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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Heizungssteurung im Eigenbau


Autor: Uwe Stark (uwe_stark)
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Hallo Zusammen,

dies soll nicht wieder eine neuer Thread werden wie baue ich eine 
Steuerung das weiss ich wie man das macht ;-)

Mich Interressiert nur wie Ihr das machen würdet, also ob in 
Modulbauweise über RS-485, CAN, u.s.w. oder alles in einem.

Gruß
Uwe

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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>dies soll nicht wieder eine neuer Thread werden wie baue ich eine
Steuerung das weiss ich wie man das macht ;-)


Offensichtlich schon. Was soll sie denn koennen ? Offensichtlich soll 
sie kommunizieren koennen. Am modrnsten waere ein Ethernet und einen 
Webserver drin. Dann kann man's ans LAN haengen und klicken.

Autor: Christian H. (netzwanze) Benutzerseite
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Uwe Stark schrieb:
> Mich Interressiert nur wie Ihr das machen würdet, also ob in
> Modulbauweise über RS-485, CAN, u.s.w. oder alles in einem.

Ich mahe es in Modulbauweise.

Als Schnittstellen zwischen den Modulen verwende ich 1-Wire (Sensoren 
und Aktoren); USB (IO-Erweiterungen für die zentrale Steuerung = 
umgebauter Router unter Linux) sowie Ethernet für intelligent 
Bedienterminals.

Außensensoren werden über Funk (RFM-Module) angebunden.

Das schöne an Modulen ist die einfache Erweiterbarkeit ohne alles neu 
bauen zu müssen.

Autor: Uwe Stark (uwe_stark)
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@hacky so habe ich am Anfang auch gedacht, aber die Heizung muss auch 
von der Heizung aus Steuerbar sein und somit kommt keine reine Ethernet 
Lösung in Frage.

@christian so in etwa habe ich mir das auch vorgestellt,Open WRT machts 
möglich;-). Nur kommt bei mir noch ein KTY 84-130 zum Einsatz für die 
Rauchgastemperatur.

Im übrigen soll das eine 3 Punkt Steuerung sein, also mit Steuerung des 
Vor und Rücklaufes so wie der dazugehörigen Umwälz- und Wasserkreis 
Pumpen und des Brenners.

Autor: Christian H. (netzwanze) Benutzerseite
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Uwe Stark schrieb:
> Nur kommt bei mir noch ein KTY 84-130 zum Einsatz für die
> Rauchgastemperatur.

Sowas (NTC/PTC) hängt bei mir an einem ATtiny45/85, der daraus 1-Wire 
macht.
Bisher aber nur für den standardmäßig auch vom DS18B20 unterstützen 
Temperaturbereich. An einer Erweiterung des Temperaturbereiches bin ich 
noch dran.

Autor: Markus Müller (mmvisual)
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Dieser Threat kommt ja wie gerufen.
In den Letzten 6 Wochen habe ich mir meine eigene Heizungsstuerung 
gebastelt. Anbei Fotos, Bedienungsanleitung ist auch schon fertig.
Seit 1 Woche läuft diese nun.

Bei solch einer Steuerung ist es erst mal Wichtig dass die sehr wenig 
Strom graucht, da die immer an ist und alles was nach extern geht muss 
vor Überspannung geschützt sein.
Ich habe einen STM32F103 drin, den ohne PLL getaktet läuft mit 8MHz. 
Sensoren frage ich über IIC und Analog ab.
Zur Wohnung gehts über CAN Bus. Dort kommt ein Display ran an der ich 
alle Werte sehen kann (Platine gestern bestellt...)
Über diese Box kann ich über V24 einen PC anschließen oder einen anderen 
CAN/sonst was Konverter ran basteln.

Die Steuerung läuft mit meiner Solar/Akku Alage und kann einen 
Wechselrichter bei Stromausfall zuschalten. Also 230V werden nur für 
Pumpen und Lüfter benötigt.

Die Regelventile habe ich Hand-Ventile einbauen lassen und ich mache ein 
kleines Gestänge und regel die mit einem Modellbau-Servo-Motor. Die sind 
stark und genial einfach mit PWM an zu steuern.

