Mittwoch, 25. November 2015

5. Steuerung

Inhalt:
- ganz einfache Steuerung
- zweit ganz einfache Steuerung
-einfache Temperaturdifferenz Steuerung
              - Stromversorgung 
              - Temperaturdifferenzsteuerung
              - Lüfterwahl             
              - Servosteuerung Luftklappe
- echte Solarsteuerung
- Arduino
-ATtiny85

elektronische Steuerung

ganz einfache Steuerung

Einfach ein 10- 20 Watt Solarmodul an den Lüfter (5 Watt) schließen, fertig
Vorteil:
- je mehr Sonne, desto mehr Strom und desto mehr Lüfterleistung
- einfacher gehts wirklich nicht
Nachteil:
- egal welche Temperaturdifferenz innen/ Kolli --> sobald Sonne da ist wird Luft ins Haus geblasen
- takten des Lüfters wenn Modul noch nicht genug Leistung bringt da der Anlaufstrom des Lüfters höher ist als im Betrieb-> das hatte ich in Zusammenhang mit einer Temperaturdiffernzsteuerung, nervig wenn das Relais tackert
- kräftige Lüfter gehen so nicht, takten des Lüfters bei wechselnder Bewölkung,
- kalte Luft am Anfang,
- kein Nachlaufen oder Möglichkeit zum kühlen im Sommer bei Nacht  
- Servomotor steuern nur mit Batterie möglich

zweit ganz einfache Steuerung

Eine temperaturgesteuerte Steckdose, Zusatzfühler in den Kolli legen.
Habe ich für 25 € in eBay oder bei Amazon "geschossen"(weis nicht mehr).
 

Mit dieser temperaturgesteuerte Steckdose läst sich ohne weiteren Schnick- Schnack ein kräftigerer 220 Volt Lüfter betreiben der eine einfache Rückschlagklappe problemlos aufdrückt.
Allerdings sollte eine Thermosicherung für den Lüftermotor installiert werden (wenn nicht schon vorhanden), die die 90-100 Grad im Kollektor aushält.
Ohne diese Sicherung könnte im Schwergang oder Blockierfall (irgendwas geschmolzen) Dein Lüfter zum Wärmeproduzenten mit offener Flamme werden! Nicht immer kann eine normale Haussicherung den Brandfall verhindern! (siehe Toaster)
(Da weise ich mal darauf hin, das 220 Volt lebensgefährlich sind und nur vom Fachmann zu installieren sind)
 
Wer nicht mit 220 Volt hantieren will, steckt hier einfach ein Schaltnetzteil 12 oder 24 Volt ein und betreibt den entsprechenden Lüfter mit 12/ 24 Volt. Bleibt das Problem mit der Luftklappe.

Allerdings lassen sich nur feste Werte (zB einschalten grösser 20 Grad, ausschalten kleiner 19 Grad) einstellen. Im Wochenendhaus muss dann bei nichtbewohnen das entsprechend angepasst werden (zB ein = grösser 10 Grad).
Eine Temperaturdifferenz schalten ist dann nicht (ein = wenn Kollitemperatur grösser Innentemperatur) egal welche Temperaturdifferenz innen/ Kolli --> sobald Sonne da ist und Schalttemperatur erreicht wird, wird Luft ins Haus geblasen

einfache Temperaturdifferenz Steuerung
einfach deshalb (alles ist relativ :-) ), weil sie aus Bausätzen besteht und man keine expliziten Mikroelektronikkenntnisse (Transistorschaltungen, Leiterplattenerstellung usw) braucht.

Zusammengefummelt aus Bausätzen Servotester, Temperaturdifferenzsteuerung, Step-Up- Wandler, Step- Down-Wandler sowie PC Lüfter und Schaltnetzteil
  • Stromversorgung 
          2 Lüfter a 0,3 bis 0,5 Ampere plus Steuerung plus Servomotor--> mit 2,2 Ampere Schaltnetzteil   sollte ich genug Reserven haben und denoch wenig Strom im Stand-By verbrauchen



  • Temperaturdifferenzsteuerung
           beide bei Conrad.de bestellt und funktionieren bis heute
             

Conrad Temperatur-Schalter 194883 Bausatz 12 - 15 V/DC/8 A Temperatur-Regelbereich (°C) -10 bis +100 °C für ca 20 €

TowiTek Temperaturdifferenz-Steuerung Baustein 10 - 15 V/DC oder 9 - 12 V/AC Temperatur-Regelbereich (°C) 0 bis 100 °C für ca 16 €




  • Lüfter 12 Volt
          bei Caseking.de bestellt und funktioniert trotz 16 Volt Betrieb problemlos
            - Spectre Pro 200 (251 m3/h, 1,26 mmH2O, 27,5 db) für ca 15 €
            - Akasa Viper 140 (186 m3/h, 3,12 mmH2O, 26 db) für ca 15 € -> wobei der lauter ist wie der Spectre 

Bilder vom eingebauten Viper an der Luftklappe:


Erkenntnis1 (und nicht nur meine): 
Die Prospektwerte der Flowwerte sind freistehend! Also wird ein eingebauter Fan niemals und nirgends die zB 251 m3/h erreichen! Eher die Hälfte oder weniger, das hängt vom Luftwiederstand bzw. dem Druckluftverlust Deiner Anlage ab.

