WIFFI-pump ..Zirkulationspumpensteuerg mit Heizungsüberwachg

Problemlösungen und Hinweise von allgemeinem Interesse zur Haussteuerung mit HomeMatic

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funkleuchtturm
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WIFFI-pump ..Zirkulationspumpensteuerg mit Heizungsüberwachg

Beitrag von funkleuchtturm » 28.11.2015, 16:11

Mehr und aktuellere Informationen auf meiner Webseite:
http://www.stall.biz/project/wiffi-pump ... berwachung

Vorgeschichte
Ich verwende eine intelligente Steuerung für die Trinkwasser-Zirkulationspumpe schon seit Jahren. Dafür habe ich eine Lösung mit einem Mikrocontroller Attiny entwickelt , die sehr gut als standalone-Lösung funktioniert. Mit einem zusätzlichen Aktor mit allerdings zusätzlichen Kosten ist die Steuerung auch in die Homematic-Hausautomation integrierbar.

Das neue WIFFI Konzept (http://homematic-forum.de/forum/viewtop ... 31&t=27682) eröffnet aber viel mehr Möglichkeiten, die über die Funktionalität der "alten" Zirkulationspumpen-Steuerung hinausgehen. Mit dem WIFFI-pump wird wie bisher die intelligente Steuerung der WW-Zirkulationspumpe erreicht aber mit der jetzt verfügbaren WLAN-Anbindung ist ein Datenaustausch sowohl mit der Homematic als auch mit anderen Servern einfach möglich. Darüberhinaus lassen sich beim WIFFI-pump zwei 1wire-Temperatursensoren anschließen , um beispielsweise die Vor- und Rücklauftemperatur zu messen und an die Homematic zu übertragen. So kann man zusätzlich auch die Funktion der Heizung überwachen und mit diesen Informationen mit der Homematic geeignete Aktionen auslösen.

Technische Daten des WIFFI-pump
Mit Verwendung des hochintegrierten Wifi-Chips ESP8266 eröffnen sich ganz neue Möglichkeiten für die kompakte Realisierung eines Steuerungsmoduls im praktischen Hutschienengehäuse. Dabei wird nicht nur die intelligente Steuerung der Zirkulationspumpe nach oben beschriebenen Steuerungsprinzip möglich sondern zusätzlich werden mit dem Modul auch zwei sog. 1wire-Temperatursensoren abgefragt und die Information an die Homematic-CCU übertragen.

Hier die wesentlichen Eigenschaften des WIFFI-pump:

- WLAN-Kommunikation mit dem heimischen Router
- Kommunikation mit der Homematic-CCU oder unabhängiger Standalone-Betrieb
- Temperaturmessung am WW-Ausgang mit NTC und ...
- Einschalten der Zirkulationspumpe in Abhängigkeit von der WW-Temperaturerhöhung
- Einschalten der Zirkulationspumpe auch von der CCU direkt
- zusätzliche Messung von zwei Heizungstemperaturen mit optionalen 1wire-Sensoren (z.B. Vorlauf- und Rücklauftemperatur )
-Hutschienengehäuse 2TE

