LAN/WLAN --> 4-20mA?

[Dirk J. (dirk_j)]

Hallo Forum,

ich habe eine zentrale Lüftungsanlage in deren Datenblatt ich eine 
Möglichkeit der Ansteuerung über 0-10VDC bzw. 0-20mA gefunden habe. Nach 
etwas Recherche habe ich verstanden, dass zumindest die 
Stromschnittstelle für 4-20mA ein Industriestandard ist. Deshalb ist 
meine Hoffnung, dass es eine einfache und einigermaßen preisgünstige 
Lösung gibt, wie ich die Lüftungssteuerung in meine Heimautomatisierung 
einbinden kann.

Ziel ist es über HTTP, MQTT oder einen ähnliches Protokoll via (W)/LAN 
die Lüftung zu steuern. Weil ich im Moment wenig Zeit zum basteln habe, 
würde ich eine Out-Of-The-Box Lösung bevorzugen wenn sie <100 EUR 
bleibt. Ansonsten habe ich Bastelerfahrung mit dem ESP8266, ESP32 und 
Raspi. Wenn es dafür eine einfache Lösung (mit wenig Bauteilen) gibt, 
dann ist das auch ok.

Irgendwelche Tipps für mich?

Dirk

[Cyblord -. (cyblord)]

Dirk J. schrieb:
> würde ich eine Out-Of-The-Box Lösung bevorzugen wenn sie <100 EUR
> bleibt.

Damit wirst du nur Bastellösungen, Arduino-Projekte usw. finden. Sicher 
keine fertige Industrielösung.

[Stefan F. (Gast)]

Dirk J. schrieb:
> Deshalb ist
> meine Hoffnung, dass es eine einfache und einigermaßen preisgünstige
> Lösung gibt, wie ich die Lüftungssteuerung in meine Heimautomatisierung
> einbinden kann.

Da du etwas basteln willst: http://stefanfrings.de/net_io/index.html

Kann man sicher auch prima mit einem ESP8266 und Arduino machen, wenn 
dein WLAN zuverlässig funktioniert. Bei mir ist es leider total kacke.

Du empfängst einen Befehl (in Textform) vom Netzwerk und gibst dann mit 
analogWrite ein PWM Signal aus. Hier ist ein Beispiel, wo ich eine Lampe 
an/aus schalte: http://stefanfrings.de/esp8266/index.html#tcpsketch

Darauf kannst du aufbauen. Musst halt statt an/aus Helligkeitswerte 
(Zahlen) und analogWrite() benutzen.

[Peter D. (peda)]

Dirk J. schrieb:
> ich habe eine zentrale Lüftungsanlage in deren Datenblatt ich eine
> Möglichkeit der Ansteuerung über 0-10VDC bzw. 0-20mA gefunden habe.

Magst Du das mal verlinken.

Analoge Schnittstellen können z.B. die Drehzahl einstellen, aber keine 
Befehle übertragen.

[Dirk F (Gast)]

Peter D. schrieb:
> Analoge Schnittstellen können z.B. die Drehzahl einstellen, aber keine
> Befehle übertragen.

Doch über HART

[Dirk J. (dirk_j)]

Leider finde ich den Schaltplan nicht mehr im Netz. Bei der Anlage 
handelt es sich um eine etwas ältere Helios KWL 500 Pro. Den relevanten 
Teil der Beschreibung habe ich als Bild angehängt. Damit steuert man die 
Lüfterdrehzahl (und das reicht mir).

[Dirk J. (dirk_j)]

Stefan ⛄ F. schrieb:
> Du empfängst einen Befehl (in Textform) vom Netzwerk und gibst dann mit
> analogWrite ein PWM Signal aus. Hier ist ein Beispiel, wo ich eine Lampe
> an/aus schalte: http://stefanfrings.de/esp8266/index.html#tcpsketch
>
> Darauf kannst du aufbauen. Musst halt statt an/aus Helligkeitswerte
> (Zahlen) und analogWrite() benutzen.

Danke für die Hinweise.
Die Softwareseite bekomme ich hin, aber woran ich mit meinem (nicht 
vorhandenen) Elektronikgrundwissen scheitere ist die Schaltung. Ich 
erinnere ich mich zwar noch dunkel an U = R * I, aber schließe ich dann 
einfach den analogen/PWM Ausgang des Mikrocontrollers (und GND) an den 
analogen Eingang der Lüftungsanlage an? Wie sieht das mit der Spannung 
aus? Wären 3.2V OK?

Sorry für die Anfängerfragen...

[Stefan F. (Gast)]

An den Ausgang des Mikrocontrollers kommt ein R/C Glied, sagen wir mal 
10kΩ und 100µF:

         10kΩ
PWM o----[===]---+-----o Zum Verstärker
                 |
                === 100µF
                 |
                GND

Dann hast du eine analoge Spannung von knapp unter 3,3V. Die musst du 
nun auf 10V verstärken. Siehe "Grundschaltungen Operationsverstärker".

[Wolfgang (Gast)]

Stefan ⛄ F. schrieb:
> sagen wir mal 10kΩ und 100µF

Man kann es auch übertreiben.

Wenn sowieso ein Verstärker verwendet werden soll, kann man den als 
Tiefpass 2. Ordnung beschalten. Außerdem darf der Widerstand dann gerne 
auch deutlich größer sein.

