Guten Tag, wir haben in unserem Haus einen Heizkreis, der von einem manuell eingestellten 3-Wege-Mischer von ESBE versorgt wird. Ich würde den Mischer gerne mit einem µC ansteuern. Als Stellmotor käme ein ARA639 (Stetig) von ESBE in Frage, der an ein 24 Volt DC Hutschienennetzteil angeschlossen würde. Dieser Stellmotor kann wohl auf diverse Arten angesteuert werden: 0-10V, 2-10V, 0-20mA, 2-20mA, 3-Punkt, 2-Punkt. Zur Not würde ich den Stellmotor via 3-Punkt ansteuern, aber eine proportionale Ansteuerung fände ich schöner. Auf der folgenden Seite kann man über den Reiter "Download-Bereich" die Montageanweisung für den Stellmotor herunterladen (auf Seite 7 findet man die Anschlussbelegung): https://www.esbe.eu/de/produkte/stellmotoren/ara600-stetig Der µC läuft mit 3,3 Volt, wird von einem 5 Volt DC Netzteil versorgt und hat keinen DAC. Neben Digital- und PWM-Ausgängen gibt es die üblichen Schnittstellen wie I2C, SPI oder UART. Bei so einem Heizkreis wird vermutlich keine hohe Präzision bei der Ventilstellung benötigt, daher wäre eine Auflösung von 8 Bit über die 90 Grad des Mischers aus meiner Sicht ausreichend. Ich bin mir aber nicht sicher, wie ich den Stellmotor am besten ansteuern soll. Könnte ich z.B. eine PWM ausgeben, die von einem Transistor auf 10 Volt angehoben und dann von einem RC Glied geglättet wird? Würde ein Spannungsteiler an den 24 Volt ausreichen oder sollte man die 10 Volt mit einen Step-Up/Down Regler erzeugen? Oder gibt es externe DACs, die man mit 10 Volt betreiben kann und die trotzdem direkt an die GPIOs des µC angeschlossen werden können? Muss ich bezüglich galvanischer Trennung etwas beachten? In der Anleitung könnte bei Variante "4/U" auf Seite 7 eine fremde DC Versorgungsspannung gemeint sein. Bei "3/U" und "3/I" ist Eingang 3 unbeschaltet und wird vermutlich durch den Minuspol des Hutschienennetzteils an Eingang 5 kompensiert. Herzlichen Dank und viele Grüße Big Bubba
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Jeff schrieb: > Bei so einem Heizkreis wird ... normalerweise nicht die Position des Mischers geregelt, sondern die Temperatur die aus dem Mischer herauskommt. > Ich würde den Mischer gerne mit einem µC ansteuern. Dann bastle einen Motor dran und mach es, wie es übliche Steuerungen/Regler machen: wenn der Ausgang des Mischers zu kalt ist, dann lässt man den Mischermotor ein paar Sekunden (ein paar Grad) in Richtung warm laufen lässt und wartet dann ab, ob das schon gereicht hat. Wie die Ansteuerung dann konkret aussieht, das hängt im Detail vom jeweiligen Motor ab. Oder als Gleichnis gesagt: du willst da grade Haare spalten, wo noch nicht mal klar ist, wie die Frisur aussehen soll.
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Lothar M. schrieb: > Wie die Ansteuerung dann konkret aussieht, das hängt im Detail vom > jeweiligen Motor ab. Vielen Dank für Deine Antwort. Den Stellmotor hatte ich ja bereits verlinkt. Die Temperaturmessung funktioniert bereits und ich hatte auch vor, den Mischer in Abhängigkeit der Temperatur zu steuern. Ich wollte nur keine Netzspannung auf meiner Platine haben und bevor ich jetzt nen Kleinverteiler mit Hutschienenrelais kaufe würde mich interessieren, welche der anderen Ansteuerungsmöglichkeiten (0-10V, 2-10V, 0-20mA, 2-20mA) unter den genannten Bedingungen am einfachsten umzusetzen ist?
