220v-Signal am Atmega abfragen

[Malte0815]

Hallo Forum,

ich möchte für meinen Vater eine kleine Heizungsregelung (Fußbodenheizung) bauen. Es soll bloß eine Pumpe nach schließen aller 4 Ventile (220V gesteuert) abgeschaltet werden.
Ich suche nun nach einer Möglichkeit das 220V Signal (an/aus) an den Atmega heranzugühren.
Nachdem ich mich ein wenig mit dem Thema beschäftigt habe war dies meine erste Idee (Bitte berichtigt mich falls ich etwas falsch verstanden habe): -220V mit einem Printtrafo heruntertransformieren; -dan gleichrichten; - anschließend mit einem 7805 auf 5 V regeln
.
Nachdem ich dann gelesen habe das man als "Normal-Sterblicher" gar nicht an die Hausstrom-Kabel ran darf hab ich nach ner sozusagen kontaktlosen Möglichkeit gesucht. Ich bin dann auf Reed-Relais gestoßen. Wäre es möglich mit so einem Relais (über einen Ferritring???) ein I/O-Signal abzufragen oder gibt es noch andere Möglichkeiten?

Gruß Markus

[Der Papst]

Nachdem ich dann gelesen habe das man als "Normal-Sterblicher" gar nicht an die Hausstrom-Kabel ran darf hab ich nach ner sozusagen kontaktlosen Möglichkeit gesucht.
Rein Theoretisch stimmt das, man sollte aber wissen was man tut...

In deinem Fall kannst du wirklich mit einem winzigen Printtrafo die Schaltung vom Netz trennen, weil du ja nur ein/aus wissen musst.
Diesen kleinen Trafo schließt du dann einfach paralell zur Pumpe an.
Dahinter ne Diode und ein kleiner ElKo und parallell dazu ein Kondensator - an dem kannst du dann jeder Zeit die Spannung messen.

[Artur]

... hab ich nach ner sozusagen kontaktlosen Möglichkeit gesucht....

Hi,
wie wäre es mit "Kontaklosem"-Strom (induktiv-) messen ?

Darüber ist es eigentlich genug zu lesen. Setzt natürlich vorraus das min 1 Draht/Kabel der Heizung erreichbar ist - mus nicht mal abgetrennt werden.


Gruss
Artur

[wkrug]

Um die Controller Schaltung galvanisch von der 220V Leitung zu Trennen gibt es mehrere Möglichkeiten.

1. Optokoppler
2. Relais
3. Übertrager

Reed Relais würde ich in deinem Fall nicht verwenden.
220V sind ja üblicherweise Wechselspannung und Reed Relais schalten eventuell so schnell, das der Kontakt bei jeder Halbwelle geschlossen und wieder geöffnet wird.

Optokoppler arbeiten am Eingang meistens mit LED's, also mit relativ geringen Spannungen.
Das bedeutet an einem unbedingt notwendigen Vorwiderstand ( Ohmsch oder Kapazitiv ) muß eine sehr hohe Spannung abfallen, was dann doch eine erklägliche Leistung umsetzt.
Ausserdem hast Du beim Optokoppler ein 50 bzw. 100 Hz Signal am Ausgang zum Controller, was in Deinem Fall ja nicht erwünscht ist.

In deinem Fall würde ich ein "normales" Relais mit 220V Spule verwenden und mit dem Kontakt einen Eingang des Controllers ansteuern.
Dabei solltest Du beachten, das mechanische Kontakte ( also auch Relais ) prellen. D.h. Sie schließen und öffnen mehrmals bis der Kontakt dann Offen bzw. Zu ist.

Zur Ansteuerung der Pumpe kannst Du auch ein Relais verwenden, allerdings haben Relais mit 5V Spule oft keine ausreichende Leistung am Kontakt, oder sehr geringe Spulenwiderstände ( = hoher Strom ).
Eine Möglichkeit zur Ansteuerung der Pumpe wären eventuell Solid State Relais. Das sind elektronische Schaltstufen mit einem Optokoppler am Eingang, alles in einem Halbleitergehäuse.
Guck mal bei Reichelt unter S202 S12 ( als Beispiel ).
Da es sich bei den SSR um Halbleiter handelt, solltest Du an den Ausgang einen Varistor anschalten um das SSR vor der Induktionsspannung der Pumpe zu schützen.