Die Wohnung-Einheit braucht noch 4 Wochen, dann ist diese auch fertig. 
Dann pupt es auch in der Wohnung wenn ich Holz nachlegen muss. Jetzt 
hupt es nur in der Heizung.

PS: Bus-System. CAN ist extrem einfach und kostengünstig. Und mir war 
ein sicherer Betrieb sehr wichtig und kein Web-Server. Den kann ich 
immer noch hinzufügen, denn alle Werte stehen über CAN-Bus bereit. Also 
alles was in der Parameterliste steht steht automatisch über CAN zur 
Verfügung und kann im Display editiert/beobachtet werden.

Autor: Markus Müller (mmvisual)
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Noch ein paar Bilder vom Servo-Antrieb / Ventil und von einem 
Temp-Sensor mit IIC-Bus

Autor: Uwe Stark (uwe_stark)
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Auch nicht schlecht, CAN kommt für mich nicht in frage. Meine 
Haussteuerung an sich wird auf RFM12 basieren. Mein Haus ist zwar 
komplett mit CAT6 Kabel ausgestattet aber nur für die HTTP PC's also in 
jedem Raum liegt nur ein Kabel außerdem würde die Geschichte für eine 
Haussteuerung zu viel Strom fressen und meine Frau würde mich erschlagen 
wenn ich die Wände wieder aufreiße. Bei mir wird es eher darauf 
hinauslaufen das die Heizungssteuerung einen Ethernet Anschluss bekommt 
um sie auch über den PC steuern zu können. Nur muss ich mit der 
Heizungssteuerung anfangen da die Alte einen Schuss weg hat Steuert nur 
noch über die Hysterese Einstellung. Im Moment ist es noch Öl aber im 
Sommer wird auf Pellets umgestellt, deswegen ist die Modulbauweise eher 
angebracht als alles in einem da kann man schneller mal was ändern an 
der Hardware.

Autor: Markus Müller (mmvisual)
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@Uwe Stark: Vielen Dank!
Dies was ich hier gebastelt habe ist so wie ein Modul. Das Grundmodul, 
das Läuft. Einfach ohne Extras.
Erweitern kann ich die IO's über IIC-Bus mit einem extra PCA8574, somit 
kann ich auch später Wasser-Kollektoren anschließen und steuern. 
(Einfach noch eine Box nebendran schrauben.)

Und die Stromaufnahme von 0,25W ist sehr wenig. Gerade mal 20mA zieht 
die gesamte Elektronik bei 12V Eingang!
Ein PHY Chip alleine bräuchte schon 100mA! Also Stromsparend und 
Ethernet sind ein Wiederspruch in sich (abgesehen von Switches usw.) Ich 
halte Ethernet auch für Quatsch. Das ist so als wenn man mit einem 
dicken 40t LKW zum Bäcker einkaufen geht.

Ich habe bereits ein CAN-Bus Modul, das auch Ethernet hat. Anbei ein 
Bild.
Also das Heizungs-Modul schließe ich an den CAN Anschluss des 
Datenloggers an und habe somit USB, Ethernet, SD-Card, V24, RS485/422 
und LCD Display, mit dem würde ich ein Web-Interface realisieren.

Anstatt CAN kann natürlich über den UART sicher auch ein Funk-Modul 
angeschlossen werden. Das habe ich natürlich nicht vorgesehenm, denn ich 
bin von Natur aus allergisch gegen Funk.

Sie würden also um mein Modul nutzen zu können nur noch ein CAN/RFM12 
Umsetzer benötigen, was auch den Vorteil hätte, dass Sie das Funk-Modul 
da hin schrauben können wo es besseren Empfang gäbe.
Wenn Sie dann noch die Funk-Daten-Telegrammdaten den der CAN-Struktur 
anpassen, dann können Sie problemlos mischen. Ein Teil der Geräte Funk, 
ein Teil CAN. Alle würden alles hören können und es gibt keine 
Kollisionen.

