Arduino temperaturgesteuert 230V Lüfter schalten?

[DjangOC]

Hi miteinander

Ich habe folgende Situation:
Kleines Kämerchen (vielleicht 8 Kubikmeter) beherbergt ne USV, Batterienpacks, paar Server, paar Switches etc.
Aus dem Kellergeschoss (altes Haus => kalter Keller) wird über ein 120er Rohr Luft zur Verfügung gestellt. Das eine Fenster, dessen Fensterladen eh immer geschlossen ist, wurde herausgenommen und eine versiegelte Holzplatte eingesetzt, in welche 4 120er Lüfter verbaut wurden. Diese benötigen je 9W und werden über 230V gespiessen.


Da die benötigte Kühlleistung ja nicht immer 100% beträgt, und sich ja vor allem durch den Luftumsatz steuern lässt, möchte ich dies auch so machen, zumal die Temperatur meistens unter 22°C bleibt. Schließlich bietet sich hier ja doch ein Einsparpotential von 27W, und v.a. eine Reduktion der Lärmemmissionen.

Nun dachte ich mir, man könnte doch ein Arduino nehmen, daran ein 230V Relais anschliessen, sowie 2 Temperatur (Redundanz) Sensoren.

Im Endeffekt soll dann in etwa sowas:

a=15°C
Wenn S1<a oder S2<a
-dann (L1, L2, L3, L4) aus
-sonst, wenn S1<a+6 oder S2<a+6
--dann L1 an, (L2, L3, L4) aus
--sonst, wenn S1<a+8 oder S2<a+8
---dann (L1, L2) an, (L3, L4) aus
---sonst, wenn S1<a+10 oder S2<a+10
----dann (L1, L2, L3) an, L4 aus
----sonst, wenn S1<a+12 oder S2<a+12
-----dann L1, L2, L3, L4 an, warte 30 Sekunden

Also es soll alle 30 Sekunden überprüft werden, wie viele Lüfter an sein sollten, und wenn nötig mehr oder weniger Lüfter in Betrieb genommen werden.

Nun da ich keinen Plan habe, wie viel Rechenleistung sowas benötigt - meine Erfahrung mit Tigerjython und dem EV3 z. B. sagt, das der mit Verschachtelungen böse seine Mühen bekommt - wollte ich mal hier fragen, zu welchem Arduino ihr greifen würdet.
Wie sieht es mit der Relaisplatnie aus, gibt es da grosse Qualitätsunterschiede/Sicherheit?
Wo würdet ihr am ehesten Einkaufen (tiefer Preis, schneller Versand, Bank Zahlung)?

Freundliche Grüsse
DjangOC

 

[Genscher]

Passt schon im Groben, deine Idee.

Aber alle 30 Sekunden ein Relais zu schalten halte ich für keine gute Idee. Das hält nicht lange.
Insgesamt versucht man sich, wenn es irgendwie geht, von 230V fern zu halten. Schöner wäre z.B. ein 12V Netzteil, von dem die 120cm Lüfter gespeist werden.
Wenn du bei Relais bleiben willst, kann du die Lüfter einfach länger laufen lassen. Dann müssen die Releais nicht so oft schalten.

Von der Leistung/Geschwindigkeit her ist das ganze mit einem Arduino (z.B. auch Nano oder Mini) überhaupt kein Problem.

 

[Mr.Seymour Buds]

Kurzer Denkanstoss: Warum keine Intervallschaltung der Lüfter? Das spart auch schon Strom, keine Sensoren/keine Abfrage notwendig.

 

[HominiLupus]

Wenn du 230V (wovon ich dir eigentlich massiv abrate!) nutzen willst, brauchst du einen Triac. Was du machst ist eine Art PWM wie beim Mainboard vom Funktionsprinzip her, da aber Wechselstrom eben Triac aka Phasenanschnittsteuerung aka "Dimmer".

Da gibt es genug Howtos im Netz wie man mit einem Arduino einen Dimmer macht. Einfacher wäre aber 12V DC Lüfter zu nutzen und die via PWM zu steuern. Da nutzt man dann keinen Triac sondern einen Leistungstransistor. Der Bonus beim 12V Lüfter: es gibt weniger Tote durch 230V Stromschlag. Ist generell einfacher.

