Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik trumatic 1800 Eigenbausteuerteil, Flammwächter


von Frank D. (Firma: Spezialeinheit) (feuerstein7)


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Hallo,
ich möchte für eine Trumatic Heizung (Trumatic 1800e Baureihe 1) eine 
neue  Steuerung entwickeln. Geplant ist eine µC Steuerung mit LCD und 
Tastatureingabe.
Kein kommerzielles Projekt, wenn es fertig ist soll es in die 
Codesammlung!
Ein paar Hintergrundinfos:
-  für diese Heizung sind keine Elektronikersatzteile mehr lieferbar
-  Steuergeräteplatine und Thermostaten werden auch defekt für viel Geld 
bei ebay gehandelt
-  Die originale Steuerung ist ein OPV-Grab
-  Der Stromverbrauch des Originals ist ausgeschaltet viel zu groß (bei 
mir sind es 40mA)
-  Die Steuerung verweigert ihren Dienst immer dann, wenn es kalt ist 
(zumindest bei meiner so)
-  So gut wie keine technischen Pläne für Reparaturen verfügbar
-  Es sollen keine Änderungen an dem Heizgerät selber vorgenommen werden
Bitte keine Kommentare über KFZ- Zulassung, Gas TÜV etc. so was sprengt 
in der Regel den Thread. Momentan bin ich beim Schaltung abmalen um die 
Hardware zu entwerfen,  im Anhang hab ich die Schaltung für den 
Flammensensor (Originalschaltung). Eine Elektrode ragt in die Flamme und 
das Signal wird  von einem OPV ausgewertet. Mir geht es jetzt um das 
Funktionsprinzip der Schaltung, der erste OPV ist wohl ein A-Stabiler 
mv, dieser speist einen Übertrager, aber was macht die zweite Stufe. 
Schwingkreis; Kapazität, Spannungsänderung- Erzeugung  oder was auch 
immer passiert da. Wäre nett wenn mal wer drüberschauen kann. Die letzte 
OPV Schaltung ist mir auch noch nicht ganz klar da dort keine weiteren 
Eingänge angeschlossen sind, womöglich Überwachung der Betriebsspannung.
Viele Grüße
feuerstein

von Ben _. (burning_silicon)


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Sorry auch wenn Du schreibst Du magst solche Hinweise nicht... Spiel 
bitte nicht an einer GASheizung rum wenn Du davon keine Ahnung hast. 
Probier's mit einer Öl-befeuerten Heizung, dann helf ich Dir auch gerne.

Die Flammüberwachung wird bei Gasheizungen gerne über eine 
Ionenstrommessung gemacht. Wenn man an eine in die Flamme reichende 
Elektrode eine Wechselspannung anlegt wird diese gleichgerichtet und es 
entsteht ein sehr kleiner Stromfluß (paar µA) zur Gerätemasse (Brenner). 
Bei Öl reicht eine einfache Photozelle.

von MaWin (Gast)


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Der zweite OpAmp ist falsch verschaltet.
Daher leuchtet dir nicht ein, was er tut.

Es gibt übrigens schon reichlich Heizungs-Ersatzsteuerungen auf dem 
Markt, denn im wesentlichen funktionieren alle (Gas-)heizungen gleich 
und werden gleich gesteuert, so daß ein Anschliessen einer universellen 
Steuerung kein Problem ist, so was muß man nicht selbst entwickeln.

Aber wenn deine Heizung nur bei Kälte nicht will, solltest du vielleicht 
den Fehler finden und beheben, an statt gleich eine ganze Steuerung, es 
wird nur ein Bauteil zu ersetzen sein statt einer ganzen Platine. Und 
wenn du den Fehler in der vorhandenen Elektronik nicht finden kannst, 
wie kommst du dann darauf, daß du die Fehler in deiner 
Eigenkonstruktionen ausmerzen kannst ?

von Frank W. (frank_w)


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Hallo,
ich habe bei meiner Gasheizung auch eine andere Regelung eingebaut.