Eine eigene CPU für die Steuerung der Heizung und eine andere für das 
WEB Interface ist in jedem Fall Sinnvoll. Denn es ist absolut Notwendig 
dass die Heizung tut. Vor allem im Winter. Und man kann am Web Interface 
(extra CPU) so viel rumbasteln wie man will und, auch wenn's mal klemmt 
einfach liegen lassen. Das bischen Heizung ist schnell Programmiert, 
aber die Extras drum herum sind Fehlerträchtig und Zeitaufwändig.

Vom 1-Wire-Bus halte ich nicht viel. Ich denke der ist bei x Meter Kabel 
nicht stabil genug, bzw. es kommt zu sporadischen Störungen in der 
Übertragung und ist Abhängig vom Timing. Der einzige Vorteil ist, dass 
man ein Draht spart.
Selbst mit IIC sollte man eigentlich nicht Meterweise spazieren gehen, 
bzw im gleichen Raum bleiben.
CAN ist extra für große Distanzen und viele Knoten gebaut.
Aber das wissen Sie bestimmt auch.

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Eine neue Heizung muß vom Schornsteinfeger abgenommen werden, und der 
wird einen Teufel tun, die abzusegnen, wenn es ein Eigenbau ist...

Kai Klaas

Autor: Uwe Stark (uwe_stark)
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@Kai im Grunde genommen hast du recht sie muss von einem Schorni 
abgenommen werden. Für den Schorni ist es wichtig das die Abgaswerte 
Stimmen und der Kessel mit den Sicherheitsvorkehrungen versehen ist. Die 
das sind ein STB100 zur Temperaturbegrenzung ist bei meiner neuen ein 
Einzelmodul vom Hersteller, Thermisches Ablaufsicherung, 
Rücklaufanhebung mit Wärmetauscher von alle dem hängt nichts an der 
Steuerung.

@Markus so was wie ein CAN RFM Converter gibt es schon genau so wie ein 
RFM Ethernet Converter.

Autor: chris (Gast)
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Markus Müller schrieb:
> Dann pupt es auch in der Wohnung wenn ich Holz nachlegen muss. Jetzt
> hupt es nur in der Heizung.

Moin,

nutzt du die eigene Steuerung für einen wasserführenden Kamin?

Gruß,

Chris

Autor: Markus Müller (mmvisual)
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Zum Glück wohn ich nicht mehr in D. Bei uns nimmt niemand irgend was ab.
Einen Mechanischen STB100, der den Lüfter still legt kann man problemlos 
in die Leitung schleifen. Eine "Rücklaufanhebung" mit Wärmetauscher war 
hier eigentlich nicht vorgesehen, wollte ich aber haben damit hält der 
Ofen deutlich länger. Weil ich das Teil nicht kaufen konnte hab ich hier 
ein 3-Wege-Ventil mit einem Servo reingebaut. (macht halt meine 
Steuerung)
Die "Thermisches Ablaufsicherung" ist hier ganz einfach gelöst: Ein 
offener Wasserbehälter oben auf der Bühne, wenn es Kocht dann blubbert 
es dort raus. Vorteil: Der Heizungsdruck ist durch diese Wassersäule 
festgelegt und es kann kein Überdruck entstehen. Das Ventil kann auch 
nicht klemmen, weil es keines gibt.

Diese ständigen Steine, die einem von allen möglichen Behörden/Ämtern/ 
TÜV/Altgeräteverordnung/IHK/Finanzamt usw. Sinnvollerweise in den weg 
gelegt werden waren ein Hauptgrund warum D für mich so wertvoll war.
Eigene Erfindung in D vermarkten? Niemals.

Autor: Martin (Gast)
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Die Servoansteuerung des 3-Weg-Mischers finde ich eine gute Idee!
Zuhause habe ich einen 4-Weg-Mischer.
Könnte ich diesen auch mit einem Servo ansteuern, oder ist die 
Servo-Auslenkung dafür zu gering?

Autor: Markus Müller (mmvisual)
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@ chris:
Nein für einen ganz normalen Ofen im Keller. Mit Warmwasserspeicher und 
Boiler für Brauchwasser.
Drin sind 3 Servo-Ventile und 3 Pumpen und ein Lüfter für Ofen. Jede 
Menge Temperatursensoren (6 bei den Wasserspeichern, 2 bei Ofen, 2 bei 
Heizung, Aussen, Innen bei der Anzeigebox).

