Für die Wärmemengenmessung ist folgende Sensorik notwendig:

  • Erfassung Pumpenlauf (ein/aus) über 230VAC-Interface mit Impulsaufbereitung
  • Vorlauftemperatur 0...100°C mit DS18B20 1Wire-Sensor
  • Rücklauftemperatur 0...100°C mit DS18B20 1Wire-Sensor
  • Volumenmessung über Wasserzähler mit Impulsausgang und elektronischem Counter

Zusätzlich deckt das Programm noch die Erfassung folgender Sensorwerte ab, welche über RS-232 ausgegeben werden:

  • Warmwasser-Speichertemperatur in drei Zonen mit drei DS18B20 1Wire-Sensoren
  • Brennerlauf Heizanlage mit Digital-Interface (LED-Erkennung)
  • Anforderung Warmwasser mit Digital-Interface (LED-Erkennung)
  • Anforderung Heizung mit Digital-Interface (LED-Erkennung)
  • Aussentemperatur mit DS18B20 1Wire-Sensor
  • Außenhelligkeitsmessung (Lux)

Bedienungelemente:

  • LCD-Display 4x20 Zeichen mit Folientastatur 4x4
  • Ein-Ausschalter Anlage
  • LED Power On
  • LED Pumpe läuft
  • LED Volumenimpuls
  • LED Fehler
  • LED Brenner ein/aus
  • LED Warmwasseranforderung
  • LED Heizungsanforderung
  • Miniaturpiepser (Piezo) für Fehlermeldung
  • Quittungstaste Fehlermeldung

In einer späteren Ausbaustufe wären noch folgende Werte interessant, um eine Wetterabhängigkeit zu entdecken:

  • Aussenfeuchte
  • Schneeerkennung (weil dann die Kollektoren keine Leistung liefern)
  • Windstärke und -richtung

Die C-Control Pro (CCP) wird durch eine batteriegepufferte Echtzeituhr RTC gesteuert. Die RTC löst jede Sekunde einen Interrupt (IRQ) aus. In der Interrupt Service Routine erfolgt die Erfassung, Umrechnung und Speicherung der Messwerte. Der Pumpenlauf und die Volumenimpulsgenerierung spielen sich im Minutenbereich ab, weshalb die CCP aktuelle Messwerte mit vorhergehenden Messwerten vergleichen muss. Dies kann über ein Set von Variablen erfolgen, in denen die vorhergehenden Werte abgelegt werden. Der Ablauf lässt sich auch grafisch darstellen:

Ablauf der Messung

Wenn die Pumpe ausgeschaltet ist, dann wird kein Wasserstrom durch das Volumenmessteil bewegt, es treten keine Volumenimpulse auf. Nach dem Einschalten der Pumpe dauert es eine gewisse Zeit (etwa 8 Sekunden) bis der erste Volumenimpuls auftritt. Während dieser 8 Sekunden werden in der CCP 8 RTC-IRQ's ausgelöst, welche der Erfassung und Mittelwertbildung von Vorlauf- und Rücklauftemperatur dienen. Beim verwendeten Wasserzähler werden für jeden Liter Wasser zwei Volumenimpulse abgegeben. Da die Solaranlage auf einen Durchfluss von 3-4Litern/min ausgelegt ist, wird also alle 7-8 Sekunden ein Volumenimpuls generiert.

Für den Messablauf ist es wichtig, dass der Zustand der Pumpe erkannt wird:

Pumpenstatus

Es gibt also vier Zustände, welche zu unterscheiden sind. Der Status wird in der Variablen Stat_PU abgelegt. Ausgehend vom Pumpenstatus kann die Wärmeberechnung durchgeführt werden:

Wärmemenge erfassen

Zustand: Pumpe aus (1)

Wenn die Pumpe ausgeschaltet ist und auch im letzten IRQ ausgeschaltet war, muss keine Aktion erfolgen.

Zustand: Pumpe schaltet sich gerade ein (2)

War die Pumpe im letzten IRQ aus und zeigt jetzt den Status ein, dann werden die Variablen für die Mittelwertbildung der Temperaturen zurückgesetzt.

Zustand: Pumpe läuft (3)

Wird kein Volumenimpuls seit dem letzten IRQ erkannt, dann sind die Temperaturen zu messen, in ein Summenregister einzutragen und der Zähler für die Anzahl der Werte um Eins zu erhöhen. Zudem erfolgt die Minima-/Maxima-Prüfung der Temperaturen

Zustand: Pumpe wird ausgeschaltet (4)

War die Pumpe im letzten IRQ ein und zeigt jetzt den Zustand aus, dann muss die Wärmemengenerfassung abgeschlossen werden. Wenn die Pumpe ausgeschaltet wird, dann ist es unwahrscheinlich, dass noch ein Volumenimpuls erfolgt. Daher muss aus dem Impulsabstand der letzten Wärmemenge und der aktuellen Laufgdauer seit dem letzten Impuls das Volumen geschätzt (anteilig gerechnet) werden. Aus der Schätzung erfolgt die Wärmemengenberechnung.

Dieser Punkt ist wichtig, weil bei reiner Volumenimpulsabfrage, die letzte Wärmemenge nicht erfasst werden würde und einen Messfehler verursacht.