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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik 5,5 kW Duschkopfboiler regeln


Autor: micha (Gast)
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Liebes Forum,

hierzulande funktioniert die Warmwasseraufbereitung fürs Duschen direkt 
im Duschkopf. Eine zweistufige Heizdrahtwendel wird unter Strom gesetzt 
sobald sich Wasserdruck aufbaut. Die Heizspirale befindet sich direkt im 
Wasserstrom.
Die meisten bieten die Möglichkeit 3 Leistungstufen vorzuwählen, ein 
bisschen Feinjustage ist über die Amatur sprich Durchfluss einzustellen. 
Leider hängt alles ziemlich Stark von der umgebungstemperatur sprich 
Vorlauftemeperatur der rauchwasserversorgung.

Projekt: Würde gerne die Regelung elektronisch machen. Sprich ein 
Tempfühler direkt am Brausekopf und damit dann in Phasenanschnitt oder 
Vollwellenpaketsteuerung oder ähnlichem die volle Leistung oder der 
Einfachheit halber nur das 2te Drittel der Heizspirale mit 2 Punkt 
regeln.

Fragen: In der Regel herrschen hier 110 volt, bei den Duschkopfboilern 
ist es meistens jedoch ein 220 Volt-Anschluss. Ideen wie aus einem 110 
Volt Netz 220 herausgeholt werden Hab mit einem Phasenprüfer auf beiden 
Leitungen Phase festgestellt. Ist die 2te dann 180° versetzt ? Beim 
Anschluss und Auslegung behandel ich eine Phase als wäre es N ?
Habe mal ne erste Schaltungsidee angehängt. Die mit ZeroCross und Triac 
funktioniert. Andere Ideen, die der Leistungsklasse besser entsprechen ? 
IGBTs ? Was meint ihr zur Regelzeit ? Kann ich die Kühlung direkt im 
Wasservorlauf machen ? Die Heizspirale hängt ja auch direkt im Wasser. 
Da die Triacs mehr Temperatur als ich verkraften soltte das Delta zur 
Wärmeabfuhr auch reichen.

Das einige Kommentare zur Sicherheit, von wegen 220V und 25A im 
Nassbereich, nicht ausbleiben ist mir klar. Habe auch noch nicht alle 
Zweifel dieses Prinzips ablegen können, zumal bei den meisten hier noch 
nicht mal PE angeschlossen ist. Also viel gefährlicher kanns kaum 
werden. Und wie eingangs erwähnt, ohne Wasserdruck ist der Leistungsteil 
stromlos.

Vielen Dank im voraus für alle Anregungen,

Micha

Autor: erty21 (Gast)
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mal am Rande gefragt wo ist hierzulande das kling sehr abenteuerlich 
aber schein ja gut zu funktionieren

Autor: Andreas D. (Gast)
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Hi

Sachen gibt's ... hör ich zum ersten mal von ... Tauchsieder in der 
Dusche ;). In welchem Land ist das denn Gang und Gäbe (is wohl irgendwo 
in Mittel- oder Südamerika)?
Immerhin dürfte das wohl vom Prinzip her der effizienteste 
Durchlauferhitzer auf elektrischer Basis sein (keine Wärmeverluste vom 
Boiler bis zur Wasserentnahme), wenn man nur die Erwärmung des Wasser 
betrachtet (und nicht noch die Erzeugung des nötigen Stroms). Strom 
lässt sich halt als Enerige am einfachsten über weite Strecken 
transportieren, leichter als Gas, Öl, Kohle oder Holz. Der Luxus von 
Zentralheizungen gibt es ja nicht überall.

Andreas

Autor: Condi (Gast)
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Hi,

nun gehen tut das. Mit hilfe des Durchflußes und der Vorlauftemperatur 
kannst du die Temperatur schön einstellen. Die Kühlung über Brauchwasser 
ist normalerweise üblich. Die Thyristoren solltest du per Glimmerscheibe 
isolieren. Wenn du keine Messmittel hast, solltest du dich auf 
Paketsteuerung beschränken. Die Ströme verursachen schönen Flicker.

