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Lüftung

Lüftung – Kellerlüftung

„Muffiges“ Raumklima

ein angenehmes Raumklima wird normalerweise durch Belüftung und eine Beheizung des Raumes erreicht. Die Heizung wird heutzutage meist über einen Regelkreis unter Vorwahl der Temperatur automatisch gesteuert, die Belüftung erfolgt jedoch meist händisch durch gezieltes Öffnen der Fenster.

Dies war und ist in den meisten Fällen eine ausreichende und effiziente Strategie um ein gesundes und ein als angenehm empfundenes Raumklima zu schaffen.

In einigen Fällen trifft diese Strategie jedoch an Ihre Grenzen. Sei es, dass eine gezielte Belüftung mangels Anwesenheit, zu Zeiten in denen eine Lüftung sinnvoll ist, nicht möglich ist. Sei es, dass eine Lüftung aufgrund der mangelhaft ausgeprägten menschlichen Sensorik hierfür zum falschen Zeitpunkt ausgeführt wird oder die Aufmerksamkeit nicht gegeben ist und eine gezielte Belüftung schlicht vergessen wird. All dies hat in modernen, sehr dicht gebauten Wohnzellen gravierende negative Auswirkungen auf das Wohnklima, welche früher, bei relativ undichten und somit zwangsbelüfteten Gebäuden weitaus weniger häufig anzutreffen waren.

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Schimmel-Ecke

Eine unzureichende Belüftung, oder eine Belüftung zur falschen Zeit, hat eine unzureichende Abfuhr feuchter Luft aus dem Innenraum zur Folge. Hierdurch kann die Feuchte der Raumluft hohe Werte annehmen, welche zur Bildung von Schimmel und Stockflecken führen. Dies geht meist einher mit einem muffigen Geruch und ist der menschlichen Gesundheit abträglich. Oft treten diese problematischen Bedingungen in wenig genutzten Räumen, Keller- oder Nassräumen auf.

Problemlösung

SDMN-CC1

Durch eine automatisierte Belüftung lassen sich diese Schäden an Mensch und Bauwerk auf effiziente und energiesparende Weise verhindern. Hierzu ist es notwendig die absolute Feuchte der Außen- und der Raumluft zu bestimmen und eine Belüftung dann durchzuführen, wenn ein Austrag von Feuchte aus dem Raum hierdurch möglich ist und die vorgegebenen Grenzwerte von Temperatur und Feuchte eingehalten sind. Speziell für diese Anwendung bieten wir unsere Steuerung SDMN-CC1 und das entsprechende Zubehör an.

Die Steuerung eignet sich für die Automatisierung der Belüftung und Temperierung von Kellern, Lagerräumen, Garagen, Wintergärten, Tiny- und Mobile-Homes. Hier kann Feuchte und Temperatur durch eine gezielte Zufuhr von Außenluft in meist angenehmen und zuträglichen Grenzen gehalten werden.

Funktion

Ein Außenluft- und ein Raum-Sensor/Aktor erfassen jeweils die relative Feuchte und Temperatur der umgebenden Luft. Die Geräte sind über ein integriertes Netzwerk zum Zweck des Datenaustausches und der Stromversorgung miteinander verbunden. Der Außenluftsensor speist Daten periodisch in das Netzwerk ein. Die Daten werden vom Raum-Sensor/Aktor empfangen und die absolute Feuchte der Außen- und Raumluft daraus berechnet. Abhängig hiervon kann nun eine Ent- oder Befeuchtung oder Temperierung durch Aktivierung zweier Lüfter erfolgen, die Luft gezielt in den Raum ein- und ausblasen

Funktions-Prinzip

Die trockenere, oft kühlere, Außenluft wird durch eine (optionale) Rückluftsperrklappe in den Raum eingesaugt und in Bodennähe ausgeblasen. Die Luft verwirbelt, erwärmt sich und steigt im Raum auf. Bei Erwärmung kann die Luft mehr Feuchte aufnehmen. Die wärmere und feuchtere Luft wird im oberen Teil des Raumes von einem zweiten Lüfter abgesaugt und durch eine zweite (optionale) Rückluftsperrklappe aus dem Raum ausgeblasen. Die Lüfter sollten so angeordnet sein, dass die Luft den Raum hierbei auf möglichst langem Wege durchströmt. Die optionalen Rückluftsperrklappen vermindern einen ungewollten Luftaustausch während der Stillstandszeiten der Lüfter.

