Eine digitale Schnittstelle für die Trimatik
Die Trimatik-Regelung stammt aus einer Zeit als eine digitale Schnittstelle (für den Endnutzer) völlig unüblich war. Es
existierte damals auch nichts womit man sich hätte verbinden können und WLAN war noch nicht "erfunden". Viessmann hatte
nie irgendwelche Adapter im Programm und heute befasst sich auch niemand mehr mit "diesem alten Zeug". Selbstbau ist daher
die einzige Möglichkeit so etwas zu realisieren.
Regelbox 7408 217 und Schaltuhr 9519 249
Die ganze Digitalisierung wird drastisch vereinfacht wenn man die Kombination aus
Regelbox 7408 217 und
Schaltuhr 9519 249 verwendet (oder deren Nachfolger).
Diese Kombi "unterhält" sich über eine interne, serielle Schnittstelle
die man recht leicht anzapfen kann.
Der Adapter besteht dadurch im Kern nur noch aus einen ESP-01S und einen Spannungsregler :). Der ESP belauscht passiv
die Kommunikation auf Kanal B und wertet sie aus. Ich habe ihn noch um 2 Digitaleingänge erweitert um optional die
AC-Detektorschaltung für die Brennersignale S3 und B4 anschliessen zu können.
Das Ergebnis ist eine Webseite im hausinternen WLAN mit den wichtigsten Zustandsdaten der Anlage:
Die frühen Varianten der Regelboxen (z.B. 7403 690) sind für diesen
Adapter nicht geeignet weil sie noch keine serielle Schnittstelle zur Schaltuhr haben. Dort funktioniert nur das
im folgenden beschriebene "Anzapfen" der Sensoren.
Serielle Schnittstelle hinzufügen
Mein erster Ansatz ist ein Adapterboard das alle analogen Sensoren und Relais anzapft, die Daten digitalisiert
und über eine serielle Schnittstelle ausgibt. Es ist eine kleine Platine mit einem Atmel-Prozessor
(=Arduino). Die Spannungen der Temperatursensoren werden A/D-gewandelt und die zugehörigen Temperaturwerte
berechnet. Die Signale auf den Ansteuerleitungen der Relais sind bereits digital und werden ebenfalls gelesen.
Alle notwendigen elektrischen Signale befinden sich in der Regelbox 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. Die Spannung am Knotenpunkt wird (auch von der Regelbox) ausgewertet:
- 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. Es folgt
ein ESP8266 (ESP-01S). Er baut eine WLAN Verbindung auf und stellt einen Webserver bereit der eine HTML-Webseite
mit allen Daten liefert. 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 (auf der Rückseite) um die Belastung und Verlustleistung
klein zu halten. Die 5V kommen vom Spannungsregler aus der Regelbox.
Die Kaskadierung von 2 Mikroprozessoren wurde notwendig weil der ESP-01S fast keine Schnittstellen hat. Er ist
ursprünglich als super simples AT-WLAN-Modem konzipiert. Der Atmel hingegen hat 8 ADCs und viele freie Digitaleingänge.
Ein grösserer ESP war gerade nicht greifbar, wäre aber die bessere Wahl um das System möglichst simpel zu halten.
Ein Problemchen machen dann aber die vielen notwendigen ADC-Kanäle.
Ein nettes Extra der ESPs sind die Bibliotheken für das Updaten über WiFi.
Die ADC-Messdaten werden mit einer Lookup-Tabelle und Interpolation in Temperaturen umgerechnet. Die Tabelle hat 10
Stützstellen die durch Anlernen mit bekannten Widerständen erzeugt wurden. Zwischenwerte werden linear interpoliert.
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 hält das Relais
deutlich länger aktiviert und bemerkt nichts von dieser vorzeitigen Abschaltung. Relaiszustand und Brenneraktivität sind
daher im "ON"-Zustand nicht immer synchron. Für genaue Angaben muss man die Aktivierung der Gasventile beobachten. Dafür
gibt es am Brenner-Stecker das Signal B4 "Betriebsstundenzähler".
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.
Der ganze Aufbau wird, besonders wegen der Steckverbinder, deutlich grösser. Weil es genug Platz gab habe ich direkt auch
eine Echtzeituhr hinzugefügt. Der 3V-Schaltregler sitzt an der unteren Platinenkante.
Als optionale weitere Ergänzung gibt es eine AC-Detektorschaltung für die Signale S3 und B4 am Gasfeuerungsautomaten
(Fehlersignal und Betriebsstundenzähler). Damit hat man dann alle wichtigen Infos zum Zustand der Anlage zusammen.
