Montag, 31. Dezember 2018

Smart Home Teil 6 von X - Holzvergaser digitalisieren

Mein geliebter Holzvergaserkessel ohne Elektronik wird digitalisiert! Widerspricht sich das nicht? Eigentlich ja.... und genau genommen habe ich auch an der Heizung selbst nichts verändert. Lediglich ein paar Sensoren sind dazu gekommen, die es mir erlauben vom Wohnzimmersofa oder von der Strandliege meine Heizung zu kontrollieren.

Eine Eingriffsmöglichkeit wäre mir auch zu heikel gewesen, darum habe ich lieber die Finger davon gelassen.

Das Bild oben zeigt schematisch meine Heizung, An der linken Seite befindet sich der Pufferspeicher, welcher auf diesen Bild gerade randvoll ist, und auf der rechten Seite befindet sich der Holzvergaser Atmos DC 25 GS. In der Mitte oben ist der Heizkreisverteiler mit seinen 3 Pumpengruppen zu sehen. Aktuell wird aber nur HK1 (Heizkreis 1) gemessen. WW steht für Warmwasser und RLA für Rücklaufanhebung.

Wie auf der Darstellung auch steht, besteht der Pufferspeicher aus 2x 800 Liter Speichern, welche hier der Einfachheit als ein Puffer gezeichnet wurde. Da ich auf den ersten Blick den Füllstand des Speichers sehen wollte habe ich mich für die Balken entschieden welche standardmäßig im IoBroker VIS verfügbar sind.
Der Holzvergaser wurde ganz einfach mit zwei Analogen Anzeigen für Vor- und Rücklauf ausgestattet.
Zusätzlich wird die Rücklauftemperatur vor der Rücklaufanhebung und die Vorlauftemperatur vor dem Verteilerbalken angezeigt - ebenfalls analog.

Umsetzung

Auf die Idee kam ich schon als ich die WLAN Wetterstation baute. Allerdings hätte ich für dieses Projekt gleich 12 Sonoff TH 10 oder 16 samt Sensoren benötigt, was in Summe etwa 150€ gekostet hätte. Das wär jetzt nicht die Mega Investition gewesen, aber für mich trotzdem zu teuer. Ich bin halt geizig....
Gebaut hab's ich schlussendlich um 50€. Das Tolle bei der Tasmota Software ist, dass sie sehr vielseitig  und individuell anpassbar ist. So lassen sich an einen Sonoff mehrere Sensoren des Typs DS18B20 anschließen. Durch die einprogrammierte Sereiennummer in den Sensoren lassen sie sich danach im Betrieb auch stets sicher unterscheiden. Es sind auch nur 3 Leitungen die mit jedem Sensor verbunden werden: Versorgung + (3,3V), Versorgung - (0V) und Daten. Außerdem muss in der Tasmota Software vor dem Programmieren noch eine Funktion aktiviert werden, um mehrere dieser Sensoren ansprechen zu können










Dies geschieht einfach durch das Entfernen der zwei // Zeichen in der my_user_config.h Datei, bei der #define USE_DS18x20 Zeile. Wie Programmiert wird habe ich bereits hier geschrieben.
Es sind maximal 8 Sensoren an einen Sonoff möglich, weshalb ich zwei TH 10 verbaut habe.
Ich habe die Sensoren ohne Stecker, aber mit Kabel verwendet, da sie günstiger sind und sonst ohnehin nur ein Sensor in den Klinkenstecker passen würde.

Sonoff TH 10/16 umbauen

Sparfüchse werden jetzt meinen, dass für dies auch ein Sonoff Basic ausreichen würde. Immerhin bietet dieser nahezu die gleich Hardware wie der TH10/16. In diversen Foren wurden auch schon die einen oder anderen Projekte damit vorgestellt. Auch ich wollte meine Heizung mit dem Basic digitalisieren. Aber als ich dann die Leiterplatte betrachtete und die Spannungsabstände zwischen 230V und dem Prozessor, wo ja dann die DS18B20 angeschlossen werden, genauer unter die Lupe nahm, kam ich schnell von diesem Vorhaben ab.
Soweit ich das beobachten konnte ist der ESP8266 im Basic zwar galvanisch getrennt von der Netzspannung, allerdings sind auch nur ca. 0,3mm Abstand zwischen den beiden Stromkreisen.