Installation

Eine Installation kann auch in Eigenleistung erfolgen, da die Geräte mit Schutzkleinspannung (24V DC) betrieben werden. Lediglich das Vorhandensein einer 230V Steckdose für das Steckernetzteil ist hierfür Voraussetzung.

Logging

Langzeit-Aufzeichnung

Das Gerät kann zur Aufzeichnung der lokal vom Gerät SDMN-CC1 erfassten Klima- und Betriebszustandsdaten sowie der aus dem Netzwerk empfangenen ClimateLocal-Nachrichten weiterer Geräte (zentral-Logging) mit einem optional erhältlichen Datenlogger ausgerüstet werden.

Realisierung

Unser Lieferprogramm umfasst sämtliche zur Realisierung einer automatisierten Kellerlüftung notwendigen Elemente wie Steuerung, Lüfter, Klappen, …

Exemplarische Stückliste für die Ausrüstung eines Kellerraumes:

ArtikelBeschreibungAnzahl
SDMN-CC1Konfigurierbar als Steuerung, Messgerät, Außenluftsensor oder Remote-I/O; incl. Bedienungsanleitung2
DN125-5S
Rohrlüfter DN125-5S; saugend, Lüfter: 5Watt, 183m³/h, 44,5dB(A) 1m, 35dB(A) 3m1
DN125-5BRohrlüfter DN125-5B; blasend, Lüfter: 5Watt, 183m³/h, 44,5dB(A) 1m, 35dB(A) 3m1
DC24-36Steckernetzteil 230V AC / 24V DC; 36W1
Klappe-xxRückschlagklappe; ∅125mm2
Gitter-xxLüftungsgitter mit Insektenschutz2
Cab-2×2Kabel J[E]-Y(ST)Y; 2x2x0,8; Lieferung nur in Vielfachen von 10m; 10m2
Cab-USBUSB Kabel 2.0 A-Stecker auf Micro-USB B-Stecker; ca. 1m1
Schelle-125Rohrschelle, Spannbereich 121-128mm, Anschlussgewinde M8 / M10, Stahl verzinkt, Schalldämmeinlage Gummi2
M8x120Stockschraube, M8x120mm, Antrieb T25/SW62
HTEM-1000HTEM Rohr DN125, L=1000mm3
HTUHTU Überschiebmuffe DN1252
HTB-87HTB Bogen 87° DN1251

Anzahl und Art der benötigten Teile variieren in Abhängigkeit von der Einbausituation.

Kartoffellager

Kartoffellager Klimatisierung

Wirkungsweise

Um die geringst mögliche Qualitätseinbuße der Kartoffel bei gleichzeitig minimalen Lagerkosten zu erreichen erfolgt Ihre Lagerung unter gesteuerter Belüftung mit Frisch- Um- und Mischluft.

Hierdurch sollen im Lager möglichst optimale Feuchte- und
Temperatur sowie ein geregelter Luftaustausch erreicht werden. Die vom Lagersensor und vom Außensensor erfassten Daten für Temperatur und Feuchte werden vom Steuergerät, das sich außerhalb des Lagers befindet, ausgewertet. Steuergerät und Lagersensor sind jeweils Geräte des Typs SDMN-CC1.

Abhängig hiervon erfolgt programmgesteuert eine Ent- oder Befeuchtung bzw. Temperierung des Lagers durch Aktivierung zweier Lüfter, welche Luft gezielt und gleichzeitig unten in den Raum ein- und oben ausblasen. Optionale Rückluftsperrklappen verhindern den Luftaustausch während der Stillstandszeiten der Lüfter. Eine Umluft-Zirkulation wird durch einen dritten Lüfter ermöglicht. Werden die drei Lüfter gleichzeitig angesteuert, so erfolgt eine Belüftung mit Mischluft. Bei drohender Unterkühlung des Lagers wird sowohl die Heizung als auch die Umluft-Zirkulation aktiviert. Die Heizung ist so zu platzieren, dass eine gute Umströmung durch die austretende Umluft erfolgt.

