Stufenlose Heizstabregelung

[aiole]

Danke für die Erklärungen. Mit dem zweiten Gerät habe ich auch direkt einen USB-Anschluss, oder könnte ich die GPIO-Pins eines Raspis für RS485 nutzen? (An irgendwen muss ich ja den per http übertragenen Watt-Wert von der openWB hintransferieren und da muss ja irgendeine Hardware dran sein, die dann Richtung PWM geht. Und direkt an die openWB dranknüppern ist doof, weil a) es openWB-Hardware ist und b) bestimmt 80m zwischen Wallbox und Heizstab liegen)

a) direkt: RPi => USB/RS485 => 485/PWM-Konverter
b) indirekt: LAN => LAN/RS485 (Protoss/ELFIN) => 485/PWM-Konverter

Die Doku von TA zum Regler gibt folgendes her:
Die Ausgabe erfolgt wahlweise als Spannung (0 - 10 V) oder als PWM-Signal.
...
Im Modus PWM (Pulsweitenmodulation) wird ein Rechtecksignal mit einem Spannungspegel von ca. 10V und einer Frequenz von 1kHz mit variablem Tastverhältnis (0 - 100%) erzeugt.

=> 12V-Konverter 485/PWM
Die 12V bekommt man mit einem simplem Spannungsteile (R1/R2, Physik Kl.10) auf 10V-Level.
1kHz ist eine typische Standardfrequenz, die der Hersteller des Konverters Dir sicher passend macht. => anfragen

Im Heizstab steht:

Um den EHS-R ohne Funkverbindung zu betreiben (z.B. in Verbindung mit Regler UVR16x2), verfügt der E-Heizstab über einen PWM-Eingang. 10-90% PWM entsprechen 0-3000W Leistung, der Betrieb beginnt aber erst bei mind. 45W (entspricht etwa 12% PWM).

Sollte auch mit 0...100% gehen. Zur Not wird per SW auf 10....90% eingegrenzt.

Der verlinkte Regler scheint mir dann nicht doch ganz zu passen: Zum einen 12 statt 10V und die Frequenz ist mit 10kHz eine Größenordnung zu hoch. Aber man soll ihn ja frei programmieren können.

s. oben
Frei programmieren geht nur mit uC, aber R und C anzupassen, um auf 1kHz zu kommen, wird der Hersteller sicher ermöglichen.
Bei der Anfrage unbedingt an das RS485-Protokoll denken! Ohne die Registerbeschreibungen nützt 485 nichts.

Alternativ hatte ich schon mal bei Tinkerforge nachgeschaut: Die haben da ein CAN-Busmodul. Mit dem könnte ich ein neues Gerät auf dem Bus simulieren und so einen Wert in die TA-Welt reinschreiben. Ist natürlich ziemlich albern dieser ganze Aufwand, nur weil die mit ihrem C.M.I. nicht kompatibel modbus sprechen können, so dass ich da mit nodeRED oder iobroker rankomme. (Aktuell geht der EVU-Wert aus dem e3dc parallel per modbus an openWB und C.M.I., da ist natürlich ein zeitlicher Versatz drin, wenn die openWB den Heizstab einschaltet und die Zielleistung vom EVU-Punkt kommt)

Ich war mal TA-Fan, aber dieses CAN-Zeug statt LAN hat mich in 2006 bewogen, eine eigene webbased Heizungsregelung mitzuentwickeln. Speziell CAN und die analogen Temp.-sensoren waren mir ein Graus. Seit 15 Jahren laufen hier >25 Temp.-sensoren ohne Ausfall 1-wire DS2420 volldigital (kein Abgleich o.ä. erforderlich).

=> Für einen Heizstab sollte das am sinnvollsten wie oben bei a),b) beschrieben, realisiert werden. Wenige Bauteile, Kleinspannung, keine extra uC-, CAN-Orgien und Standardprotokolle.
Ich denke, diese Lösung würde sehr viele Leute zum Nachbau animieren.

[kunzsolartec]

Danke für die vielen Anregungen.