Zur Erklärung: Galvanische Trennung bedeutet, dass keine elektrische Verbindung zwischen der Netzspannung und den Prozessorteil besteht. Die Energie wird hier über ein magnetisches Bauteil, dem Trafo, übertragen, welcher intern, zwei von einander getrennte, Wicklungen aufweist. Im Sonoff Basic wäre nicht mal das von Nöten, da im originalen Zustand keine berührbare Leitung nach außen kommt. Baut man in den Basic aber einen externen Sensor ein, wäre das aber so. Obwohl der kleinste Sonoff zwar eine galvanische Trennung besitzt, wären aber trotzdem nur 0,3mm zwischen meiner Hand, welche den Sensor anfasst, und dem was aus der Steckdose kommt. Das ist rein rechtlich gesehen nicht OK und es hat auch schon sehr viele Tote wegen diesem Umstand gegeben. USB-Ladegeräte unbekannter Herkunft mogeln da meistens....
Der Sonoff TH 10/16 bietet hier mindestens 2,5mm Abstand und der Trafo hat eine Sekundärwicklung aus TEX-E Draht (3-fach isoliert). Das ist auch rechtlich OK. Also bitte einen TH 10/16 verwenden.

Der Einfachheit sollte man den Klinkenstecker als Ausgang verwenden, an dem dann die  restlichen Sensoren angeschlossen werden. Ich habe mich aber dazu entschieden eine eigene Klemme ans Gehäuse des Sonoff zu kleben. Dabei ist zu achten, dass keine Leitung zur Klemme in den Primärteil gelangt.




Jeder DS18B20 Sensor hat eine rote, schwarze und gelbe Leitung. Alle Roten werden verbunden, alle schwarzen werden verbunden und die gelben ebenso. Danach werden die 3 Kontaktstellen wie folgt mit dem Sonoff verbunden:
Leichter geht das mit dem Klinkenstecker... Dieser hat ebenso eine rote, gelbe und schwarze Leitung mit der die Sensoren verbunden werden. Technisch gesprochen hängen alle der 8 möglichen DS18B20 parallel und an der gleichen Busleitung.
Wichtiger Hinweis: der rote Pfeil im Bild oben zeigt auf einen SMD Widerstand der Größe 0603, welcher original einen Wert von 10kOhm hat. Dieser sollte durch einen niederohmigen Widerstand, etwa 3,3 kOhm, ersetzt werden.  Somit werden die längere Leitung und die erhöhte Kapazität an der Datenleitung ausgeglichen.

Montage

Da ich sowieso schon ein Holzbrett für Thermometer an meinem Pufferspeicher montiert hatte, habe ich auch gleich auf diesen den Sonoff TH montiert. Die Sensoren kann an entweder in die Tauchhülsen stecken oder unter der Schaumstoffisolierung platzieren. Funktioniert beides gut.

Im Übrigen habe ich auch Verteilerdosen montiert, damit das verkabeln leichter fällt. Ich habe also vom Sonoff ein 3 poliges, geschirmtes, Kabel bis zur Verteilerdose gelegt, und hab dann dort die einzelnen Sensoren angeschlossen.
Mit Schlauchschellen im entsprechenden Durchmesser können die DS18B20 auch an ein Rohr geschnallt werden. Unter Beigabe von Wärmeleitpaste stimmen dann auch die angezeigten Temperaturen. Isolierung drüber nicht vergessen (siehe Bild oben).

So präsentiert sich anschließend die Oberfläche des Sonoff TH 10/16 mit mehreren DS18x20 Sensoren:

Jetzt muss man nur noch raus finden, welcher Sensor welche Nummer hat, in dem man jeden der Reihe nach mit den Fingern oder warmen Wasser erwärmt und die Temperaturen auf der Weboberfläche kontrolliert.

WLAN

Da im Heizraum, im Keller nicht gerade eine gute WLAN Verbindung herrscht, habe ich einen WLAN-Repeater verwendet. Leider dämpft eine Kellerdecke, vor allem das darin enthaltene Eisen, sehr stark das WLAN Signal, so dass die im Erdgeschoss aufgestellte Fritzbox nicht bis in den Heizraum Vordrang, und das obwohl die Geräte von AVM schon von Haus aus mit besseren Antennen gesegnet sind. Also habe ich einen Mesh-fähigen Repeater (Fritz!Wlan Repeater 1750E) als LAN-Brücke im Heizraum eingesteckt. Positiver Nebeneffekt: Der halbe Keller wird nun mit perfekten WLAN bestrahlt. Die andere Hälfte wird durch meine "alte" Fritz!Box 4040 erleuchtet (die stand vor der Fritzbox 7590 im Erdgeschoss). Nennt mich verrückt, aber eine komplette AC-WLAN Abdeckung im Keller hat schon was. ;-)

