Heizungsteuerung mit Sensoren-Manipulator

Alte Heidungen nachrüsten.

Per WLAN steuern

Heizungsteuerung mit Sensoren-Manipulator

Nachrüstung alter Heizsysteme für Internetsteuerung

Diese fortschrittliche Heizungsteuerungslösung ermöglicht die Modernisierung älterer Heizsysteme durch den Einsatz eines Sensoren-Manipulators. Mit dieser innovativen Technologie können traditionelle Heizungen so nachgerüstet werden, dass sie über das Internet steuerbar sind.

Grundidee

Anstatt direkt in die Steuerungslogik der Heizung einzugreifen, wird ein Manipulator zwischen den Außen-Temperaturfühler und das Heizsystem geschaltet. Dieser Manipulator verändert die vom Temperaturfühler gelieferten Daten in der Weise, dass die Heizung auf gewünschte Temperaturveränderungen reagiert. Zum Beispiel, wenn der Manipulator dem Heizsystem signalisiert, dass eine Temperatur von +30°C vorliegt, obwohl tatsächlich eine niedrigere Temperatur herrscht, wird die Heizung automatisch abgeschaltet. Diese Technik ermöglicht eine effiziente und benutzerfreundliche Steuerung älterer Heizsysteme, ohne dass umfangreiche Änderungen an der vorhandenen Infrastruktur erforderlich sind. Dadurch wird eine kostengünstige und smarte Lösung zur Temperaturregelung und -überwachung älterer Heizanlagen geboten.

Wiederstandmessung

Die meisten Außentemperaturfüler basieren auf messung des Wiederstands oder Widerstandstemperaturdetektoren (RTD) bezeichnet. Bei diesen Sensoren ändert sich der elektrische Widerstand des Materials in Abhängigkeit von der Temperatur. Die meisten gängigen Außentemperaturfühler, insbesondere in Heizsystemen, nutzen Thermistoren, bei denen der Widerstand mit sinkender Temperatur steigt.

Zustand 1: Direkte Übertragung der Widerstandswerte

In diesem Zustand werden die Widerstandswerte des Außentemperaturfühlers, wie z.B. 824Ω, direkt an die Heizung weitergeleitet. Die zwei zentralen Schalter in diesem System, die über das Internet gesteuert werden können (etwa mit Shelly-Geräten), sind hier entscheidend. Sie ermöglichen es, die Heizung nach Bedarf ein- oder auszuschalten, indem sie bestimmen, ob die Werte vom Temperaturfühler unverändert bleiben oder manipuliert werden. Für die Simulation des Verhaltens wurde ein Online-Werkzeug falstad.com verwendet. Hier können Sie die Konfiguraitonsdatei herunterladen Simulation.txt

Zustand 2: Reduzierung der Temperatur um ca. 4°C

In diesem Zustand wird der vom Außentemperaturfühler gemessene Widerstand manipuliert, um die wahrgenommene Temperatur um etwa 4°C zu verringern. Diese Manipulation bewirkt, dass das Heizungssystem eine höhere Leistung erbringt, da es eine kältere Außentemperatur "wahrnimmt". Der manipulierte Widerstandswert, der an die Heizung weitergeleitet wird, ist entsprechend reduziert, um diese scheinbar niedrigere Temperatur zu signalisieren. Durch diesen Eingriff in die Sensorwerte kann die Heizleistung gezielt erhöht werden, ohne dass physische Eingriffe in das Heizsystem selbst notwendig sind.

Zustand 3: Ausschalten der Heizung

In diesem Zustand wird die Temperatur künstlich um 20 Grad über den tatsächlich gemessenen Wert simuliert. Diese Manipulation des Temperatursensors bewirkt, dass die Heizung aufgrund der "wahrgenommenen" hohen Temperatur nahezu ausgeschaltet wird. Es ist dabei wichtig zu beachten, dass die Heizung über einen zuverlässigen Frostschutz verfügt. Falls dies nicht der Fall ist, sollte ein entsprechender Frostschutz über die intelligente Steuerung implementiert werden, um Schäden durch zu niedrige Temperaturen zu vermeiden.

Leiterplatte

Für die Umsetzung dieses Projekts wurde eine Standardlötplatte verwendet, um die Realisierung zu vereinfachen. Um eine Feinjustierung der Widerstandswerte zu ermöglichen, wurden anstelle fester Widerstände Potentiometer eingesetzt. Diese Potentiometer haben einstellbare Widerstandsbereiche bis 500 bzw. 50.000 Ohm. Für eine einfache Montage wurden Schraubklemmen in die Platine eingelötet. Die Platine verfügt über vier Ausgänge: Zwei sind für die Schaltungen vorgesehen, die mit Shelly-Geräten realisiert werden, einer dient dem Anschluss des Außentemperaturfühlers und der vierte für den Eingang in die Heizung. Diese Konfiguration ermöglicht eine flexible und präzise Steuerung der Heizung durch Anpassung der Widerstandswerte, wobei die Schraubklemmen eine einfache und sichere Verbindung gewährleisten.

Verdrahtung

Die Verdrahtung folgt dem oben beschriebenen Schema. Die Schalter fungieren hierbei als potentialfreie Relais und werden mit 220V über das normale Stromnetz versorgt. Während der Inbetriebnahme werden diese Schalter mittels Bluetooth und WLAN konfiguriert und können über die Hersteller-App angesteuert werden. Diese Konfiguration erlaubt eine flexible und ferngesteuerte Bedienung der Heizung. Zusätzliche Temperatursensoren in den Räumlichkeiten können zur Steuerungslogik hinzugefügt werden, um die Genauigkeit und Effizienz des Systems weiter zu verbessern.

Gehäuse

Das Gehäuse für die Heizungssteuerung mit Sensormanipulator kann aus Formulor gefertigt werden. Die dafür notwendige SVG-Datei ist online verfügbar und kann unter dem folgenden Link heruntergeladen werden: Heizungssteuerung_Sensormanipulator.svg. Anpassungen an den Abmessungen oder der Beschriftung des Gehäuses können einfach durchgeführt werden, indem beliebige Software zur Bearbeitung von SVG-Dateien verwendet wird. Dies ermöglicht eine hohe Flexibilität bei der Gestaltung des Gehäuses, um es an spezifische Anforderungen oder persönliche Vorlieben anzupassen. Formulor bietet dabei eine robuste und präzise Möglichkeit, individuelle Gehäusekomponenten zu erstellen.

Endmontage

Bei der Endmontage wurde der Heizungsmanipulator fest an der Wand im Heizraum montiert. Alle Kabelverbindungen wurden sorgfältig befestigt. Da der Manipulator sich im Heizraum befindet, war es nicht notwendig, die Kabel unter Putz zu verlegen, was die Installation vereinfacht. Die Potentiometer wurden im angeschlossenen Zustand feinjustiert, um die gewünschten Temperatureinstellungen zu erreichen. Während dieses Einstellungsprozesses wurden die Temperaturwerte direkt von der Heizungssteuerung ausgelesen, um eine genaue Abstimmung zu gewährleisten.

Ich wünsche allen viel Spaß beim Basteln des Heizungsmanipulators. Bei Fragen könnt ihr euch gerne über die Foren [TODO Foren-Link einfügen] an mich wenden. Ich freue mich, euch bei euren Projekten zu unterstützen und eure Erfahrungen zu hören!