Autor: ArnoR (Gast)
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Du hast offenbar ein 127V/220V Drehstromnetz. An jeder Steckdose liegen 
dann 2Phasen und Schutzleiter an, die Phasen sind 120° verschoben, wie 
immer bei Drehstrom. Solche Leistungen dürfen laut Vorgaben der 
Energieversorger nicht mit Phasenanschnitt gesteuert werden. Die genauen 
Werte für Wellenpacketsteuerung habe ich jetzt aber nicht im Kopf.

Autor: micha (Gast)
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Hallo,

stimmt Südamerika, Brasilien.

Deswegen hätt ich auch nicht die allzu grössten Gewissensbisse auf 
Einflüsse aufs Stromnetz.

Bei 180° Phasenverschiebung kann ich mir die Verdopplung noch irgendwie 
vorstellen. Auch kann man da ja nur eine Phase mit dem Triac schalten. 
Aber wie siehts mit 120° aus, wohin fliesst der Strom aus einer Phase ab 
wenn die andere gerade im Nulldurchgang ist. Leider bin ich auch im 
Drehstromnetz Deutschland nicht ganz so bewandert.

Mit Triacs lieg ich richtig ? Snubber ist für die Leistung auch ok ?

Grüsse

Micha

Autor: Klaus Wachtler (mfgkw)
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Der Strom fließt natürlich nur durch deine beiden Anschlüsse,
mit gleichem Betrag zu jeder Zeit.

Aber die Spannungen ergeben sich aus der Phasenverschiebung
des Drehstroms.
Es ist keine Verdopplung, sondern weniger - wegen der 120°
(siehe Zeigerdiagramm).

Autor: Axel Düsendieb (axel_jeromin) Benutzerseite
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also wohl gefühlt habe ich mich unter diesen Dinger nie.

Autor: Klaus Wachtler (mfgkw)
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Es ist die Frage, ob sich das bessert, wenn man dran rumbastelt.
Obwohl es ja auch Zeitgenossen gibt, die auf etwas mehr Spannung
stehen (Beitrag "Reizstrom fürs Liebesspiel").

Autor: Sven M. (sven3)
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kenne die Dinger auch aus Brasilien.
Habe auch immer ein mulmiges Gefühl drunter....

Phasenanschnitt mit Triac müsste eigentlich gehen (gibts bestimmt schon 
fertig zu kaufen)

Alternativ könnte man den Wechselstrom in Gleichstrom umwandeln und dann 
mit einem Leistungstransistor und PWM takten.

Aber die Ströme sind eben doch recht hoch und das Anschalten verursacht 
Störungen welche dann auch beim Nachbarn im Radio zu hören sind.

Da müsste schon ein guter Filter vorgeschaltet werden.

Autor: ... (Gast)
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micha schrieb:
> zumal bei den meisten hier noch
> nicht mal PE angeschlossen ist.

Wenn nirgendwo PE angeschlossen ist und der Sternpunkt des 
Stromversorgungs-Trafo auch nicht geerdet ist, kann doch nichts 
passieren.

Autor: Florian V. (Gast)
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Wenn ich das richtig in Erinnerung habe, hat Brasilien ein ähnliches 
Spannungssystem wie die USA. Also 2x 110V um 180° phasenverschoben.

> Wenn nirgendwo PE angeschlossen ist und der Sternpunkt des
> Stromversorgungs-Trafo auch nicht geerdet ist, kann doch nichts
> passieren.
So etwas würde man in einem Versorgungssystem zum Endverbraucher wohl 
kaum machen. So ein System verträgt zwar den ersten Erdschluss klaglos - 
aber der muss dann schnellstens beseitigt werden. Da dürfte der 
Versorger also andauernd ausrücken, um wieder mal einen 
Verkabelungsfehler bei einem Verbraucher zu suchen. Der hat ja nix davon 
gemerkt und denkt, alles ist gut. Da ist es schon praktischer, wenn es 
nach dem ersten Fehler gleich die Sicherung raushaut...