Jeff schrieb: > Den Stellmotor hatte ich ja bereits verlinkt. Jetzt seh ichs auch. So ein Ding bringt dir aber auch nur dann was, wenn du eine konstante Kesseltemperatur und einen guten hydraulischen Abgleich mit konstantem Durchfluss hast. Denn wenn die Kesseltemperatur schwankt, dann hilft es nichts, wenn du weißt: für eine Vorlauftemperatur von 50°C habe ich gestern eine Mischerstellung von 6ß° gebraucht. Jeff schrieb: > Muss ich bezüglich galvanischer Trennung etwas beachten? Ich würde dir sehr empfehlen, den Motor mit einem eignen Trafo/Netzteil zu versorgen, dass diese beiden Ansteuerleitungn tatsächlich potentialfrei sind. Denn in dieser hübsch bebilderten "Anleitung" ist nicht eindeutig zu sehen, dass du da eine Verbindung von Klemme 3 (Masse Y) nach Klemme 1 oder 5 (N) machen dürftest. Auch wenn das Bild untern in der Mitte mit der Verbindung von Ausgang X mit dem Eingang Y und der Brücke von N nach N die Möglichkeit einer Potentialgleichheit andeutet: ich würde das zumindest mal mit einem Poti vorneweg im 0-10V Bereich ausprobieren.
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Lothar M. schrieb: > Denn wenn die Kesseltemperatur > schwankt, dann hilft es nichts, wenn du weißt: für eine > Vorlauftemperatur von 50°C habe ich gestern eine Mischerstellung von 6ß° > gebraucht. Ich verstehe das Problem, aber ich würde dennoch den Ansatz mit der PWM verfolgen, da ich dabei etwas Neues lernen kann. Ich habe mir erstmals LTspice installiert und versucht, eine geeignete Schaltung zu erstellen. Der Ausgang des µC wird durch eine Spannungsquelle simuliert, die eine 10 KHz PWM mit 50 % Dutycycle erzeugt. Für die Kondensatoren im Tiefpass-Filter habe ich in der Simulation C1206C473K1RACTU von KEMET verwendet (Vielschicht-Keramik, 47 nF, X7R, 10 %, 100 V, 125°C), weil ich die zufällig sowohl in LTspice als auch bei Reichelt gefunden habe. Als OPV habe ich einen ziemlich teuren AD 820 verwendet (Single Supply, Rail2Rail), da es den ebenfalls sowohl in LTspice als auch bei Reichelt gibt. In der Anleitung des Stellmotors steht leider nichts zum Eingangswiderstand, daher habe ich in der Simulation 10 KΩ (R4) am Ausgang des OPV als "Last" verwendet. Vielleicht kennt ja jemand eine preiswerte Alternative zum AD 820, die im Single Supply Betrieb 24 Volt Versorgungsspannung verträgt und mit 10 KΩ Last am unteren Ende 0 Volt erreicht. Die Simulation scheint zu funktionieren und einen Ripple kann ich auch nicht erkennen. Da ich mit Filtern und OPVs jedoch noch nie etwas gemacht habe und es ja nur eine Simulation ist, wäre es sehr nett, wenn ihr euch die beiden Bilder kurz anseht. Lothar M. schrieb: > ich würde das zumindest mal mit einem Poti vorneweg im 0-10V Bereich > ausprobieren. In der Anleitung sind auf Seite 7 im oberen Bereich 3 Anschlussbeispiele zu sehen. Könnte ich meine Schaltung mit einem geeigneten OPV am 24 Volt Netzteil anschließen, so dass deren Minuspol mit Klemme 5 (N) verbunden ist, dann den Ausgang des OPV (R4 in der Simulation fliegt raus) an Klemme 4 (Y) anschließen und die Klemme 3 so wie im Beispiel 3/U einfach nicht belegen? Vielen Dank für eure Unterstützung.