- Smartfox ist ein eigenständiger Regler. Das macht hier keinen Sinn. Es ging nur um den Leistungssteller als Bauteil. Die Marke ist ohne Belang.

- Das System von TA gefällt mir sehr gut. Wir haben das auch mit dem TA-Regler im Einsatz. TA kommuniziert wie geschrieben via CAN-Bus. Das schient mir nicht so ohne wieteres kompatibel.

- Eine 0/1 Regelung des Heizstabs über ein shelly o.ä. ist nicht das Ziel. Gerade ein 1-phasiger Heizstab geht dann nur an oder aus. Es gibt auf dem Markt auch dreiphasige Heizstäbe mit je 500W Abstufungen. Das ist klar.

Mein Ziel ist eine Ansteuerung eines Leistungsstellers, der ein Eingangssignal von z.B. 0-20 mA hat. Der Leistungssteller nutzt PWM zur Heizstabregelung. Spielt allerdings auch keine Rolle für die Ansteuerung. Man könnte gut den Ohmpiloten einsetzen, der aber für diese Anwendung viel zu viel kann und entsprechend zu teuer ist.

Vieleicht gibt es dennoch hierfür eine Lösung.

[aiole]

Welcher ist denn der günstigste Heizstab mit Leistungsregelung?
Dessen Steuerinput (PWM, 0...5V, 0...10V, 4...20mA, o.ä.) muss doch nur von openWB => LAN o. USB zum Heizstab-Steuerinput konvertiert werden.
So ein Konverter sollte keinesfalls ein halber Rechner sein. Wenn nicht simple mit etwas Hühnerfutter, dann max. ein 8-bit Mini-uC (Arduino).

[kunzsolartec]

Es geht jeder Heizstab mit Nulleiter. Ist bei 1phasig grundsätzlich schon mal gegeben.
Leistungssteller mit PWM-Signal gibt es in unterschiedlichen Leistungsklassen und mit den beschriebenen Eingangssignalen. Beide Bauteile separat sind nach meinen Recherchen deutlich günstiger als ein Heizstab mit integriertem Leistungssteller. Bei den Kombigeräten ist die Auswahl auch nicht wirklich groß.

[Gero]

Ah, ich glaube, nun hab' ich es verstanden. Der Heizstab ist ein dummer, der nicht regelt. Die Regelung kommt über den Leistungssteller. (aka "Dimmer"). Meiner ist schon einer, der Leistungssteller bereits im Heizstab integriert hat.

Hier ist ein solcher separater Leistungssteller aus der TA-Welt mit 400W allerdings für die 3kW eines üblichen Heizstabs ein wenig unterdimensioniert:

https://www.ta.co.at/x2-energiemanageme ... -2x-400-w/

Für eine allgemeingültige Lösung wäre nun ein Signalkonverter LAN -> Leistungssteller gesucht. Für den LAN-Part könnte man ja seitens openWB ein Modul analog zu den mypv-Geräten schreiben. Arduino wäre ja vielleicht der richtige Weg - hier ist einer, der das schonmal gemacht hat.

https://create.arduino.cc/projecthub/mu ... ial-ae9d71

Fehlt nur noch die LAN-Part auf dem Arduino. Den Arduino steckt man dann vor den Leistungssteller und alles ist gut. Man braucht halt nur zwei Kästchen.

[aiole]

Hardware nach meiner Vorstellung:
openWB => LAN => fertiger Konv. LAN/RS485 (Protoss/ELFIN) => fertiger Signalkonverter 485/(PWM, 0...5V, 0...10V, 4...20mA, o.ä.) => [Ansteuereinheit => Heizstab]

[xxxx] ggf. als Einheit

Der verlinkte Signalkonverter 485/PWM ist so etwas ähnliches wie der Arduino, nur anwenderfreundlicher.
Man muss von Hightec (TCP bzw. RS485) runter auf 0/1 (PWM). Deshalb ist ein fertiger Konverterbaustein MIT PROTOKOLLbeschreibung !!! in Summe
a) zeitsparender
b) deutlich günstiger
als Arduino-DIY-Projekte. Man muss schließlich Kommandos auf 0/1 transferrieren. Das Protokoll ist der Maßstab.

