Byta ut mekanisk termostat till elektronisk i bastuaggregat 8kW, 400V

ClasseClas · 7 dec 2015 22:01

Hej, jag har ett bastuaggregat i täljsten där jag skulle vilja byta ut bimetalltermostaten mot en elektronisk triac-reglerad dito för att få en jämnare temperaturreglering istf den vanliga on-off-regleringen.

Aggregatet är på 8kW, 400V. Jag är inte ute efter en manöverpanel utan snarare rätt elkomponenter för ändamålet. Den elektroniska termostaten ska antingen monteras i aggregatet eller för enkelhets skull i en separat kapsling vid sidan om aggregatet. Timerdel och överbelastningsskydd finns redan i aggregatet. Elektroniken kommer att placeras så lågt i bastun att max temp kommer att vara 50 C bedömer jag.

Supertacksam för tips. Jag hittar inga bra sidor så där utan vidare med rätt produkter.

b_hasse · 20 dec 2015 17:32

Det är oklart vad du menar med "triac-reglerad". Triac används både vid fasvinkelstyrning (typ dimmer) och "on-off". För ett bastuaggregat tycker jag fasvinkelstyrning är olämpligt. Troligen dyrt och risk för störningar på andra apparater.

Det rätta är att köra långsam "pulsbreddsmodulering" och switchning vid nollgenomgång. Själva switchningen är on-off men regleringen är annorlunda jämfört med en bimetalltermostat. Detta är vanligt på elektriska radiatorer med elektronisk termostat. En vanlig "periodtid" är 40 sekunder. Det funkar så att spänningen slås på var 40:e sekund. Hur länge spänningen är på bestäms av temperaturen. Vill man bygga delar av detta själv finns löjligt billiga halvledarreläer hos t.ex Aliexpress. T.ex Fotek SSR-25 eller SSR-40. De har triac internt och sköter nollgenomgångsswitchningen automatiskt. Man kan välja modeller för styrning med 3-32 VDC (suffix DA) eller 80-250VAC (suffix AA).
Hittar man en bra termostat som lämnar 230VAC ut men är för klen kan man enkelt koppla t.ex 3 st SSR-40AA efteråt för att styra bastuaggregatet. Tänk på att de förmodligen bör kylas något (= sitta på en kylfläns) för att switcha 8 kW.

ClasseClas · 20 dec 2015 21:53

Tack för svar! Hittills har jag bara använt Perfectum Spartemostater för att lösa ungefär samma problem på elradiatorer på landet fast för lägre effekter.
http://www.comni.com/termostat/
Det pratas om Triac i dessa sammanhang så det var därför jag okunnigt skrev triac-reglering. Givetvis är det PWM-modulering el motsv som jag är ute efter.
Jag kollar upp ditt tips och spinner vidare på det

GK100 · 20 dec 2015 22:17

Ta gärna modellerna för större ström tex 40 A och skaffa de anpassade kylflänsarna som brukar höra till, speciellt om du sätter kapslingen lite varmare till är kylningen viktig. Du kan nog räkna med upp mot 50 W förlust i lådan så sätt den om möjligt i normal rumstemp och med rejäl volym och som sagt kylflänsar.

Du kan säkert få till en bra och prisvärd lösning med dessa "statiska reläer". Kompletta lösningar fast med en faktor X i pris kan du kolla på om du tex söker på "Regin pulser/d" där ingår regulatorn och möjlighet för olika givare.

ClasseClas · 20 dec 2015 23:30

GK100 skrev:
Ta gärna modellerna för större ström tex 40 A och skaffa de anpassade kylflänsarna som brukar höra till, speciellt om du sätter kapslingen lite varmare till är kylningen viktig. Du kan nog räkna med upp mot 50 W förlust i lådan så sätt den om möjligt i normal rumstemp och med rejäl volym och som sagt kylflänsar.
Du kan säkert få till en bra och prisvärd lösning med dessa "statiska reläer". Kompletta lösningar fast med en faktor X i pris kan du kolla på om du tex söker på "Regin pulser/d" där ingår regulatorn och möjlighet för olika givare.

