Es hat sich gezeigt, dass viele Nutzer der HmIP-Rollladenaktoren immer wieder mit den gleichen Problemen kämpfen, weil ihnen die Funktionsweise nicht vertraut ist. Zugegeben tut ja auch der Hersteller wenig bis nichts, seine Kunden ausführlich zu informieren.
Ich werde hier ausschließlich auf die HmIP-Gerätereihe eingehen, weil die HM-Reihe ja bekannterweise schon eine ganze Weile abgekündigt ist und ohnehin sehr viel einfacher gestaltet ist als die neuere Serie. Ich gehe hier auch nicht auf die Zusatzfunktion Lamellenverstellung bei Jalousieaktoren ein, sondern auf das Grundprinzip.
Funktionsweise der Rollladensteuerung
Zu allererst: Die Begrenzung der Fahrt am oberen und unteren Endanschlag leistet allein der Antrieb selbst. In jedem Rollladenmotor gibt es Endabschalter. Diese sind im einfachsten Fall mechanische Kontakte, die sich mit einem Schlüssel verstellen lassen oder sie werden elektronisch eingestellt (hierzu sagt die Bedienungsanleitung des Motors, wie das geht). Weiterhin gibt es Antriebe, die selbständig erkennen, wenn der Anschlag erreicht ist (warum solche Motoren keine gute Idee sind zum Einsatz an HmIP-Aktoren, klären wir später).
Also:
Bevor man einen HmIP-Aktor anschließt, müssen die Endlagen am Antrieb exakt eingestellt sein! Der Aktor ist nicht zuständig für die Endlagenbegrenzung und kann dies auch gar nicht leisten!
Im Gegenteil, der Aktor benötigt die exakt eingestellten Endanschläge für eine korrekte Arbeitsweise.
Ist nun der Aktor angeschlossen, stellt sich die Frage:
Woher weiß der Aktor, an welcher Position sich der Rollladen befindet?
Ein Meßsystem gibt es nicht am Rollladenantrieb, also keine direkte Positionsrückmeldung.
Die aktuelle Position kann also nur relativ bestimmt werden. Dazu muß der Aktor vor allem 2 Datenpunkte wissen:
- Wann stehe ich in der Endposition (0% oder 100%)?
- Wie viel Zeit vergeht bei der Fahrt von einem Endanschlag zum anderen?
Wie erkennt nun der Aktor, wann er sich in einer der Endlagen befindet?
Nun, eigentlich gar nicht wirklich. Zwar haben einige Aktoren hier eine komfortablere Funktion implementiert, aber auf diese Spezialität kommen wir später.
Das Prinzip ist:
Der Motor wird einfach viel länger angesteuert, als es notwendig wäre. Der Rollladen fährt also in eine der Endlagen, der Motor schaltet sich dann selbst ab, wird vom Aktor aber weiter bestromt, weil dieser ja nicht weiß, ob er noch fährt oder nicht.
Schaltet der Aktor dann nach genügender Zeitreserve ab, geht er davon aus, dass der Rollladen jetzt wirklich in der Endlage stehen müßte. In dieser Situation rekalibriert der Aktor seinen internen Positionszähler, indem er nach einer Aufwärtsfahrt diesen auf 100 % setzt bzw. nach einer Abwärtsfahrt auf 0 % (Werte in der CCU, beim HAP sind diese miteinander vertauscht).
Zwischenpositionen bestimmt der Aktor nun aus dem Abstand zwischen aktueller Position und Zielposition. Er berechnet anhand der Gesamtfahrzeit, wie lange er fahren muß, um dahin zu kommen. Er agiert also zeitgesteuert. Soll er aus dem Endanschlag auf 50 % fahren, dann fährt er also für eine Dauer von
t = Gesamtfahrzeit * 0,5
Fährt er danach auf 70%, ergibt sich
t = Gesamtfahrzeit * (70% - 50%) = Gesamtfahrzeit * 0,2
Aus dem Prinzip wird offensichtlich:
- Die Genauigkeit der Positionierung hängt ab von der Genauigkeit der eingetragenen Fahrzeit
- Läuft der Motor nicht sofort schnell an und stoppt er nicht schlagartig, dann verschlechtert sich die Zielposition, weil die dabei verloren gegangenen Zeiten nicht berücksichtigt werden können.
- Fährt der Rollladen öfter Positionen an, die zwischen den Endlagen liegen, wird die interne Istposition mit der Zeit immer ungenauer, bei jeder Fahrt kommt ein Fehler hinzu. Um das zu korrigieren, gibt es verschiedene Verfahren, zu denen wir ebenfalls später kommen.
Abweichungen von der vereinfachten Darstellung
Die eben gemachten Aussagen sind stark vereinfachte Betrachtungen. In der Praxis kommen zur Behangbewegung noch 2 weitere Faktoren hinzu.
1. Der Wickeldurchmesser
Bei voll herabgelassenem Behang ist der Wickeldurchmesser am kleinsten, bei voll eingezogenem Behang am größen. Da der Motor mit nahezu konstanter Drehzahl dreht, ergibt sich daraus, dass die Behangbewegung am schnellsten ist beim Start von 100% abwärts und dann allmählich langsamer wird. Der Zusammenhang zwischen Zeit und Weg ist also nicht linear, sondern eine Kurve.