Nicht umsonst kosten direkt per LAN- oder 485-ansteuerbare Heizstäbe viel Geld.
Mit dem beschriebenen Weg, ließe sich das vermeiden und bekommt trotzdem ein vollregelbares System.

[Gero]

OK, dann fasse ich mal zusammen:

- openWB hängt am LAN.
- Protoss PE11 (https://de.aliexpress.com/i/4001114214155.html) konvertiert LAN zu RS485
- RS445 zu PWM (https://de.aliexpress.com/item/10050033 ... 6224%22%7D) macht aus dem RS485 PWM
- der Leistungssteller (Link?) nimmt das PWM-Signal und regelt den Strom für den Heizstab.

Die beiden ersten kosten mit Versand zusammen einen knappen Hunderter. Der Leistungssteller wahrscheinlich auch noch mal in der Größenordnung. Plus den eigentlichen Heizstab - nochmal das selbe. Da sind wir bei 300+.

Bei so einem Selbstbau muss man aber noch bedenken, dass wir irgendwie noch einen Temperaturfühler brauchen, damit wir vor dem Siedepunkt des Wassers auch abschalten können. Mein ATON hat sowas ja schon im Heizstab drin.

[aiole]

Gut wäre, wenn die Temp.-Notabschaltung schon im (Leistungs-)Impulssteller drin ist (bin Verfechter, dass das eine Einheit sein sollte). Dort drin sehe ich auch den berechtigten Einsatz eines uC(Leistungsteuerung + SicherheitsüÜberwachung).

Wenn keine Notabschaltung enthalten ist, dann sollte die Notabschaltung trotzdem "heizstabnah" implementiert werden, z.B. mit kleiner eigenständiger Thermostateinheit

Hat wer links zu "halbintelligenten" Heizstäben (Impulssteller + Stab + Steuereingang), die nicht überteuert sind?
Aton 3kW für 372,- netto ist doch ok:
https://www.ta.co.at/x2-energiemanageme ... -regelbar/
Der Wegfall der CORA-Schnittstellen samt einhergehender Preisreduktion wäre noch wünschenswert.

[kunzsolartec]

Das klingt alles ganz gut. Stellt sich nur die Frage nach der konkreten Umsetzung.

Bzgl. der Betriebssicherheit ist das recht entspannt. Der Heizstab hat einen Thermostat (Bimetall) für die Maximaltemparatur. So erfolgt sicher die Einstellung der Maximaltemperatur. Das Wasser kocht dann nicht .

Ein Temperaturfühler zur komfortablen Ansteuerung mit einstellbarer Hysterese wäre schon Luxus. Aus Erfahrung ist die Temperaturregelung über einen klassischen Thermostaten ausreichend. Der Temperaturfühler könnte gut zur Umschaltung auf einen optionalen zweiten Verbraucher verwendet werden. Dann ist man schon nahe am Ohmpiloten.

[aiole]

Tja - nun ist Eigeninitiative gefordert. Es steht alles da, was getan werden muss.

Ich würde mit dem günstigen RS485/PWM anfangen, damit man den für 12V/1kHz bekommt (+RS485-Protokoll).
=> Chinamann anfragen und gleich 2..3 Exemplare bestellen, falls etwas beim Testen defekt geht.

Dann Spannungsteiler am 12V PWM_out => 2k/10k => 10V-PWM-Amplitude mit 1kHz

Dann sollte eine kleine Test-SW für die Modbusbefehle auf dem PC geschrieben werden, die das mitgelieferte Protokoll vom PC mittels USB/485 auf den PWM-Konverter schiebt. Alternativ nimmt man einen Modbussimulatuor und setzt die Befehle für die gewünschten duty cycle des PWM.
=> check mit Oszi, ob das PWM wie gewünscht verändert wird

Funktioniert das, wird ein openWB-Modul für den automatisierten PWM-Output geschrieben. Da gibt's hier sicher Kollegen, die das mitentwickeln können.