Kaminsteuerung

[DirkP]

Hi Leute.

Ich bearbeite gerade meinen Kaminofen und möchte diesen via Micro steuern. Klingt erstmal komisch, geht aber mit meinem Ofen. Kurze Beschreibung: In meiner Wohnung war ein offener Kamin, der natürlich für'n A.... ist, weil die komplette Wärme einfach nur nach oben abhaut. Deshalb habe ich einen Einsatz (Kassette) anfertigen lassen, die genau in die Öffnung des Kamin's passt. Dieser Einsatz saugt nun im unteren Bereich die Umgebungsluft an, die heiß oben wieder heraus kommt. Diese Luft hat mit der Brennkammer nichts zu tun, diese wird nur umströmt.
So, soviel zur Funktion
Jetzt habe ich 8 Lüfter an den Kamin gebaut, die die Luft, die um die Brennkammer strömt etwas zu beschleunigen. Das geht ganz klasse, es wird tierisch warm in der Bude, 38 Grad sind die untere Grenze, 40 Grand sind auch kein Problem, die Lüfter pumpen 200qm in der Stunde durch den Ofen, besser gesagt, umspülen den Ofen (haben ja mit der Brennkammer nichts zu tun).
Jetzt komme ich langsam zu eigentlichen Frage: 38 Grad sind natürlich etwas ungesund und deshalb will ich den Kamin steuern. Dazu brauche ich Temperaturfühler, die die Auslasstemperatur ermitteln. Diese kann locker 180 Grad erreichen. Deshalb habe ich bei Reichelt Sensoren bestellt. Typ PCA1.1505 10M (-70 - +500Grad 1kOhm). Jetzt endlich kommt die Frage: Hat jemand eine Kennlinie für die Sensoren bzw. eine einfache Schaltung dafür? Ich brauche keine exakten Temperaturwerte sondern nur einen analogen Wert der zwischen 0 und 5 Volt liegt, bei einer Temp. von 20 bis 200Grad. Ein Spannungsteiler ist klar, anders wird es nicht funktionieren, aber wie sieht die Schaltung aus???

Danke für Eure Antworten.

Gruß Dirk

[cmock]

beim hersteller des sensors gibt's ein PDF, das die basics der temperaturmessung erklärt und auch die kennlinien bzw polynome für die platin-sensoren enthält: http://www.jumo.de/web/Jumo_de.nsf/(...)?OpenDocument

der sensor hat einen fast linearen widerstandsverlauf über die temperatur, bei 0°C 1 kOhm, bei 200°C ca 1800 Ohm. das datenblatt sagt außerdem, daß 0,1mA strom durch den sensor empfohlen werden.

bei diesen 0,1mA hast du also einen spannung von 100mV bis 180mV am sensor, du könntest in der einfachsten variante mit einem 47k-widerstand und dem sensor einen spannungsteiler aufbauen, die spannung messen und hättest je nach spannungsreferenz eine auflösung von 1-2mV pro LSB, also ca. 2,5-5 Kelvin.

wenn dir das nicht ausreicht, könntest du die spannung über den sensor mit einem opamp so verstärken, daß du den meßbereich des ADC maximal ausnutzt.

oder du pfeifst auf die "empfohlenen" 0,1mA aus dem datenblatt und nimmst das angegebene "maximale" 1mA, also anstatt 47k 4k davorsetzen, dann hast du auch die 10fache auflösung, allerdings vermutlich auch effekte durch eigenerwärmung, die dir evtl aber wegen der 180° heißen luft drumherum eh wurscht sind...

cm.

[DirkP]

Hi,

genau die Lösung habe ich gesucht, das probiere ich aus. Vielen Dank

Gruß Dirk

[recycle]

Du willst doch bestimmt die Raumtemperatur regulieren. Würde es sich da nicht anbieten auch die Raumtemperatur zu messen?

