CiFox

Das intelligente Steuergerät für Zirkulationspumpen

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CiFox® Technik

Bei der Konzeption der technischen Um­setzung wurde sowohl auf erhöte Präzision bei allen System­kom­ponen­ten als auch auf eine möglichst einfache Bedien­barkeit der Geräte geachtet. Während des gesamten Ent­wicklungs­prozesses von CiFox® wurden folgende Richt­linien und Normen stets beachtet:

  • Nieder­spannungs­richtlinie 2006/95/EG vom 12. Dezember 2006

  • DIN EN 60730–1 (VDE 0631–1) in der Fassung November 2010

  • EMV–Richtlinie (2004/108/EG) vom 16. Februar 2008

Entsprechende EG–Konformitäts­erklärungen sind in den Instal­lations– und Bedienungs­anlei­tungen, welche den Geräten bei­gelegt sind, ab­ge­druckt. Außerdem stehen alle EG–Konformitäts­erklärungen im Download–Bereich dieser Webprä­senz im PDF–Format zur Ver­fü­gung.

Sämtliche Geräte­varianten von CiFox® sind mit Gehäusen der Schutz­art IP65 (nach VDE 0470 / DIN 40050 / EN 60529) aus­ge­stat­tet. Daher ist der Einsatz von CiFox® in nahezu allen Um­ge­bung­en, welche i.A. in Heizungs­räumen vor­her­rschen, ohne Be­den­ken mög­lich.

Im Folgenden werden die wichtigsten Systemkomponenten von CiFox® vorgestellt:


Temperatursensorik

Die Temperatur­sensoren von CiFox® werden bei der Fer­ti­gung der Geräte kali­briert. Alle Temperatur­sensoren sind mit Präzisions­verstärkern aus­ge­stat­tet, welche ein besonders niedriges Trift­ver­hal­ten auch über längere Zeit­räume hinweg auf­weisen. Der Einsatz dieser Ver­stärker macht ein Nach­kali­brie­ren auch nach mehreren Einsatz­jahren über­flüssig.

Die externen Temperatur­sensoren sind mit Präzisions­temperatur­wandlern aus­ge­stat­tet, welche bereits bei der Ferti­gung der Halb­leiter durch hoch­präzise Laser­tech­nolo­gie ab­ge­glichen wurden. Ihr Einsatz garantiert die exakte Er­fas­sung der je­wei­ligen Temperaturen über einen sehr langen Zeit­raum hinweg. Die externen Temperatur­sensoren werden durch Hülsen aus Edel­stahl (rost­frei) geschützt und sind mit Epoxyd­harz ver­gos­sen. Auf diese Weise wider­stehen die externen Temperatur­sensoren von CiFox® auch widrig­sten Ein­satz­umge­bungen. Darüber hinaus sind die An­schlüsse der Präzisions­temperatur­wandler einzeln mit einer hoch­elastischen Isolations­schicht ver­sehen. Auf diese Weise ist im Falle eines Geräte­defektes ein Durch­schlagen der Nieder­span­nung an die Hülse aus Edel­stahl (rost­frei) eines Temperatur­sensors so gut wie aus­ge­schlos­sen.

Der Wärme­fluß von der Rohr­leitung über die Edel­stahl­hülse zu einem Präzisions­temperatur­wandler wird durch eine dicke Schicht aus industrieller Wärme­leit­paste zwischen Edel­stahl­hülse und Präzisions­temperatur­wandler be­gün­stigt. Dies wirkt sich positiv auf das An­sprech­ver­hal­ten der Sen­sorik aus und sorgt so für ein äußerst präzises Regel­verhalten der Geräte.

Um CiFox® un­empfind­lich gegen elektro­mag­netische Ein­flüs­se zu machen, wurden sämt­liche Temperatur­sensoren mit zahl­reichen elektro­nischen Filtern aus­ge­stat­tet. Diese Filter­technik sorgt dafür, dass CiFox® aus­schließ­lich die Temperaturen in der Warm­wasser­verteilungs­anlage misst und gegen alle übrigen Um­welt­ein­flüs­se gem. den oben ge­nan­nten Richt­linien und Normen immun ist.