Ich kann nur sagen Finger weg vom Feuerungsautomaten.

Alles andere ist doch kinderleicht.

Gruß Frank

von Frank D. (Firma: Spezialeinheit) (feuerstein7)


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Hallo,
@ Ben Danke für den Hinweis mit der Ionenstrommessung. Werde mal google 
und/oder Literatur bemühen.
@ MaWin die Nummerierung der OPamps ist leider ein bisschen 
durcheinander, im Text habe ich mich auf die Reihenfolge von links nach 
rechts in der Zeichnung bezogen. In der Zeichnung sind die OPVs wie im 
Datenblatt nummeriert (ist ein LM324). Mir ging es um Nr. 4 dort ist 
tatsächlich ein Fehler in der Zeichnung, die letzten beiden Bauteile 
(4,7MOhm || Diode kommen nicht direkt an den invertierenden Eingang 
direkt, sondern zwischen den 100k und 1µ am inv..
Die Heizung kann ich reparieren, hab ich auch schon öfter gemacht. 
Allerdings gibt es immer neue tolle Fehler (Relais defekt; kalte 
Lötstelle; Kabelbruch; schlechte Steckverbindung; Zündtrafo defekt…) das 
mit der Kälte war in Richtung Murphy gedacht immer passiert so was wenns 
kalt ist.
Allgemein:
Ich würde über so was nicht mal nachdenken wenn ich keine Ahnung davon 
hätte. Eine universelle Steuerung kenne ich nicht, könnte mir auch nur 
schwer vorstellen wie die funktionieren soll, wie soll die z.B. wissen 
welcher Motorstrom für den Lüfter akzeptabel ist? Zum Thema Gasheizung 
und Basteln, ich plane eine Risikoanalyse, in der alle möglichen Fehler 
untersucht werden.
Vorerst möchte ich die vorhandene Hardware verstehen (Reverse 
Engineering) und die benötigte Hardware entwerfen die zwischen µC und 
Heizgerät kommt.
Der komplizierteste Teil ist dabei der Flammensensor und damit wollte 
ich anfangen. Die Schaltung ist von der original Steuerung, da ich am 
Heizgerät selber nichts umbauen will, bin ich auf das gleiche Meßprinzip 
angewiesen. Jets brauche ich also eine neue Schaltung als Flammensensor, 
die originale kann als Orientierung dienen. Ideal wäre es, wenn es ohne 
Übertrager machbar wäre. Werde mich da mal informieren wenn wer Ideen 
hat, alle Vorschläge sind willkommen. (außer kauf dir nen LED-Blinker 
Bausatz beim großen C)
Viele Grüße
feuerstein

von Ben _. (burning_silicon)


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Das Problem bei Gas ist, daß es unkontrolliert austreten kann wenn Du 
aus Versehen irgendwelchen Mist baust und das Abschaltventil ohne Flamme 
geöffnet wird. Wenn sich dann das Gas (was übrigens schwerer als Luft 
ist) irgendwo sammelt und dann doch mal eine Zündung erfolgt fliegt Dir 
das ganze Geraffel mit einem richtig lauten Knall um die Ohren. Da kann 
bei zwangsbelüfteten Brennern schon ein aussetzender Zündtrafo reichen. 
Dann füllt sich der Brennraum mit einem ziemlich idealen Gemisch und 
wenns dann doch mal funkt geht's dem Ding ähnlich wie Dir bei Deinem 
schlimmsten Dünnsch*ss... Irgendwo muß der Druck hin. **KAWUMM!** ;)

Dieses Risiko hast Du bei Öl nicht. Das Zeug kann zwar auslaufen und 
verursacht dann eine ziemlich problematische Schmadderei, aber es kann 
nicht explodieren wie ausgetretenes Gas.

von Marcus (Gast)


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Hallo,

solche Schaltungen bzw. Steuerungen für Gasheizgeräte werden nicht 
umsonst mit vielen analogen Bauteilen aufgebaut um den 
Sicherheitanforderungen gerecht zu werden. Wer garantiert mir das der 
Code den ich mit Software XY schreibe auch 100% als Assembler im 
Controller ankommt so wie ich das möchte.. Bei solchen Steuerungen würde 
ich höchstenfalls GALs oder soetwas der einfachsten und noch 
überschaubaren Sorte einsetzen.. vielleicht noch einen 8051 direkt 
programmiert.. und dann einige Schaltungen aufbauen und wochenlang 
Testen.. das gibt einem dann aber immer noch nicht die Garantie das 
nicht doch irgendwo ein Fehler drin steckt.