Die Schaltung
Die gesamte Schaltung konnte auf einer so kleinen Platine realisiert werden, daß sie in ein 2TE Hutschienengehäuse paßt. Auf der einen Seite werden die 5V-Spannungsversorgung (externes 5V-Netzteil mit > 0,5A) an die Schraubklemmen geschaltet. Auf der Netzspannungsseite ist der Einschaltkontakt für die Zirkulationspumpe verfügbar. Die Stausanzeige erfolgt mit einer LED, die im Betrieb durch ein Schraubklemmenloch erkennbar ist. Aber diese LED-Anzeige benötigt man nur zum Anlernen und oder zur Funktionskontrolle.
wiffi_pump_beitragsbild.jpg
Die gesamte Verschaltung des Moduls zeigt das folgende Bild. Der NTC-Temperaturfühler mißt die WW-Auslauftemperatur und schaltet bei schnellen Temperaturerhöhungen am WW-Auslauf das Relais zum Einschalten der Zirkulationspumpe. Danach bleibt die Zirkulationspumpe für etwa 4min eingeschaltet, damit das warme Wasser in der WW-Zirkulationsleitung verteilt wird. Die Einschaltzeit von 4min kann an die individuellen Bedürfnisse im Expertenmodus angepasst werden. Wie das geht, ist weiter unten beschrieben. Aber die gewählten 4min sind für typische Zirkulationsleitungen ein guter Wert. Darüberhinaus können wie im Bild dargestellt sog. 1wire Temperatursensoren angeschaltet werden, mit denen ohne Eichung eine recht genaue Temperaturmessung möglich ist. Ich verwende diese Sensoren für die Messsung der Vorlauftemperatur im Kesselkreis und zur Messung der Vorlauftemperatur für die Fussbodenheizung (nach dem Mischer). Aber was man damit macht, kann man nach eigenen Bedürfnissen festlegen.
Folie7.JPG
Nachbau
Zum Nachbau des WIFFI-pump habe ich einen Bausatz zusammen gestellt, der auch weniger löterfahrenen Elektronikern den Nachbau möglich macht. Auf der Platine ist schon der komplett programmierte Chip ESP8266-12 aufgelötet, so daß diese schwierige Lötarbeit schon entfällt. Die restlichen Bauteile lassen sich mit meiner Bauanleitung recht schnell zusammenbauen.
Folie1.JPG
Inbetriebnahme
Die Steuerung sollte in einem trockenen Installationsgehäuse möglichst in der Nähe der Heizung untergebracht sein. Leitungslängen für die Messsignale von bis zu 8m wurden ausprobiert, längere Leitungen können möglich sein. Im Hinblick auf zuverlässige Funktion sind die Leitungen aber so kurz wie möglich zu dimensionieren. Im Hinblick auf Signaleitungen sollte man immer Netzleitungen und Messleitungen möglichst getrennt verlegen. Dazu sind alle entsprechenden Sicherheitsregeln für den Umgang mit Netzspannungen unbedingt zu berücksichtigten.

Ohne entsprechende Fachkenntnisse muß die Installation unbedingt von Fachpersonal durchgeführt werden. Siehe auch nochmal meinen Sicherheitshinweis unten!

Wenn dann alles entsprechend dem Bild oben angeschlossen ist, kann die 5V-Versorgungsspannung eingeschaltet werden. Ist das Modul noch nicht angelernt, dann dauert es nach dem Einschalten oder nach dem Drücken des Reset-Tasters etwa 65sec bis die rote LED mit kurzen Blitzen die richtige Funktion des Moduls signalisiert.

Jetzt den Prog-Taster kurz drücken und das Modul geht in den Hotspot-Modus. Diese Betriebsart wird an der LED mit schnellem Blinken quittiert.

Jetzt mit Smartphone oder Notebook bei eingeschaltetem WLAN nach dem Hotspot mit dem Namen (ssid) wiffi suchen und die gesicherte Verbindung mit dem Passwort wiffi1234 starten.

Danach mit dem Browser die Webseite zur Einstellung des WIFFI-pump aufrufen. Diese Webseite hat die feste IP 192.168.4.1 Achtung, diese IP-Adresse hat nichts mit der späteren IP_Adresse des WIFFI-pump im Heimnetz zu tun! Also man ruft im Browser einfach folgende Adresse auf 192.168.4.1/? und erhält als Antwort die einfache Webseite des WIFFI:

links im Bild die Webseite im Werkszustand , rechts mein individuellen Einstellungen:
Folie8.JPG
Mit wenigen verfügbaren Befehlen kann der WIFFI-pump an den Router und die CCU angelernt werden:

192.168.4.1/?ssid:meineSSID: setzt die SSID des Routers
192.168.4.1/?pwd:meinPasswort: setzt den Router WLAN-Netzwerkschlüssel ( WPA2)
192.168.4.1/?ccu:192.168.178.2: setzt die CCU-IP, dafür muß die CCU eine feste IP haben. Einstellen im Router !!
192.168.4.1/?name:zz: setzt den individuellen Namenskürzel für den WIFFI. Damit werden die CCU-Systemvariablen gekennzeichnet, siehe weiter unten

Wenn alle Zugangsdaten eingegeben sind, dann mit dem Reset-Taster neu starten.

