0-10V Steuerspannung (diskret) - e.g. für Lüftungsanlage

[MarkusCosi]

Hallo!

wir haben eine Zehnder ComfoAir E 350 Lüftungsanlage im Haus. Da es keine "Q" Version ist, ist ein Nachrüsten mit der Schnittstelle "ComfoConnect LAN C" nicht möglich.
Laut Montageanleitung (siehe Seite 9, 19, bzw. 21 (unten)) bzw. technischem Support ist jedoch eine Einstellung der Lüftungsstufe (1, 2 oder 3, also low, medium oder high) direkt per 0-10V Eingang möglich. Dieser versteckt sich hinter der Display-Abdeckung oben am Gerät und bietet GND, 0-10V (Eingang) und einen 12V Ausgang. Letzteren 12V-Ausgang würde ich gern benutzten um nicht zusätzlich noch eine Spannungsversorgung bereitstellen zu müssen.

Nun frage ich mich, ob jemand einen Tipp hat mit welchem Bauteil, z.B. von Shelly, eine Einstellung von einer Spannung im Bereich 0 - 4V, einer Spannung zwischen 4 - 7V und einer Spannung zwischen 7 und 10V möglich ist? Es sollten also 3 diskrete wohldefinierte Spannungen einstellbar sein. Ist ein Shelly 0-10V Dimmer die Lösung? Oder ein Shelly Uni?

Für Hinweise wäre ich dankbar!

[AlexAn]

12V hab ich nicht getestet aber 24V:
Shelly Plus 0-10V Dimmer - LoxWiki - LoxWiki (atlassian.net)
Ab 19V wird die Shelly vermutlich nicht mehr booten!

Eventuell klappt ein Umbau wie er hier beschrieben ist: Shelly plus i4 tear-down, Stromversorgung, Schalteingänge - Shelly-Inside - Offizielles technisches Shelly Support Forum (DACH) (shelly-support.eu)
Natürlich wie immer auf eigene Gefahr, Garantieverlust usw. Für den 230V Betrieb ist sie im Anschluss auch nicht mehr geeignet.
Mit 12V würde ich trotzdem nicht auf den Eingang gehen - also begrenzen

[MarkusCosi]

Hallo AlexAn!

vielen Dank, das sieht ja schonmal vielversprechend aus! Den Dimmer Shelly hatte ich auch schon ins Auge gefasst, aber dann in den Specs nur von 110-220 VAC supply gelesen. Mich wundert also, dass deine Spannungsversorgung mit 24V das Ding zum laufen bringt? Einen Versuch mit 12V ist es ja dann wohl wert....

Das Step-Down Modul stellt dann irgendwie ausgehend von den 12V (bei dir waren es 24V) die 10V am Dimmer-Ausgang bereit? Ähnlich wie Jens Beckers im lox-wiki Beitrag bin auch ich etwas überrascht, dass dort nicht einfach 0-10V einstellbar raus kommen und stattdessen noch eine Spannung zusätzlich anzulegen ist. Wie verkabel ich denn das ganz dann mit dem eigentlichen 0-10V Steuereingang am Gerät?

Vielen Dank!

[AlexAn]

Hab ich alles im Loxwiki dokumentiert!
Ab 19V wird sich die Shelly verabschieden und ob der verlinkte Umbau auf 12V klappt kann ich dir nicht garantieren!

[MarkusCosi]

alles klar, ich hatte den zweiten Link nicht gesehen, danke.
Mit einem zusätzlichen Step-Up Modul könnte ich ja den Shelly Dimmer mit 24V ausgehend von den 12V versorgen?

[AlexAn]

Würde nachsehen im Klemmenplan ob da nicht irgendwo 24V Steuerspannung vorhanden sind.

[Sammy]

Hi,

eine andere Variante ohne Dimmer wäre mit zwei potentialfreien Relais möglich (z. B. Loxone Nano DI AIR mit 24 V versorgt):




Relais 1 -> über Spannungswandler -> 6 V von der vorhandenen 12 V Steuerspannung
Relais 2 -> über Spannungswandler -> 10 V von der vorhandenen 12 V Steuerspannung
Beide Relais aus -> 0 V

Den Nano DI Air musst Du dann aber über 24 V versorgen > kleiner Step-Up-Wandler benötigt.

Schöne Grüße,
Michael

[Sammy]

Stimmt, den Shelly Uni hatte ich gar nicht auf dem Schirm, dann wird ja Deine Einkaufsliste immer kleiner :-)) Top!