Übertrager wären gut um den Strom in einem Wechselstromkreis zu überwachen.
Man könnte dabei einen Ringkern mit einer Primär und einer Sekundär Wicklung versehen.
Der Nachteil dabei ist, das Du auf der Controllerseite eine Auswerteschaltung brauchst und die höhe der Sekundärspannung vom Strom im Primärkreis abhängig ist, wenn man die Primärspule in Reihe zum Verbraucher schaltet.

Man könnte eventuell auch einen kleinen Print Transformator, der parallel zum Verbraucher liegt, als Übertrager missbrauchen. Aber auch hier hast Du am Ausgang eine Wechselspannung anliegen, die Du erst gleichrichten, in der Höhe begrenzen und von 50 / 100 Hz Resten befreien musst.

Wie Du siehst haben alle Methoden Vor- und Nachteile.

[Malte0815]

Die Kabel der Ventile sind gut zu erreichen. Dann werd ich mich mal mit der kontaktlosen Messung beschäftigen.

@Der Papst
das Signal möchte ich nicht an der Pumpe sondern an den stellventilen der Fußbodenheizung abfragen;). Aber das Prinzip bleibt ja das gleiche. Nochmal zu der Schaltung: welche Aufgabe hätte die Diode (gleichrichtung?) und nach welchen Kriterien müssten die kondensatoren dimensioniert werden?

[Malte0815]

@wkrug (post zu spät gesehen)
Vielen dank für die ausführliche Antwort. Also werd ich es wohl mit den printrelais machen. Das gleichrichten ist denk ich nicht das Problem, es gibt fertige IC's bei reichelt und teuer sind sie auch nicht. Wird die Restfrequenz bei einem Brückengleichrichter nicht weitestgehend ausgeschaltet? Hab mal bei Wikipedia nachgelesen.

[wkrug]

Wird die Restfrequenz bei einem Brückengleichrichter nicht weitestgehend ausgeschaltet? Hab mal bei Wikipedia nachgelesen.
Die negative Halbwelle wird durch den Brückengleichrichter sozusagen nach oben geklappt.
Man kriegt damit also eine pulsierende Gleichspannung mit 100Hz.
Ein nachgeschalteter ELKO glättet dann diese Pulse etwas und man kriegt eine Gleichspannung mit einer gewissen Restwelligkeit.

Der Controller verträgt an seinen Eingängen keine höhere Spannung als seine Betriebsspannung ( z.B. 5V ). Also muß man nach dem Elko die Spannung begrenzen.
Das könnte man mit einer Z-Diode mit Vorwiderstand, oder einem zusätzlichen Spannungsregler + Beschaltung machen.
Rein vom Bauteileaufwand her wäre mir das zu viel.


stellventilen der Fußbodenheizung abfragen
Sind das Magnetventile, oder sind das kleine Stellmotoren.
Stellmotoren werden normalerweise über ein Thermostat angesteuert und sind somit nicht ständig unter Strom, auch wenn Sie geöffnet sind.
Das würde bedeuten, Du kriegst hier kein eindeutiges Signal, ob das Ventil offen, oder zu ist - Klär das erstmal, bevor Du hier in eine Sackgasse läufst.
Ein normales Magnetventil ist so lange geöffnet, wie Strom anliegt und schliesst nach Stromabschaltung vollständig. ( Ich weiß - es gibt auch Typen die genau andersrum funktionieren )

[Malte0815]

Es sind normale Magnetventile. Bei Strom gehen sie auf und sonst Erden sie durch eine Feder zugedrückt. Es sollte also vorerst keine Probleme geben:)

[Richard]

Dann sollten auch für den Spannungsbereich zugelassene
Optokoppler oder 230 VAC Relais gehen und auch am günstigsten
zu beschaffen sein. Suche mal nach Finder Relais mit passenden
Sockeln.

