BHKW-Simulation

[joh (Gast)]

Hallo zusammen,

ich habe schon mal vor einiger Zeit einen Beitrag hier geschrieben zu 
einer Steuerung eines selbtgebauten Blockheizkraftwerks.

Einleitung:
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Zum Einsatz kommt ein Dieselmotor.
Über ein Schwungrad wird ein Async.drehstrommotor (4 kW) angetrieben und 
die Abwärme des Motors in den Heizungskreislauf eingespeist.

Die Sensorik, die an den Atmega16 angeschlossen werden soll:

 - Vorlauftemperatursensor
 - Rücklauftemperatursensor
 - Raumtemperatursensor
 - Drehzahlerfassungsensor
 - Kraftstofffüllstandsensor

Frage:
 - Welchen Sensor könnte ich für die Vorlauf-, Rücklauf- und 
Raumtemperaturerfassung am geschicktesten nehmen?
Der Temperaturbereich von Vor-/Rücklauf liegt wohl bei etwa 20...120 °C. 
Genauigkeit: 0,1 °C/dig.

Die Drehzahlerfassung soll über einen Hallsensor erfolgen. Es werden 
dann 4 Magnete am Schwungrad befestigt, so dass pro
Umdrehung 4 Impulse vom Hallsensor (angeschlossen an den AVR) erfasst 
werden sollen.

Das Ganze ist wohl etwas knifflig, da ich in einem Drehzahlbereich des 
E-Motors von 1400 1/min und 1600 1/min die Einspritzmenge (über einen 
DC-Getriebemotor)
des Dieselmotors regeln muss.
Heißt: bei 4 Magnete und einer Drehzahl von 1400 1/min erhalte ich dann 
350 Impulse. Bei 1600 1/min 400.
Die Regelgenauigkeit muss aber bei etwa 20 1/min liegen.

Denkt ihr, dass diese Drehzahlerfassung funktionieren wird, oder hättet 
ihr bessere Ideen?


Nun zu den Aktuatoren des BHKWs. Der AVR soll folgendes ansteuern:

 - 1x Schütz (3 Phasen-Schütz für Drehstrommotor)
 - 1x DC-Getriebemotor (Steuergerstänge -> Einspritzanlage des 
Dieselmotors)
 - 2x Wasserpumpen (230 V - Heizungspumpen)

Das Ganze BHKW soll nicht vollautomatisch gesteuert werden. Soll heißen, 
dass das BHKW zwar vollautomatisch hoch- und herunterfahren können soll, 
das Einleiten des Hoch- und Herunterfahrens jedoch manuell erfolgt.

Die Darstellung der Messdaten und das "Anstoßen" des Hochfahrens erfolgt 
über ein Webinterface im internen Netzwerk.
Somit soll die Steuerung über eine RS232 an einen Webserver-PC 
angeschlossen werden, welcher dann Daten in einer MySQL-DB archiviert 
und dem Webinterface zur Verfügung stellt.

Dafür habe ich mir auch schon überlegt, das Ganze mit einem Raspberry Pi 
zu steuern. Allerdings ist mir das zu heikel mit dem nicht 
echtzeitfähigen Linux.
Spätestens bei dem Zählen der Drehzahlimpulse werde ich da dann an meine 
Grenzen stoßen...


Nun zum eigentlichen Projekt:
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Nachdem ich dann hoffentlich bald meine Schaltung entwickelt habe und 
einen Prototyp angefertigt habe, würde ich gerne diesen auf einem 
"BHKW-Simulator" testen.
Dazu habe ich mir vorgestellt, das BHKW-Szenario auf dem Schreibtisch zu 
simulieren.

Neben den Temperatursensoren (welche sich dann eben mit der 
Raumtemperatur begnügen müssen) soll die Regelung der Drehzahl simuliert 
werden.
Dazu würde ich einen kleinen (Lüfter?)-Motor nehmen und ihn ebenfalls 
mit 4 Magnete bestücken.
Ein darunterliegender Hallsensor wird dann die Impulse erfassen.

Nun das Problem: Wie könnte ich eine Schnittstelle zwischen dem 
DC-Getriebemotor, welcher am echten BHKW über ein Gestänge die 
Einspritzmenge steuert,
und dem Lüftermotor herstellen?
Letzlich könnte ich ja den Lüftermotor über PWM ansteuern. Dann würde 
aber der Test auf das korrekte Verhalten des DC-Getriebemotors nicht 
mehr existieren :(


Könntet ihr mir helfen?


Vielen Dank!
Joh

[Kai S. (kai1986)]

joh schrieb:
> Welchen Sensor könnte ich für die Vorlauf-, Rücklauf- und
> Raumtemperaturerfassung am geschicktesten nehmen?

Das kannst zu z.B. PT100, PT1000 als analoge Sensoren nehmen, die 
nochmal eine Auswerteelektronik benötigen, oder du kannst z.B. einen 
DS18B20 als digitalen Sensor verwenden. Du wirst aber keine Genauigkeit 
von 0,1°C hinbekommen, sonder nur eine Auflösung von 0,1°C.


joh schrieb:
> Denkt ihr, dass diese Drehzahlerfassung funktionieren wird, oder hättet
> ihr bessere Ideen?

Sollte so funktionieren. Ich persönlich würde eher Reedkontakte als 
einen Hallsensor verwenden und nur einen Magneten befestigen, ist aber 
vermutlich eher geschmackssache.


zu dem Projekt:
Ich vermute, dass du in das Stromnetz einspeisen willst (was du 
rechtlich nicht einfach so darfst). Dann benötigst du unbedingt eine 
Synchronisation des Generators mit dem Netz. Sobald du dann an das 
Stromnetz angekoppelt bist übernimmt das Netz die Drehzahlregelung 
weitestgehen.


zur Simulation:
Ich würde einfach den Netzschütz abklemmen (damit die Anlage sich nicht 
ans Netz ankoppeln kann) und das ganze direkt an der Anlage testen. Die 
muss eh in der Lage sein im Leerlauf die Drehzahl sauber zu erreichen 
und die Regelparameter kannst du eh nur an der realen Anlage (oder 
näherungsweise in einer Computersimulation) bekommen.

Gruß Kai