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Automatische Boilerabschaltung – FC0161
21. Januar 2017 STEUERSCHALTUNGEN
Automatische Boilerabschaltung

Die in Altbauwohnungen oftmals anzutreffenden Untertisch-Heisswasser-Boiler zeichnen sich nicht gerade durch sparsamen Umgang mit Energie aus. Sie halten nämlich das darin befindliche Wasser dauerhaft heiss, auch wenn man es lange nicht benötigt. Den Boiler mit einem gewöhnlichem Netzschalter nach Gebrauch wieder auszuschalten, ist aber nicht sinnvoll, denn wer denkt schon immer an das Abschalten… Viel besser ist es den Boiler auf Knopfdruck einzuschalten, während die Elektronik nach einigen Minuten das Gerät dann automatisch wieder ausschaltet. Auf den ersten Blick scheint ein monostabiler Multivibrator die geeignete Lösung. Allerdings berücksichtigt ein solcher Multivibrator nicht die Temperatur des Wassers, das aufgeheizt werden soll. Besser als eine feste Zeitkonstante ist es, das Verhalten des Thermostates des Boilers auszuwerten. Solange die Wassertemperatur nicht den erforderlichen Wert erreicht hat, schiesst der Thermostat den Stromkreis durch das Heizelement. Erst bei der Solltemperatur öffnet der Thermostat und schliesst erst, wenn die Wassertemperatur wieder den eingestellten niedrigeren Schwellwert unterschreitet. Diese Regeleigenschaften macht sich unsere Schaltung zunutze. Ob der Thermostat geschlossen ist oder nicht, lässt sich durch einen Shunt-Widerstand (R2) feststellen.


Funktionsweise:

Ein Druck auf S1 startet die Automatik, indem der Taster das Relais betätigt, welches wiederum K1 mit K2 durchschaltet. Auch wenn man den Taster loslässt, bleibt das Relais angezogen. Grund dafür ist besagter Shunt, an dem eine Spannung abfällt, die ausreicht, um die LED im Optokoppler IC1 zu aktivieren. Während der negativen Halbwellen schliesst D1 übrigens den Shunt kurz, so dass die maximal erlaubte Sperrspannung der Optokoppler-LED nicht überschritten wird. Auf der galvanisch getrennten anderen Seite des Optokopplers leitet der Fototransistor, so dass sich C2 über R3 recht schnell aufladen kann. Wenn der Kondensator geladen ist, ist die Basisspannung von T1 hoch genug, damit der Transistor leitet. Da T1 parallel zu S1 geschaltet ist, erfüllt er auch die gleiche Funktion, nämlich das Relais zu aktivieren und den Boiler in Heizstellung zu halten. Erst wenn die Wassertemperatur erreicht ist, öffnet der Thermostat und sorgt dafür, dass der Boiler keinen Strom aufnimmt. Die Spannung über dem Shuntwiderstand sinkt, so dass der Fototransistor sperrt und sich C2 langsam über R4, T1 und sich selbst entlädt. Das Relais fällt ab und der Boiler wird abgeschaltet, bis ihn ein erneuter Druck auf S1 wieder startet. Bei Aufbau und Inbetriebnahme des Boiler-Automaten müssen selbstverständlich alle Regeln im Umgang mit der 230V-Netzspannung beachtet werden. Dies bedeutet, dass ein Griff auch in die galvanisch getrennte Elektronik tödliche Folgen haben kann, wenn der Automat mit dem Netz verbunden ist. Die Schaltung muss auf einer geätzten Platine, keinesfalls auf Lochraster aufgebaut werden. Das angegebene Relais kann 16A schalten und ist deshalb für alle Haushalts-Boiler geeignet. Wenn Sie die in der Stückliste angegebenen Bauteile verwenden, passt alles wunderbar in ein Stecker-Gehäuse mit Schuko-Dose. Der Schutzleiter muss direkt von Stecker zur Buchse durchverbunden werden. Eine allerletzte Bemerkung zu R2: Der angegebene Wert von 0,33 Ohm ist für einen Boilerstrom von 5 A festgelegt. Zieht der Boiler weniger Strom, ist der Widerstand zu vergrössern, bei leistungsstärkeren Boilern zu verkleinern. Da der Spannungsabfall über R2 1,65 V betragen muss, damit der Optokoppler aktiviert wird, berechnet man beispielsweise für einen 7,5A-Boiler R2 = 1,65 V/7,5 A = 0,22 Ohm. Die Verlustleistung steigt natürlich entsprechend auf gut 12 W.


Download Schaltplan, Platinenlayout und Bestückungsplan


 
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