Gruß Richard

[Hessibaby]

Wenn ich das Richtig verstanden habe, soll die Pumpe ausgeschaltet werden sobald alle vier Magnetventile Spannungsfrei ( also abgeschaltet ) sind.
Das erinnert mich an eine Sicherungsautomatenüberwachung.
Die einfachste Möglichkeit ist es vier LED´s zusammen mit einem Photo- widerstand/diode/transistor in ein lichtdichtes Gehäuse zu bauen. Solange eine LED leuchtet bleibt das Relais für die Pumpe eingeschaltet.
Das heißt Du benötigst vier mal diese Schaltung von Rene Baader

[FriLu]

Hi,
Statt der LED bei Hessibaby geht auch ein Optokoppler-Eingang, da gibts auch 4 in einem Gehäuse (16-Pin-DIL), die Transistoren im OK parallel an einen Verstärker-Transistor, den an ein Relais- da sparste den "lichtdichten " Aufbau ( zur optischen anzeige könnte man die LEDs ja noch in Reihe zum OK lassen ).
MfG Lutz

[Malte0815]

Die Idee mit den optokopplern finde super. Dann entfällt die ganze Bastelei mit dem Gehäuse. Hab gerade mal im reichelt geblättert aber da steig ich ja gar nicht durch. Dort gibt es so viele Typen. Vielleicht kann mir jemand helfen, welcher für meinen Zweck der richtige ist. Einer mit 4 dioden wär schon super um die Schaltung klein zu halten.

[Malte0815]

Ich hab mir jetzt den bestellt:
http://www.reichelt.de/?;ACTION=3;LA=444;GROUP=A55;GROUPID=3046;ARTICLE=4 4681;START=0;SORT=artnr;OFFSET=500;SID=28UfhwnawQA RwAAHLs@3Uab6b96c4d80d113d614ffc4376fbce81

Ich hoffe das ist der Richtige:).
Um mir schonmal nen Überblick zu verschaffen werd ich mir schonmal nen Schaltplan zeichnen.

[FriLu]

Hi,
genau den meinte ich, und du hast ihn ja auch gefunden ;)
MfG Lutz

[Hessibaby]

Statt der R/C-Kombination R1/C1 aus Rene´s Schaltung kannst Du auch einen 100-120 k-OHM Widerstand mit 1 W nehmen. Wichtig ist aber dann auf jeden Fall die Antiparallele Diode 1N4007 zur LED damit Dir nicht die negative Habwelle die LED abraucht. Die Idee von Lutz eine LED in Reihe mit dem OK zu schalten ist gut. Die vier Transistoren kannst Du ganz einfach über Dioden "ver-unden" also als UND-Gatter verdrahten und mit einer Transistorstufe invertieren.

[FriLu]

@ Hessibaby,
nicht UND sondern ODER!
( Solange mindestens ein Ventil angesteuert ist, soll die Pumpe laufen ).
Die vier Transistorausgänge paralell an den Basiswiderstand des Treibertransistors anschliessen erfüllt die ODER-Bedingung.
Gruss Lutz

Tante Edit sagte, Gruss vergessen. :(

[Der Papst]

@Der Papst
das Signal möchte ich nicht an der Pumpe sondern an den stellventilen der Fußbodenheizung abfragen;). Aber das Prinzip bleibt ja das gleiche. Nochmal zu der Schaltung: welche Aufgabe hätte die Diode (gleichrichtung?) und nach welchen Kriterien müssten die kondensatoren dimensioniert werden?
Die Diode und der Kondensator sorgen dafür, dass die Spannung immer anliegt und nicht nur wenn gerade die positive Halbwelle TTL/CMOS-Pegel führt.

Als Kondensator kannst du einen ElKo mit wenigen µF nehmen, Mikrokontroller-Eingänge sind sehr hochohmig.

Du könntest sogar damit probleme kriegen, dass der ElKo nach dem abschalten zu lange geladen ist.

[Malte0815]

Ich hab heute meine Teile für die Schaltung bekommen und mich gleich ans Werk gemacht. Um erstmal die "Rene Baader-Schaltung" zu testen hab ich sie gleich aufs Steckbrett gezimmert (mit normaler roter Diode als Verbraucher) :).
Die Schaltung funktioniert und die LED leuchtet...super. Doch nach kurzer Zeit wurde R1 (2,2kOhm 1/4W) sehr heiß? Hab dann gleich mal nachgerechnet.
Am Leiter fließen ca.30mA Strom. Also müßte ich wohl theoretisch (bei 220V) einen Widerstand mit einer Leistung von fast 7W benutzen???? Wo liegt mein Denkfehler? Ich verwende einen Kondensator WIMA MKP 10 470nF 400V~ 630V-. Sonst ist alles nach obigem Schaltplan. Kann der Widerstand R1 auch kleiner gewählt werden?
Warum wird er so heiß?