Holzvergaser mit Touch-Display

Da ich ja einige analoge Thermometer in den Pufferspeichern durch digitale Sensoren ersetzt habe, ich aber auf eine Anzeige nicht verzichten wollte, bekam mein rein elektrischer, nur durch Thermostate gesteuerter Atmos DC 25 GS ein passendes 7 Zoll Touch Display. Wohlgemerkt, ein Ofen mit Touchdisplay kostet nicht unter 10.000€. Ich habs an meinen 2.500€ Kessel um knapp 200€ nachgerüstet - Fernabfrage dank VPN der Fritz!Box inklusive!
Und so präsentiert sich der Atmos nun:










Das Display  wird von einen Raspberry Pi 3 angesteuert. Übers WLAN erhält der Einplatinencomputer seine Daten vom IoBroker Server, welcher ebenfalls aus einen Pi 3 besteht.
Damit ich im Nachhinein auch den Abbrand kontrollieren kann, kann ich mir auch zwei Graphen anzeigen lassen - einer zeigt die letzten 6 und der andere die letzten 24 Stunden an:










Im linken Bild sieht an wie beim zweiten Abbrand die Rücklauftemperatur am Schluss vom Abbrand ansteigt. In diesem Fall waren die Pufferspeicher bereits voll. Da hatte ich die Nachtabsenkung meiner neuen elektronischen Heizkörperthermostate nicht eingerechnet.

Die Heizung im Betrieb:
Puffer komplett leer:
Puffer komplett voll:
Irgendwas dazwischen:


Kommentare:

  1. Danke für diesen tollen Blog. Macht weiter so.

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  2. Hallo, cooles Projekt. Stehe gerade vor fast der selben Aufgabe. 2 Fragen: kann man sich die ganze Löterei im Sonoff sparen, indem man den gesteckten Sensor hinter der Klinke kappt und von da ab weitere Sensoren in Reihe schaltet? Wo hast du den Widerstand verbaut?

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    1. Steht alles im Text und zwar im Absatz oberhalb von "Montage" ;-)

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  3. Danke, funzt also. Ich werde aber einen Metalfilm-Widerstand zwischen power und Gpio setzen. In anderen Foren wird auf 4,7k Ohm verwiesen. Hängt das von der Anzahl der betriebenen DSB ab?

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    1. Du kannst natürlich auch einen 4,7K Wid rein geben. Das ist abhängig von der Anzahl der Sensoren und der Kabellänge.

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  4. Danke, hast du auch einen extra Warmwasserspeicher?

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  5. Oh, hab grade in deiner VIS gesehen, das es einen gibt. Wie hast du das mit dem analogen Termostat (in der unteren Tauchhülse)? Sprich die Regelung der Temperatur und Zeit für die Warmwasserbereitung. Würde gerne ein Bild einfügen, das du weißt was ich meine...

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    1. Der Boiler regelt seine Temperatur selbst und schaltet mit einem potentialfreiem Kontakt die WW-Pumpe. Diese läuft aber nur wenn der Puffer über 65°C hat. In der Übergangszeit läuft parallel zur Heizung noch die Wärmepumpe vom Boiler, welche sich separat schalten lässt.

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  6. Moin, aber hier sehe ich vlt. noch Optimierungsbedarf und Einsparpotential. Der WW-Speicher hält vereinfacht gesagt, den ganzen Tag die eingestellte Temperatur (60 Grad) vor. Wochentags bin ich 10h nicht zu Hause. In dieser Zeit benötige ich demzufolge kein warmes Wasser. Da müsste es doch auch eine Lösung mit Sonoff Th 16 geben?

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    1. Kann man alles machen, aber ob das so viel bringt bezweifle ich.

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  7. Glaub schon; sooo hab das mit TH16 hinbekommen. Vielen Dank nochmal. Auch deine anderen Sachen hier auf der Seite sind interessant👍 Respekt für deinen niveauvollen Enthusiasmus🤟🤟 Eine Frage noch: Werden die Sensoren mit der Spitze oder vollflächig unter die Dämmung der Speicher angelegt?

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    1. Danke Danke!! :-)
      Ich hab sie als Ganzes rein gegeben.

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