Autor: micha (Gast)
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War ein bisschen abwesend, hab mich aber inzwischenzeit wieder an Zeiger 
aus längst vergangener Schulzeit erinnert. Wenn ich zwei Zeiger von 
einem Ursprung wegzeigend und 120° versetzt einzeichen, diese dann 
hintereinander setze die Resultierende einzeichen hab ich ein Dreieck 
mit 3 mal 60° sprich gleichseitig und die Resultierende haette 110 Volt 
wie die beiden ursprünglichen Phasen. Kehr ich hingegen die Richtung 
eines Zeigers um, behalte die 120° ergibt sich der entsprechende Faktor 
der aus 2 Phasen 127 V die 220 machen. Kann mir einer erklären wieso man 
dazu die Richtung umkehrt (physikalischer Hintergrund?).
Die vn der Antowrt genannten 180° versetzen 2x 110 Volt aus den USA 
gefallen mir schon viel besser. Nur wie find ich das ohne Oszilloskop 
heraus. Die Ansteuerung im 180° Fall wäre auch wesentlich einfacher. 
Wenn es jedoch die 120° wären, wann schalte ich den Triac / die Triacs 
(brauche ich je Phase einen ?) und wo messe ich die ZeroCross ? Im 
Nulldurchgang der Resultierenden ? oder der jeweils einzelnen Phasen ? 
Gleiche Frage zum Einschalten der Vollwellen ?

Schaltung:
Wegen Verfügbarkeit würd ich gern den TIC aus der Schaltung gegen einen 
BTA41-700 ersetzen. Muss ich dazu den Rest der Schaltung anpassen ? 
Gibts sonst keine Kritik zur Schaltung ?

Programmierung:
Habe ja eine 2 Punkt Regelung angedacht. Reicht es bei erreichen des 
oberen Punktes den Triac nicht zu zünden, und bei abfallen der Temp. und 
erreichen des unteren Punktes wieder bei jedem Nulldurchgang zu schalten 
? Oder ist es sinnvoller mit einigen Vorversuchen Bereiche festzulegen, 
in denen dann Teile von zb. 10 Vollewellen anzuschalten ? Wenn eine temp 
von zb. 36° gewünscht würde, welches Delta sollte ich für den oberen und 
unteren Punnkt wählen, kann jemand aus Erfahrung abschätzen welches 
Zeitintervall sich daraus ergibt.

@Sven
Die Idee mit dem MOSFET und PWM hatt ich auch schon. Hab aber gezielt 
noch gar nicht danach gesucht was einer kostet der mir 25A mit Reserve 
schaltet, weil es ganz sicher viel teurer ist als ein Triac für 3€.

Autor: soundsou (Gast)
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nimm doch gleich einen MOC mit Zerocrossing (MOC3043) eingebaut, dann 
kannst du dir den zweiten Optokoppler sparen.

Autor: Felice Dalice (flexbex)
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Find ich mal Super das jemand das selbe Problem hat. Hab mich aber noch 
nich dran gesetzt mir dazu was zu ueberlegen. Waer aufjedenfall mal ne 
Revolution hier in Brasilien.

Aber uebrigens hier in Santa Catarina ist dann wieder 220V das ist hier 
irgendwie von Bundesland zu Bundesland anders. Muss der Horror sein das 
zu Steuern.

bin mal gespannt was raus kommt. faends Super wenn man die in 
Deutschland anschliessen koennte ist aber wohl kaum moeglich bei unseren 
Haussicherungen 31A ran zu haengen bei 220 V aber die kosten nur 8Euro 
umgerechnet im Supermarkt.
lg Flex

Autor: eProfi (Gast)
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Ich denke ebenfalls, dass es 180° sind.
Dadurch ist die Mitte der resultiereden Diagonale auf 0 --> Wasser hat 0 
V.

Bei 120° ist das nicht der Fall!

Aber Du solltest unbedingt 2-polig schalten und alles gut erden. Oder 
gar nichts (Duschwanne, Abflußrohr) erden, dann kann auch kein Strom 
fließen.

Ich würde einen Trenntrafo spendieren...1

Autor: Bekomme Angst (Gast)
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Hallo,
ich habe auch schon mal unter so einem Ding gestanden.
Liegt da die Heizwedel direkt im Wasser? Wie geht das ohne einen Schlag 
zu bekommen?