Tack, ska kolla vidare på det. Jag hittade även ett spår med PWM-reglering med Arduino och med lämplig SSR modell DA så går det att styra direkt från Arduinon.

Tobbe_3 · 21 dec 2015 10:04

Många elektroniska termostater har en Triac för effekt styrningen. Skillnaden mot en vanlig dimmer är att triacen tänds direkt i varje halvperiod. Antalet halvperioder som det sker under t.ex 40 s bestämmer vilken energi som skall tillföras till värmeelementet. Till perioden består av block av halvperioder under x antal sekunder. Allt detta styrs av en liten IC krets som specialutvecklad för ändamålet. Den innehåller även s.k. nollgenomgångsdetektor som gör att Triac tändningen sker i halvperiodens början. Att man valt denna lösning ger en bra effektfaktor och lite radiostörningar. Den kräver ingen avstörningsdrossel som finns i vanliga dimmer.

En klassisk dimmerreglering hade skapat mycket reaktiv effekt och en icke jämn sinusvåg i elnätet.

Rc- lokens pådrag är lite förenklat en " jätte dimmer" . Denna lösning ger en suverän körbarhet, men skapar många oönskade problem i matande elnät och störningar på signalsystem, telenät m.m.

GK100 · 21 dec 2015 12:52

Med SSR som nämndes tidigare får man nollgenomgångstyrningen på köpet. Behöver då bara ordnas en tidsproportionell reglering med lämpligt P-band och periodtid på någon minut via Arduinon. Ett enkelt jobb lagom hobbyövning.

ClasseClas · 28 dec 2015 21:54

En liten uppdatering. Efter en del micklande jag fått till en PID-reglering med Arduinon. Jag skaffade en temperatursensor (DS18B20) med bra temperaturtålighet som går via 1-wire. Sen använder jag mig av en potentiometer för att sätta ett börvärde som jag har mappat upp i intervallet 10-100 grader C. Det finns ju färdiga PID-bibliotek så det var ju bara att ladda ner det och skriva lite kod. Jag valde en periodtid på 40 sek

Inloggade ser högupplösta bilder

Skapa konto

Gratis och tar endast 30 sekunder

Det som är kvar nu är att ordna en rejäl kapsling och skruvplintar till Arduinon + lite annat. Jag har beställt en 3-fas SSR på 40 A som ska ha nollgenomgångsstyrning inbyggt. En kylfläns fick följa med beställningen också.
http://www.aliexpress.com/store/pro...olid-state-relay-SSR/1501753_32251619544.html
http://www.aliexpress.com/item/H-sh...id-State-Relay-SSR-Heat-Sink/32269829435.html

Vad gäller spänningsmatning av Arduinon så rekommenderas 12V DC min 250 mA. Jag har haft lite problem att hitta ett vettigt nätaggregat som har en bra kapsling och som inte är integrerat med stickproppen, för det passar inte det här sammanhanget. Jag funderar på att skaffa en LED-transformator med skruvplintar. Kan den här vara något som kan passa för mig?

http://www.kjell.com/se/sortiment/e...atorer/led-transformator-lagprofil-6-w-p44147

Avemo · 28 dec 2015 22:25

Den borde fungera. Det enda jag kan komma på som möjligen skulle ställa till det är om den har en hög rippelspänning.

Det här är ett exempel på kretsen som b_hasse beskriver:
https://www.elfa.se/sv/drivkrets-dil-on-semiconductor-uaa2016pg/p/17307317?queryFromSuggest=true

De 40 sekunderna kommer sig av en 11-bitars räknare som räknar perioder. Därför blir det 40,96 sekunder hos oss och 34,13 sekunder om det är 60 Hz.