Hier z.B. ein Ergebnis einer kurzen Suche:
http://www.instructables.com/id/Arduino-controlled-light-dimmer-The-circuit/
http://www.instructables.com/id/AC-PWM-Dimmer-for-Arduino/
https://blog.fh-kaernten.at/ingmarsretro/tag/arduino-dimmer/

Die beiden letzten nutzen keinen Triac sondern PWM so wie bei deinem PC Mainboard auch und einen MOSFET. Wie du siehst ist beides möglich.

 

[john.smiles]

Warum nichts einfaches?

z.B: https://www.rittal.com/de-de/product/show/variantdetail.action?productID=3110000

 

[DjangOC]

Hi, die 230V Lüfter habe ich so gut wie neu (keine 3500h gelaufen) bekommrn, und aktuell bereits im Einsatz. Es handelt sich um recht robuste Lüfter.

Das Relais soll ja nicht alle 30Sekunden geschalten werden, sondern nur alle 30 Sekunden ein neuer Durchlauf der Schlaufe ausgeführt werden, und dann wenn nötig geschaltet werden. Da die Temperatur aber ziemlich stabil ist, düfte das nicht in einem Stop and Go Betrieb resultieren.

aufgrund der Effizienzkurve möchte ich die Lüfter nicht dimmen (war meine ursprüngliche Idee, aber nach Blick ins Datenblatt schnell geknickt, zumal der Hersteller deutlich davon abrät.)

Bezüglich 230V vs 12V: Studien haben ebenso gezeigt, dass mit Schutzwesten ausgestattete Soldaten das höhere Sterbensrisiko haben, als solche ohne, da sie im Glauben an die Schutzwirkung der Weste sich dumm und unüberlegt verhalten. Was ich sagen will, bei 230V schafft man automatisch viel sensibilisierter. Ich sage nicht, das es mir noch nie eine gewischt hat (Verlasse dich nie auf nicht selbst beschriftete LS), aber mit 12V hatte ich auch schon meine Leidensgeschichten.

Die Intervallschaltung macht für meinen Zweck meiner Meinung nach keinen Sinn. Denn ich kann ja kein Intervall über Monatszeiträume voraussagen,denn primär sinds die Sommermonate wo es etwas wärmer ist, es kann aber auch mal kurzfristig und - zeitig im Winter wärmer werden, wenn die Infrastruktur mal @100%Load geht. Aber vielleicht verstehe ich das falsch, was du meinst.

ste Lüfter.

Das Relais soll ja nicht alle 30Sekunden geschalten werden, sondern nur alle 30 Sekunden ein neuer Durchlauf der Schlaufe ausgeführt werden, und dann wenn nötig geschaltet werden. Da die Temperatur aber ziemlich stabil ist, düfte das nicht in einem Stop and Go Betrieb resultieren.

Beispielsszenario, Raum 20°C warm, ein Lüfter an
Wenn ichs richtig im Kopf habe, müsste ich doch knapp 20kw/h reinbuttern, um die Temperatur um 2 Grad zu erhöhen, die sich im Raum befindende Infrastruktur kommt peak vielleicht auf 3kw/h. Sie wird aber niemals 7h am Stück auf Vollast laufen. Zumal der 1 Lüfter das bereits schon um grösser Faktor 20 hinauszögert. Eigentlich müssen die Lüfter also primär die Schwankungen der Temperatur der zugeführten Luft kompensieren. Diese schwankt je nach Wetter (warme Woche, Keller nicht mehr so kalt) und Monat (Sommer deutlich wärmer - Winter gefriert das Wasser im Waschbecken, sommer gegen 10-15°C).
Deswegen ists mit Intervallschaltung wohl etwas sinnlos, zweimal Im Jahr schalten kann ich dann gleich auch selber.

Die Rittallösung ist irgendwie nicht wirklich mein Geschmack (möchte die Option haben, bei Bedarf das ganze günstig zu erweitern, ohne hohe Kosten)

Wegen der Rechenleistung, macht es einen Unterschied, welchen Arduino ich nehme, oder kann ich da einfach beim günstigsten zugreifen? Was ist mit den ganzen Kopien?