Gruß
Marcus

von Frank D. (Firma: Spezialeinheit) (feuerstein7)


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Hallo,
Ölheizung will ich nicht, zu laut, stinken, hoher Stromverbrauch (Lüfter 
und Glühkerze). Das mit den Fehlzündungen kenne ich von einem Bekannten, 
der hat eine neue (E2400) die Zündet spät und deutlich hörbar. Das 
Argument Analoge Technik aus Sicherheitsgründen einzusetzen klingt 
nachvollziehbar. Allerdings hatte ich mal eine E2800 dort hatte das 
Gasventil geklemmt, das kann keine Steuerung verhindern. Bei meiner 
jetzigen war mal ein Relais kaputt, zwei Kontakte haben zusammengeklebt 
was wenn das mit dem Kontakten für die Magnetventile passiert?
Das sicherheitsrelevanteste Teil sind die Magnetventile für die 
Gaszufuhr, die Steuerung könnte so ausgelegt sein das die über eine 
logische Verknüpfung mit Gattern aktiviert werden. Dazu noch den 
Watchdog an, und eine µC Steuerung kommt an die Sicherheitsanforderungen 
einer analogen Steuerung ran.
Viele Grüße
feuerstein

von Ben _. (burning_silicon)


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> Ölheizung
> zu laut,
nicht lauter als ein zwangsbelüftere Gasbrenner gleicher Leistung

> stinken
nein, sie riechen anders (besser) als ein Bunsenbrenner

> hoher Stromverbrauch (Lüfter und Glühkerze).
Lüfter haste bei einer Gasheizung auch und die Glühkerze wird nach dem 
Start abgeschaltet.

> will ich nicht
Da liegt der Hase im Pfeffer.

Die Schutzschaltungen sollten auf jeden Fall analog bzw. in Hardware 
aufgebaut sein und eigensicher arbeiten. Das bedeutet, daß bei einem 
Ausfall der Schutzschaltung kein Gas ausströmen darf. Das kann eine 
Software meiner Meinung nach nicht sicherstellen.

EDIT:
Übrigens ist das bei einer Ölheizung auch wieder einfacher... Die 
üblicherweise eingesetzte Dosierpumpe fördert nur wenn sie getaktet 
wird. Dauerstrom oder stromlos oder wenn sie klemmt kommt einfach kein 
Öl raus und gut.

von Bob (Gast)


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Ich würde, schon zur eigenen Sicherheit zusätzlich! ein
oder zwei Sensoren für brennbare Gase installieren. Aber bitte
nicht den Baumarktschrott, nimm Industriequlität, ist zwar teuerer
aber sicherer. Die Auswerteschaltungen dazu kann man selber bauen,
oder fertig kaufen. Mit dem Alarm-Signal kann man z.B. den
Magnetventilen (nimm 2 in Reihe, eines macht schon zu) den Strom
abstellen. Paß bei den Sensoren bitte auf, die reagieren z.T. auf
Silikon das in der Nähe verarbeitet wird sehr allergisch!

von Gaser (Gast)


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>Das kann eine Software meiner Meinung nach nicht sicherstellen.
Doch, entweder Software plus Hardware oder 2 CPUs, dann geht das. Am 
Besten ist alles redundant.

von Ben _. (burning_silicon)


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Es muß einfach nur zuverlässig sein und auch bei Softwarefehlern 
funktionieren...

