Lüftersteuerung mittels Open Collector PWM Eingang?

[Maruu]

Hallo zusammen,

ich bin auf der Suche nach einer Möglichkeit die dezentralen Lüfter in unserem zukünftigen Haus selbst zu steuern. Es handelt sich dabei um die EBM Papst 4412 FGPR Lüfter (siehe angehängtes Datenblatt) Produktdatenblatt 4412 FGPR.pdf

Die Steuerung erfolgt dabei mittels PWM-Signal (2-5kHz) an einem Open Collector Eingang. Nun wäre meine Frage wie man so etwas am besten lösen kann? Aktuell tendiere ich beim gesamten System zu einer Kombination aus KNX als Aktorik/Sensorik und Loxone als Visu, bin aber bei dieser Lösung offen für alles (je weniger basteln umso besser).

Beste Grüße,

Hannes

[Thomas M.]

https://www.loxforum.com/forum/hardware-zubeh%C3%B6r-sensorik/114113-pwm-f%C3%BCr-l%C3%BCftersteuerung

[Maruu]

Danke, der Beitrag war damals sogar von mir. Allerdings steht mittlerweile fest das es kein normales PWM Signal ist, sondern eben Open Collector. Ich bin mir nicht sicher ob der Lüfter das ewig mitmacht. Daher suche ich eine passende Lösung, vielleicht gibt es auch eine Möglichkeit ein Art potentialfreies PWM Signal zu erzeugen, um den Eingang so auf GND zu ziehen.

[Labmaster]

Am einfachsten wäre in diesem Fall einen Optokoppler vorzusehen.
Pin Emmitter des Optokoppler an GND des Lüfters (wie auf Seite 4 / Schaltbild T des Lüfter Manuals zu sehen)
Pin Collector des Optokopplers an Eingang/Input des Lüfters (wie auf Seite 4 / Schaltbild T des Lüfter Manuals zu sehen)
Am Optokoppler Eingang dann den Widerstand für die Diode an die Eingangspannung anpassen.
Der Einsatz eines Dimmers sollte damit also kein Problem sein.
Als Optokoppler für diese Anwendung ist ein Feld/Wald/Wiesen Optokoppler Typ ausreichen, 5KHz sollten mit jedem Typ möglich sein. (4N35, CNY17 ...)

[Maruu]

Ok, das hört sich plausibel an. Für die Hutschiene gibt es ebenfalls Optokoppler aber selbst gelötet natürlich zu einem Bruchteil der Kosten. Nun wäre noch die Frage welcher Dimmer 2-5kHz schafft? Hast Du da auch einen Tipp?

Die Alternative wäre einen ESP8266/Raspberry o.Ä. zu verwenden, der die Optokoppler triggert. Wäre deutlich günstiger aber eben auch mehr gebastle.

[Labmaster]

Wenn es DMX sein darf, z.B. dieser hier: http://www.shop.dmx4all.de/de/dmx4al...-maxirgbw.html
, der kann 4KHz.

Die Optkoppler für Hutschiene haben meißt noch zusätzliche Elektronik am Ein/Ausgang, das müsste man dann erst wieder verstehen, und gegebenfalls Bauteile entfernen oder umlöten.

BTW:
Wenn man wüsste was diese Module an PWM Frequenz machen, dann könnte man mit diesen auch 0 bis 10V Steuerung verwenden: (auf die Genauigkeit kommts bei der Drehzahlsteuerung ja nicht sooo an)
https://www.amazon.de/WINGONEER-0-10...S0AXHJ0SGFM29N

Leider hab ich keine Infos zur Frequnez gefunden.
Und man muss aufpassen, das Modul gibt es auch anders rum (PWM zu 0-10V) , ist oft recht schwieierg aus dem Text zu ersehen :-) und beide sehen recht ähnlich aus.

[Maruu]

Sehr schön, hört sich nach einer machbaren Lösung an. Da noch nicht ganz feststeht ob DMX oder DALI zum Einsatz kommt, hätte ich zumindest mal eine Lösung auf DMX-Basis.