2. Das Lamellenspiel
Das Spiel zwischen den Lamellen von Rollläden (abhängig von der Ausführung) führt dazu, dass der Behang deutlich vor Erreichen von 0 % unten aufsetzt und danach der Behang nur noch zusammenrutscht.
Grafisch sieht das etwa so aus:
Schwarz gestrichelt ist der idealisierte Zusammenhang zwischen Zeit und zurückgelegtem Weg zu sehen. Der tatsächliche Zusammenhang aber ist rot dargestellt. Man sieht hier deutlich, warum bei einer Sollwertvorgabe von 50% und daraus resultierender halber Fahrzeit keineswegs die halbe Behanghöhe resultiert, sondern der Behang deutlich unter 50 % zum Stehen kommt.
Wen das so stört wie mich, der kann sich ja meinen Link zur Linearisierung in meiner Signatur unten ansehen.
Was für ein Motortyp eignet sich besonders für HmIP-Aktoren?
Aus dem bereits gesagten stehen folgende Anforderungen:
- Motoren mit Konstantdrehzahl unmittelbar nach dem Einschalten, weil Sanftanlauf und langsames Bremsen zwar Komfort bedeutet, aber die zeitgesteuerte Positionierung durcheinander bringt. Motoren mit Anlaufverzögerung machen Probleme beim genauen Positionsanfahren. Wer nur AUF und ZU verwirklichen will, für den sind das aber keine Probleme.
- Motoren, die feste Endlageneinstellungen haben. Am sichersten funktionieren mechanische Endlagenschalter. Bei elektronisch einstellbaren Endlagen kann es manchmal ungewollt zur Verstellung der Positionen kommen. Das hängt aber stark vom Motor ab und ist nicht vorherzusagen. Selbstjustierenden Motoren sind hier fehl am Platz und verwirren eher den Aktor.
- Bei Motoren mit Schutzmechanismen wie Einklemmschutz muß man wissen, dass bei einem Eingriff wegen schwergängigem Rollladen und Sicherheitsstopp dann der interne Positionszähler komplett durcheinander kommt und anschließend nur noch Fehlpositionen verursacht. Zudem ist es kaum möglich, so einen Eingriff zu detektieren.
Am besten geeignet aus HomeMatic-Sicht sind einfache Phasenschieber-Motoren mit mechanischen Endlagenschaltern. Die sind dann auch gleichzeitig noch die billigsten. Auch elektronische Endlagenschalter sind möglich, aber es hängt vom Produkt ab, wie gut das funktioniert.
Je mehr Elektronik und Schnickschnack drin steckt, umso mehr Probleme bekommt man beim Einsatz am HomeMatic-Aktor.
Die automatische Erkennung der Endposition
Einige der Aktoren haben eine automatische Erkennung der Endposition verbaut. Diese Geräte haben einen eingebauten IC zur Leistungsmessung. Alle Ausgangsleistungen < 5 W gelten dabei als „Motor steht“ und darüber als „Motor fährt“. Der Motor wird so bei Fahrt auf den Endanschlag ( 0 oder 100 %) so lange angesteuert, bis die gemessene Motorleistung unter die 5 W sinkt, also der Motor durch den Endschalter des Antriebs abgeschalten wurde. Damit weiß der Aktor ohne Zeitverzögerung, dass die Endposition erreicht wurde und kann den internen Positionszähler rekalibrieren und das Fahrtende über den Status an die Zentrale ausgeben. Diese Funktion klappt bei einfachen, herkömmlichen Phasenschiebermotoren sehr gut.
In der Prinzipdarstellung sieht man den Motorstart mit schnell ansteigender Motorleistung. Nach dem Start fragt der Aktor zyklisch die Motorleistung ab und erkennt das Abschalten des Motors (ganz rechts). Wie man sieht, liegt die Motorleistung bei der ersten Abtastung an t1 deutlich über dem Entscheidungslimit:
Bei elektronischen Motoren sieht das anders aus, oft benötigen sie einige Zeit vom Anlegen der Spannung bis zum Einsatz der Drehzahl oder haben gar einen Sanftanlauf.
Hier sieht man, dass zum Zeitpunkt t1 der ersten Motorleistungsmessung noch nicht erkannt wird, dass der Motor Strom zieht. Das aber ist für den Aktor das Merkmal für das Erreichen der Endposition, d.h. es wird da schon fälschlicherweise detektiert, der Aktor habe den Anschlag erreicht. In solchem Fall fährt der Aktor gar nicht erst los. Um das zu verhindern, muß der Beginn der Motorleistungsmessung extra verzögert werden, mindestens auf den Zeitpunkt t5. Wie das geht, erfahren wir im Abschnitt „Mögliche Probleme und Lösungen“.
Auch sieht man, dass solche Motoren nach dem Abschalten des Motors keineswegs gar keinen Strom mehr ziehen, da ja die interne Elektronik weiter mit Energie versorgt wird. Das kann im worst case (Kurve B) dazu führen, dass der Ruhestrom über dem Entscheidungslimit liegt und das Abschalten gar nicht erkannt werden kann.