Autor: Jadeclaw Dinosaur (jadeclaw)
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@micha:
Schmeiß das Ding weg und laß dir einen richtigen Durchlauferhitzer 
installieren. Mit FI und vorschriftsmäßiger Schutzerdung. Zudem brennen 
die Dinger wohl auch gerne mal ab:
http://www.dr1.com/forums/living/81032-shower-head...
Bei 8 Euronen sind Zweifel an der Lebenserwartung des Druckschalters 
angebracht. Zudem, wenn die Heizwendeln wirklich direkt im Wasser liegen 
und man nur deshalb keine gewischt bekommt, weil die Phasen 180° 
versetzt sind, kann man sich ausrechnen, was passiert, wenn mal eine 
Phase fehlt, weil die Sicherung raus oder in der Zuleitung eine Ader 
durch ist. Rückrufe gab es auch: 
http://www.cpsc.gov/cpscpub/prerel/prhtml02/02155.html
Und ja, bei diesem Teil lagen die unisolierten Heizwendeln im Wasser. 
Rückrufgrund war aber die mangelhafte Erdung.

Solltest du allerdings darauf bestehen, dieses Teil weiter zu betreiben, 
dann wäre eine Impulspaketsteuerung die beste Lösung, jede Phase bekommt 
einen Triac mit einem MOC3043 mit Nulldurchgangserkennung und das war es 
auf der Leistungsseite. Die Regelung selbst kann dann komplett mit 
Niederspannung betrieben werden und mit den Phasen muß auch nichts 
synchronisiert werden, was den Aufbau deutlich vereinfacht. Wegen der 
Art des Aufbaus dieser Duschköpfe muß aber sichergestellt werden, daß 
beide Phasen im Gleichtakt geschaltet werden, beim Phasenanschnitt ist 
das nicht 100% sichergestellt.

Gruß
Jadeclaw.

Autor: Florian V. (Gast)
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Jadeclaw Dinosaur schrieb:
> angebracht. Zudem, wenn die Heizwendeln wirklich direkt im Wasser liegen
> und man nur deshalb keine gewischt bekommt, weil die Phasen 180°
> versetzt sind...

Eigentlich liegt es eher an der begrenzten Leitfähigkeit von 
Leitungswasser. So hoch ist die nämlich auch nicht.

Man kann auch hierzulande Durchlauferhitzer kaufen, bei denen direkt 
Netzspannung im Wasser ist. Das nennt sich Blankdraht-Durchlauferhitzer 
und wird als hochwertiger angesehen als die alten mit dem isolierten 
Heizrohr. Die Blankdrahtgeräte verkalken nicht so (weil der Kalk am 
Heizdraht sofort abgesprengt wird). Und die Heizung spricht wesentlich 
flinker an, was für elektronisch geregelte Erhitzer sehr gut ist.

Konstruktiv gibt es bei solchen Geräten natürlich einen gewissen Abstand 
von den Heizdrähten und den metallenen, geerdeten Armaturen.

Im Datenblatt solcher Durchlauferhitzer steht dann auch eine maximal 
zulässige Leitfähigkeit des Leitungswassers.

Autor: Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite
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Florian V. schrieb:
> Konstruktiv gibt es bei solchen Geräten natürlich einen gewissen Abstand
> von den Heizdrähten und den metallenen, geerdeten Armaturen.

Und außerdem fliegt dabei der FI bevor es brenzlig wird.

Autor: MaWin (Gast)
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Im Gegenteil, viele fest installierte Durchlauferhitzeranschlüsse 
umgingen den FI gerade wegen des möglichen aber nicht störenden 
Fehlerstroms, der ja nur zu den geerndeten Wasserrohren hin abfloss.

Dafür hat so ein Blankdraht-DLE eine lange dünne 
Zuleitungsröhre/Ableitungsröhre, es waren bei einem Siemens der mir mal 
explodiert ist gut 40cm mit gerade mal 5mm Durchmesser, damit der 
Widerstand möglichst hoch wird und der Fehlerstrom niedrig.
Inzwischen sind wohl die Drähte am Zuleitungs/Ablusspunkt geerdet (an 
Null) und es wird mittig eingespeist.