Alternativ kommt dann ein 10€ ESP8266 in Kombination mit einem PCA9685 (https://www.letscontrolit.com/wiki/index.php/PCA9685) zum Einsatz. Das lässt sich per ESPEasy komfortabel und ohne Basteln steuern. Lediglich die Optokoppler müssten dann noch davor "gebastelt" werden. Allerdings schaft der PCA9685 nur ~1,5kHz, da muss ich erstmal prüfen ob das noch im Toleranzbereich des Lüfters liegt.

Vielen Dank!

[Maruu]

Es ist nun soweit, wir sind im neuen Haus und ich würde gerne das Thema Lüftersteuerung angehen. Da wir uns schlussendlich für DALI entschieden haben, fällt DMX als Ansteuermöglichkeit raus. Somit würde ich auf die Idee mit dem ESP8266 und dem PCA9685 zurückgreifen. Das Ganze lässt sich komfortabel per ESPEasy steuern und kann dann über WLAN direkt von Loxone angesteuert werden. Lediglich das Thema Optokoppler muss ich noch lösen. Da ich ungern eine Platine entwickeln möchte, habe ich mich mal nach fertigen Optokoppler-Boards umgeschaut. Wäre dieses Board (bzw. 3 davon) dafür geeignet? https://www.ebay.de/itm/TLP281-4-Kan...-/172975801030
Ich bin mir nicht ganz sicher, da in der Beschreibung steht:

Mit dem Modul können durch Low-Level Signale TTL (3,3 V oder 5 V) Spannungen von 9 bis 123 V geschalten werden.

und ich nicht weiß ob der Spannungsbereich 9-123V bei den Lüftern passt.

Labmaster vielleicht kannst Du dir das kurz ansehen

[Maruu]

Ahh ich sehe gerade dass das nicht gehen kann, da alle Ausgänge auf dem gleichen High-Pegel liegen. Vielleicht weiß ja jemand noch ein anderes Board das ich verwenden kann? Insgesamt müssen 10 Lüfter angesteuert werden.

[Maruu]

So nächster Versuch, das wäre noch ein 4-Kanal Optokoppler der schon Jumper Onboard hat um den Ausgang auf GND zu ziehen. Der sieht für mich ganz gut aus, oder? https://www.ebay.de/i/401645776811?chn=ps bzw. http://vi.raptor.ebaydesc.com/ws/eBa...69328000&ver=0 (nach unten Scrollen)

[Maruu]

So, ich werde das ganze nun doch selbst machen, da ich keine passende Möglichkeit gefunden habe die Lüfter über einen Aktor direkt anzusteuern.
Ich verwende also einen ESP8266 (genauer gesagt das NodeMCU Board) und will daran dann einen Optokoppler wie von Labmaster vorgeschlagen betreiben. Wenn ich das PWM Signal des ESP8266 direkt an den Open Colelctor PWM-Eingang des Lüfters hänge, dann funktioniert es und ich kann den Lüfter regulieren (siehe unterer Teil des Anhangs). Aber das ist ja nicht mein Ziel, da es sich eigentlich um einen Open-Collector-Eingang beim Lüfter handelt. Wenn ich den Optokoppler (ein 4N35) dazwischen hänge (siehe oberere Teil des Anhangs) dann geht es leider nicht mehr. Somit denke ich dass es am Optokoppler hängt. Als Widerstand habe ich 1k und 330Ohm ausprobiert. Liegt es an der falschen Dimensionierung des Widerstandes oder hat jemand eine andere Idee?

Das Datenblatt zum Lüfter (inkl. Open Collector-Zeichnung auf Seite 4 findet Ihr hier: https://www.loxforum.com/filedata/fe...5&d=1520322438)

[Maruu]

