Universelle Temperatur-Steuerung – TempCTRL
TempCTRL Übersicht
TempCTRL ist eine universelle Temperatur-Steuerung mit Data-Logging und -Visualisierung, die eine vollständige Kontrolle über temperaturabhängige Prozesse und automatisierbare Schaltvorgänge ermöglicht.
Die Einsatzmöglichkeiten sind sehr vielfältig, hier ein paar Beispiel in den Bereichen Green-Energy und Nachhaltigkeit:
- Aquaponic-Systeme und Gewächshäuser, Bewässerung
- Biogasanlagen, Fermentations-Prozesse, Kompostierung
- Heizung, Kühlung, Belüftung: Umwälzpumpen, Ventilatoren
- Solarthermie: Warmwasser- und Warmluft-Kollektoren,
- Steuerung für SolarDörrgerät
- Langzeit-Messung, Datalogging und Visualisierung, hilfreich bei vielen R&D-Projekten
- kann eine Tiefkühltruhe in einen horizontalen Niedrigenergie-Kühlschrank umwandeln
- kann eine Heizplatte in einen temperaturgesteuerten Kocher umwandeln
- kann einen Kühlschrank in einen Brutschrank umwandeln
TempCTRL ist komplett OpenSource/OpenHardware und basiert auf Verwendung von offenen Plattformen wie Arduino und RaspberryPi
TempCTRL V.1, Temperatur-Controller mit LAN-Anschluss
BOM
TempCTRL V.1 ist der erste Prototyp und besteht aus folgenden Modulen:
- Arduino Mega2560
- Ethernet Modul ENC28J60
- OneWire-Temp.Sensor DS18B20 mit Adapter
- Relais bis 10A / 230VAC, 28VDC
- LCD-Keypad mit 5 Tastern und Hitachi-kompatiblen 2x16-LCD
Aufbau
Die Datenkommunikation ins LAN erfolgt über ein Standard CAT5 Ethernet-Kabel. Die Stromversorgung erfolgt mittels 7V,2A-Steckernetzteil am externen Power-Eingang des Arduino. Der Temperatursensor ist über eine Kleine Adapterplatine verbunden, bei der im Schraubterminal noch ein 4.7K Widerstand zwischen 5V und Data mit eingeklemmt wird. Die Display-Beleuchtung kann durch einen auf der Keypad-Platine befindlichen Micro-Schalter manuell je nach Bedarf eingeschaltet werden.
Gesamtansicht
Display, CloseUp
Funktion
Angezeigt wird die gemessene IST-Temperatur und die vorgegebene bzw. durch Tastenauswahl einstellbare Soll-Temperatur, sowie die ebenfalls einstellbare Schwankungsbreite. Ausserdem wird noch der Schaltzustand des Relais mit 0 = off und 1 = on dargestellt. Eine fünfte Taste (schwarz) ist mit einer Direktschaltung des Relais belegt, ähnlich einer Not-Aus-Schaltung.
Erweiterbarkeit
Am OneWire-Bus des Temperatursensors können noch weitere DS18B20 TemperaturSensoren angehängt werden, m.E. bis zu einem theoretischen Maximum von 64 pro Bus. Falls das noch nicht reicht könnten an freie Pins am Arduino weitere Busse angehängt werden, benötigt wird pro Bus 1 Pin als Datenleitung und Anschluss an GND und 5V.
Auch weitere Relais können noch angehängt werden, da nur ein kleiner Teil der vielen Pins des ArduinoMega2560 bereits belegt ist, pro zusätzlichem Relais wird jeweils 1 Pin benötigt.
Schnittstellen
todo: Pinbelegungen der Anschlüsse
Software
Visualisierung, 4h-Zeitfenster
Langzeit-sample, 36h-Zeitfenster
Die Firmware wird mit der Arduino-IDE programmiert und kann über den USB-Anschluss von einem PC aus aktualisiert werden.
Die aktuelle Software-Version unterstützt bislang nur einen Sensor und ein Relais, bei Erweiterungen müssen hier in der Software entsprechende Anpassungen vorgenommen werden.
Software download
TempCTRL V.2, Temperatur-Controler mit WLAN-Anschluss =
BOM
TempCTRL V.2 ist der zweite Prototyp und besteht aus folgenden Modulen:
- Arduino Mega2560
- WLAN-Modul ESP8266
- OneWire-Temp.Sensor DS18B20 mit Adapter
- Relais bis 10A / 230VAC, 28VDC
- Arduino-LCD-Keypad mit 6 Micro-Tastern und Hitachi-kompatiblen 2x16-LCD
- Adapterplatine für ESP-modul mit 3.3V-Stromversorgung und Anschlussterminals für Relais und Temp.Sensor
Aufbau
Die Datenkommunikation ins LAN erfolgt über ein ESP8266 WLAN-Modul. Die Stromversorgung erfolgt mittels 7V,2A-Steckernetzteil am externen Power-Eingang des Arduino.
Auf den Arduino wird in Sandwich-Bauweise ein LCD-Keypad aufgesteckt. Die Display-Beleuchtung kann durch ein auf der Keypad-Platine Trimmpotentiometer auf optimalen Kontrast eingestellt werden.
Ausserdem ist noch Platz für eine ESP8266-Adapterplatine welche auch die Anschlüsse für den Temp.Sensor und das Relais beinhaltet.
TempCTRL V2, Display blau mit weisser Schrift
ESP8266 mit Adapter, auf Lochrasterplatine
Sandwich: Das LCD-Keypad und die Adapterplatine werden direkt auf den Arduino-Mega aufgesteckt.
Gehäuseunterteil
