Fehlerdiagnose. Um den Prim├Ąrkreis als potentielle Fehlerquelle besser im Auge behalten zu k├Ânnen, habe ich mich nach einer M├Âglichkeit f├╝r die Messung des Durchflusses umgesehen. Nach einer kurzen Recherche, bin ich bei Ultraschall-Durchflussmessern gelandet. Das Prinzip klingt erst einmal genial: Zwei kleine Ultraschall-Sensoren messen den Wasserdurchfluss von au├čen ├╝ber die Laufzeit des Schalls. F├╝r die Installation muss der Wasserkreislauf nicht unterbrochen werden und die Tatsache, dass die Messung den Durchfluss keinesfalls beeinflusst, ist ein wesentlicher Vorteil dieser Technik. Einziger Nachteil, die Ger├Ąte sind relativ teuer. Immer noch nicht ganz g├╝nstig, aber leistbar, bin ich bei dem Ger├Ąt TUF-2000M TDS-100 gelandet. ├ťber eine serielle Schnittstelle kann das Ger├Ąt ausgelesen und der Wasserdurchfluss aufgezeichnet werden, dazu mehr in einem gesonderten Artikel.

Der TUF-2000M kann ab ca. 200ÔéČ bis ca. 400ÔéČ erworben werden, exklusive Netzteil.

 

Zus├Ątzlich zum Bild wurde der TUF-2000M mit 2 TS-2 Ultraschallsensoren geliefert.

Stromversorgung

Das Netzteil ist nicht Teil des Lieferumfangs, daher habe ich ein normales 12V-Gleichstrom-Netzteil verwendet. Das Netzteil stammt aus meiner W├╝hlkiste mit alten Ladeger├Ąten. Ich glaube es hat urspr├╝nglich Philips-LED-Kerzen geladen, bevor diesen eines Tages das Licht ausgegangen ist. Nach jahrelanger Arbeitslosigkeit, hat das Netzteil jetzt wieder eine Festanstellung, als Stromversorgung f├╝r den Wasserdurchflussmesser:┬á

Anschlussschema 

Die Anschl├╝sse am Flowmeter sind gut beschriftet, entsprechend selbsterkl├Ąrend ist die Verkabelung:

Das mitgelieferte Kabel ist gef├╝hlt 10 Meter lang, 2polig und mit Schirmung:

Zum Testen habe ich anfangs kurze 3-adrige 1,5mm┬▓ Elektro-Kabel und Kabelbinder verwendet um bei einem Scheitern des Projektes alle Teile des Lieferumfangs m├Âglichst intakt zur├╝cksenden zu k├Ânnen. Ein kurzes Res├╝mee: Die Elektrokabel h├Ątten auch funktioniert und das Zur├╝cksenden war nicht notwendig, entsprechend habe ich die Sensoren fixiert:

 

Wichtig: Damit die Ultraschallsensoren funktionieren, muss auf der Unterseite etwas Fett aufgetragen werden, ich habe dazu Vaseline verwendet. Vor der endg├╝ltigen Montage sollten die Parameter im Ger├Ąt eingestellt werden, da der Men├╝punkt M25 den Abstand der Sensoren am Rohr vorgibt, siehe M24 / M25.

Einrichtung

Display-Anzeigen

Ich habe meine aktuellen Einstellungen mit der Pfeil-nach-Rechts-Taste einmal durchgeklickt und hier dokumentiert. Die Men├╝punkte k├Ânnen auch direkt ├╝ber die Taste "MENU" und durch Eingabe der Nummer ausgew├Ąhlt werden. F├╝r das Einrichten des Flowmeter kann dabei direkt mit Men├╝punkt M11 gestartet werden.

├ťbersicht Men├╝ 00-09

Die Men├╝punkte 00-09 zeigen, ein korrektes Setup vorausgesetzt, Werte zum Durchfluss, der Energie und Temperatur-Werte:

   

Die Temperatur-Anzeige der TS-2 Transducer zeigt bei mir ca. 40┬░C bei einem Widerstand von 115Ohm, die Temperatur des Rohres ist dabei ca. 11┬░C. Der Umrechungsfaktor 115Ohm auf 40┬░C w├╝rde in die Kurve eines PT100-Temperatursensors passen: Ich w├╝rde daraus schlussfolgern, dass bei meinen TS-2 Transducer kein normaler PT100-Sensor verbaut ist. Wichtiger als die Temperatur ist die Schallgeschwindigkeit der Fl├╝ssigkeit (Fluid-Sound Velocity) welche f├╝r meine ca. 11┬░C Wassertemperatur vom Ger├Ąt mit ca. 1435 m/s angezeigt wird: was f├╝r reines Wasser plausibel ist ... (siehe: Men├╝punkt 92). Soweit f├╝r mich ok, immerhin habe ich das Ger├Ąt nicht zum Messen der Temperatur besorgt, bzw. w├Ąre es m├Âglich zus├Ątzliche Temperatursensoren anzubinden, die Werte daf├╝r erscheinen im n├Ąchsten Men├╝punkt, mit der Nummer 07:

Nachdem ich auf den Kontakten AI3 und AI4 nichts angeschlossen habe, sind diese Werte nahe bei 0.

Interessant ist auch der Status in Men├╝ 08: Erst nachdem ich auf die Flow-Sensoren etwas Vaseline aufgetragen habe, konnten dieser etwas auslesen und der Status ist auf "System Normal" gewechselt:

 

Zwischen M10 und M11 kommt dann noch folgende Anzeige, ich sch├Ątze an dieser Stelle k├Ânnten Meldungen ├╝ber eine Schnittstelle an den FlowMeter ├╝bertragen werden?