Die externen Temperatur­sensoren können einfach mittels Kabel­binder an dem Rohr­leitungs­system befestigt werden. Bei der Montage ist lediglich darauf zu achten, dass die externen Temperatur­sensoren unter der Isolation des Rohr­leitungs­systems montiert werden. Im Be­darfs­fall kann zwischen Rohr­leitung und Temperatur­sensor Wärme­leit­paste an­ge­bracht werden, um die An­sprech­zeiten der Sensoren weiter zu senken. Außerdem ist bei der Mon­tage darauf zu achten, dass die Kabel der externen Temperatur­sensoren nicht an den um­lie­gen­den Kom­ponen­ten des Rohr­leitungs­systems der Warm­was­ser­ver­teilungs­anlage an­lie­gen. Hierbei be­stünde die Gefahr, dass die Kabel­isolation be­schädigt würde. Ein Kurz­schluß im Kabel eines Temperatur­sensors wäre die Folge, was zu Be­schä­digun­gen von CiFox® führen könnte.

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Eingabe der Parameter

Wie bereits im Kapitel Patentiertes Verfahren be­schrie­ben, erfolgt die An­pas­sung von CiFox® an eine be­lie­bige Warm­wasser­er­zeu­gungs–/–ver­tei­lungs­an­lage lediglich über die beiden Para­meter „Abweichung“ und „Sperrzeit“. Beide Para­meter werden über sog. drei­stel­lige DIP–Switches ein­ge­stel­lt. Sämt­liche DIP–Switches sind nach Öf­fnen des Gerätes ein­fach zu er­rei­chen.

Doch Vorsicht!

Arbei­ten am Nie­der­span­nungs­netz (> 35 V) dür­fen nur von einem Fach­mann und unter Ein­hal­tung der VDE–Bestimmungen durch­geführt werden. Ein ge­öf­fne­tes Gerät, welches mit einem strom­füh­ren­den Nieder­span­nungs­netz ver­bun­den ist, birgt Lebensgefahr. Vor Öf­fnen des Gerätes ist daher un­be­dingt darauf zu ach­ten, dass der ent­sprechende Strom­kreis ab­ge­schal­tet wurde (Sicherung her­aus­drehen oder Sicherungs­automat ab­schal­ten).

Die drei bi­nären Stel­len der DIP–Switches sind numer­iert. Alle mög­lichen Werte für beide Para­meter sowie deren Ein­stel­lung am je­wei­ligen DIP–Switch sind in der fol­gen­den Ta­belle auf­ge­listet.

DIP–Switch Einstellung   „Abweichung“   „Sperrzeit“
           
CiFox
1: off
2: off
3: off
 

5 %

 

2 min

CiFox
1: on
2: off
3: off
 

10 %

 

4 min

CiFox
1: off
2: on
3: off
 

15 %

 

6 min

CiFox
1: on
2: on
3: off
 

20 %

 

8 min

CiFox
1: off
2: off
3: on
 

25 %

 

10 min

CiFox
1: on
2: off
3: on
 

30 %

 

12 min

CiFox
1: off
2: on
3: on
 

35 %

 

14 min

CiFox
1: on
2: on
3: on
 

40 %

 

16 min

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Aufnahme eines Niederspannungsignals

Hinweis:

Im folgenden ist mehr­fach die Rede von Nieder­span­nungs­signalen. Unter einem Nieder­span­nungs­signal ver­steht man im Zu­sam­men­hang mit CiFox® eine Nieder­span­nungs­quelle, welche aus einer Phase und einem Neutral­leiter be­steht. Diese Span­nungs­quelle kann ein– oder aus­ge­schal­tet werden. Diese beiden Zu­stän­de stel­len das Nieder­span­nungs­signal dar. Die an­lie­gende Span­nung bei ein­ge­schal­teter Span­nungs­quelle er­gibt sich un­mit­tel­bar aus dem Nieder­span­nungs­netz; i.A. sind dies 230 V≈.

Der patentierte Regel­al­gorithmus wird bei allen Varianten von CiFox® über ein Frei­gabe­signal aktiviert bzw. de­aktiviert. Das Frei­gabe­signal ergibt sich bei CiFox®–basic aus einem Ein­gangs­kanal, an welchem ein Nieder­span­nungs­signal an­ge­schlos­sen werden kann. Nieder­span­nungs­signale werden bei allen Varianten von CiFox® mittels speziel­ler Opto­kop­pler in logische Klein­span­nungs­signale trans­feriert, welche un­mit­tel­bar von einem Micro­con­trol­ler wei­ter­ver­ar­beitet werden können. Diese Opto­kop­pler werden gem. den äußerst stren­gen nord­amerika­nischen Richt­linien ge­fer­tigt und sind mit einer maxi­malen Isolations­span­nung von 3.750 V≈ über einen Zeit­raum von einer Minute hin­weg kurz­schluß­fest (UL 1577 USA). Damit ist ein Durch­schla­gen der Nieder­span­nung auf die Se­kundär­seite so gut wie aus­ge­schlos­sen.