Ich habe die Weihnachtsferien dazu genutzt meine Steuerung für die Lüfter zu entwickeln. Zuerst hatte ich mir dazu nochmals den Ausgang der Originalsteuerung am Oszilloskop angesehen. Dabei ist mir aufgefallen, dass anscheinend doch ein PWM Signal benötigt wird und keine reine Open-Collector Beschaltung. Gesagt getan und den Lüfter direkt an einen Ausgang eines ESP8266 gehängt. Das hat schon mal im ersten Test recht gut funktioniert. Da ich im ganzen Haus aber 10 Lüfter habe, reicht der ESP8266 für 10 Kanäle nicht aus. Zum Glück gibt es einen passenden I²C Baustein (PCA9685) der bis zu 16 PWM-Kanäle an Board hat. Die Ansteuerung des PCA9685 hat mich viele graue Haare gekostet. Ich nutze ESPEasy auf dem ESP8266 und dort kann man auch den PCA9685 einbinden. Aber egal was ich eingestellt hatte, es kam kein PWM an den Ausgängen raus. Nach einigem hin und her hatte ich dann festgestellt, dass ein spezielle Modus (MODE2 = 0x10) eingestellt werden musste. Lüfter ran gehängt und es ging aber leider noch nicht so linear wie im Datenblatt beschrieben (DutyCycle 0-45% = Geschwindigkeit vorwärts, 45-55% anhalten, 55-100% rückwärts sollte es sein). Es war eher DutyCycle 0-80% = Geschwindigkeit vorwärts, 80-85% anhalten, 85-100% rückwärts (aber nur 30% Geschwindigkeit). Also habe ich mir nochmal das Steuersignal der Originalsteuerung angesehen und festgestellt, dass dort ein 5V-Signal und kein 3,3V Signal ausgegeben wird. Alternativ hätte es noch an der Frequenz liegen können die um ca. 500Hz außerhalb des angegebenen Spektrums lag aber das war eher unwahrscheinlich. Also schnell noch ein paar Level-Shifter gekauft und getestet. Und siehe da, alles funktioniert linear und sauber. Dann hieß es nur noch ein Leergehäuse für die Hutschiene kaufen und alles auf eine Platine bringen. So sieht es jetzt aus, alles auf Sockeln falls mal etwas kaputt geht und funktioniert mit 10 Kanälen PWM an allen Lüftern. Die DuPont-Kabel werden noch kürzer bestellt, dann passt auch der Deckel drauf (und ja, schön gelötet ist es nicht aber es funktioniert :P )

Hier noch ein kurzes Video, man sieht dass sich das PWM-Signal relativ zeitgleich mit dem Schieber in der Loxone-App ändert. Das reicht vollkommen für die Anbindung: https://sendvid.com/htbk7q7u

Jetzt muss ich mich nur noch um die Software-Logik kümmern, die auch nicht ganz trivial werden wird.

[JoeLox]

Hi,

läuft Deine Lüftersteuerung seit fast zwei Jahren zu Deiner Zufriedenheit?
Wie hast Du diese Einheit an Loxone angebunden?

Danke und LG, JoeLox

[Maruu]

Jep, die Steuerung läuft sehr gut. Wie gesagt läuft auf dem ESP 8266 die Software ESPEasy. Das ist also ein fertiges Image, das man nur noch flashen muss. Das Image kann man dann per Webinterface konfigurieren und ihm sagen was angeschlossen ist. Danach kann man von außen die angeschlossenen Sachen (in meinem Fall der PCA9685) einfach per http anbinden. Bedeutet wenn ich folgende URL aufrufe:

http://192.168.178.123/control?cmd=PCAPWM,5,700

dann setzt er mir den Ausgang 5 des PCA9685 auf 70% PWM-Signal.

Ich habe somit für jeden an den PCA9685 angeschlossenen Lüfter eine Virtuellen Ausgang erstellt und geben dort dann den passenden Wert aus. Als Loxone-Baustein nehme ich den Raumlüftungsbaustein an dessen Ausgang ein Formelbaustein und danach noch eine Rampensteuerung angeschlossen ist.