Falls die notwendige Kühlleistung durch reine Zuluft nicht erbracht werden kann ist optional die Ansteuerung einer maschinellen Kühlung möglich. Die Kühlung wird durch Umluft-Zirkulation bei gleichzeitiger Aktivierung des Kühlaggregates erreicht. Eine maschinelle Kühlung wird durch Perioden der zeit- bzw. feuchte-abhängigen Belüftung mit Frischluft unterbrochen. Eine Periode maschineller Kühlung wird 30 Minuten vor Beginn der Frischluftzufuhr jedoch unter Beibehaltung des Umluftbetriebes beendet. Eine aktive Phase maschineller Kühlung umfasst mindestens 15 Minuten.

Lagerperioden

Bei der Lagerung von Speise- und Pflanzkartoffeln erfolgt die Klimagestaltung in 5 aufeinander folgenden
Perioden. Während der verschiedenen Lagerperioden werden unterschiedliche Strategien zur Steuerung der
Frisch- und Umluft angewendet.

PeriodeLüftungsstrategie
AbtrocknungFeuchtesteuerung – Dauerlüftung → Entfeuchtung
• Zielfeuchte im Lager 80% rF
• Dauer 4 Tage
• zyklisch 15 Minuten Frischluft und danach 15 Minuten Umluft
WundheilungTemperatursteuerung – regelmäßige Intervallbelüftung → Temperaturkonstanz
• Zieltemperatur im Lager +13°C
• Dauer 13 Tage
• zyklisch 15 Minuten Belüftung und danach 75 Minuten Pause
AbkühlungTemperatursteuerung – Dauerlüftung → Abkühlung
• Zieltemperatur im Lager zum Ende der Periode +5°C
• Temperaturabsenkung um max. 0,4°C/Tag
• Dauer max. 30 Tage oder bis die Zieltemperatur erreicht ist
• zyklisch 15 Minuten Frischluft und danach 15 Minuten Umluft
HauptlagerungTemperatursteuerung – Intervallbelüftung → Temperaturkonstanz
• Zieltemperatur im Lager +5°C
• Dauer max. 999 Tage
• zyklisch 10 Minuten Belüftung und danach 110 Minuten Pause
AuslagerungFeuchtesteuerung – Dauerlüftung → Erwärmung ohne Kondensation
• Zielfeuchte im Lager 95% rF
• Zieltemperatur im Lager +11°C
• Dauer 10 Tage
• zyklisch 15 Minuten Frischluft und danach 75 Minuten UmluftNach Ablauf der Zyklusdauer erfolgt Zwangsbelüftung:
• Dauer unbegrenzt
• zyklisch 10 Minuten Frischluft und danach 230 Minuten Pause
• Belüftung 1 Std./Tag, Frischluft 1 Std./Tag

Zyklussteuerung

Ein Lagerzyklus wird nach Eingabe des Startwertes für Lagerperiode und Tageszahl automatisch bis zum Ende der Auslagerungs-Periode durchlaufen, lediglich die Hauptlagerung ist über das Einstellungsmenü zum gewünschten Zeitpunkt in die Auslagerung überzuleiten. Eine Frostwächter Funktionalität ist der Zyklussteuerung übergeordnet.

Bedienung

Die Bedienung des Systems erfolgt nach einer erfolgreich durchgeführten Konfiguration normalerweise
ausschließlich über die Matrixanzeige und den Berührungsschalter des Steuergerätes.
In der Matrixanzeige des Steuergerätes werden zyklisch neben den lokalen Temperatur- und Feuchtewerten auch die aktuellen
Werte innerhalb des Lagers sowie die Lagerperiode und Tagesanzahl angezeigt. Das System ist auf einfache Bedienbarkeit, Langlebigkeit und einfache Wartbarkeit ausgelegt.