Autor: micha (Gast)
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Guten Abend miteinander,

nach ein bisschen Google hab ich herausgefunden, dass es hier bundesweit 
alles gibt was die Stromversorger so bieten können: einphasig, 
zweiphasig, dreiphasig und das in 120° und 180° und 110, 127, 220 Volt.

Der für mcih komplizierteste Fall wären die 120° Phasenverschiebung ohne 
Null. Wenn ich jetzt so einen Moc3043 nehme, davon 2 Stück mit Triac in 
die beiden Zuleitungen. Muss ich dann bis erreichen des oberen 
Temp-Punktes einfach den MOC angetseuert lassen ? und der µC weiss gar 
nichts von den Nulldurchgängen ?

Wenn ich die Beiden jeweils in deren Nulldurchgang schalte, wohin 
fliesst der Strom ab, während der andere aus ist - hat ja kein 
Nullleiter.

Wer bringt Licht ins Dunkel ?

Vieln Dank

Micha

Autor: Stimmy (Gast)
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micha schrieb:
> Wenn ich die Beiden jeweils in deren Nulldurchgang schalte, wohin
> fliesst der Strom ab, während der andere aus ist - hat ja kein
> Nullleiter.
Über die Erdung (Schutzleiter und Wasser-Rohr).

> und der µC weiss gar nichts von den Nulldurchgängen ?
Die Nulldurchgänge kann der über Optokoppler mitbekommen.
Ich habe das (für einen Phasenanschnittregler) mal so gemacht:
Die Netzspannung über 4 1N4007 gleichgerichtet und an diesen 
Gleichrichter über einen 100kOhm-Vorwiderstand die LED des Optokopplers 
angeschlossen.
Der Fototransistor sperrt dann in den Nulldurchgängen immer für einen 
kurzen Moment.

Autor: eProfi (Gast)
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Bei 120° Phasenwinkel würde ich mich nicht unter diese Dusche stellen.

Autor: micha (Gast)
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eProfi schrieb:
> Bei 120° Phasenwinkel würde ich mich nicht unter diese Dusche stellen.

Ich mich auch nicht mehr, im Bezug auf Stimmy, da Wasserrohr hier 
meistens Kunstoff ist, und der Schutzleiter im Freien hängt.

und für alle die VDE übertriben halten und des Portugiesisch mächtig, 
bzw Bilderbücher mögen -> Anhang 1MB pdf

Grüsse Micha

Autor: Bert 0. (maschinist)
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Hallo Micha,

leider kann ich nicht wirklich portugiesisch lesen, aber sag doch mal, 
für wen ist dieses Bilderbuch denn ursprünglich bestimmt?

Ansonsten ist das Zweiphasennetz ja doch anschaulich dargestellt, sogar 
der Duschkopf kommt drin vor....


Gruß...Bert

Autor: micha (Gast)
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Laut Deckblatt für den versierten Heimwerker zur Eigeninstallation. Dass 
es auch dreiphasigen Drehstrom gibt hab ich aus google. Kommt hier wohl 
sogar aufs Viertel wenn nicht Strasse an, was man dann wirklich im Haus 
hat. Am besten, und sogar hilfreich find ich die Bebilderung zu, wie 
sehen die Oberleitungen aus die ins Haus führen, und welche Art hab ich 
dann zu Hause : )

Gruss micha

Autor: ingo (Gast)
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eProfi schrieb:
> Bei 120° Phasenwinkel würde ich mich nicht unter diese Dusche stellen.

Wenn ich das Handbuch (spreche auch kein portugiesisch) richtig 
verstanden habe, ist das kein Drehstrom, sondern symmetrischer 
Wechselstrom.
Null-Aussenleiter 110 bis 115V, Aussen-Aussen 220 bis 230V
In diesem Falle würde ich den Heizwiderstand auf jeden Fall zweipolig 
abschalten und von Pasenanschnitt absehen, hätte aber trotzdem ein 
mulmiges Gefühl....
In Durchlauferhitzern wird sowas bei uns auch gemacht, von dort führt 
aber ein geerdetes Metallrohr zum Abnehmer.
mfG ingo

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