 

[Kanibal]

Ich würde einen Zweipunktregler mit Hysterese vorschlagen;
Die Anzahl der Lüfter kannst Du dann über die Setpoints der Regler einstellen (Lüfter 1 > 30°C, Lüfter 2 > 40°C, …)

Das könntest du sogar Diskret aufbauen (Komperator + geeignete Außenbeschaltung). Ansonsten reicht natürlich auch der kleinste Arduino locker.

 

[DjangOC]

Wenn ich das richtig verstanden habe, ist der Zweipunktregler etwas ziemlich ähnliches wie mein angedachtes Konzept, oder? Nur das ich sozusagen individuelle Hysteresen festlegen könnte, oder?

Wie könnte man eigentlich realisieren, dass die Temperatur jeweils protokolliert wird.

 

[Kanibal]

Dein Konzept ist eine Binäre Steuerung, die tendenziell zu Schwingungen neigt (Temperatur = 16° -> Lüfter an -> Temperatur 15° -> Lüfter aus ...). Das kann funktionieren, muss aber nicht.

Zum Logging musst Du dir überlegen, wohin du loggen möchtest. Der Arduino hat einen sehr begrenzten RAM (beispielsweise Arduino Nano: 2 KB SRAM), das lohnt nicht wirklich. Geschickter ist es, wenn Du das entweder auf SD-Card loggst (gibt auch Arduino-Klone mit integrierter SD-Karte) oder direkt ins Netzwerk überträgst (Ethernet oder WLAN).

Vielleicht findest Du hier etwas:
http://www.exp-tech.de/sparkfun-openlog
http://www.exp-tech.de/adafruit-feather-32u4-adalogger
http://www.exp-tech.de/adafruit-feather-huzzah-with-esp8266-wifi

 

[DjangOC]

Jo, SD Karte hört sich gut an.

Thx für deinen Input

 

[Sparta8]

230V sind doch kein Problem, wenn man weiß was man macht. Autofahren kann auch tödlich sein, wenn man ohne Ahnung und Anleitung, zum ersten Mal hinter dem Lenker, auf die Autobahn auffährt, oder unangeschnallt mit 50 gegen den nächsten Baum.

@DjangOC
Wenn du 230V schalten willst, greif einfach auf ordentliche Produkte zurück. Diese Entwicklerboards mit 4-8 Relais eignen sich nur zum ausprobieren und herumspielen. Für den Alltagsbetrieb brauchst du Schaltschrank/Verteilerschrank-Relais von ABB, Eltako, Siemens, etc. und zwar die Modelle mit <12V Steuerspannung und >230V Schaltspannung.

 

[0-8-15 User]

Du könntest auch einen Arduino Mega nehmen. Der hat genug Speicher um die Raumtemperatur ein Jahr lang stündlich zu protokollieren.

Wenn dir eine Temperaturhistorie des letzten Monats reicht, dann tut es auch ein Arduino Nano. Der lässt sich wunderbar auf eine Platine löten.

Ausreichend Reichenleistung haben alle Arduinos. Wie hast du überhaupt vor die Raumtemperatur zu erfassen?

Ergänzung (27. August 2017)

a=15°C
Wenn S1<a oder S2<a
-dann (L1, L2, L3, L4) aus
-sonst, wenn S1<a+6 oder S2<a+6
--dann L1 an, (L2, L3, L4) aus
--sonst, wenn S1<a+8 oder S2<a+8
---dann (L1, L2) an, (L3, L4) aus
---sonst, wenn S1<a+10 oder S2<a+10
----dann (L1, L2, L3) an, L4 aus
----sonst, wenn S1<a+12 oder S2<a+12
-----dann L1, L2, L3, L4 an, warte 30 Sekunden

Das lässt sich mit dem Arduino ganz einfach umsetzten:

void setup() {
  // ...
}

void setFan(int index, bool state_on) {
  // ...
}

void loop() {
  int temp = min(getS1(), getS2());
  setFan(1, temp > 20);
  setFan(2, temp > 22);
  setFan(3, temp > 24);
  setFan(4, temp > 26);
  delay(30000);
}