Installation

Die Installation der Lüftungskomponenten und der Steuerung kann in Eigenleistung erfolgen, da die Geräte mit Schutzkleinspannung (24V DC) betrieben werden.

Hinweis: zur Installation der Netzspannungs-Steckdose im Container sowie des optionalen Heizungsrelais muss eine Fachkraft herangezogen werden. Bei Einbau oder Anbau von Netzspannungs-Komponenten in oder an den Container ist auf dessen vorschriftsmäßige Erdung zu achten.

Realisierung

Außensensor und Luft Ein- Auslass

5-Perioden Klimatisierung eines Kartoffellagers durch gesteuerte Lüftung mit Frostwächter Funktionalität in einem 20ft Isoliercontainer (Porthole-Container).
Maße: Außen (LxBxH) 6,1×2,44×2,59 m, Innen (LxBxH) 5,89×2,35×2,38m, Netto-Volumen 32,94m³
Lagerkapazität: 16 Palettenkisten à 400 Kg, Gesamt 6400 Kg

Isoliercontainer mit T-Grating Fußboden nach Lüftungseinbau mit Lagerkiste
Steuerung, Netzteil und Heizungsrelais mit Steckdose
Lüfter für Um- und Abluft

Der Lüfter für die Zuluft befindet sich hinter dem Lüftungsgitter für den Lufteinlass, in der unteren Hälfte des Containers, der Luftauslass befindet sich im oberen Teil des Containers. Der Luftstrom wird über den Rippenboden (T-Grating Fußboden) des Containers eingeleitet. Die Komponente mit der roten Steckdose dient zum Anschluss der Heizung. Sie beinhaltet ein Relais das temperaturabhängig von einem Digitalausgang der Steuerung geschaltet wird.

Logging

Die Steuerung kann zur Aufzeichnung des Klimadaten des Lagers und der Außenluft mit einem optional erhältlichen Datenlogger ausgerüstet werden.

Die Logging Daten werden als Textdatei im CSV-Format auf der SD-Karte gespeichert. Die Größe dieser Dateien erreicht leicht einen Wert von 10 … 100 Megabyte. Zur graphischen Auswertung der Daten werden konfigurierbare Skripte zur Durchführung einer automatisierten Bearbeitung mit dem Programm gnuplot bereitgestellt.

Lagerverlauf – Gesamt, 3.9.2019-15.4.2020

Der Graph zeigt einen Lagerverlauf über einen Zeitraum von 225 Tagen in der Saison 2019/2020. Endzeitpunkt des Plots war der 15.4.2020, der berechnete Startzeitpunkt des Logdatei somit der 3.9.2019. Der Graph umfasst neben Feuchte und Temperaturverläufen, den Aktivierungszeiten der Lüfter und der Heizung, der Aktivität im Lager (Helligkeit durch Öffnen der Tür, bzw. Licht) eine Vielzahl weiterer individuell konfigurierbarer Informationen.

Lagerverlauf – Auschnitt, Tag 108-114

Die Speicherung der lokalen Daten erfolgt mit einer Zykluszeit von 60 Sekunden und erlaubt somit detaillierte Einblicke in den Lagerverlauf.

Stückliste

Unser Lieferprogramm umfasst sämtliche zur Automatisierung des Lagers notwendigen Elemente wie Steuerung, Lüfter, Klappen, …

Exemplarische Stückliste für die Ausrüstung eines 20ft Kühlcontainers:

