www.mikrocontroller.net

Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Umsetzung einer Heizungsregelung


Autor: toby-sx (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo an alle,

ich möchte meinen alten Herren mit einer digitalen Heizungsregelung für 
seine Festbrennstoffheizung unterstützen. Kurz zur Anlage:
Parallel zur Ölheizung wurde im Nachlauf ein Heizkreislauf eingebaut, 
der von einem Holzbrenner befeuert wird. Zusätzlich gibt es 
Pufferspeicher, welche überschüssige Wärme zwischenspeichert sobald 
Brauchwasser und Heizkreislauf keine Wärme mehr abnehmen. Bisher ist der 
ganze Heizkreislauf sehr bimetall-lastig geregelt.

Ich möchte nun ein neues Heizkonzept zusammen mit meinem Vater entwerfen 
und umsetzen - mein Problem ist nur, dass ich selten die Grenzen der 
digitalen Welt verlasse, somit habe ich wenig Erfahrung im Bezug auf 
Sensoren. Mit der Ansteuerung der Aktoren kenne ich mich einigermaßen 
aus.

Zu den Sensoren:
Ich benötige Temperatursensoren, die ich möglichst über ein Funkmodul an 
den µC anschließe. Gibt es fertige Sensoren (bspw. PT100), die komplett 
mit Sende & Empfangseinheit geliefert werden? Die Reichweite sollte im 
Bereich von bis zu 30m sichergestellt sein.

Für Interessante Hinweise und vielleicht auch private Seiten mit Infos 
zur eigenen Heizungsregelung wäre ich sehr dankbar.

viele Dank,
Tobias

Autor: 2921 (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Eine Funkverbindung in Industrieanwendungen sollte falls moeglich 
vermieden werden. Was geschieht wenn die Verbindung abreisst ? Wird's 
nur kalt ? Zieht doch das Kabel ein. Zudem haben Mirkowellen @2.4GHz 
probleme mit Waenden.

Autor: Markus _neu (markush)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hi Tobias,

ich habe bei mir genau die gleiche Konstellation der Heizung vorhanden 
wie bei deinem Vater. Bei mir ist allerdings der Pufferspeicher in den 
Vorlauf des Ölkessels mit eingebunden, da ich auch mein Brauchwasser mit 
der Energie des Holzofens aufbereite.
Seit ca. sechs (!) Monaten arbeite ich an einer Lösung die für mich das 
meiste aus dieser Kombination an Leistungsausbeute und Komfort 
herausholt. Aus Zeitmangel ist das ganze den Sommer über ziemlich 
eingeschlafen. Aber nun bin ich wieder dran...

Mein Konzept sieht folgendermassen aus:
Die Steuerung überwacht folgende Betriebszustände:
- Aussentemperatur
- Temperaturen des Pufferspeichers (4 Messpunkte)
- Temperatur Ölheizkessel
- Temperatur Brauchwasserspeicher

An der Steuerung des Ölbrenners habe ich nichts verändert da diese 
vollautomatisch weiterlaufen soll wie bisher. Wenn vom Holzkessel bzw. 
Pufferspeicher keine Energie mehr geliefert wird soll der Ölbrenner 
einspringen und das Haus beheizen und Warmwasser aufbereiten.

Die Steuerung soll nun, Aussentemperatur gesteuert, den Ölkessel mit 
Energie versorgen wenn der Pufferspeicher noch eine Mindesttemperatur 
von 50° hat und ihn auf max. 60° aufheizen. Zusätzlich soll noch die 
Uhrzeit berücksichtigt werden (Nachtabsenkung).

Bei den Sensoren habe ich mich für digitale entschieden: Maxim DS18B20. 
Vorteil ist für mich: Alle Sensoren hängen an einem Kabel (1-Wire) und 
jedem Sensor kann eine Kennzeichnung "verpasst" werden. So kann ich 
genau den Sensor auslesen den ich brauche. Zusätzlich sind diese bereits 
abgeglichen und relativ genau, und das ganze unabhängig von der 
Kabellänge. Lediglich die Bauform ist nicht das beste, aber daran 
arbeite ich momentan auch.