Irgendwie Frage ich mich auch gerade, wie die Steuerung mal abgesehen von dem Sensor funktionieren soll?
Willst du das über die 8 Lüfter steuern?
Die Heizleistung des Ofens dürfte doch eigentlich relativ gleich bleiben, egal wieviel Luft den Ofen umspült. D.h. die Wärme kann nur über die Luft, über das Mauerwerk oder durch den Kamin abgeführt werden.

D.h. in einem gewissen Drahzahlbereich der Lüfter werden die dir entweder viel warme oder etwas weniger aber dafür um so heissere Luft in den Raum blasen. In einem halbwegs gut isolierten Raum dürfte das längerfristig ungefähr auf dasselbe rauskommen.
Wenn du die Lüfter sehr niedrig stellst, geht vielleicht mehr Wärme ins Mauerwerk, aber die geht dann ja langfristig zu einem grossen Teil hoffentlich auch in den Raum und nicht nur nach draussen verloren.

Daher stelle ich mir den Zusammenhang zwischen Raumtemperatur und Lüfterdrehzahl recht komliziert und damit schwer bis gar nicht regelbar vor.

Normalerweise steuert man bei Kaminöfen die Brennleistung und damit die Wärmeabgabe indem man deren Luftzufuhr reguliert. (Dafür gibts normalerweise einen Schieber oder Drehknopf)
Dabei würde die Steuerung der Lüfter dann aber eigentlich aussen vor bleiben oder könnte höchstens zusätzlich eigesetzt werden um das Ganze ein bisschen zu verkomplizieren.

[s.o.]

Also erst einmal: Ich finde das Projekt total spannend, und eine ganz tolle Idee. Wir haben zuhause auch so einen Kaminofen, eventuell kannst du mal anhängen, wie so ein Teil aussieht, bzw. woher man soetwas bekommt.

Nun zum elektronischen: Du brauchst meinen Überlegungen 2 Kenngrößen: Lufttemperatur am Ausgang, Raumtemperatur. DIese Daten verstärkst du über einen Messopv (z.B. TLC272) und verarbeitest die Daten mittels ADC in deinem Controller.
Im Controller baust du eine PID Regler auf, (Code siehe Wiki Regelungstechnik), der dir dann die Lüfterdrehzahl regelt. (Stichwort PWM).

Wenn du es ganz professionell machen willst, beschreibst du deinen Raum physikalisch: Wärmeinhalt, zugeführte Wärme, etc. und dann kannst du das eigentlich relativ präzise Regeln.

Aber Achtung: Eine gute Regelung erfordert Fachwissen, und ist lange nicht so einfach wie von mir hier salop beschrieben wurde.

Schau dich mal auf Mikrocontroller.net um, da gabs auch schon ein paar Beiträge zum Thema Heizungssteuerung.

[pongi]

Eine Idee zum Messstrom: da die Abtastrate bei einem Heizsystem recht langsam sein darf (zB 1 Min.), kannst du die Messung so implementieren, dass nur für die ADC-Wandlung Strom über den Sensor fließt (kann auch über µC geschalten werden). In diesem Fall kannst du die Widerstände für 1 mA auslegen, die Effekte der Eigenerwärmung würden sich in Grenzen halten, und du brauchst kein OP. Für eine stabile Messung ist es aber wahrscheinlich von Vorteil, solange eine ADC-Wandlung durchzuführen, bis 4 nacheinanderfolgende Werte stabil bleiben (evt. Einschwingvorgänge des Sensors).

[Richard]

Moin moin.

Gutes Thema, aber bei diesen Themperaturen aus der Heizung) kann
ich mir eine brauchbare Regelung nicht vorstellen. Die Raumluft muß ja
über Konvektion mit der sehr heißen Heizluft gemischt und auf angenehme
Werte gebracht werden.

Wie auch hier schon erwähnt wird das normalerweise über die Heizleistung
geregelt. Die Luft welche die Lüfter in den Raum blasen, sollte schon auf
eine angenehme Themperatur erwärmt sein. Anernfalls kann man diese
sehr heiße Luft nur noch ablenken (durch den Schornstein blasen) und
zur NOT auch noch mit kalter Frischluft mischen.