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Jeff schrieb: > Der Ausgang des µC wird durch eine Spannungsquelle simuliert, die eine > 10 KHz PWM mit 50 % Dutycycle erzeugt. Und weil der Stellmotor mit Laufzeiten von 15..120s sowieso schnarchlangsam ist, reicht hinterher ein simples einstufiges RC-Glied mit einer Grenzfrequenz von z.B. 10Hz, dann hast du eine schöne glatte Gleichspannung einstellbar von 0..5V. Jeff schrieb: > Vielleicht kennt ja jemand eine preiswerte Alternative zum AD 820, die > im Single Supply Betrieb 24 Volt Versorgungsspannung verträgt und mit 10 > KΩ Last am unteren Ende 0 Volt erreicht. Nimm einen billigen LM358. Der kommt zwar nicht auf 0,00V herunter, aber das hier ist absolut auch kein Ding, wo es aufs letzte mV ankommt. Mein Ansatz wäre hier aber wesentlich minimalistischer etwa so:
1 | 24V |
2 | | |
3 | 5V --2k2--. 2k2 |
4 | --- | |
5 | v \ | |
6 | PWM ---- ----o---2k2--o-- Uout |
7 | 0/5V PNP |+ |
8 | === 100µ |
9 | | |
10 | GND --------------------o-- |
Die PWM-Uout-Kennlinie dieser Schaltung wegen des Innenwiderstands der Last etwas "verzerrt" (bereits bei 60% PWM werden 10V Ausgangsspannung erreicht), weil aber ein sowieso ein µC nötig ist, kann das damit ja locker linearisiert werden. Und wie gesagt: es muss in keinster Weise "genau" sein. Die gesamte Heizung gibt das schon nicht her. Jeff schrieb: > In der Anleitung sind auf Seite 7 im oberen Bereich 3 Anschlussbeispiele > zu sehen. Könnte ich meine Schaltung mit einem geeigneten OPV am 24 Volt > Netzteil anschließen, so dass deren Minuspol mit Klemme 5 (N) verbunden > ist, dann den Ausgang des OPV (R4 in der Simulation fliegt raus) an > Klemme 4 (Y) anschließen und die Klemme 3 so wie im Beispiel 3/U einfach > nicht belegen? Mein mentaler txt2schematic-Konverter hat einen Stackoverflow. Kannst du das mal als Schaltplan malen?
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Anschlussbelegung.png
34 KB
Lothar M. schrieb: > Mein Ansatz wäre hier aber wesentlich minimalistischer etwa so: Vielen Dank dafür, ich werde das heute Abend simulieren. Lothar M. schrieb: > Kannst du das mal als Schaltplan malen? Im angehängten Screenshot habe ich nur die Klemmen 4 bis 6 belegt und an den Klemmen 1 bis 3 nichts angeschlossen. Das müsste doch eigentlich dem Beispiel-Schema "3/U" auf Seite 7 der Anleitung entsprechen? An Klemme 4 liegt das Steuersignal (0 bis 10 Volt) vom OPV an. An Klemme 5 liegt der Minuspol des 24 Volt DC Netzteils an. An Klemme 6 liegt der Pluspol des 24 Volt DC Netzteils an.
Angehängte Dateien:
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Transistor-Schaltung.png
21 KB -
Transistor-Simulation.png
10 KB -
Transistor-Ripple.png
20 KB
Lothar M. schrieb: > Die PWM-Uout-Kennlinie dieser Schaltung wegen des Innenwiderstands der > Last etwas "verzerrt" (bereits bei 60% PWM werden 10V Ausgangsspannung > erreicht) Mit einem PNP Transistor funktioniert es bei mir nicht (Steuerspannung kommt nur leicht über die Versorgungsspannung des µC), aber mit einem NPN Transistor klappt es. Da mein µC mit 3,3 Volt läuft, habe ich auch die 5 Volt angepasst. Bei 58 % Dutycycle bleibe ich knapp unter 10 Volt (siehe Screenshots). Ist der Ripple von knapp 2 mV in Ordnung oder habe ich etwas falsch gemacht? Kann ich das Ganze so wie in der Schaltung an den Stellmotor anklemmen? Vielen Dank und viele Grüße Big Bubba
Lothar M. schrieb: > Und weil der Stellmotor mit Laufzeiten von 15..120s sowieso > schnarchlangsam ist, reicht hinterher ein simples einstufiges RC-Glied Vor allem, weil das thermische System dahinter Zeitkonstanten von mehreren Stunden bis Tagen hat. Die klassische Regelung dafür Lothar M. schrieb: > wenn der Ausgang des Mischers zu kalt ist, > dann lässt man den Mischermotor ein paar Sekunden (ein paar Grad) in > Richtung warm laufen lässt und wartet dann ab, ob das schon gereicht > hat. ist daher völlig ausreichend. Oliver
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