Rohr-Einstellungen Men├╝ 10-16

Urspr├╝nglich wurde im Men├╝ 10 der "Outer Perimeter" angezeigt, aktuell h├╝pft das Men├╝ gleich direkt zu Pipe Outer Diameter: M11, womit auch die relevanten Einstellungen f├╝r die Durchflussmessung starten. Relevant f├╝r die Messung sind die Men├╝punkte M11 (Pipe Outer Diameter), M12 (Pipe Wall Thickness) und M14 (Pipe Material) in meinem Fall handelt es sich um eine Kupferleitung. Der Men├╝punkt M13 wird automatisch aus M11 und M12 berechnet.

     

Sensor-Einstellungen Men├╝ 20-xx

Im Men├╝punkt 20 kann die Art der Fl├╝ssigkeit angegeben werden, in meinem Fall Wasser und mit M23 muss der verwendete Ultraschallsensor eingestellt werden:

Transducer Mounting ist die Variante, wie die Sensoren am Rohr montiert werden. V ist dabei die pr├Ąferierte Variante f├╝r Rohre zwischen 15 und 200mm. Die Sensoren werden dabei auf der selben Rohrseite im Abstand des n├Ąchsten Men├╝punktes M25 "Transducer Spacing" montiert:

Anders als ich anfangs angenommen habe, ist der Abstand der Sensoren vom Rohrdurchmesser und der Montage-Variante abh├Ąngig und vorgegeben: Die Sensoren m├╝ssen entsprechend des Wertes montiert werden.

Einstellungen speichern

Men├╝ 26 erm├Âglicht die aktuellen Einstellungen zu speichern, damit diese nach einem Stromausfall oder Neustart des Flowmeter wieder verwendet werden. M27 erm├Âglicht das Speichern und Laden verschiedener Einstellungen.

 

M28- ...

Kein Durchfluss kalibrieren

Sollte im Rohr gerade kein Wasserfluss stattfinden, aber dennoch ein Fluss angezeigt werden, kann der Durchflussmesser mit Men├╝punkt 42 kalibriert werden:

"M42: Set Zero" sollte also nur ausgef├╝hrt werden, wenn sich die Fl├╝ssigkeit im Rohr nicht bewegt. Der Durchflussmesser z├Ąhlt dabei einige Sekunden herunter und sollte im Anschluss Werte nahe 0 anzeigen.

M44 - ...

Der Men├╝punkt M49 zeigt bei mir Daten am Serial-Port, dies liegt daran, dass ich einen ESP32 an die RS485 angeschlossen habe um die Daten ├╝ber WiFi an HomeAssistant zu ├╝bertragen, siehe: ESP32 Flowmeter - RS485 Modbus

M50 - ...

 

M62 und M63 RS-485

F├╝r die Kommunikation mit dem ESP32 habe ich M62 (RS-485/RS-232) auf "9600,None,8,1" gestellt und M62 (Select Comm Protocol) auf "MODBUS RTU Only":

M64 - ...

M92:

Genauigkeit

Abh├Ąngig vom Abstand der Ultraschallsensoren, zeigt dieser eine andere Durchflussmenge: Bei einem geringeren Abstand als dem angegebenen Wert w├╝rde mehr Durchfluss angezeigt werden. Beim errechneten Abstand hab ich in Men├╝ 91 ca. 103%, was gerade noch in der Toleranz von 100 +- 3% liegt. W├╝rde ich den Abstand verringern, w├╝rde Men├╝ 91 n├Ąher Richtung 100% gehen, die Fluid Sound Velocity w├╝rde dann steigen und mehr Durchfluss angezeigt werden. Die Genauigkeit h├Ąngt sicherlich von der Installation ab: ob das Rohr lange genug ist, die Parameter f├╝r den Rohrdurchmesser stimmen, was dann im Men├╝ 91 zu einem Wert in der der N├Ąhe von 100% f├╝hren sollte. Zudem ist eine Signalqualit├Ąt von ├╝ber 85% notwendig um stabile Werte zu erhalten.

Fazit

Nachdem ich auf die Sensoren etwas Vaseline aufgetragen habe, hat der Durchflussmesser relativ schnell begonnen seine Arbeit zu verrichten. Leider habe ich keine wirkliche Referenz f├╝r die Durchflussmenge, womit es mir nicht m├Âglich ist die Genauigkeit des Durchflussmessers zu validieren. Die angezeigten Werte bewegen sich aber absolut im Bereich des m├Âglichen. F├╝r das Sammeln der Daten ├╝ber RS485 und einen ESP32, siehe: ESP32 Flowmeter - RS485 Modbus.

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Ver├Âffentlichung: 11.01.2022 von Bernhard | Translation English |­čöö

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Fragen / Kommentare


(sortiert nach Bewertung / Datum) [alle Kommentare(neueste zuerst)]

ÔťŹOtti
10.08.2022 17:07
Hallo,
Ich verwende den TUF2000M mit den Sensoren TS-2.
Im Auswahlmen├╝ finde ich nur TS-1. (M23,Position 18 und 19.)
Wenn ich 18 ausw├Ąhle erhalte ich werte die viel zu hoch sind.
Welchen Sensor laut Handbuch muss ich ausw├Ąhlen.

ÔťŹanonym
01.07.2022 13:27
Hallo Bernhard,
ich stehe vor dem Einbau eines TUF2000. Dein sehr guter Bericht hat mir sehr weitergeholfen. 
Das war sehr viel Arbeit f├╝r Dich. Vielen Dank daf├╝r.
Werner

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