Und bei vielleicht 500Hz PWM-Frequenz ist ein Tiefpass mit einer 
Grenzfrequenz von 0.16Hz vielleicht etwas übertrieben. Oder wie stark 
willst du die Restrippel dämpfen?

[Stefan F. (Gast)]

Wolfgang schrieb:
> Oder wie stark willst du die Restrippel dämpfen?

Noch hat er keine Anforderungen genannt. Es geht allerdings wohl um 
Lüfter, die sind ohnehin träge. Da macht eine schnelle Spannungsänderung 
keinen Sinn.

[Wolfgang (Gast)]

Stefan ⛄ F. schrieb:
> Da macht eine schnelle Spannungsänderung keinen Sinn.

... genauso wenig wie so ein verhältnismäßig riesiger Kondensator ;-)

[Stefan F. (Gast)]

Wolfgang schrieb:
>> Da macht eine schnelle Spannungsänderung keinen Sinn.
> ... genauso wenig wie so ein verhältnismäßig riesiger Kondensator

Ja, ich habe einfach irgendwas hingeschrieben was passen könnte.

[Oliver S. (oliverso)]

Dirk J. schrieb:
> Irgendwelche Tipps für mich?

https://de.lmgtfy.app/?q=mqtt+4-20ma&iie=1

Oliver

[Dirk J. (dirk_j)]

Danke für eure Bemühungen. Ich fühle mich tendenziell leicht überfordert 
die richtigen Widerstände und Kondensatoren zusammen mit dem OpAmp in 
die richtige Position zu bringen. Da ich nach einer "Out-of-the-box" 
Lösung suchen, würde auch so etwas gehen:

https://www.ebay.de/itm/112419780863

Kann ich die 3.3V Variante nehmen, das Gerät mit einer 10V 
Spannungsquelle versorgen (und über einen Spannungsregler noch 3.3V für 
den ESP abzweigen)? Muss ich dann nur noch den Lüfter anschließen?

Merci

[Sascha W. (sascha-w)]

Dirk J. schrieb:
> Danke für eure Bemühungen. Ich fühle mich tendenziell leicht überfordert
> die richtigen Widerstände und Kondensatoren zusammen mit dem OpAmp in
> die richtige Position zu bringen. Da ich nach einer "Out-of-the-box"
> Lösung suchen, würde auch so etwas gehen:
>
> https://www.ebay.de/itm/112419780863
>
> Kann ich die 3.3V Variante nehmen, das Gerät mit einer 10V
> Spannungsquelle versorgen (und über einen Spannungsregler noch 3.3V für
> den ESP abzweigen)? Muss ich dann nur noch den Lüfter anschließen?
das sollte schon gehen, am Ausgang des ESP brauchst du aber trotzdem ein 
RC Glied um aus der PWM eine Gleichspannung zu machen. Die 
Stomversorgung des ESP wirst du aber von dem Modul nicht abzweigen 
können - schon gar nicht mit einem Spannungsteiler. Dafür kannst du 
einen kleinen DC/DC Wandler nehmen. Bei E* mal nach "MP 1584" suchen - 
gibts einstellbar oder auch 3.3V fest.

Sascha

[Dirk J. (dirk_j)]

Das "RC Glied" ist nach meinem Verständnis ein Tiefpass-Filter. Wie 
finde ich heraus wie ich Widerstand und Kondensator dimensioniere? 
R=10kΩ? Und der Kondensator kleiner als 100µF?

PS: Als ich Spannungsregler schrieb, meinte ich einen DC/DC Wandler (mit 
Eingangsspannung von 10V und Ausgangsspannung von 3.3V) :-)

[Stefan F. (Gast)]

Dirk J. schrieb:
> Wie finde ich heraus wie ich Widerstand und Kondensator dimensioniere?

Dazu gibt es Formeln im Internet. Je geringer der Widerstandswert oder 
der Kondensator ist, umso stärker schwankt sie Ausgangsspannung im Takt 
der PWM Frequenz.

Bei 10kΩ und 100µF hast du einen sehr trägen Tiefpass, der keine 
nennenswerte Restwelligkeit (Ripple) mehr ausgibt. Aber Änderungen am 
Sollwert brauchen 2-3 Sekunden, bis sie hinten heraus kommen 
(vereinfacht gesagt).

Wenn du stattdessen 10µF verwendest, wird der Tiefpass 10x schneller, 
lässt aber auch 10x mehr Restwelligkeit durch.

Mit 1µF wird es vermutlich nicht sinnvoll funktionieren. Du kannst ja 
einfach mal 100µF und 10µF einkaufen und ausprobieren. Die kosten ein 
paar Cent.

[Dirk J. (dirk_j)]

Ausprobieren ist ein guter Hinweis. Kondensatoren habe ich daheim 
rumliegen. Jetzt muss ich nur noch warten bis meine Lieferung aus China 
kommt.

Vielen Dank an alle für die Hilfe!!!

[Sascha W. (sascha-w)]

Dirk J. schrieb:
> PS: Als ich Spannungsregler schrieb, meinte ich einen DC/DC Wandler (mit
> Eingangsspannung von 10V und Ausgangsspannung von 3.3V) :-)
ja wer lesen kann :)

Sascha