Während CiFox®–basic mit einem Ein­gangs­ka­nal aus­ge­stat­tet ist, ver­fü­gen die Geräte­varianten CiFox®–classic und CiFox®–large display über zwei Ein­gangs­kanäle. Bei den beiden letzt­genan­nten Geräte­varianten können die beiden Nieder­span­nungs­signale intern auf zwei unter­schied­liche Arten logisch ver­knüpft werden. Somit läßt sich das Frei­gabe­sig­nal für den patentierten Regel­al­gorithmus bei den beiden Geräte­varianten CiFox®–classic und CiFox®–large display sehr flexibel an die Be­dürf­nis­se des Be­trei­bers der Warm­was­ser­ver­tei­lungs­an­lage an­pas­sen. Es ist bspw. mög­lich, das Frei­gabe­sig­nal aus einer Kom­bination aus zeit­ge­steuerter und situations­bezo­gener Frei­gabe (z.B. Ab­wesen­heits­signal von einer Alarm­an­lage) ab­zu­lei­ten. Dies würde be­deu­ten, dass grund­sätz­lich zu be­stim­mten Tages­zei­ten eine Zirkulation des warmen Brauch­was­sers statt­fin­det, diese Zirkulation je­doch unter­bun­den würde, wenn die Alarm­an­lage des An­wesen aktiviert ist.

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Ansteuerung der Zirkulationspumpe

Alle Geräte­varianten von CiFox® sind mit einem elektro­nischen Last­relais zur An­steuer­ung der Zir­kulations­pumpe aus­ge­stat­tet. Diese Last­relais sind bis 600 V≈ schalt­sicher, so dass kurze Über­span­nungs­spit­zen im Nieder­span­nungs­netz CiFox® nichts an­ha­ben kön­nen. Die ein­ge­setzten Last­relais schal­ten aus­schließ­lich im Null­durch­gang, wodurch eine stets kor­rekte An­steuer­ung der Zir­kulations­pumpe ge­währ­leistet wird, was wieder­um zur Ver­läng­erung der Le­bens­zeit der an­ge­schlos­sen­en Zir­kulations­pumpe bei­trägt.

Die Last­relais sind intern mit sog. Snubber–Schaltungen ver­sehen. Diese speziel­len Filter­schal­tungen ver­hin­dern, dass in­du­zier­te Span­nungs­spitzen, welche vor­wie­gend beim Ab­schal­ten der Zir­kulations­pumpe auf­treten kön­nen, in das Nieder­span­nungs­netz ge­lang­en und andere Geräte be­schä­di­gen.

Die Last­relais sind mit internen Opto­kop­pler aus­ge­stat­tet. Diese Opto­kop­pler sind mit einer maxi­malen Iso­lations­span­nung von 2.500 V≈ dauer­haft kurz­schluß­fest, womit ein Durch­schla­gen der Nieder­span­nung auf die Sekundär­seite so gut wie aus­ge­schlos­sen ist.

Die Last­relais, welche bei allen Varianten von CiFox® zum Einsatz kom­men, weisen eine maxi­male Schalt­last von 1,5 A auf. Diese maxi­male Schalt­last ist bei allen Ge­räte­varianten auf 1,0 A durch eine Schmelz­sicher­ung be­grenzt. Ein über­mäßiges An­stei­gen der Ge­häuse­in­nen­temperatur wird so wirk­sam ver­hindert. Immer­hin kön­nen alle Ge­räte­varianten von CiFox® Zir­kulations­pumpen mit einer Gesamt­lei­stung von bis zu 220 Watt an­steuern. Bedenkt man, dass eine moderne Zir­kulations­pumpe eine Strom­auf­nahme zwischen 4,5 Watt und 35 Watt auf­weist, so ist es durch­aus mög­lich, dass mehr­ere Zir­kulations­pumpen in einem weit ver­zweig­ten Rohr­leitungs­netz einer großen Warm­was­ser­ver­teilungs­anlage durch einen einzigen CiFox® an­ge­steuert werden.