Die Steuerung kann natürlich modifiziert und umprogrammiert werden, dann 
können auch die extra Pumpen/Ventile angesteuert werden.

Autor: Markus Müller (mmvisual)
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@ Martin
Es kommt auf das Servo an. Aus dem Modellbau-Bereich muss man sich 
solche Module aussuchen, die 15-20 kg auf 1cm können. Die dürfen ruhig 
langsam laufen. Aber weil die ohnehin schnell sind habe ich die PWM 
Änderung in der Software langsam gemacht.
Das Servo selbst macht ca. 180°-200° Umdrehung. Ich habe das Gestänge so 
gewählt dass am Ventil 90° gedreht wird. Dadurch habe ich eine 
Hebelwirkung erreicht. Das Ventil selbst sollte möglichst Leichtgängig 
sein.

Wenn der Servo läuft fließen da schon mal 1,7A. Nach einigen Sekunde 
Stillzeit schalte ich den PWM aus und das Servo geht in Standby. (Dann 
kann man das Ventil auch von Hand drehen)

Das Blech (siehe Bild) habe ich natürlich selbst gesägt. Vorlage mit 
Target, Ausdruck, auf 2mm Stahlblech kleben, aussägen mit Flex, Löcher 
und Gewinde rein. Das 3-Wege Ventil hat sinnvollerweise auch schon 
Gewinde-Löcher woran ich das Blech fest machte. Somit wackelt da nichts.

Autor: Markus Müller (mmvisual)
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Hier der Schaltplan der Haupt-Platine.
Ich habe gestern 2 Platinen bestellt, falls jemand interesse hat, kann 
ich die Menge noch erhöhen. (Sammelbestellung)

Autor: Thilo M. (Gast)
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@ Markus Müller:
ich habe nicht den kompletten Thread gelesen, aber wieso benutzt du 
nicht die Stellantriebe von First?
http://www.kroschl-shop.de/index.php?kat=8&subkat=37
Die haben einen links-rechtslaufenden 220V~ - Motor der beim Laufen max. 
2.5W braucht.
Mit einen Dreipunkt-Schrittregler lässt sich ein Prima PI-Regler 
realisieren.

P.S.: ich baue auch Heizungssteuerungen (Pufferladesteuerungen, 
Vorlaufregelungen).

Autor: Markus Müller (mmvisual)
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Ich wollte eine Steuerung die komplett mit 12V funktionieren kann. Also 
Solarzellen/Akkubetrieb.
Pumpen/Lüfter gehen da leider nicht. Aber das Ventil konnte ich so 
relativ einfach selbst machen.
Der Hydrauliker hat mir die Heizung so installiert dass alles mit 
Schwerkraft arbeiten kann.
Nun kann meine Steuerung bei Netzausfall die Ventile entsprechend öffnen 
und bei mehrtägigem Stromausfall (hatten wir schon vor 2 Monaten) 
arbeiten.
Für die Schwerkraft muss ich nur noch ein Ventil von Hand öffnen 
(Überbrückung einer Pumpe).

Autor: gast1 (Gast)
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@ Markus Müller
Respekt. Sehr schoene Umsetzung und Realisierung. Bin begeistert. Wird 
es dein Projekt als OpenSource irgendwann als Komplettpaket zum download 
geben? Waere sehr an deinem Code interessiert, speziell am CAN - Teil, 
da ich gerade selbst eine Haussteuerung auf CAN Basis plane.

MfG

Autor: Martin (Gast)
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Was ist denn mit dem Heizkessel, braucht der nicht 230V?

Autor: Uwe Stark (uwe_stark)
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@Martin ich vermute mal das Du einen Öler hast. Der Markus  hat 
vermutlich einen Atmosphärenbrenner oder Holzvergaser, die werden 
Manuell gezündet und eine Schwerkraftheizung braucht keine Pumpen für 
den Heizkreislauf.

