Forum: Haus & Smart Home Pumpen und Heizung mit Leistungsschützen über Arduino steuern


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von Stefan (Gast)


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Liebe Community,

ich wende mich hilfesuchend an euch bevor es ans 230V eingemachte geht 
(Diesmal hoffentlich ins richtige Unterforum :0 )

Kurze Beschreibung über mein Projekt folgt nun.

Zielsetzung:

Es soll ein ofenbeheizter Whirlpool durch das automatische Anlaufen
zweier Pumpen (Sandfilteranlage 550W und Sprudelpumpe 1100W) und einem
Heizelement (3000W) "winterfest" (Verhinderung von Leitungsfrost)
gemacht werden.

Hierzu steuert ein Arduino mittels eines Temperatursensors ab einer
kritischen Leitungstemperatur von z.b. unter 2°C die o.g. Kombination
von Pumpen und Heizelement an. Nach dem Erreichen von z.B. 4°C schaltet
er dieses System wieder ab. Der Vorgang wiederholt sich.

IST-Zustand:

Der Pool steht. Die Sandfilteranlage läuft. Hiefür liegt ein passends
Heizelement mit 3kW vor.

Der Code für den Arduino ist ebenfalls fertig. Dieser hat zahlreiche
Plausibilitätsprüfungen integriert und funktioniert. Ein zusätzlicher
Temperatursensor erkennt eine unzulässig hohe Temperatur (angedacht für
das Filtergehäuse) und schaltet verlässlich ab.

[ Ein !erster Test! mit einer Relaiskarte (Nein, so wird das natürlich
nicht final realisiert) war erfolgreich. Es konnten so über drei Relais
jeweils 100W Glühbirnen geschaltet werden.]

Problematik:

Das sichere Schalten der Pumpen ( vor allem wegen der induktiven Last).

In einem IP65 Aufputz Verteilerkaster sollen auf Hutschienen ein FI, 4
Leistungsschutzschalter, 3 Installationschütze und ein Trafo sitzen.

Der Trafo ist 230V AC/12V DC und versorgt den Arduino, die Relaiskarte
und schaltet bei Bedarf durch eben diese die 12V zeitversetzt auf die
einzelnen Schütze. Diese wiederum schalten die Verbaucher. Wegen der
induktiven Lasten der Pumpen (geforderte Gebrauchskategorien AC3)
reduziert sich die lange Recherche der möglichen Schütze eigentlich auf
drei der nachfolgenden Schütze (Allerdings nur 24V AC Steuerspannung
mgl.):

https://www.schuetze24.com/installationsschuetze/installationsschuetz-r20-1-bis-2polig?number=R20-10_24

Am Beispiel einer Pumpe wäre die Verkabelung im Verteilerkasten dann wie
folgt:

1. Ankommend Verteilerkasten: 3x4 mm²
2. N und L gehen an den FI
3. N und PE gehen an Sammelschiene
4. L geht an den LSS 1a
5. L geht von 2a des LSS an 1a des Relais
6. L aus 2b des Relais geht zu Pumpe wenn Steuerstrom an A1 anliegt.
7. N und PE an Sammelschiene


Wäre die Konfiguration so bereits sicher oder bedarf es weiterer Snubber
oder RC Glieder speziell für die Pumpen?

Ich freue mich auf eure Antworten.

von Gerhard O. (gerhard_)


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Um uC, Digitale Logik, Arduino Starkstromschaltungsstörfest zu machen, 
sollte man nur das beachten:

Alle Digitale Ein und Ausgänge einschließlich Analog Eingänge müssen 
durch geeignete Schutzmaßnahmen EMP störfest gemacht werden. Keine 
einzige uC Zuleitung darf ungeschützt ohne einzige Ausnahme die uC Bord 
verlassen. Alle Zuleitungen wirken als Antennen. Die Stromversorgung 
muss auch störfest konzipiert und ausgeführt werden.

Also müssen diese IO Leitungen so nahe wie möglich Widerstände in Serie 
bekommen um die Antennenwirkung der restlichen Zuleitung zu schwächen. 
Die beste Isolation bringen Opto-Isolators. Auch SSRs können nützlich 
sein.

Wie geht man da vor:

Eingänge:

Immer mit RC, TVS entkoppeln oder begrenzen. Auch Opto-Isolators sind 
gut wenn nichts dagegen spricht. Impulsfehlerstroeme muessen so begrenzt 
werden, dass die CMOS Schutzbeschaltung im Inneren der ICs den Strom je 
nach Datenblatt verträgt und nicht in einen fatalen Latch-up Zustand 
verfällt.

Sensorleitungen sollten nach Möglichkeit abgeschirmt werden. Abschirmung 
nur an einen Punkt bei der Kontroller Masse bzw PE. Ein zweiter 
Massenanschluss weit weg darf nicht vorkommen.

Ausgänge:

Alle Ausgänge entweder über Opto-Isolator oder richtig bemessene 
Transistorstufen auslegen.

Wenn Wechselspannungsschaltende Leistungsrelais auf die Kontrollerkarte 
integriert werden müssen, muss auf sorgfältig getrenntes Layout geachtet 
werden und viel Erfahrung ist vonnöten das stoerfest in den Griff zu 
kriegen. Alle Leistungskontakte sollten richtig bemessene Snubber 
Netzwerke haben.

Wenn möglich die Steuerung in ein Metallgehäuse einzubauen und 
Störmaßnahmen so konzipieren, dass EMP Ableitströme nach außen 
abgeleitet werden und nur außen fließen können. Stromschleifen ins 
Innere wirken sich fatal aus.

Nicht vergessen geschaltete Starkstromleitungen so weit wie möglich 
anzuordnen da deren EMP Felder wie Sendeantennen auf empfindliche 
Schaltungsteile wirken können.

Wenn man das alles beachtet kann man sich viel Zeit und Ärger ersparen.

Auch sollte man im Internet so viel wie möglich aus verschiedenen 
professionellen Quellen recherchieren um die Erfahrungen anderer Leute 
zu erfassen.

: Bearbeitet durch User
von A. H. (pluto25)


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Stefan schrieb:
> RC Glieder speziell für die Pumpen?

Das wäre nicht schlecht für die Schütze. Die Pumpen hätte ich gleich mit 
den Relais geschaltet. Ein Standart Installationsschütz schafft die 
Pumpen spielend.
Das Sicherheitsthermostat sollte gleich das Schütz (oder noch besser den 
Heizstab) ausschalten, nicht nur den MC informieren.
Auch Relaiskontakte sollten mit RC-Gliedern oder Varistoren geschützt 
werden.
Dem AVR bringt normalerweise nichts aus der Fassung. Nichts dem zu trotz 
wäre der Einsatz des Watchdogs noch ein Beruhigungspunkt.

von Kasperclown (Gast)


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Stefan schrieb:
> Liebe Community,

Wie oft denn noch?
Beitrag "Pumpen und Heizung mit Leistungsschützen über Arduino steuern"

Es gibt noch mehr Unterforen, wo der Dorfelektriker sich austoben kann.

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