[FriLu]

Hoppla, seh ich jetzt erst:
die Schutzdiode ist ja direkt am Kondensator- böse, böse :)
In der Halbwelle, in der die Diode leitet, wird der C ja (über 2k2) ans Netz gelegt, da bleibt der Umladestrom vom C direkt am 2k2 hängen.
Abgesehen davon, der 2k2 sollte besser in 2 Widerstände aufgeteilt werden- erhöht die Spannungsfestigkeit und verteilt die anfallende Leistung.
30mA sind etwas viel- versuchs mal mit einem kleineren C, ~220nF, Hinweise zur Berechnung gibts, wenn du nach "Kondensator-Netzteil" suchst.
MfG Lutz

Tante Edit sagte: nicht so schnell...
Die Schutzdiode direkt an die LED(s), also vom C aus gesehen hinter dem 200R anschliessen.

[Malte0815]

Aha. Aber nochmal zu meiner (Verständnis)-Frage...
Mein C ist ja bis 400V Spannungsfest. R1 Begrenzt die Spannungsspitze beim aufladen des C. Könnte ich R1 also theoretisch kleiner wählen?
(Hab jetzt nur für obige Schaltung genau die Teile bestellt und hab weiter keine Kondensatoren für den Spannungsbereich da :))

[FriLu]

Hi,
Lies dich mal ein, hier ist es besser erklärt, als ich es könnte: http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/cpowsup.htm
ca. nach einem drittel der Seite wird der Schutzwiderstand behandelt.
MfG Lutz

[Hessibaby]

@FriLu , ein invertiertes UND-Gatter ist ein ODER :-)

[FriLu]

Hallo,
@Hessibaby:
Hast mich erwischt #-o es ist schon ein Kreuz mit der Logik :-k
immerhin kommt meine Lösung ohne Dioden aus :-b
MfG Lutz

[Malte0815]

Hab mir nun mal einen Schaltplan erstellt wie die Schaltung später mal aussehen könnte. Für ein Ventil hab ichs mir auf dem Steckbrett aufgebaut und über einen Atmega8 die "ein/aus"-Stellung über ein LCD ausgegeben. Es funktioniert soweit.
Vielleicht kann jemand mal über meine Schaltung sehen ob irgendwelche Fehler vorhanden sind oder ob es noch Verbesserungsvorschläge gibt.

Edit: Kann ich aus Platzgründen einen gemeinsamen Nulleiter verwenden?

http://dl.dropbox.com/u/2353314/Heizungssteuerung.JPG

[FriLu]

Hi,
hast du mal in meinen Link geschaut? Dort ist noch ein Entladewiderstand von 220K über den Kondensator geschaltet.
Deine Eingangsseite kann ich nicht richtig definieren, deshalb mal ein Vorschlag:
Gruss Lutz

[Malte0815]

Danke für den Vorschlag...ich werds mal probieren.
Ich hatte mich die letzten Tage intensiv mit den Kondensator-Netzeil-Schaltungen befasst und weiß natürlich von dem Entlade-Widerstand. Hab nur leider im Moment keinen da :). Mein Sortiment ist noch nicht sonderlich umfassend:).
Hab nochmal ein bisschen gegoogelt und denke dass ich den geimeinsamen Nulleiter verwenden kann. Die Stromaufnahme ist ja sehr gering, oder liege ich da Falsch?

[FriLu]

Hatte ich vergessen:
gegen einen gemeinsamen Nulleiter spricht nichts...
MfG Lutz

[Yossarian]

Hallo
Die Zenerdiode würde ich auf die andere Seite der Gleichrichterdiode plazieren.

Mit freundlichen Grüßen
Benno

[Malte0815]

Und hast du auch eine Erklärung für mich parat ;).
Ich habe mich an diese, für meine Begriffe sehr gute Erklärung, gehalten:

http://www.grosse-elektronik.de/das-elko/trlosestr/index.html

[Malte0815]

Hab meine pumpen-Steuerung eben in betrieb genommen und sie funktioniert bis jetzt super :).
Vielen dank an alle Helfer und für die super Unterstützung.