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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Heizungsthermostat PID


Autor: Dirk (Gast)
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Hallo,

ich hab hier an nem Heizkörper einen elektrothermischen Stellantrieb 
anstelle der normalen Thermostaten. Ich würde jetzt gerne eine Regelung 
bauen die mir eine gewünschte Raumtemperatur regelt. Einen 
Temperaturfühler im Raum hab ich auch schon, was mir jetzt noch fehlt 
ist die Regelung. Nimmt man da nen PID oder 2-Punkt oder was weiß ich ? 
Der Stellantrieb kann über ne langsame PWM angesteuert werden. Hat sowas 
schonmal jemand gemacht ? Dann muss ich das Rad nicht neu erfinden. 
Danke...

Gruß
Dirk

Autor: Thilo M. (Gast)
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Du kannst das mit einem PI-Regler machen.
In diesem Fall hat dein Thermostat wohl einen Stellmotor, denke ich.
Also brauchst du nur einen Dreipunkt-Schrittregler, die Integration 
findet hier im Stellglied (dem Thermostat) statt.
Mit PWM (seeehr langsam) geht das schon, nur würde ich eine varable 
Impuls- und Pausenlänge benutzen. Der P-Sprung (KP-Impuls) sollte auch 
realisiert werden können.
eine eintellbare Ansprechschwelle (Totband um den Sollwert, in dem 
nichts passiert) muss auch drin sein, damit der Motor nicht ständig 
fährt.

Ich habe das als Vorlaufregelung (Mischer) am laufen, ist 'ne furchtbar 
langsame Geschichte. Verstärkung habe ich auf eins, damit bei den 
unterschiedlichen Betriebszuständen nichts schwingt (reicht völlig).

Autor: Dirk (Gast)
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Das Ding hat keinen Stellmotor sondern funktioniert thermisch. Wenn 
Spannung angelegt wird erwärmt sich im inneren langsam eine Flüssigkeit 
(?), dehnt sich aus und öffnet das Heizkörperventil.

Autor: Dirk (Gast)
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Hier noch ein Text von einer Webseite:

"Dabei erwärmt ein Heizwiderstand ein Wachselement, das mit einem Hub 
von bis zu 4,5 mm das Ventil öffnet. Bleibt das Signal aus, kühlt das 
Wachselement wieder ab und schließt automatisch das Ventil. Das Öffnen 
und Schließen dauert jeweils 2,5 Minuten."

Autor: Thilo M. (Gast)
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Dann wird's auf einen stetigen Regler 'rauslaufen.
Bei Gleichspannung mit PWM, bei Wechselspannung mit 
Phasenanschnittsteuerung.
Ich guck' mal in der Softwarekiste, irgendwo hab' ich noch 'nen 
PID-Regler für Lüfterdrehzahl mittls PWM, den könnteste benutzen.

P.S.: ist das Ganze auf dauer nicht etwas Stromfressend? Was 'zieht' die 
Heizung von dem Teil?

OK, den PID-Regler mal angehängt, mit LCD- und UART-Funktionen von Jörg 
Wunsch.
Frequenzmessung per ICP ist auch dabei.

Autor: Dirk (Gast)
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Hier mal die Nummer einer eBay-Auktion wo solche Teile angeboten werden 
(hab nichts damit zu tun): 150086901362

Angegebene Leistung ist 2.5W Das ist aber der Maximalwert, wenn es mal 
aufgeheizt ist geht die Laistungsaufnahme deutlich zurück.

Autor: Thilo M. (Gast)
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Upps..
Anhang verschluckt!

Autor: Jürgen C (Gast)
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Hallo Dirk,

das mit dem Stetigregler wird wahrscheinlich nich zufriedenstellend
funktionieren, da diese Stellantriebe in der Regel mit der 
Volumenänderung
bei der Änderung des Aggregatzustandes (fest->flüssig) arbeiten.
d.h. die Stellung des Antriebs ist nicht mit der Zugeführten Leistung 
oder
der Temperatur des Antriebes proportional.
Diese Art von Antrieben wird nur für die Zustände "auf" oder "zu" 
eingesetzt.
Für Anwendungen mit Zwischenstellungen sind Motorantriebe besser 
geeignet.


Gruß Jürgen

Autor: Dirk (Gast)
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Danke für den Source. Das größte Problem das ich allerdings habe sind 
die Regelparamter. Da hab ich keinerlei Erfahrung mit. Würde aber 
vermuten das das ganze Zeugs extrem träge ist. In welchen Abständen soll 
ich die Regelabweichung bestimmen ? Wie I und P wählen ? Das sind so die 
Fragen die ich mir stelle...

Autor: Thilo M. (Gast)
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Kann man schlecht sagen, experimentieren und die Messwerte visualisieren 
hilft viel. Hängt auch immer von Regelstrecke und Stellglied ab.
Wenn das zutrifft was Jürgen C geschrieben hat, dann dürfte es wohl 
gehen, aber extrem knifflig einzustellen sein.

Autor: Dirk (Gast)
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Hallo Jürgen,

da es aber einige Zeit dauert bis ein Heizkörper auf frisches warmes 
Wasser reagiert, kann ich ihn ja als Integrator benutzen. D.h. ich lasse 
einfach das Ventil kurz oder lang offen und regle damit. Das meinte ich 
mit sehr langsamer PWM.

