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Tag 45 von 365 · Einsteiger · Monat 2: Ordnung und Datennetz

Heizen und Kühlen mit Totzone

Heizung und Kühlung in einem Chip: eine Totzone dazwischen, alle Grenzen aus einem einzigen Sollwert abgeleitet und eine Verriegelung, damit nie beide gleichzeitig laufen.

Lektion 12 Min. Woche 7

Das lernst du heute

  • Heizung und Kühlung nie gleichzeitig
  • Totzone zwischen den Bändern
  • Sollwert zentral einstellen

Auf dem Mars ist es morgens eisig und mittags im Gewächshaus zu warm. Ein Raum braucht dann Heizung und Kühlung. Laufen beide gleichzeitig, arbeiten sie gegeneinander und fressen Strom, ohne dass sich etwas ändert. Das verhindert eine Totzone.

Vier Grenzen, ein Sollwert

GrenzeWert bei Soll 21 °CBedeutung
Heizung an19 °Cdarunter heizen
Heizung aus20 °Cab hier nicht mehr heizen
Kühler aus22 °Cab hier nicht mehr kühlen
Kühler an23 °Cdarüber kühlen

Zwischen 20 und 22 °C ist die Totzone: Dort kommt keins der Geräte neu dazu. Wer die Heizung einschaltet, kommt nie in die Nähe der Kühlgrenze und umgekehrt.

Zentral einstellen

Vier einzelne defines sind schnell inkonsistent – wer den Sollwert ändert, vergisst eine Grenze. Besser: ein Sollwert, zwei Abstände, und die Grenzen werden einmal vor der Hauptschleife ausgerechnet. Ein define kann nicht mit einem anderen define rechnen, also landen sie in Registern:

define SOLL 294.15     # 21 C
define BAND 1          # K: halbe Totzone
define HYST 1          # K: Hysterese je Seite
alias heizAus r4
alias heizEin r5
alias kuehlAus r6
alias kuehlEin r7
sub heizAus SOLL BAND        # 20 C
sub heizEin heizAus HYST     # 19 C
add kuehlAus SOLL BAND       # 22 C
add kuehlEin kuehlAus HYST   # 23 C

Jetzt verschiebt eine einzige Zahl alles: define SOLL 296.15 macht aus 21 °C einen 23-°C-Raum.

Zwei Hysteresen

Die Heizung bekommt das Muster mit slt, der Kühler das mit sgt:

slt tmp temp heizAus
and heizen heizen tmp
slt tmp temp heizEin
or heizen heizen tmp
sgt tmp temp kuehlAus
and kuehlen kuehlen tmp
sgt tmp temp kuehlEin
or kuehlen kuehlen tmp

Die Verriegelung

Mit sauber geordneten Grenzen laufen nie beide. Trotzdem gehört eine zweite Sicherung dazu – für den Tag, an dem jemand BAND auf −3 stellt:

seqz tmp heizen
and kuehlen kuehlen tmp      # Kuehler nur, wenn die Heizung aus ist
Achtung

Die Verriegelung gibt der Heizung Vorrang. Überleg dir bei jedem Paar, welches Gerät gewinnen soll. In einem Gewächshaus mit empfindlichen Pflanzen kann das auch der Kühler sein.

Hinweis

Fällt der Sensor aus, sind alle vier Vergleiche falsch: Heizung und Kühler gehen aus. Hier ist das die sichere Richtung.

Schaubild

Temperaturverlauf mit Hysterese 21 °C 19 °C Band: Zustand bleibt Heizung an an aus aus Ein bei 19 °C, aus erst bei 21 °C – dazwischen schaltet nichts.
Jede Seite hat ihre eigene Hysterese. Dazwischen liegt die Totzone, in der beide aus sind.

Übung

Aufgabe

Heizen und Kühlen mit Totzone. Im Netz: Gas-Sensor „Raum“, Wandheizung „Heizung“, Wandkühler „Kuehler“.

  • Sollwert 21 °C als einziges Temperatur-define, Grenzen daraus vor der Schleife berechnen: Heizung an unter 19 °C, aus ab 20 °C; Kühler an über 23 °C, aus ab 22 °C abwärts.
  • Heizung und Kühler laufen nie gleichzeitig (Verriegelung).
  • Sensor weg: beide aus.

Hinweise

Hinweis 1

Vor start: die vier Grenzen mit sub und add aus SOLL, BAND und HYST berechnen.

Hinweis 2

Heizung mit slt, Kühler mit sgt – je ein and/or-Paar.

Hinweis 3

Verriegelung: seqz tmp heizen, dann and kuehlen kuehlen tmp.

Quiz

4 Fragen. Ab 60 % ist das Quiz bestanden – die Auswertung macht der Server.

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  • Übung im Simulator bestanden
  • Quiz mit mindestens 60 % bestanden

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