Danach startet das Modul deutlich schneller. Je nach Zeitbedarf für das Einloggen in das WLAN-Netz dauert es etwa 15 bis 30sec und dann blinkt die LED wieder mit dem typischen regelmäßigen Blitzen ca. 1x/Sekunde. Der Blitz ist jetzt im eingeloggten Zustrand deutlich länger als im nicht-eingeloggten Betriebszustand. So kann man leicht erkennen, ob WLAN-Verbindung da ist oder nicht. Die Funktion der temperatuabhängigen Steuerung der Zirkulationpumpe funktioniert aber immer, egal ob WLAN-Verbindung da ist oder nicht!

Das Anlernen des WIFFI-pump an die CCU erfolgt ganz einfach, indem man die folgenden vier Systemvariablen definiert:
wiffi_systemvariable.jpg
Ich verwende als Namen für den WIFFI-pump einfach den Buchstaben z ; entsprechend ergeben sich dann die Namen der Systemvariablen im Bild oben. Die Systemvariablen bitte genauso schreiben wie im Bild! Wenn man einen anderen Namen für den WIFFI-pump verwendet, dann ist statt z dieser Name zu einzusetzen.

Sobald der WIFFI eingeschaltet ist überträgt er die Daten automatisch an die so definierten Systemvariablen.

Ein ganz einfacher Funktionstest ist möglich, indem man den kalten NTC-Temperatursensor mit den Fingern kurz anwärmt. Dann muß sofort dar Relais einschalten und nach etwas 4min wieder ausgehen.
Schalten der Zirkulationspumpe mit der CCU.

Eigentlich braucht man die Ziurkulationspumpe nicht von der CCU schalten, da sie ja automatisch in Abhängigkeit von der Temperaturerhöhung am WW-Auslauf eingeschaltzetr wird. Aber aus verschiedenen Gründen ist es dennoch sinnvoll, die Zirkulationspumpe zu bestimmten Zeiten einzuschalten. Beispielsweise wenn die Heizung zur Legionellendesinfektion zu einem bestimmten Zeitpunkt die Temperatur im WW-Speicher hochfährt, dann macht ein gleichzeitiges Spülen der Ringleitung durchaus Sinn. Oder wenn man morgens immer zu einer bestimmten Zeit duscht, dann will man nicht warten bis nach Aufdrehen des Wasserhahnes die Zirkulationspumpe das warme Wasser erst ranbringt. In all diesen Fällen ist ein vorausschauendes Einschalten absolut sinnvoll.

Das Einschalten erfolgt mit einem einfachen HM-Skript, das zum gewünschten Zeitpunkt die Pumpe eine bestimmte Zeit einschaltet.
HM_wiffi_prog.jpg
und hier ist das HM-Skript dazu, das in meinem Beispiel alle 15min zwischen 7h00 und 8h00 aufgerufen wird.

Code: Alles auswählen

!hiermit wird die z_pump  für 300 sec eingeschaltet 
string befehl = "/?trigger:300:";   
string IP = dom.GetObject("z_IP").Value();  !Holt IP_adresse des WIFFI_wz
var send_data = "http://" + IP  + befehl; !Befehl zusammensetzen

WriteLine(send_data);
string stdout; string stderr;           !und Befehl ausgeben
system.Exec("wget -q -O - '"#send_data#"'", &stdout, &stderr);
Anbringung des NTC-Temperatursensors
Der Temperatursensor muß am vorlaufseitigen Ausgangsrohr des Wasserspeichers so nah angebracht werden, daß bei Zapfen von warmem Wasser möglichst schnell eine Temperaturerhöhung gemessen wird. Andererseits darf der Sensor nicht zu nah am Wasserspeicher sein, weil sonst die wasserseitige Wärmeausstrahlung das Rohr immer erwärmt. Mein Erfahrungswert für die optimale Leitungsentfernung zwischen Sensor und Speicherausgang ist etwa 40cm bis 60cm; das hängt vom Leitungsquerschnitt und den räumlichen Gegebenheiten ab. Muß man halt etwas Probieren!
Test: Wenn die Zirkulationspumpe längere Zeit nicht gelaufen ist, dann sollte der geplante Anbringungsort für den Sensor höchstens handwarm sein!