Gruß Hannes

[JoeLox]

Danke.
Ok, Weihnachten kann kommen ;-)

[OracleOfMe]

Moin Maruu,

Nachdem ich kürzlich auch umgezogen bin, stehe ich vor dem gleichen Problem: eine "Dumme" Dezentrale Lüftung.
Hier ist mein Plan diese nun auch intelligent zu machen. Vielleicht etwas off topic, aber ich wollte mich jetzt aber nicht in das Thema DMX oder DALI einarbeiten. Mir reicht eine Steuerung z.B. über mein Hue System. Meine Idee ist es, den Lüfter über einen LED-Controller anzusteuern und dann über die Hue App zu automatisieren. Hier habe ich zum Beispiel folgenden Controller gefunden. Hier kann man die PWM Frequenz auf 2 kHz einstellen, was ja den Spezifikationen der Lüfter entsprechen sollte. Zunächst hatte ich getestet, ob man den Lüfter über den Controller direkt ansteuern kann: Siehe da, ist sogar möglich. Allerdings nur bei 600 Hz. Hier liegt der Mittelpunkt (was laut Spezifikation eigentlich 50% PWM sein sollte) bei 4% PWM. Also ist die Drehzahl des Lüfters leider nur in eine Richtung vernünftig einstellbar.
Als ich dann bei der weiteren Recherche auf diesen Forumsbeitrag gestoßen bin, habe ich das mit dem Optokoppler auch mal ausprobiert. Hier habe ich folgendes Teil auf Amazon bestellt und wie beschrieben angeschlossen. Hier tut sich aber bedauerlicherweise gar nichts.
Nun bin ich weder E-Techniker noch habe ich ein Oszilloskop zur Hand. Du meinst, der Open Collector braucht trotzdem eine Spannung? Um wie viel Volt reden wir hier? Ist eine "Leienlösung" so wie ich sie anstrebe überhaupt möglich?

Ich würde mich sehr über eine Rückmeldung freuen!

[fototeddy]

Moin Maruu

ich hätte zu deiner Lüftersteuerung auch mal ein paar Fragen
Welche dezentrale Lüftung hast du in der die Lüfter verbaut sind? Zufällig die Helios KWL EC 45-160 Verso?
Da ich auch eine dezentrale Lüftung im Haus haben werden, die wohl mit genau diesen Helios Lüfter ausgestattet ist, suche ich nach einer Möglichkeit diese vernünftig Smart zu steuern,

Die sind über die Helios Steuerung auch PWM gesteuert. Ich bin in deiner Schaltung darüber gestolpert, dass du ein 5V PWM Signal aussendest, die Lüfter sind ja über 12V versorgt. Ist in deinem Aufbau der Lüfter auch mit seinen 12V versorgt und damit PWM und +12V auf dem gleichen GND?

Hast du zu dem PCA9685 trotzdem noch Optokoppler verbaut und wenn ja welche? Die Links zu eBay funktionieren leider nicht mehr

cheers
fototeddy

[OracleOfMe]

Moin fototeddy,

da ich mich sehr intensiv mit dem Thema beschäftigt habe und ich anderen die Einarbeitung ersparen wollte, habe ich hier ein Tutorial verfasst:

https://www.loxforum.com/forum/hardw...ation-o-%C3%A4

Zu deiner Frage: PWM Signale sind in der Regel 5 V oder 3,3 V. Da ich zu deinen Lüftern nichts finden konnte, musst du dies zur Not einmal testen.

[fototeddy]

Hi OracleOfMe

vielen Dank für den Link, also am Ende scheint auch in der Helios Lüftung der gleiche ebm Papst Vario 4412 FGPR verbaut zu sein.
Deine verlinkte Schaltung scheint für mich erstmal alle relevanten Fragen zu beantworten das ist super.
Da du damit ja auch eine dezentrale Lüftung umgesetzte hast, läuft das bei dir vermutlich Problemlos?
Hast du irgendwelche Rahmenbedingungen für die Leitungslängen beachtet? Ich werden wohl zwischen 15 und 30m vom Schaltschrank bis zu den Lüftern haben.

Laufen die Lüfter bei dir durchgängig oder gibt es auch Zeiten, an denen du die per PWM ausschaltest? Das ganze Netzteil vom Strom zu trennen würde ich vermeiden, da mit das ja dann auch den ESP abschaltet

Aber ja am Ende werde ich wohl mal einen ESP zusammenbauen müssen und mir dann mal eine Lüfter zum testen besorgen müssen.