Wie weit bin ich momentan:
Testschaltung mit Mega32 aufgebaut. DCF77 Funkuhr läuft, beschriften der 
Temperatursensoren funktioniert. Ausgegeben wird das ganze auf einem 
4X16LCD. Anzeigen der Temperaturen geht auch.

Ich hoffe nächste Woche mal einen ersten Testlauf machen zu können. Auf 
dem Display sollen dann im Normalbetrieb die Puffertemperatur, die 
Ölkessel- und Aussentemperatur angezeigt werden. Zusätzlich noch Uhrzeit 
und Datum.

Die ganze Thematik ist ziemlich aufwändig und wird mich auch noch einige 
Zeit beschäftigen.

So, muß jetzt weg...

See you later - Markus

Autor: Andreas K. (a-k)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Von Funk würde ich abraten, wenn es zuverlässig funktionieren soll.

Die schon erwähnten DS18x20 Sensoren sind bei guter Verkabelung 
problemlos auf 30m und mehr nutzbar, allerdings sollte man bei dieser 
Länge an die elektrische Anpassung denken und entweder einen 
entsprechend optimierten 1-Wire Treiber verwenden, oder mit 
Serienwiderständen anpassen. Dazu gibt's Doku bei Dallas/Maxim. Bei 10m 
geht's auch direkt am Pin.

Autor: toby-sx (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hey,

vielen Dank für die ausführliche Antwort. Die Sensoren scheinen ja 
wirklich top zu sein. Bei Ebay gibt's die für 1,5€ pro stück! Der Tipp 
war klasse!

Die Zusatzheizung bei uns hier ist im Moment sowas von idiotisch 
aufgebaut, das glaubt man als unbedarfter Nutzer gar nicht. Es werden 
zuerst die Pufferbefüllt, bis diese eine einstellbare Schwelle 
überschreiten, dann wird auf den Heizkreis geliefert. Sobald der 
Heizkreis keine Wärme mehr abnimmt wird nicht etwa zurück auf 
Pufferbeladung geschalten, sondern eine Spülung aktiviert, die kochend 
heißes Wasser in den Abguss laufen lässt um den Brenner zu kühlen... War 
wohl das erste Projekt dieser Firma :-P

Die Umschaltung zwischen den beiden Heizkreisen erfolgt über ein 
Drei-Wege-Ventil, das über eine 230V-Leitung bedient wird. Muss mir mal 
die genaue Funktionsweise eines solchen Bauteils ansehen. Meine Idee 
wäre nämlich folgende:

Aus Gründen der Effizienz macht es keinen Sinn den Vorlauf mit 80° zu 
beschicken, daher würde ich das 3W-Ventil gerne auf eine Mittelposition 
regeln, die mir erlaubt im Vorlauf mit 70° zu arbeiten, und parallel den 
Rest an Wärme auf den Puffer zu schieben. Erst wenn 70° im Heizkreis UND 
85° auf dem Puffer habe würde ich die Brennraumbelüftung des Holzofens 
abschalten um die Brenndauer zu verlängern.

In der Simulation unter Matlab/Simulink funktioniert der Regler schon 
ganz gut :-)

Ich könnte nun noch zwei Tipps brauchen:

1.) Weiß jemand, ob sich so ein Drei-Wege-Ventil auf einen Mittelwert 
einstellen lässt indem man eben periodisch die Betriebsspannung von 230V 
anlegt und wieder wegnimmt?

2.) Auf dem Brenner ist ein Drehknopf montiert, der den 
Brennraumventilator über ein Bimetall regelt. Ich würde diesen 
Ventilator gerne selbst regeln, um die Heizleistung anpassen zu können. 
Kann mir jemand sagen wir man einen 230V-Lüfter am besten digital (PWM) 
ansteuern kann, und welche Hardware ich dazu am besten nutzen sollte?

viele Grüße,
Tobias

Autor: GLT (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
PWM-Signal auf einen 230V-Stellantrieb kann, muss jedoch nicht 
funktionieren - ich würd davon eher abraten. Nimm einen Stellantrieb, 
der entweder 3Punkt oder besser ein 0-10V Signal verarbeiten kann; die 
regelbaren Antriebe haben u.a. den Vorteil, dass die Linearisierung im 
Antrieb erfolgen kann und im Programm nicht berücksichtigt werden muss.