Det är en ren P-regulator. Visst går det att laborera med PID, men att värma ett rum med direktel är ett så lättreglerat system att det räcker med bara P.

lars_stefan_axelsson · 29 dec 2015 11:52

Avemo skrev:
Det är en ren P-regulator. Visst går det att laborera med PID, men att värma ett rum med direktel är ett så lättreglerat system att det räcker med bara P.

Jaaa, jag har en del PD-system i huset, men inte äkta "D" då utan med negativ och stegvis koefficient, i det att om regulatorn märker att temperaturen faller för fort så stängs värmen av istället för att brassa på ytterligare för att hålla emot. Kallas också "vädringsfunktion" Konstruktören har alltså antagit, lite pessimistiskt kan man tycka, att oavsett hur mycket man än eldar på, så kommer man inte att ha någon avgörande inverkan på utomhustemperaturen.

(Mina radiatortermostaren har även "frysskydd" dvs. om man glömt fönstret öppet så släpper den ändå på med jämna mellanrum för att radiatorn inte skall frysa sönder).

Fast ett PI är ju iaf coolt, så att man får upp de där extra tiondelarna till precis 120⁰C.

(Nej, det är ju svårt att mäta så noggrant utan att det kostar alldeles för mycket pengar. Paradoxalt nog så kan man bygga en extremt bra referens för 0⁰C mha is och vattenbad; man skall om man är noggrann kunna komma inom 1 tiotusendel av det rätta värdet, men att mäta det blir ju snabbt +/- 1⁰C...)

Men, allvarligt. Har man ändå en Arduino så kan man ju fundera på att lägga till dylika skyddsfunktioner. En bastu fryser väl knappast sönder, men man kan ju tänka sig att lägga till tidsbegränsningar o dylikt s.a. ingen dör om dörren fastnar. (Nåja, det händer väl i stort sett aldrig, men ändå.), eller kanske en "vädringsfunktion" ifall någon ställer upp dörren utan att stänga av bastun.

Avemo · 29 dec 2015 12:51

Visst kan det finnas bruk för både PD, PI och PID i system för uppvärmning. Jag syftade på att kretsen jag länkade till bara innehåller en P-regulator, och att den finns i många väl fungerande element. Vattenburna system och ännu mer golvvärme är betydligt långsammare att reglera än direktel varför de kan ha nytta av en mer avancerad regulator. P-regulator är ju trots allt bättre än en hysteresregulator som det är idag på bastun.

Temperaturgivaren som ClasseClas valt har en upplösning på 0,0626ºC. Noggrannheten är uppgiven till +-0,5ºC upp till 85ºC och däröver +-2ºC. Den som vill ha en utmaning kan ju bygga in kommunikation till en PC från termostaten också. Jag ser fram emot när vi får se grafer som visar stegsvaret i regulatorn när man slår på den samt vilken översläng det blir efter öppnad dörr.

ClasseClas · 29 dec 2015 20:29

Avemo skrev:
Den borde fungera. Det enda jag kan komma på som möjligen skulle ställa till det är om den har en hög rippelspänning.

Det här är ett exempel på kretsen som b_hasse beskriver:
[länk]

De 40 sekunderna kommer sig av en 11-bitars räknare som räknar perioder. Därför blir det 40,96 sekunder hos oss och 34,13 sekunder om det är 60 Hz.

Det är en ren P-regulator. Visst går det att laborera med PID, men att värma ett rum med direktel är ett så lättreglerat system att det räcker med bara P.

Det var en snygg lösning som jag inte visste om! Betydligt mer prisvärd än min setup.

ClasseClas · 29 dec 2015 20:35

lars_stefan_axelsson skrev:
Jaaa, jag har en del PD-system i huset, men inte äkta "D" då utan med negativ och stegvis koefficient, i det att om regulatorn märker att temperaturen faller för fort så stängs värmen av istället för att brassa på ytterligare för att hålla emot. Kallas också "vädringsfunktion" Konstruktören har alltså antagit, lite pessimistiskt kan man tycka, att oavsett hur mycket man än eldar på, så kommer man inte att ha någon avgörande inverkan på utomhustemperaturen. (Mina radiatortermostaren har även "frysskydd" dvs. om man glömt fönstret öppet så släpper den ändå på med jämna mellanrum för att radiatorn inte skall frysa sönder).