Dann heizt Mensch aber für den Klimagau, nicht um eine niedrige
Heizkostenabrechnung.

Die Lüfter einfach ungesteuert laufen lassen und die Luftthemperatur
über Drosselung der "Verbrennungsluft" steuern währe hier besser.
Leider sieht ein gedrosselt vor sich hin schwelendes "Lagerfeuer im Kamin"
nicht besonders romantisch aus, es qualmt auch heftig weil durch die
heruntergeregelte Abgasthemperatur der Kamin möglicherweise nicht
mehr gut genug "zieht". Das währe dann mit Pech wirklich
!Lebensgefährlich! weil dann das Kolenmonqyd nicht nach draußen sondern
in der Wohnung landet!!

Sorry für die (!!!) aber....ich will hier niemanden abnibbeln sehen.

Ich habe selber einen, vom Forbesitzer meiner Hütte "selbstgebauten"
Kamin. Solange der voll befeuert wird ist alles O.K., beim herunterbrennen
landet alles in der Wohnung. Ich benutze das sehr schöne Teil deshalb
nicht und der Fachmann Schornsteinfeger meint das es so auch besser
ist.

Also etwas achtgeben bei solchen Aktionen, Kolenmonoxyd ist nicht
zu riechen! Immerhin ein angenemer Abgang, Mensch pennt ein und
wacht nieeei wieder auf......

Gruß Richard

[DirkP]

Hallo Leute!

Erst einmal vielen Dank für Eure Anregungen. In der Tat wird das nicht ganz einfach, weil über die Lüfter nur der Volumenstrom, nicht aber die Temperatur regelbar ist bzw. in ganz geringem Umfang. Mit zunehmender Lüfterdrehzahl steigt die Temp. etwas, bis zu einem gewissen Punkt, fällt danach aber wieder ab. Also können die Lüfter bei ausreichender Raumtemp. runtergeregelt werden. Die sorgen dann nur noch für die Luftzirkulation. Die eigentliche Regelung erfolgt wohl doch nur über zugeführte Frischluft für die Verbrennung. Des weiteren ist so ein Kamin sehr sehr träge, also ist Schnelligkeit vom Micro völlig unwichtig. Wir werden sehen. Auf jeden Fall werde ich weiter berichten.

An Richard:

Das mit Deinem Kamin ist ja voll blöd. Kann man den nicht umbauen? Ich finde es toll, dass Du Dich so um meine Gesundheit sorgst, aber Kohlenmonoxyd entsteht bei meinem Ofen nicht, denn wenn keine Luft rein kann, kann auch keine raus und wenn Luft rein kann, brennt er auch solange, wie Holz da ist. Durch die natürliche Thermik im Ofen wird die Abluft immer zum Schornstein rausgeführt, da passiert also nichts, Keine Sorge!

Bis bald
Dirk

[recycle]

Leider sieht ein gedrosselt vor sich hin schwelendes "Lagerfeuer im Kamin"
nicht besonders romantisch aus,

Briketts oder Kohle sehen sicherlich nicht so toll aus, wenn man Holz verbrennt sieht das aber in unserem Kaminofen eigentlich immer noch wie Lagerfeuer aus. Sieht für meinen Geschmack sogar besser aus, als wenn der ganze Kaminoffen ein eizgen ´Flammeninferno ist

es qualmt auch heftig weil durch die
heruntergeregelte Abgasthemperatur der Kamin möglicherweise nicht
mehr gut genug "zieht".

Stimmt, davor muss man aufpassen. Wobei das meiner Erfahrung nach hauptsächlich kurz nach dem anzünden passiert, weil es da eine Zeit lang dauert bis die Luft im Kamin soweit angewärmt ist, dass der Kamin anfängt zu ziehen.
Dabei ist es mir aber schon mehrfach passiert, dass sich starker Rauch entwickelt hat, der dann auch trotz geschlossener Kamintür durch alle Ritzen ins Zimmer schwelt.
Wenn das Feuer einmal richtig brennt, gibt es meiner Erfahrung nach eigentlich kaum noch Rauchschwaden, auch nicht, wenn man es an dem dafür vorgesehenen Luftschieber relativ weit runterregelt.