Übrigens könne alle 3W-Ventile zwar "Mischen", viele "Umschalten", 
jedoch sind die wenigsten für kontinuierliches "Verteilen" geeignet.

Eine parallele Aufladen von HK und Puffer würde ich eher vermeiden, 
sondern primär die Abnehmer versorgen und erst überschüssige Energie 
(oder zur Laufzeitverlängerung) den Puffer befüllen - man sollte, bei 
Verfeuerung, so wenig puffern wie möglich ;-)

Sicherheitsrelevante Schaltungen dürfen nicht! gegen elektronische 
Eigenbauten ersetzt werden.

Autor: THM (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ein Stellantrieb mit Motor und Getriebe, diesen mit Regelimpulsen (50 
oder 150ms) ansteuern. So wird's auch in der Industrie gemacht.

Autor: toby-sx (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Okay danke. Über einen Mischer mit Stellantrieb sind wir schon am 
verhandeln. Ich dachte ich kann auch dieses langsame Ventil regeln, aber 
wenn es nicht lange durchhält macht das keinen Sinn.

Danke für eure Mithilfe!
Tobias

Autor: Nitram L. (nitram)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Also meine 3Wege Ventile haben eine 230VAC Motor, der eine Anschluss ist 
N, die zwei anderen kommen an P, jenachdem ob das Ventil zu oder auf 
laufen soll...
Im spannungslosen Zustand bleibt es einfach da wo es ist...
Die Laufzeit zu => auf sind immerhin 300 Sekunden, so das du die VL Temp 
sehr genau einstellen kannst....


nitraM

Autor: Markus _neu (markush)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@Tobias

Wegen dem Brennraumventilator:
Hast du eine Möglichkeit die Abgastemperatur zu messen? Die ist nicht so 
extrem heiss wie die Brennraumtemperatur und du kannst den Lüfter anhand 
der Hitze der Abgase regeln. So wird das bei meinem Kessel gesteuert.

Gruss - Markus

Autor: Pete (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ich möchte ja nicht bremsen, aber meine Versuche mit diversen Sensoren 
an Kupferrohr habe doch deutliche Unterschiede zu professionellen 
Anlegethermometern aufgewiesen.

Dabei geht es nicht um die Genauigkeit, sondern um den "Sweetspot" beim 
Messen. Die Dallas Sensoren können z.B. sehr gut Luft messen, aber als 
Anlegethermometer sind sie nur bedingt geeignet.

Ich würde auf jeden Fall mal ein paar Probemessungen machen und mit 
bekannten Temperaturen vergleichen.

Autor: Andreas K. (a-k)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Kommt halt drauf an, was man mit dem jeweiligen Ergebnis machen will. 
Nicht immer kommt es auf's Grad genau an.

Einen Sensor draussen an ein Rohr oder Kessel mit teilweise stehendem 
Wasser dranzupappen ist problematisch. Das Ergebnis kann erheblich 
abweichen.

Bereits vorhandene Temperaturanzeigen und Thermostaten sitzen daher auch 
nicht aussem am Heizkessel oder Wasserspeicher, sondern stecken in einem 
Rohr dort drin. Und wenn man dementsprechene Ergebnisse haben will, geht 
man sinnvollerweise in dieses Rohr mit hinein, soweit möglich. Das 
klappt dann auch mit DS18x20 ganz gut.

Ich selbst hab zwei im Thermostatrohr drin, einen DS18x20 für die 
Steuerung und einen LM334 zur Kontrolle. Die sind zwar dicht 
beieinander, sowohl räumlich als auch im letztendlichen Ergebnis, aber 
hängen an zwei verschiedenen Wärmeleitern und reagieren zeitlich 
durchaus unterschiedlich.

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.