Regelbox
Das eigentliche "Gehirn" der Trimatik-Steuerung sitzt in der Regelbox. Dort werden die
Temperatursensoren
und die Schalter der Frontplatte ausgewertet, die passende Heizkurve berechnet und entschieden welches
Relais angesteuert werden muss. Die Box sitzt versteckt in einem Schacht. In die Kontakt-Slots auf der
Vorderseite wird die Schaltuhr
eingesteckt. Auf der Rückseite ist sie über den Steckverbinder "X1" mit der Grundleiterplatte verbunden.
Die Gehäusehälften sind durch je 2 Plastik-Schnappies an den Seiten verrastet. Die 3 gestapelten Platinen sind durch ein
Flachbandkabel verbunden.
Im Inneren werkelt ein Intel 80C52 Prozessor.
Überraschenderweise hat dieser Prozessor eine serielle Schnittstelle die direkt nach aussen geführt ist und über X1
zum Steckverbinder X4 verläuft. Dort ist allerdings keine weitere Verbindung vorgesehen und die Signale enden blind.
Die Dokumentationen enthalten auch keine weiteren Hinweise über diesen Konnektor.
| Pin | Signal |
|---|---|
| X4[1] | TxD |
| X4[2] | RxD (fest auf GND gelegt) |
| X4[3] | GND |
| X4[4] | +5V |
Über die Schnittstelle wird alle 600ms ein Datenpaket gesendet. Format und Inhalt sind unbekannt. Die Daten scheinen statisch zu sein. Sie sind unabhängig von den Widerständen der Temperatursensoren und den Schaltzuständen der Relais.
Ein weiteres serielles Signal ist am Steckverbinder X5[13] zu finden. Es ist einer der Pins für den Anschluss einer Fernbedienung. Es sind zwei Signalgruppen im Abstand von 680ms zu erkennen die sich alle 18 Sekunden wiederholen.
Die beiden Signal-Burst sehen sehr ähnlich aus (links: erste, rechts: zweite), sind aber nicht identisch.
Auch hier ist leider keinerlei Information über das Datenprotokoll zu finden.
Meine Hoffnung war dass man über eine der Schnittstellen alle internen Temperatur- und Schalterinformationen erhalten kann, zum drahtlosen Verschicken und Fernauswerten. Es scheinen aber auch nur ein paar wenige Bits zu sein die kaum ausreichend sein können für alle vorhandenen Daten.
Serielle Schnittstelle hinzufügen
In die Regelbox habe ich eine zusätzliche Elektronik eingebaut um die Zustandsdaten in digitale Form zu wandeln.
Es ist eine kleine Platine mit einem Atmel-ATmega328PB-Prozessor die direkt mit dem X1-Stecker verbunden ist. Die
Spannungen der Temperatursensoren werden angezapft und A/D-gewandelt und die zugehörigen Temperaturen
berechnet. Weiterhin werden die digitalen Zustände auf den Ansteuerleitungen der Relais ausgewertet. Alle Daten
werden über eine serielle Schnittstelle ausgegeben.
Alle notwendigen elektrischen Signale liegen auf dem Steckverbinder "X1". Eine geregelte 5V-Versorgung, für die
Stromversorgung des Atmel, ist praktischerweise ebenfalls vorhanden.
Die Temperatursensoren werden von der Regelbox, über jeweils einen
Vorwiderstand, mit Spannung versorgt:
- Leerlaufspannung = 10,82V
- Innenwiderstand = 4200 Ohm
Die Temperaturen werden als ganzzahlige Integer ausgegeben. Die Zustände der Relais sind die Logikpegel die zum ULN2004 gehen (invertiert, weil fast alle Relais Öffner sind). Alle Daten sind im lessbaren ASCII-Format.
WLAN Adapter
Die Messdaten zu digitalisieren war nur der erste Schritt um sie ins Heimnetzwerk zu bringen. Jetzt folgt
ein ESP8266. Er stellt eine Webseite bereit auf der alle Daten dargestellt werden. Für den
Zugriff reicht ein beliebiger Webbrowser (linkes Bild).
Der ESP8266 sitzt auf einem ESP-01S-Modul. Es enthält alle Elemente für eine WLAN-Verbindung. Als
Stromversorgung ist ein 5V‑>3V Step-Down Converter vorgesehen, um die Belastung und Verlustleistung klein
zu halten. Die 5V kommen vom Spannungsregler aus der Regelbox.
Die Kaskadierung von 2 Mikroprozessoren ist notwendig weil der ESP nur 1 ADC-Eingang
besitzt. Der Atmel hat 8 davon, viele freie Digitaleingänge und die notwendige SW ist schnell erstellt. Das
ist (für mich) schneller und ökonomischer als jede HW-Lösung mit Multiplexern oder ähnlichem.
Der Atmel-Prozessor sendet im Sekundentakt seine rohen ADC-Messdaten an den ESP. Dort werden sie verarbeitet
und in Temperaturen umgerechnet. Als Basis dient eine Lookup-Tabelle mit 10 Stützstellen die durch Anlernen
erzeugt wurde. Zwischenwerte werden linear interpoliert. Ein nettes Extra beim ESP sind die Bibliotheken für
das Updaten über WiFi.
Die Elektronik wertet auch den Status der Relais aus. Bei den Pumpen kann man darüber direkt erkennen ob sie
aktiv sind oder nicht.
Beim Brenner ist das aber nicht so eindeutig. Während der Warmwasserbereitung wird die Kesseltemperatur
nur über den mechanischen Temperaturregler begrenzt. Die Elektronik bemerkt davon nichts. Relaiszustand und
Brenneraktivität sind daher im "ON"-Zustand nicht immer synchron.
Der Mischer ist ebenfalls besonders. Seine aktuelle Position ist unbekannt. Er wird in einer Regelschleife
nur duch "OPEN" oder "CLOSE" Signale gesteuert. Im stationären Zustand sind beide Signale "OFF". In der
Mischer-Motorelektronik sind Endschalter enthalten.
Signale auf der Hauptleiterplatte
Das Anlöten der Kabel an den Steckverbinder X1 innerhalb der Regelbox ist nicht gerade einfach. Alternativ
kann man aber auch alle Signale direkt auf der Hauptleiterplatte anzapfen.