Gruß
Dirk

Autor: Thilo M. (Gast)
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Das würde ich nicht machen!
Du bringst damit den hydraulischen Abgleich deines Heizkreises aus dem 
Gleichgewicht und alle Thermostatventile fangen an zu regeln.

Darum ist es besser, die Vorlauftemperatur konstant zu halten 
(Aussentemperaturgeführt, nach Kennlinie) und 
Bimetall-Heizkörperthermostaten eizusetzen.

Autor: Dirk (Gast)
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Wie meinst du ?

Autor: Thilo M. (Gast)
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Ne, weiß ich! ;)

Autor: Dirk (Gast)
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Ich meinte: Was willst du mir damit sagen ? Ich versteh deine Antwort 
nicht :-(

Autor: Thilo M. (Gast)
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Achso, sorry..

Ich meinte damit, die einzelnen Raumtemperaturen zu regeln ist ziemlich 
aufwändig und die Vorlauftemperatur ist am Schwanken. Dadurch ist deine 
Heizung (Öl, Gas, was auch immer) ziemlich gefordert, arbeitet 
unwirtschaftlich.
Wenn die Isttemperatur nur in einem Raum gemessen wird, sind mit 
sicherheit andere Räume über- bzw. untertemperiert.
Darum jeden einzelnen Raum per Bimetall-Heizkörperthermostat regeln 
lassen und die Vorlauftemperatur konstant halten. Dann gibt's in der 
Vor- Rücklaufdifferenz keine (größeren) Schwankungen, alle Räume sind 
konstant auf der richtigen Temperatur und deine Heizung läuft 
wirtschaftlich.

Autor: Dirk (Gast)
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Aber genau das möchte ich ja. Ich habe eine Zentralheizung im Keller 
stehen, die liefert mir (in Abhängigkeit von der Außentemeratur) eine 
konstante Vorlauftemperatur. In allen Räumen sind bisher normale 
Heizkörperthermostate installiert. Nun möchte ich für einen Raum eine 
eigene Regelung bauen um zeitgesteuert oder ferngesteuert eine 
Raumtemperatur einzustellen. Deswegen habe ich an diesem einen 
Heizkörper den Thermostat gegen einen dieser elektrothermischen 
Stellantrieben getauscht. Und nun suche ich nach einer Regelung die mir 
aus Ist- und Solltemperatur den Stellantrieb steuert.

Autor: Thilo M. (Gast)
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Gibt's die nicht bei ELV oder so komplett fertig zu kaufen?
Mit Wochenzeitschaltuhr, Nachtabsenkung und allem Schnickschnack drin?

Also eine Variante mit Stellmotor würde ich bevorzugen, dazu den oben 
erwähnten Schrittregler.
Der bringt den Vorlaufregler deiner Zentralheizung nicht durch ständiges 
Auf-und-Zu durcheinander.

Autor: Dirk (Gast)
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Soll an ein eigenes Bussystem angeschlossen werden, daher selbstbau.

Autor: Thilo M. (Gast)
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Hab' mal ein bischen gegoogelt, ein reiner Motorantrieb scheint echt 
schwer zu finden zu sein. Die Funk-Teile gibt's wie Sand am Meer.
Nun haste die Möglichkeit mit deinem vorhandenen zu experimentieren oder 
so ein Funkteil umzubauen.
Mehr fällt mir dazu grade auch nicht ein.

Autor: Dirk (Gast)
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Okay. Danke dir. Habt mir schon für erste mal geholfen.

Autor: Ruedi Heimlicher (Firma: prim) (ruediheimlicher)
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Wenn das noch aktuell ist:
Ich habe die Ventilantriebe von ELV montiert. Die Steuerung ist 
anscheinend sehr wirksam. Um sie noch einfacher zu steuern, habe ich die 
Steuerung an meine Hausbus angeschlossen.
Dazu habe ich die Steuerung geöffnet und beim Temperatursensor, der oben 
aus der Platine herausschaut, einen Widerstand angebracht, den ich von 
aussen aufheizen kann. Einfach ein Stück  Lochrasterplatine auf die 
freie Stelle aufgeklebt und den Widerstand angelötet. Er liegt neben dem 
Fühler (=SI-Diode). Drüber habe ich ein Stück Schrumpfschlauch gestülpt.
Der Wert ist 4k7, und ich heize ihn mit einer sehr einfachen PWM mit 5V 
auf. Bei 30% Einschaltdauer wird die für den Regler wirksame Temperatur 
um etw 2°C erhöht und damit die Raumtemperatur um das gleiche Mass 
abgesenkt. 60% erhöhen um ca 4°C, damit wird der Heizkörper praktisch 
abgestellt.
Die Steuerung ist für den ganzen Tag auf eine konstante Temperatur von 
20°C  eingestellt. Mit dem Hausbus regle ich die Heizkörper während 
meiner Abwesenheit zurück. Funktioniert einwandfrei. Die Aufheizzeit 
beträgt etwa 15 Min, abgekühlt ist nach ca 30 Min.
Ruedi Heimlicher

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