[MarkusCosi]

Lieber Michael, verrätst du mir noch wie du auf die Widerstände gekommen bist? Sicherlich die Kirchhoff'schen Regeln, aber ich komme iwie nicht auf sinnvolle Gleichungen. Würde mich nur interessieren.. → oh, schon gefunden: https://de.wikipedia.org/wiki/Spannungsteiler Danke nochmals!

[Sammy]

Hi,
ja Spannungsteiler:
- Links sind zwei 1 kOhm (wenn die Widerstände oben und unten gleich sind wird die Spannung halbiert)
- Rechts ist 200 Ohm.
Gedanke jetzt ist ja, Relais 1 = Stufe 2, Relais 2 = Stufe 3 und beide Relais aus = Stufe 1.

Rein theoretisch könnte man die Schaltung noch erweitern und mit jeder möglichen Relais-Schaltung er zwei Relais (Aus/Aus, EIN/Aus, Aus/EIN, EIN/EIN) eine unterschiedliche Spannung ausgeben, dann wären sogar 4 verschiedene Spannungen möglich. Nur als Gedankenstütze, falls die einfache Schaltung wider Erwarten noch nicht zum Ziel führt.

Warum 1kOhm > bei 1 kOhm fließt bei 12 V ca. 12 mA (das sollte die Steuerspannung locker abkönnen) und der Shelly Uni kann das auch ohne Probleme schalten.

Schöne Grüße,
Michael

[MarkusCosi]

d.h. so wie im Bild anbei müsste es funktionieren?

Ich frage deshalb, weil ich mir bei den Anschlüssen beim Shelly an N und L unsicher bin.
Im weiter oben zitierten Beitrag heißt es (zugegeben zum Prozessor der Plus Serie): "Der i4 kann ohne weitere Modifikation mit 24V DC betrieben werden: wie üblich, wird der Pluspol der Betriebsspannung an Klemme N gelegt; Minus/GND kommt an Klemme L. Die Stromaufnahme des i4 bei Betrieb mit 24V DC:", also genau umgekehrt wie es im Schaltplan des Shelly Uni angegeben wird?

Danke!

[Sammy]

Hallo Markus,

ja sieht gut aus Deine Schaltung!

L = Pluspol von 12 V DC (korrekt für Shelly uni)
N = GND von 12 V DC (korrekt für Shelly uni)

Viel Erfolg,
Michael

[Sammy]

Der "Open Collector" Schaltausgang vom Shelly Uni hat mir gerade keine Ruhe gelassen. Ich würde doch eine kleine geänderte Verdrahtung vorschlagen:

Wenn die Ausgänge, so wie in Deiner Skizze nach rechts zeigen.

Ausgang oben out1: Pluspol von der Steuerspannung
Ausgang unten out1: 1 kOhm

Ausgang oben out2: 200 Ohm
Ausgang unten out2: Pluspol von der Steuerspannung

Hintergrund: Es kann sein, dass dem Ausgang die Polung +/- doch nicht egal ist. Ich habe dazu noch einmal gegoogelt und diese Skizze gefunden:




Schöne Grüße,
Michael

[MarkusCosi]

Hi Michael!

Danke für deine Recherche hierzu! Die Skizze vom Shelly kannte ich nicht (stammt wohl aus der Anleitung / User Guide). Also eher so wie anbei?
Verwirrend ist dabei, dass die Out # vertauscht sind im Vergleich zum Layout unter dem anderen Link / Link2.

Grüße, Markus

[Sammy]

Hi,
ja, das habe ich aus dem Userguide. Es kann sein, dass dem Ausgang die Polarität komplett egal ist, laut Datenblatt akzeptiert er am Ausgang ja auch Wechselspannung. Um auf Nummer sicher zu gehen, würde ich es so, wie in Deiner letzten Skizze beschalten.

Schöne Grüße,
Michael

[MarkusCosi]

Hallo nochmal,

ich hatte bei der FA Zehnder sicherheitshalber nochmal angefragt ob 12 mA auf den Eingang i.O. wären. Das fließen von 12mA sollte problemlos möglich sein, hieß es da vom freundlichen Support.

Bevor ich die Schaltung nun umsetze (ich werde berichten, aktuell warte ich noch auf meinen Shelly Uni) fragte ich mich, da ich ein paar Step-Up / und Step-Down Module habe, ob es ggf. Strom sparen bzw. den Widerstand schonen würde wenn ich die 12V mit einem vorgeschalteten Step-Down Modul zunächst auf 8,5V runter bringe?