Redundant... Naja solange er seinen Brennstoff nicht in Form von 
etlichen quadratisch aneinandergeschraubten Röhrchen bei Areva beziehen 
muß brauchts das meiner Meinung nach nicht.

von B e r n d W. (smiley46)


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>Der zweite OpAmp ist falsch verschaltet.
Für mich sieht das richtig aus. Das Eingangssignal ist negativ. Man 
benötigt einen OPV, der Rail to Rail kann. Die Wechselspannung sollte 85 
Volt Spitze betragen. Das wird nicht ohne Übertrager gehen.

von Frank D. (Firma: Spezialeinheit) (feuerstein7)


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Hallo,
viel konnte ich nicht finden über das Prinzip der Flammenerkennung. Nur 
soviel wie oben schon erwähnt. Es gibt zwei Effekte  1. der Widerstand 
ändert sich (unzuverlässig) 2. Gleichrichtereffekt. Habe das gerade mal 
probiert, mit einer Diode kann ich der Heizung tatsächlich eine positive 
Flammendetektion vorgaukeln. Mit dem Oszi hatte ich 25Vpp gemessen, 
vielleicht geht’s doch ohne Übertrager, muss demnächst mal ne 
Testschaltung bauen.
Viele Grüße
feuerstein

von MaWin (Gast)


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> Für mich sieht das richtig aus. Das Eingangssignal ist negativ.

Dann wäre die Z-Diode verkehrtherum.
Die begrenzt negative Spannung auf 0.6V (quasi 0 :-),
und lässt nur positive bis zu ihrer Zenerspannung gelten.

von Frank D. (Firma: Spezialeinheit) (feuerstein7)


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Hallo,
ich glaube die Z-Diode hat mit der eigentlichen Schaltung nichts zu tun. 
Neben der Elektrode des Flammensensors liegen auch die Elektroden für 
die Zündung. Da die Flamme ja auch ein Widerstand hat könnte das eine 
Schutzschaltung sein. Die Platine habe ich gerade nicht greifbar sonst 
hätte ich noch mal nachgeschaut. Gestern hatte ich am Ausgang vom OPV 
0.7V gemessen (Flamme mit Diode simuliert) von daher kann’s schon 
stimmen. Werde mal versuchen die Schaltung heute nachzubauen vielleicht 
gibst den noch ein paar Werte.
Viele Grüße
feuerstein

von Frank D. (Firma: Spezialeinheit) (feuerstein7)


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Hallo,
muss mich korrigieren, 85Vpp stimmt. Das Oszi hatte die Schaltung zu 
stark belastet, mit einem anderen stimmten die 85V. Der OPV reagiert auf 
negative Spannungen, wenn die Flamme an ist liegen an der Z-Diode –0,6V 
an. Irgendwie clever eine negative Spannung auszuwerten, die kann nicht 
durch Kriechströme oder andere Störungen am OPV anliegen. Ich habe von 
der Schaltung die ersten beiden Stufen nachgebaut, allerdings ist mein 
eingesetzter Übertrager nicht optimal. So wie ich die Schaltung verstehe 
muß der Multivibrator eine Wechselspannung liefern deren positive und 
negative Halbwelle in der Summe 0 ergeben. Ist die Flamme an wird ein 
geringer Anteil der positiven Halbwelle über die Flamme als Ionenstrom 
zur Masse geleitet. An der Elektrode liegt dadurch eine in der Summe 
leicht negative Spannung an. (Bitte korrigieren wen wer es besser weiß) 
Momentan sehe ich leider auch keine alternative zum Übertrager.
Viele Grüße
feuerstein

von Max G. (l0wside) Benutzerseite


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Marcus schrieb:
> Hallo,
>
> solche Schaltungen bzw. Steuerungen für Gasheizgeräte werden nicht
> umsonst mit vielen analogen Bauteilen aufgebaut um den
> Sicherheitanforderungen gerecht zu werden. Wer garantiert mir das der
> Code den ich mit Software XY schreibe auch 100% als Assembler im
> Controller ankommt so wie ich das möchte..

