Die Schaltzentrale.

aktualisiert am 12.01.2012

Eine Haussteuerung bzw. Heizungssteuerung braucht irgendwie eine Schaltzentrale, die alles überwacht, Messdaten auswertet und entsprechende Steuersignale ausgibt.

Ich habe mich für einen PC entschieden, der im Normalfall die gesamte Kontrolle übernimmt. Leider 'frisst' so ein PC aber auch reichlich Energie. 90 bis 120 Watt sind da schon gute Werte.
Das war mir einfach zuviel, also musste eine Lösung her, die deutlich weniger Energie verbraucht. Die Lösung ist ein Mini-PC mit ca. 20 Watt Leistungsaufnahme.
Der Mini-PC, gerade mal so groß wie ein DIN A 4-Blatt wurde aber auch noch ein wenig modifiziert. Die normale Festplatte wurde durch eine SSD-Platte (SolidStateDrive) mit mittlerweile 60 GB ersetzt.
60 GB sind mehr als ausreichend, so können auch die Bilder der Überwachungs-Cam archiviert werden. Nach der Installation von Windows XP und allen Treibern bleibt noch ausreichend Platz für Daten und Steuersoftware, was für die nächsten Jahre sicherlich ausreichen wird.

Die SSD-Platten sind sehr stromsparend und geben kaum Wärme ab, ideal für solche Anwendungen. Bereits in anderen Projekten die extremen Bedingungen ausgesetzt sind, haben sich so ein Mini-PC und die SolidStateDrives super bewährt.

Die Schaltzentrale Der Mini-PC hat alles on Board, was benötigt wird. 2 x serielle Schnittstellen, Netzwerkanschluß, Druckeranschluß, 4 x USB, Grafik, Sound, Tastatur und Mausanschluß. Keine Erschütterungen, hohe oder niedrige Temperarturen können ihm was anhaben. Sein Standort ist im Keller neben der Heizung.
Selbst ein DVD-Brenner ist eingebaut, der aber nach der Installation des Betriebssystem abgeklemmt wurde um noch mehr Strom zu sparen.

Erfreulicher Weise befindet sich auch noch ein freier Steckplatz auf dem Board. Dieser wurde mit einer ISDN-Karte bestückt, um das gesamte System von außerhalb per Telefon steuern, oder um den aktuellen Status abfragen zu können.

Als Betriebssystem habe ich im Moment Windows XP eigesetzt, Windows 7 teste ich gerade.

Ein weitere Vorteil ist der kleine Lüfter, der aber nicht benötigt wird. Der Mini-PC kommt wegen seiner Stromspartechnik ganz ohne Lüfter aus und kann somit auch nicht sonderlich verstauben.

Später, wenn die Preise der SSD-Platten deutlich gefallen sind, werde ich dem PC eine größere Platte gönnen. Im Moment liegen aber die Preise für eine schnelle SSD-Platte mit 120 GB bei über 300,-- Euro. Die Billigmodelle gibt es bereits sehr günstig, sind aber dafür bei den Zugriffszeiten so langsam, daß sie für meine Steuerungsaufgaben nicht in Frage kommen. Mit der größeren Platte kann er auch gleich noch als Proxi- und Mailserver eingesetzt werden.

Die Steuer-Software für den habe ich selbst geschrieben und ist natürlich auf meine Belange angepasst. Mit der externen Hardware (Relais, Controller usw.) kommuniziert der PC ausschließlich über das Netzwerk. Das TCP/IP-Protokoll wickel ich mit dem Freeware-OCX von Catalyst ab. Das Winsocket-OCX von Microsoft ist einfach nur Müll. Die Kommunikation über RS232 habe ich aufgegeben, ebenfalls die Bausteine von Lantronix. RS232 habe ich durch TCP/IP ersetzt, die teueren Lanadapter von Lantronix, die ausschließlich über RS232 und eigenen Treibern anzusprechen sind, habe ich durch Lanadapter von WIZnet ersetzt. Erstaunlich wie stabil die kleinen Käfer arbeiten. Dabei sind diese um rund 30% günstiger als die XPort von Lantronix und sind meiner Meinung nach deutlich besser geeignet.

Da aber auch die Funkmodule (Schalter, Temperaturmessung, Wetterstation, Fernbedienung) über den PC angesteuert bzw. abgefragt werden sollen, habe ich ein LAN/FUNK-Gateway entwickelt.
Die Daten von Netzwerk werden in Funksignale umgesetzt und umgekehrt.


Mini-PC von oben Hier noch ein Foto von oben.
Eine tolle Technik. Der PC ist aufgeräumt hat aber leider nur noch Platz für eine ISDN-Karte von Fritz!. Die Festplatte ist für das Foto ausgebaut worden. Schön, daß man den PC nicht hört und er kaum Wärme abgibt. Den kleinen Lüfter habe ich mal drin gelassen, er dreht aber kaum bei diesen niedrigen Temperaturen.

Dank der Netzwerkverkabelung ist der PC nun nicht mehr wie früher an einen festen Platz gebunden. Es ist nur noch ein Netzwerkanschluß bzw. WLananschluß erforderlich. Es gibt nun keine Kabelbündel mehr, die die einzelnen Schalteinheiten ansteuern. Der Entschluß, alles dezentral aufzubauen hat doch jede Menge Vorteile gebracht.

An den PC wird ein Touchmonitor angeschlossen, Maus und Tastatur sind somit für den normalen Betrieb nicht mehr notwendig.


Weitere Infos zur Datenübertragung befinden sich hier.

Die Schaltzentrale benötigt Software. Diese steuert alles was zentral überwacht und geregelt werden muss. Ich habe mich für diese Art der Steuerung entschieden, weil ich hier 'schnell mal eben' einige Parameter, Regelkurven, Vorgaben und Funktionen komfortabel ändern kann. Es ist auch deutlich einfacher eine Software mit grafischer Oberfläche auf einem PC zu erstellen als für einen Microcontroller.
Auch existiert mittlerweile Software für die verschiedenenen Handys. Mir ist das alles zu 'fummelig' und zu klein


Die Energiezentrale. Die Software ist noch lange nicht fertig, viele Test-Buttons sind noch zu sehen

Status-Anzeige Der Screenshot zeigt den Status der "Abteilung Energie".
Alle Sensoren, bis auf die von der Solaranlage sind vom Typ Dallas DS18b20. Sie liefern alle wichtigen Daten für die Energieversorgung.

Jederzeit habe ich die Kontrolle über den aktuelle Zustand. Rechts im Bild ist das Menue für die weiteren Funktionen zu sehen.

Das Bild muss noch überarbeitet werden. Den Kaminofen gibt es (leider) nicht mehr, es fehlen noch die Prozess-Einheit BHKW (BlockHeizKraftWerk) welches sich noch immer als Baustelle in der Werkstatt befindet.
Die grafische Oberfläche erlaubt auch spätere Erweiterung ohne großen Aufwand. Alle Daten und Steuerbefehle werden über das Netzwerk übertragen. Die weitere Umsetzung nimmt dann ein Controller vor, der letztlich die Relais und Pumpen ansteuert oder die eingegenden Messwerte und Schaltbefehle an den PC zur Verarbeitung weiter reicht.

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