Erkenntnis2:
Ohne Anemometer wirst Du keine Luftmenge ermitteln können.
Und selbst das ist nicht ohne Fehler. Hältst Du das Gerät in die Klappe, veringerst Du die Fläche des Luftstromes!
Oder Du zapfst die Tachowelle des Lüfters (soweit vorhanden) an und rechnest ein wenig. Aber das ist wieder ein Arduino- Fall oder so.
Oft wird in Foren zum ermitteln der Lufmenge die "gelbe Sack-Methode" vorgeschlagen.
Bin ich kein Fan von.
Hier ein Rechenbeispiel mit 2 Säcken 60 / 120 Liter:


Liter Sack sek m3/h
60 1 216
60 2 108
60 5 43,2



120 1 432
120 2 216
120 5 86,4
Gut zu sehen, wie ich finde, im unteren Bereich noch durch Sekunden zählen machbar (mehr wie 5 sek), füllt der Sack sich innerhalb von 5 Sekunden ist die Fehlerabweichung pro Sekunde zu groß!!!
Wie schnell ist ne Sekunde um, ein Messfehler von 1-2 Sek ist immer mit inbegriffen (waren das jetzt 1 oder 2 sek bis der Sack voll ist ?; wann genau ist den voll?) 
Es ist ein gravierender Unterschied, ob Du ein Luftvolumen von 100 oder 200 m3/h umwälzt! Daraus ermittelst du mit dem Temperaturunterschied auch Deine Leistung. 
Bei einem T Delta von 30 Grad macht 100m3/h = ca 1000 Watt, 200m3/h = ca 2100 Watt aus!


Da die Lüfter schon eingebaut sind gibts vorerst auch keine Fotos.

  • Servosteuerung Luftklappe
Die Idee stammt hier her: http://www.trubadu.de/shop/pdfartikel/rueckschlagklappe.pdf

Also Servotester bei Conrad bestellt, Lötkolben in die Hand genommen und zusammengelötet bis auf den Poti. 
Conrad Servotester für Analogservos Bausatz Bestell-Nr.: 234915 - 62 für ca 5 €

Den Poti durch 3 Kabel ersetzt. 2 Potis auf extra Lochrasterplatine gesetzt. Ein Relais statt eines Schalters schaltet  die 2 Endlagen des Servos.
Falls diese Pdf nicht mehr verfügbar, hier das Wesentliche:
http://www.trubadu.de/shop/pdfartikel/rueckschlagklappe.pdf    Auszug


So schaltet die Temperaturdiffernzsteuerung(Tds) den Lüfter ein und gleichzeitig durch das Relais den Servo auf "Klappe auf". Die Spannungsversorgung der Servosteuerung selbst darf nicht durch die Tds versorgt werden da sonst die Klappe nicht mehr zu fährt. Da ich nur ein Netzteil verwenden wollte, habe ich die 12 Volt der Tds abgezweigt und  mit einem Schaltregler Step Down versehen und auf die 5 Volt des Servos heruntergeregelt.
Bei Pollin bestellt: 
Bausatz Step-down Wandler Bestellnummer:810 121  für  ca 7 €
Auf 5 Volt heruntergereglt funktioniert Servosteuerung und Servo ganz gut.
oder von Conrad

Bei Amazon bestellt:  
DC-DC Step Up Power Apply 3V-32V to 5V-35V XL6009 400KHz 4A Max für ca 4 €
 
Der Step Up tunt den Lüfter von 12 Volt auf 16 Volt.
Die Idee, den Lüfter mit mehr wie 12 Volt zu betreiben, "klaute" ich im Black300 Forum.
Das funktioniert bisher auch klaglos.

So sieht das dann im Blockschaltbild aus:

oder so in echt, schön übersichtlich *lach*

vorn links= Lochrasterplatine mit  Relais und 2 Potis; hinten links=  Conrad Servotester
Rechts= Pollin Step Down


Im nachhinein stellt sich heraus, das das Signal des Testers für die Servosteuerung nicht gut erzeugt wird, auch nicht bei Batteriebetrieb. Der Servo zappelt. Das nervt schon. Da ich kein Oszi besitze um der Ursache (wahrscheinlich kein ausreichend genaues Rechtecksignal) zu lokalisieren, habe ich der gesamten Steuerung eine temperaturgesteuerte Steckdose vorgeschaltet.
Eine für 25 € .
 

Der Fühler liegt im Kolli. Ab 20 Grad wird eingeschaltet. So entfällt das zappeln, wenn eh nichts geerntet werden kann (bei Bewölkung, Abends, Nachts).

Und deshalb wird eine andere Steuerung benötigt. Der Arduino rückt hier erneut mit seinen Fähigkeiten in mein Blickfeld. Erste Versuche steuerten den Servo problemlos und ohne zappeln.

echte Solarsteuerung

Solche Steuerungen sind zwar für Solarthermie (Warmwasser) gedacht, wurden auch für Luftkollektoren erfolgreich eingesetzt.
!!Nicht verwechseln mit einer Regelung für Photovoltaik!!
Ob am Ende eine Pumpe oder ein Ventilator betrieben wird, ist der Steuerung egal, solange die maximale Stromstärke, die die Steuerung schalten darf, nicht überschritten wird.
Einfach im Internet nach Solarregler/ Differenzregler suchen.

Resol, Ncon, Steca, UVR um mal so einige zu nennen.

2 Beispiele:

Temperaturregler mit Drehzahlregelung und Wärmemengenzählung für ab 70€:
http://www.energiedirekt.eu/Solarthermie/Solarregler/Solarregler-Resol-DeltaSol-CS-2.html?gclid=CMOEgemgkMsCFQUFwwodeQIATw


SOLARREGELUNG Differenzregle​r Solarsteuerung Solarregler für ca 40 €:
http://www.ebay.de/itm/SOLARREGELUNG-Differenzregle-r-Solarsteuerung-Solarregler-2-sensoren-inklusive-/200771971929
 

Besser wie die temperaturgesteuerte Steckdose.
Ich will aber die Eierlegendewollmilchsau! (regeln, aufzeichnen, berechnen usw)


Arduino

ATtiny85

beides aus Platzgründen jetz hier --> 10. Arduino & ATtiny

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