Expertenmodus
Im Expertenmodus können bei Bedarf einige Parameter geändert werden. Die Vorgehensweise zum Ändern der Parameter zeigt das folgende Bild. Die Parameter sollten aber nur in Ausnahmefällen geändert werden und man sollte wissen, was man da tut !
wiffi_expertliste.jpg
Sicherheitshinweise
>> Beim Nachbau müssen natürlich alle wichtigen einschlägigen Sicherheitsvorschriften für den Umgang mit gefährlichen Spannungen eingehalten werden. Fachkenntnisse für den Umgang mit gefährlichen Spannungen sind unverzichtbar!!

>>Auch die notwendigen Eingriffe in das Heizungssystem dürfen nur von ausgebildeten Fachpersonal durchgeführt werden. Es sind die geltenden Sicherheitsvorschriften und die DVGW-Richtlinien einzuhalten.

Für Interessierte:
Einen kompletten Bausatz des WIFFI-pump kann man in meinem Shop erwerben.

http://www.stall.biz/produkt/wiffi-pump ... tionspumpe
Zuletzt geändert von funkleuchtturm am 20.12.2015, 14:29, insgesamt 3-mal geändert.
Viele Gruesse
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Re: WIFFI-pump...Z-Pumpensteuerung u. Heizgsüberwachung

Beitrag von Xel66 » 28.11.2015, 22:14

Ich habe bereits eine rein zeitgesteuerte "Umwälzautomatik" über einen sowieso an der Heiztherme vorhandenen 4fach-Schaltaktor. Deine Lösung ist natürlich deutlich flexibler. Eine ähnliche Ansteuerung mit einem Differenztemperatursensor hat bei mir auf Grund des langen Aktualisierungsintervalls nicht funktioniert. Deine Lösung würde sogar mein "Anbindungsproblem" durch die Benutzung von WLAN für die Datenübermittlung lösen.

Könntest Du Dir vorstellen, in Deine "Firmware" noch die Funktion zur Ansteuerung eines externen Homematic-Aktors anstatt der direkten Schaltung des verbauten Relais, zu integrieren? Ich meine damit, anstatt der Ansteuerung des verbauten Relais z.B. eine URL aufrufen, die einen Homematic-Aktor oder ein Programm startet oder auch eine Systemvariable setzen, die CCU-intern ausgewertet wird. So müssten User, die schon eine Homematic-basierte Lösung betreiben, Deine Schaltung nur zusätzlich ohne Umklemmen ins System integrieren und hätten trotzdem noch alle Homematic-Funktionen des Originalaktors. Alternativ könnte man sonst eine Schalterschnittstelle an das Relais hängen und deren Kontakte auswerten. Da die aber zum Betrieb eine Batterie benötigt, würde ich gern drauf verzichten. Trotzdem vielen Dank für das richtig gute Projekt.

Gruß Xel66
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Re: WIFFI-pump...Z-Pumpensteuerung u. Heizgsüberwachung

Beitrag von funkleuchtturm » 28.11.2015, 22:50

Das ist doch kein Problem, da der WIFFI-pump beim Schalten des Relais gleichzeitig in der zugeordneten CCU die logische Systemvarable "z_pump" auf wahr setzt. Dann kannst Du mit dieser Systemvariablen und einem einfachen WebUI-Programm auch "normale" HM-Aktoren schalten.
Viele Gruesse
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Re: WIFFI-pump...Z-Pumpensteuerung u. Heizgsüberwachung

Beitrag von Xel66 » 28.11.2015, 23:15

funkleuchtturm hat geschrieben:... WIFFI-pump beim Schalten des Relais gleichzeitig in der zugeordneten CCU die logische Systemvarable "z_pump" auf wahr setzt.
Danke für den Wink mit dem Zaunpfahl. Wer lesen kann ist klar im Vorteil... Bestellung ist soeben raus.

