WTC nano, standalone-Controller für den Kaminofen-Wärmetauscher.
Version II



aktualisiert am 04.01.2011

aktueller Status:
- 14.07.2009 Berechnung und Speicherung der MIN/Max-Werte funktioniert
- 08.07.2009 Programmierung der Zeitwerte und RTC (Echtzeituhr) funktioniert
- 04.07.2009 Programmierung der Einstellwerte funktioniert
- 30.06.2009 Menueführung für Einstellwerte eingebaut
- 29.06.2009 Echtzeituhr zur Zeitsteuerung eingebaut
- 27.06.2009 wg. eines weiteren Projektes 3. Sensor-Eingang eingebaut
- 16.06.2009 beide Sensoren können unabhängig angesprochen werden
- 15.06.2009 Sensorerkennung für DS18-B-20 und DS18-S-20 eingebaut
- 14.06.2009 Ansprechen von Sensor 1 funktioniert
- 12.06.2009 Fehlerbeseitigung im Schaltplan
- 10.06.2009 löten der Platine für den Prototypen
- 06.06.2009 Schaltplanerstellung

WTC nano ist ein Controller (Steuerrechner), der vollkommen autark einen Wärmetauscher kontrolliert und regelt.

Nachdem ich die erste Version ausgemustert hatte, konnte ich mich vor Anfragen kaum retten. Selbst hatte ich bisher keinen Bedarf an so einem Controller, da das gesamte Haus über einen PC gesteuert wird. Diese PC-Steuerung beinhaltet auch den Conroller für den Kaminofen bzw. für dessen Wärmetauscher.

Den neuen Controller habe ich entwickelt, weil die Nachfrage immer größer wurde und ich weitere, außergewöhnliche Projekte realisieren muss (möchte) und in den vielen Mails geschildert wurde, wie schwierig es doch ist, an eine Steuerung für einen Kaminofen zu kommen.


Es handelt sich um den ersten Entwurf und deshalb sollte keiner diese Schaltung zu dem jetzigen Zeitpunkt nachbauen, da sicherlich noch die ein oder andere Änderung vorgenommen wird !

Noah
Das Ansprechen des Dallas-Sensor DS18B20 und DS18S20 funktioniert.
Das Auslesen der Seriennummer und der Temperatur funktioniert stabil. Das Umrechnen der Bits in lesbare Temperaturwerte war schon ein Stück Arbeit. Hat man diesen Sensor erst mal im Griff, ist alles weitere kein Problem. Aber erst einmal dahin kommen ist schon eine knifflige Sache. Dafür sind die Sensoren unglaublich genau. Die Angaben im Datenblatt stimmen wirklich. Auflösung, Temperaturbereich und Linearität sind für diese Anwendung einfach klasse.

Der Sensor kann an einem Bus-System oder auch einzeln betrieben werden. Ich habe mich für den Einzelbetrieb entschieden, da in dieser Betriebsart die Seriennummer des Sensor keine große Rolle spielt und die Sensoren später ohne weiter Maßnahme ausgetauscht werden können.


Was kann der WTC nano (WärmeTauscherController, nano=weil er so klein ist) in der Version II ?

  • arbeitet nach wie vor "standalone", kann manuell oder über einen PC programmiert werden
  • erfasst die Temperatur eines Wärmetauscher, schaltet bei einer vorgegebenen Temperatur ein Relais für das 3-Wege Ventil
  • regelt die Drehzahl der Pumpe
  • trennt bei Bedarf den Steuerkreis der Pumpe von der Heizung
  • über ein zusätzliches Relais kann die Heizung auf Wunsch abgeschaltet werden


  • Der neue Controller wurde zur Vorgängerversion in einigen Punkten verändert bzw. verbessert:

  • Austauscht der PT 1000-Sensoren gegen Dallas DS18-B-20 Temperatursensoren (kein Abgleich mehr nötig)
  • Austausch des PIC 16F876 gegen einen leistungsfähigeren PIC 18F252
  • Ersatz schwer beschaffbarer Bauteile gegen handelsübliche Komponenten
  • verbesserte Menueführung


  • Der vorläufige Schaltplan des WTC nano II. Ohne SMD-Bauteile einzusetzten passt alles auf eine halbe Europakarte. Wer mehr über den Dallas-Sensor DS18B20 wissen möchte kann sich hier informieren.


    Zur Schaltungs selbst.
    Die CPU PIC 18F252 wird über einen 10 Mhz-Keramikschwinger getaktet. Es hätte auch ein 4 Mhz Schwinger gereicht, ich hatte aber gerade nichts anderes. Wie schon erwähnt, wird zur Messung der Temperaturen ein Dallas DS18B20 eingesetzt.

    Der WTC nano II verfügt über 2 Temperaturmesseingänge. Es würde auch ein Fühler reichen, aber es ist noch eine Erweiterung vorgesehen. So wird die Software später erweitert, so daß der WTC nano II als Temperaturdifferenzregler eingesetzt werden kann. Diese ist z.B. bei thermischen Solaranlagen erforderlich.
    Dazu später mehr.....

    Der WTC nano II überwacht die Temperatur des Wärmetauscher und schaltet mit Erreichen der Einschalttemperatur das Relais K2 ein, welches das 3-Wege-Ventil ansteuert. Gleichzeitig wird Relais K3 ein- bzw. umgeschaltet. Dieses dient zur Pumpensteuerung. Um aufwendige Verdrahtung zu umgehen, kann abhängig von der Beschaltung die Pumpe vom Gas- oder Oelbrenner abgeschaltet und auf den WTC nano II aufgeschaltet werden. So ist eine galvanische Trennung von Brenner problemlos möglich. Auch die direkte Ansteuerung ist vorgesehen.
    Die Drehzahlsteuerung der Pumpe und damit die Durchflußgeschwindigkeit des Wärmetauscher erfolgt über den MP240 D4. Es handelt sich um einen sogenannten Nullspannungsschalter. Damit habe ich eine sogenannte Frequenzpaketsteuerung realisiert, welche seit mehr als acht Jahren problemlos funktioniert. Die Frequenzpaktesteuerung ermöglicht eine sichere Drehzahlsteuerung von 30 bis 100%. Je höher die Temperatur im Tauscher um so schneller fördert die Pumpe.

    Aus vielen Mails habe ich von den Versuchen gehört, den Wärmetauscher OHNE Drehzahlsteuerung zu entladen. So richtig hat das in keinem Fall funktioniert.

    Die Versorgungsspannung wird aus einem Trafo gewonnen, die stabilisierte 5 V Versorgung über einen 7805 reicht vollkommen aus. Zur Syncronisation der Pumpensteuerung entnehme ich über die Zenerdiode die positiven Wechselspannungspulse vor dem Gleichrichter. Damit wird die Frequenzpaketsteuerung syncronisiert.

    In der Schaltung kommen nur Bauteile zum Einsatz, die ohne große Probleme auf dem Elektronikmarkt beschafft werden können.

    Einige Anschlüsse (mit ICP gekennzeichnet) und das Relais K1 sind nur zur Programmierung erforderlich. Das DOT-Matrix-Display (es können verscheidene Typen angeschlossen werden (Steckerbelegung beachten), JP1 und K1 dient zur Programmierung







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