Autor: Markus Müller (mmvisual)
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Ich hab mal meine CAN Initialisierung angehängt.
Mehr Infos über CAN gibts auch hier: 
http://www.st.com/mcu/forumsid-23.html

Ich kann den Code per Mail schicken. Gewerblich darf er nicht genutzt 
werden. (Ist noch nicht ganz fertig, kann auch sein sind noch ein paar 
kleine Bugs drin, läuft ja erst seit einer Woche)
(Ich nutze die LIB von ST)


Der Heizkessel für Holz ist ein Stück Stahl mit Löcher für Wasser, Kamin 
und Holz und Asche. Drum herum Isolierung und Blech.
Die Hydrauliker wollten hier ein "Steuerkasten" drauf stellen, der den 
Lüfter regelt und die Temperatur anzeigt.
Als ich das sah war es alles andere aber nicht das was ich mir 
vorstellte. So verschwand dieser Kasten wieder in der Verpackung.
Den Lüfter steuere ich jetzt selbst, sogar gedimmt über Triac-Ausgang.

Nein, der Kessel braucht nur Holz / Kohle.

Wenn ich den Ofen voll mache, dann hält der bis zu 6,5 Stunden (wenn 
Wohnung und Brauchwasser und Wasserspeicher schon warm sind).

@Thilo M.:
Falls Sie Anlagen selbst bauen und daran interessiert sind günstig an 
Steuerungen zu kommen, so kann ich Sie an meinen früheren Chef 
vermittel, dort habe ich als HW/SW Entwickler gearbeitet. Diese Firma 
Entwickelt und produziert Elektroniklösungen für Kunden und ist in 
Regelungstechnik schon sicher 30 Jahre tätig.

Autor: Thilo M. (Gast)
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Markus Müller schrieb:
> Ich wollte eine Steuerung die komplett mit 12V funktionieren kann. Also
> Solarzellen/Akkubetrieb.
> Pumpen/Lüfter gehen da leider nicht. Aber das Ventil konnte ich so
> relativ einfach selbst machen.
> Der Hydrauliker hat mir die Heizung so installiert dass alles mit
> Schwerkraft arbeiten kann.
> Nun kann meine Steuerung bei Netzausfall die Ventile entsprechend öffnen
> und bei mehrtägigem Stromausfall (hatten wir schon vor 2 Monaten)
> arbeiten.
> Für die Schwerkraft muss ich nur noch ein Ventil von Hand öffnen
> (Überbrückung einer Pumpe).

Aha, deshalb. ;)
AMK (Solarkollektorhersteller in der Schweiz)
http://www.amk-solac.com/index.php?option=com_cont...
hat einen Hybridkollektor entwickelt, der ein PV-Modul drauf hat, das 
eine 12V-Pumpe antreibt. Es gibt wohl schon 12V-Pumpen für die 
Heizungstechnik. In den Mischer könnte man ein 12-Motörchen bauen, die 
haben eine riesen Untersetzung. Wäre vielleicht eine Überlegung wert, um 
den Stromverbrauch zu reduzieren?

Autor: Markus Müller (mmvisual)
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Das mit den 12V Motörchen und Getriebe habe ich angeschaut, war aber 
sehr teuer. Da fielen mir diese Modellbau-Servos in die Hand, einfach 
über TTL PWM Signal angesteuert, die Leistungselektronik und 
Stellungsregelung ist da schon komplett drin. Und kostengünstig sind die 
auch.
Wie langlebig die tatsächlich sind weiß ich noch nicht, aber das 
Getriebe ist aus Messing/Stahl. Kostete ca. 15 EUR/Stück.

In der Wohnung habe ich natürlich auch 12V Lampen installiert, anbei 
Fotos einer Leuchte. Wenn ich hier 4 Platinen (12 LEDs) in eine Lampe 
mache, ist das so hell wie eine 150W Lampe. Die LEDs brauchen gerade mal 
24W.
Diese Leuchte im Bild leuchtet nur mit einer Platine, die zweite macht 
ein "Nachtlicht" und verbrät nur 1,5mA, damit kann man im dunkeln 
problemlos laufen ohne zu stoplern.
Die Lampengehäuse kommen von Ikea für 1,50 EUR/Stück (LOCK).