Fast ett PI är ju iaf coolt, så att man får upp de där extra tiondelarna till precis 120⁰C.

(Nej, det är ju svårt att mäta så noggrant utan att det kostar alldeles för mycket pengar. Paradoxalt nog så kan man bygga en extremt bra referens för 0⁰C mha is och vattenbad; man skall om man är noggrann kunna komma inom 1 tiotusendel av det rätta värdet, men att mäta det blir ju snabbt +/- 1⁰C...)

Men, allvarligt. Har man ändå en Arduino så kan man ju fundera på att lägga till dylika skyddsfunktioner. En bastu fryser väl knappast sönder, men man kan ju tänka sig att lägga till tidsbegränsningar o dylikt s.a. ingen dör om dörren fastnar. (Nåja, det händer väl i stort sett aldrig, men ändå.), eller kanske en "vädringsfunktion" ifall någon ställer upp dörren utan att stänga av bastun.

Det är klart att det är coolt med PID-reglering med alla parametrar satta. Det finns en person som har byggt en Sous Vide-controller som nyttjar alla PID-parametrar på goda grunder. Det vill ju till sig att kunna hålla vattentempen inom ngn tiodels grad. Det finns ju till och med ett PID Autotuning-bibliotek som kan sätta parametrarna givet ett stabilt läge.

ClasseClas · 29 dec 2015 20:53

Avemo skrev:
Visst kan det finnas bruk för både PD, PI och PID i system för uppvärmning. Jag syftade på att kretsen jag länkade till bara innehåller en P-regulator, och att den finns i många väl fungerande element. Vattenburna system och ännu mer golvvärme är betydligt långsammare att reglera än direktel varför de kan ha nytta av en mer avancerad regulator. P-regulator är ju trots allt bättre än en hysteresregulator som det är idag på bastun.

Temperaturgivaren som ClasseClas valt har en upplösning på 0,0626ºC. Noggrannheten är uppgiven till +-0,5ºC upp till 85ºC och däröver +-2ºC. Den som vill ha en utmaning kan ju bygga in kommunikation till en PC från termostaten också. Jag ser fram emot när vi får se grafer som visar stegsvaret i regulatorn när man slår på den samt vilken översläng det blir efter öppnad dörr.

Min "systemlösning" är ju jättefin! Knappast "Design to cost" utan "Design for overspecification":wow:

Stegsvaret blir ju vid uppstart att PID-funktionen i Arduinon lägger ut "255" (inom intervallet 0-255) fast konverterat till ett 40 sekunders på-intervall och så pågår det ganska länge innan temperaturen närmar sig börvärdet. Det blir ungefär som på landet när jag drar på värmen på elradiatorerna som går på fullt tills är- och bärvärdena närmar sig varann då pulsningen sätter igång. Eller fattar jag din fråga fel?

Nu väljer jag att placera tempgivaren i huvudhöjd vid sittlavarna diagonalt från dörren så jag tror inte att det ska bli så stor påverkan på regleringen vid öppnad dörr annars får jag se över PID-parametrarna.

Jag kanske borde skaffa en wifimodul och lägga ut på nätet hur systemdynamiken ser ut vid bastubad. Blir ju mer spännande än Bingolotto. Typ.

Avemo · 29 dec 2015 21:23

Gör en bastuapp till telefonen också där du kan plotta temperaturen som funktion av tiden. Givetvis med uppskattad tid tills bastun är varm och larm när den uppnått önskad temperatur.

Apropå onödigt avancerade lösningar så håller jag just på att försöka läsa av en elmätare via modbus med en raspberry pi för att logga förbrukning på vattenpump och varmvattenberedare.