Das währe dann mit Pech wirklich
!Lebensgefährlich! weil dann das Kolenmonqyd nicht nach draußen sondern
in der Wohnung landet!!

Ja. Auch die Abgase die man nicht als Qualm sieht sind natürlich giftig, wenn sie in den Wohnraum ziehen, weil der Kamin nicht richtig zieht.

Abhängig vom Wetter, Luftdruck, Luftfeuctugkeit, Wind usw. kann so ein Kamin auch recht unterschiedliche ziehen. d.h. die niedrige Einstellung der Luftzufuhr die momentan gut ist, kann am nächsten Tag, oder schlmmstenfalls schon wenige Stunden später nicht mehr für austeichend Abzug durch den Kamin reichen und die Abgase ziehen ins Zimmer.

[recycle]

@DirkP

An Richard:

Das mit Deinem Kamin ist ja voll blöd. Kann man den nicht umbauen? Ich finde es toll, dass Du Dich so um meine Gesundheit sorgst, aber Kohlenmonoxyd entsteht bei meinem Ofen nicht, denn wenn keine Luft rein kann, kann auch keine raus und wenn Luft rein kann, brennt er auch solange, wie Holz da ist. Durch die natürliche Thermik im Ofen wird die Abluft immer zum Schornstein rausgeführt, da passiert also nichts, Keine Sorge!

Ich glaube das siehst du etwas zu locker.
Bei unserem Kaminofen der eigentlich einen sehr dichten Eindruck macht, ist es schon mehrfach passiert, dass kurz nach dem anzünden dicke Rauchschwaden durch alle Ritzen in den Wohnraum gequollen sind.
Ganz dicht sind die Dinger nicht und besonders solange er noch kalt ist, zieht ein Kamin nicht sonderlich gut.
Da ist der Weg durch die Ritzen in den Wohnraum für die heissen Abgase manchmal einfacher.

Zu der Regulierung der Brennleistung über die Luftzufuhr, steht bei unserem Kaminofen auch deutlich drin, dass man die nicht zu weit runter drehen darf, weil dann der Kamin eventuell nicht mehr genug zieht und die Abgase in den Wohnraum gedrückt werden.

Zusätzlich steht da auch extra drin, dass diese Untergrenze durch unterschiedliche Wetterverhältnisse usw. sehr verschieden sein kann.

Die Brennleistung automatisch nur nach der Temperatur zu regeln scheint mir da schon recht leichtsinnig.

Darüber hinaus gibt es aber auch noch eine andere Gefahr, nämlich dass man sich die Abgase ins Hausn saugt.
Z.B. in dem man bei geschlossenen Fenstern irgendwo im Haus einen Luftabzugsanlage hat, die die Raumluft nach aussen pumpt.
Die Dinger sind ja z.B. in Badezimmern recht verbreitet. Eine Dunstabzugshaube in der Küche oder ein Abluft-Wäschetrockner machen dasselbe.
Irgendwo muss die Luft die da nach draussen gepumpt wird ja herkommen, wenn alle Fenster dicht sind, kann da auch der Kaminofen zur Quelle werden.

Eventuell könnten sogar deine Lüfter irgendwelche Verwirbelungen oder Sog erzeugen der die Abgase aus dem Kaminofen zieht und im Raum verteilt.

Das verzwickte daran ist, dass man eigentlich kaum messen kann, ab wann die Brennleistung so niedrig ist, dass der Kamin nicht mehr richtig zieht.
Die Temperatur des Ofens ändert die man messen kann ändert sich ja nur recht langsam und wie gut der Kamin zieht hängt wie gesagt von äusseren einflüssen ab.
D.h. da gibt es nicht so viel, was man wirklich zur Fütterung der Regelung nehmen kann um dies zu verhindern.