Das einzige für was ich noch 230V brauche sind die ganzen elektrischen 
Helfer im Haushalt. (Laptop geht auch mit 12V Adapter / Fernseh habe ich 
schon vor Jahren abgeschafft.)

Autor: chris (Gast)
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Markus Müller schrieb:
> Die Steuerung kann natürlich modifiziert und umprogrammiert werden, dann
> können auch die extra Pumpen/Ventile angesteuert werden.

Rock on !!! ;-)

Coole Nummer. Wollte Ähnliches nach diesem Winter für einen 
wasserführenden Kamin realisieren...
12 V Basis ist sehr gut, wollte ich für Netzausfall auch realisieren, 
weil sonst die Zwangskühlung meine Wärme in den Gulli haut...und per 12 
V Pc- Lüfter die zusätzliche Warmluftverteilung im Haus läuft! Habe 50 
Watt bei 12 V zum Sammeln der Energie draußen...

Was für Solarleistung nutzt du/hast du? Inselanlage auf primär 12 V?
Habe ich richtig verstanden, das keine Pumpe das Warmwasser verteilen, 
sondern nur das Warmwasser sich selbst?

Würde auch 6 eher 9 Temp. Sensoren benötigen und evtl. noch die Zuluft 
zum Kamin über Servo- Klappe regeln...plus 2-5 230 V AC Relais...

DS18B... liegen hier schon...

THX und frohes Schaffen noch (wo auch immer ;-)),

Chris

Autor: Markus Müller (mmvisual)
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Also ich bin gerade am Bauen. Anfang Dezember wurde zum ersten mal 
gefeuert. Die Solarzellen konnten leider noch nicht montiert werden, ich 
hab 5 Stück mit 70-80W Leistung hier liegen und dazu 4 Akkus jeweils 110 
Ah. (Einspeisen tu ich nicht, alles mein Strom :)
Derzeit laden die Akkus halt über Netzteil. Das System hat aber schon 
gute Dienste gezeigt da vor 2 Monaten der Strom mehrere Tage weg war.
Pumpen für den Heizkreis sind natürlich drin, denn nur mit den Pumpen 
wird die Wohnung nach dem Anfeuern schnell warm, geht nicht anders. Aber 
das System funktioniert auch ohne diese Pumpen, nur halt langsamer, die 
Heizkörper werden dann nur zu 1/3 Warm. (Das Wasser muss sich in den 
Heizkörpern abkühlen, erst dann gibt es Schwerkraft).

Mehr Relais sind kein Problem, einfach noch einen PCF8574, so wie im 
geposteten Schaltplan über den Stecker K10 auf eine extra Platine. Ein 
Servo-PWM Ausgang ist bei K7 noch frei.

Temperatursensoren verwende ich den TCN75, ein Temperatursensor über IIC 
Bus von Microchip. Man kann natürlich auch den LM75 von National oder 
andere Hersteller nehmen, die sind alle gleich und unterscheiden sich 
nur von der Genauigkeit. Aber 2°C sind doch nicht wichtig. Diese 
Sensoren kommen dann an K9 oder K10 (IIC-Bus wird mit IC2 gemultiplext 
auf 4 Kanäle). An einem Kanal können bis zu 8 TCN75 dran sein wegen der 
Adressierung.

Ein DS18B20 könnte man über den Stecker K11 anschließen und den 
Analogeingang nicht nutzen. (Analogeingänge sind für den MCP9700/MCP9701 
vorbereitet)

Autor: Markus Müller (mmvisual)
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Ich habe das Servo noch getauscht. Das alte war knapp an der Grenze, 
also ein bischen schwach auf der Brust.
Das neue Hitec HS-815BB ist doppelt so groß und hat veil mehr Power. 
Kostet auch nur ca. 25 EUR.
PS: Für alle die sich interessieren, das HS-805BB ist zwar günstiger, 
hat aber einen kleineren Winkelbereich in dem es verfahren kann. Ist 
also unbrauchbar für diese Anwendung.

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