Nach dieser Logik würde kein Auto fahren und kein Flugzeug fliegen. Oder 
glaubst Du ernsthaft, dass eine Fluglageregelung oder ein 
ESP-Steuergerät rein analog aufgebaut sind?

Eine große Zahl analoge Bauteile erhöht das Ausfallrisiko, weil einfach 
mehr da ist, was kaputt gehen kann. Der digitale Ansatz ist auf Dauer 
zuverlässiger. Auch eine analoge Schaltung kann kaputtgehen, und bei 
einem OP-Grab eine Fehlerbaumanalyse zu machen, ist nicht lustig.

Allerdings sind eine passende Überwachung (der Gassensor ist schon mal 
kein schlechter Ansatz) und Diagnose/Plausibilisierung auch beim 
digitalen Ansatz Pflicht. Du musst außerdem sicherstellen, dass es 
keinen Schaden verursachen kann, wenn der µC in den Wald läuft - 
Stichwort Watchdog. Der Defekt eines Bauteils (und zwar egal welches) 
darf nicht dazu führen, dass unkontrolliert Gas austritt.

Das wird vermutlich dazu führen, dass Du 10% entwickelst und 90% 
Fehlerpotenziale analysierst. Bei den Herstellern ist es vermutlich 
genauso, weswegen dort dann Uralt-Schaltungen weiter eingesetzt werden. 
Diese könnte man moderner entwickeln, vermutlich wären aber die 
Entwicklungskosten bei weitem zu hoch.

Max

von Jürgen H. (trumi)


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Die Mühe kannst du dir allerdings eigentlich ersparen, denn es gibt seit 
einiger Zeit wieder Austauschplatinen auch für Baureihe 1.
Das Gerät ist also weitestgehend wieder reparabel und zwar ohne das du 
da ne eigene Steuerung aufbaust.
Mancher Steuerungsschaden wird allerdings auch durch das Gerät selbst 
erzeugt, einfach in dem irgend ein Sensor oder Kabel defekt ist, was 
dann die Steuerung zerstört.
Vielleicht hilft dir das ja.


 Gruß Jürgen  - www.trumareparatur.de

von Fireman (Gast)


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Basteleien an Brennstellen und deren Peripherie jedweder Art sind 
verboten.

von Frank B. (frank501)


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Gaser schrieb:
> Am
> Besten ist alles redundant.

Einfache Redundanz reicht bei vielen Fehlern, gerade wenn diese in der 
Software oder dem verwendeten Bauteil liegen nicht aus. Denn wenn zum 
Beispiel der µC einen Bug hat, dann steckt der in allen verbauten 
Exemplaren. Wenn der Fehler im Compiler steckt, haben die Programme in 
beiden µCs den Fehlerhaften Code, das Selbe gilt natürlich auch für 
Logikfehler im Programm.

Wenn man so etwas ausschliessen will, benötigt man nicht nur Redundanz 
sondern auch Diversität.
Das bedeutet z.B. daß verschiedene Entwickler das Problem vorgesetzt 
bekommen, die unterschiedliche µCs mit verschiedenen Programmiersprachen 
programmieren.

Wenn es dann richtig sicher werden soll, dann kommen Sachen wie 
Mehrheitsentscheid der Systeme hinzu, d.h. z.B. drei Systeme übernehmen 
eine Aufgabe und überwachen sich gegenseitig. Wenn eines der drei 
Systeme eine andere Entscheidung fällt als die anderen beiden gilt es 
als defekt und die anderen beiden übernehmen die Aufgabe alleine.


Allerdings sind solche Massnahmen eher was für Flugzeuge und 
Atomkraftwerke, wo im Fehlerfall größere Schäden zu erwarten sind.
Für eine Gasheizung sollte es ausreichen, die Steuerung so zu 
konstruieren, daß ein auftretender Fehler nicht zu einem unsicheren 
Zustand führt und die Anlage abgeschaltet wird.

Frank

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