Gruß Xel66
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Re: Zirkulationspumpensteuerung mit Heizungsüberwachung

Beitrag von Cybertron » 04.12.2015, 23:30

Hallo Funkleuchtturm,

ich habe gerade den Bausatz fertig zusammen gebaut.
Beim Setup scheitere ich jedoch an der Eingabe des WLAN-Passwortes.

Code: Alles auswählen

http://192.168.4.1/?pwd:A12345678_B12345678:
Gibt es für das Password irgendwelche Restriktionen ?

Danke & Gruss
Silvio
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Re: Zirkulationspumpensteuerung mit Heizungsüberwachung

Beitrag von funkleuchtturm » 05.12.2015, 08:42

... keine Sonderzeichen verwenden!
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Re: Zirkulationspumpensteuerung mit Heizungsüberwachung

Beitrag von funkleuchtturm » 05.12.2015, 10:14

Übrigens, die meisten WLAN-Chips haben beim Passwort mit Sonderzeichen ihre Probleme. Auch bei den käuflichen WLAN-Schaltsteckdosen ist das eine häufige Ursache für Nichtfunktion!

Vielleicht auch noch eine Anmerkung zur Länge des WLAN-Passwortes bzw.Netzwerkschlüssels. Viele verwenden hier ein ellenlanges Passwort, obwohl diese Vorsichtsmaßnahme nur für mögliche "Einbrecher" im absolut geringen Reichweitenbereich des WLAN gilt. Beim Haus setzt man ja auch nicht an der Eingangstür ein einfaches Türschloss ein und im Heizungskeller ein hochwertiges Bankfachschloss! :mrgreen:
Zuletzt geändert von funkleuchtturm am 05.12.2015, 10:21, insgesamt 2-mal geändert.
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Re: Zirkulationspumpensteuerung mit Heizungsüberwachung

Beitrag von dondaik » 05.12.2015, 10:19

:-) :-) :-)
-------
wer schreibfehler findet darf sie behalten.

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Zirkulationspumpensteuerung mit Heizungsüberwachung

Beitrag von Stoni » 18.12.2015, 07:51

Hallo,

das Projekt klingt durchaus interessant. Was mich aber noch interessieren würde: wie lange muss das Wasser aus dem Wasserhahn laufen, bis es warm wird?

Und als elektrotechnischer Laie würde ich gerne wissen, inwieweit man fertig zusammengebaute wiffi-Pump über Deine Homepage erwerben kann?

Gruß Stoni

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Re: Zirkulationspumpensteuerung mit Heizungsüberwachung

Beitrag von Xel66 » 18.12.2015, 08:53

Stoni hat geschrieben:Was mich aber noch interessieren würde: wie lange muss das Wasser aus dem Wasserhahn laufen, bis es warm wird?
Das ist ein ganz individueller Wert, der nur für Deine Anlage gilt. Hast du Kunststoffleitungen, dauert es etwas länger, bevor der Temperaturfühler durch die schlechtere Wärmeleitung des Kunststoffes eine Temperaturerhöhung feststellen kann. Hast Du Metallleitungen, tritt die Temperaturerhöhung je nach Montageentfernung vom Warmwasserspeicher und Rohrquerschnitt im einstelligen Sekundenbereich auf. Aber auch bei Kunststoff sollte es nicht wesentlich mehr sein. Der verzögert nur etwas die Erwärmung. Die benötigte Wassermenge sollte identisch sein, denn das warme Wasser steht ja in der Leitung nach dem Abdrehen des Hahns und erwärmt dann die Leitung, was durch den Fühler festgestellt wird.

Gruß Xel66
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