[Sammy]

Hi,

sagt Dir "KISS" etwas - ist ein Prinzip, dass man oft im Beruf oder auch im Privatleben gut anwenden kann:
KISS = Keep It Simple (and) Stupid - also eine Sache nur so kompliziert lösen, wie unbedingt notwendig.

Auf Deinen Anwendungsfall - jede weitere Komponente verkompliziert den Aufbau, macht ihn fehleranfällig und die Ausfallwahrscheinlichkeit ist auch höher. Der StepUp-Wandler benötigt auch ein wenig Energie und vernichtet wahrscheinlich genau so viel Strom, wie Du eventuell durch eine reduzierte Spannung weniger verbrauchst.

Deine Idee, die Widerstände zu schonen ist gut, aber die dürften (so oder so) eine längere Lebensdauer als der StepUp-Wandlers haben. Bei Widerstände ist nur die Leistung interessant, die drüberfließt:

Bei der ursprünglichen Skizze mit 1 kOhm + 200 Ohm fließen maximal bei 12 V -> 10 mA.

Über den 200 Ohm fällt eine Spannung ab von -> U = R * I = 200 x 0,01 A = 2 V
über den 1000 Ohm fällt eine Spannung ab von > 1000 x 0,01 A = 10 V

daraus ergibt sich eine (Heiz-)Leistung von:
200 Ohm -> bei 2 V / 0,01 A -> P = U * I = 0,02 W
1000 Ohm -> 10 V * 0,01 A -> 0,1 W

Das heißt idealerweise sollte Deine Widerstände mindestens eine Belastbarkeit von 1/4 W haben, dann wärst Du auf der sicheren Seite hinsichtlich einer langen Lebensdauer und dass der Widerstand nicht zu heiß wird und in Rauch aufgeht.

Ein anderer Ansatz, um die Stromaufnahme der Schaltung weiter zu reduzieren -> verdoppele oder verdreifache einfache die Widerstandswerte. Solange das Verhältnis der Widerstände erhalten bleibt, bleibt auch der Spannungsteiler da, wo er hingehört. Mehr als Faktor 10 würde ich aber nicht gehen. (Zu geringe Ströme sind störanfälliger, da dann z.B. eine unsaubere Lötstelle und ein Fettfleck auf der Leiterplatte bereits eine bessere Leitfähigkeiten hat als der eigentliche Widerstand.)

Wenn Du den StepUp-Wandler nutzen willst, dann bitte VoutGround auch auf Ground von der Steuerung legen.

Schöne Grüße,
Michael

[MarkusCosi]

...danke für deine Gedanken und Rechnungen hierzu. Deine Argumente überzeugen mich und ich werde es mit einfachen Widerständen probieren. Ich skaliere diese mal um einen Faktor 2.. Außerdem habe ich mir 1W-Widerstände (gleich ein Satz mit unterschiedlichen Werten) besorgt um auf Nummer sicher zu gehen und auch für künftige Projekte ein paar in der Hinterhand zu haben.

Danke Dir nochmals für deine Hilfe! Ich werde berichten wie es gelaufen ist...

[MarkusCosi]

...kurzes Update: Es funktioniert! Danke also nochmals!

Ich habe schlussendlich R1=560 Ohm / 2 kOhm und R2=2 kOhm benutzt. So bekomme ich im Menü der Zehnder Anlage die Werte {0 V, 5,5 V, 8,7 V} angezeigt, je nach Kombination gemäß Stufe. Sofern ich am Shelly Uni beide Relais mal versehentlich an habe (R1=437 Ohm effektiv) bin ich bei 9,1 V < 10 V. Die Zehnder ComfoAir E350 schaltet so zwischen den drei Stufen. Interessanterweise musste ich bei meiner Zehnder-Anlage im Menü unter Methode nicht "Diskrete Steuerung" auswählen (den Menüpunkt gab es nicht), sondern "Luft Voreinstellung.". Letzteres habe ich dem Manual der Q350 entnommen, obgleich ich eine E350 habe.

Den Shelly Uni habe ich in Loxone per UDP integriert nach einem Firmware-Update. Die Steuerung per Radio-Button, die Status-Anzeige durch Auslesen der tatsächlichen Relais-Stati per Status-Baustein.

[Sammy]

Hallo Markus,

sehr schön, dass das so funktioniert wie geplant - freut mich.

Schöne Grüße,
Michael