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Die Displays

In der Basis­variante signal­isiert CiFox®–basic die je­wei­ligen Be­triebs­zustände über drei LEDs. Eine grüne LED sig­nal­isiert die Be­triebs­bereit­schaft von CiFox®–basic, eine gelbe LED sig­nal­isiert die Frei­gabe des paten­tierten Regel­al­go­rithmus und eine rote LED leuchtet immer dann, wenn die Zir­kulations­pumpe ein­ge­schal­tet ist.

Die Variante CiFox®–classic ist mit einer Kombi­nation aus zwei LEDs (eine gelbe LED und eine rote LED) und einer vier­stel­ligen 7–Segment–Anzeige aus­ge­stat­tet. Auf der vier­stel­ligen 7–Segment–Anzeige werden im Normal­be­trieb ab­wechselnd die Temperatur­werte der beiden externen Sensoren (siehe Kapitel Temperatursensorik) dar­ge­stel­lt. In einem er­weiter­ten Funktions­modus wird die 7–Segment–Anzeige dazu ge­nutzt, um interne Daten dar­zu­stel­len. Die rote LED leuchtet immer dann, wenn die Zir­kulations­pumpe ein­ge­schal­tet ist. Ist die Dauer­be­triebs­funktion aktiv (ab Version 1.5), so blinkt die rote LED. Die gelbe LED blinkt oder leuchtet dauer­haft (je nach Konfi­gura­tion der Ein­gangs­logik) und sig­nalisiert so die je­weiligen Be­triebs­zustände der beiden Ein­gangs­kanäle.

  CiFox-classic
Display beim CiFox®–classic
 
 
 
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Netzteiltechnik

Ab März 2012 (Version 1.5) sind beide Varianten der CiFox®–Vorschaltgeräte mit trafo­ge­bun­denen Netz­teilen aus­ge­stat­tet, welche über einen schalt­ge­takteten Ab­wärts­wandler die Strom­ver­sor­gung der Geräte sicher­stel­len. Diese Netz­teile haben sich bereits in den Vor­gänger­versionen der Varianten CiFox®–classic und CiFox®–large display be­währt. In der Variante CiFox®–basic er­setzen sie nun die trafo­losen Netz­teile der Vor­gänger­versionen, da CiFox®–basic ab April 2012 als Bau­satz an­ge­bo­ten wird. Messungen an den elektro­nischen Kom­po­nen­ten von CiFox®–basic sind durch den Einsatz der trafo­ge­bun­den­en Netz­teile auch für ambitionierte Hobby­elektroniker, die nicht über eine ent­sprechend auf­wändige Labor­aus­rüstung ver­fü­gen, ge­fahren­los mög­lich.

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Der „Rechenknecht“

Auch bei der Wahl der ge­eig­neten Micro­control­ler wurde bei CiFox® besonders auf Zu­verläs­sig­keit, Robust­heit, energe­tische Ver­träg­lich­keit und ein­faches Handl­ing ge­achtet. Um CiFox® mög­lichst uni­versell ein­setzen zu können und gleich­zeitig die Fer­ti­gung der Geräte in einem an­ge­mes­senen Zeit­raum garan­tieren zu können, haben wir uns nicht auf einen ein­zigen Micro­control­ler­typ fest­ge­legt. Bei CiFox® kom­men daher unter­schied­liche Micro­control­ler der Her­stel­ler Freescale (vor­mals Motorola) und ATMEL zum Ein­satz.

Alle Micro­control­ler wei­sen eine Takt­frequenz von durch­schnit­tlich 10 MHz auf, was eine sichere Steuer­ung in al­len Be­triebs­situationen garantiert. Inte­grierte Takt­generatoren machen externe Takt­quel­len (wie bspw. quarz­ge­steuer­te Takt­generatoren) über­flüs­sig. Außer­dem tragen die ein­ge­setzten Micro­control­ler in erheb­lichem Maß zur Be­triebs­sicher­heit von CiFox® bei, da sie weitest­gehend un­empfind­lich gegen hoch­frequente Stör­ein­strahlungen sind. Alle ein­ge­setzten Micro­control­ler zeichnen sich durch extrem nied­rigen Strom­be­darf aus und stel­len den aktuel­len Stand der Tech­nik dar.

Auf diese Weise ist es be­sonders ein­fach, auf zu­künf­tige Inova­tionen in der Micro­control­ler­tech­nik reagieren zu kön­nen.

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Letztes Update am 06.04.2020 10:22:53