ArtikelBeschreibungAnzahl
SDMN-CC1Konfigurierbar als Steuerung, Messgerät, Außenluftsensor oder Remote-I/O; incl. Bedienungsanleitung2
Lic-Potato
Freischaltcode SDMN-CC1, Applikation Kartoffellager-Klimatisierung, abhängig von der 6-stelligen SNR auf dem Typschild des Gerätes im Außenbereich des Lagers. Übersendung per eMail1
LoggerDatenlogger; incl. formatierter und konfigurierter 32GB microSD-Karte(1)
SDMN-RELRelais-Box zum unabhängigen Schalten von zwei 230V AC Verbrauchern(1)
DN125-9S
Rohrlüfter DN125-9S; saugend, Lüfter: 9Watt, 234m³/h, 48dB(A) 1m, 38,5dB(A) 3m2
DN125-9BRohrlüfter DN125-9B; blasend, Lüfter: 9Watt, 234m³/h, 48dB(A) 1m, 38,5dB(A) 3m1
DC24-36Steckernetzteil 230V AC / 24V DC; 36W1
Klappe-xxRückschlagklappe; ∅125mm2
Gitter-xxLüftungsgitter mit Insektenschutz2
Cab-2×2Kabel J[E]-Y(ST)Y; 2x2x0,8; Lieferung nur in Vielfachen von 10m; 10m3
Cab-USBUSB Kabel 2.0 A-Stecker auf Micro-USB B-Stecker; ca. 1m1

Anzahl und Art der benötigten Teile variieren in Abhängigkeit von der Einbausituation.

Kartoffellager, Logging, Lüftung

Logging

Langzeit-Aufzeichnung von Klimadaten:

  • zur Prozesskontrolle
  • zu Dokumentationszwecken
  • zur Visualisierung
Langzeit-Diagramm
SDMN-CC1
Logger

Die Nutzung unseres Gerätes SDMN-CC1 in Verbindung mit der Option Logger bietet hierbei folgende Vorteile:

  • Aufzeichnung auf der Daten auf wechselbare microSD-Karte (FAT-32 formatiert)
  • max. zulässige Speicherkartengröße 32GB
  • Format: ASCII codierte CSV-Datei, Trennung der Datensätze über Zeilenumbruch, Trennung der Datenfelder über Semikolon
  • die Geräte sind untereinander vernetztbar
  • keine interne Batterie, externe Versorgung mit 10..26V DC
  • das Logging kann zentral oder lokal erfolgen
  • sämtliche Geräte innerhalb eines Netzwerkes können die Daten zum zentralen Logging an ein Gerät innerhalb des Netzwerkes senden, somit können sämtliche Daten innerhalb eines Netzwerkes auf einer SD-Karte zentral erfasst werden
  • die Speicherung der lokalen Daten erfolgt in einem Zyklus von 60 Sekunden
  • das optionale Senden von ClimateLocal Nachrichten ist auf eine Zykluszeit von 15 Minuten festgelegt
  • ein gespeicherter Datensatz umfasst:
    • Systemzeit (Sekunden seit Gerätestart)
    • MAC-Adresse der Quelle
    • Temperatur
    • relative Feuchte
    • absolute Feuchte
    • eine 2. Temperatur (nur gültig falls ein optionaler analoger Temperatursensor vom Typ KTY81-110 am Gerät installiert ist)
    • Umgebungshelligkeit
  • Anzeige von lokaler Temperatur, relativer Feuchte und absoluter Feuchte über LED-Matrixanzeige
  • optional konfigurierbare ist die zusätzliche Anzeige von externer Temperatur, relativer Feuchte und absoluter Feuchte über LED-Matrixanzeige
  • robustes Gehäuse
  • Aufzeichnung über sehr lange Zeiträume möglich

Gerne erstellen wir optional eine erweiterte Firmware welche das Schalten von digitalen/analogen Melde- und Schaltausgängen (auch innerhalb eines Netzwerkes) nach Kundenspezifikation ermöglicht.

Zur Auswertung, Aufbereitung und zum Druck der Datensätze stellen wir eine umfangreiche Script-Sammlung für das frei verfügbare Programm gnuplot bereit. Hiermit ist ein effizientes und schnelles Arbeiten mit großen Datenmengen unter allen gängigen Betriebssystemen gewährleistet.

Realisierung

Unser Lieferprogramm umfasst die zum Klima-Logging notwendigen Baugruppen.

Exemplarische Stückliste für die Realisierung einer Messstelle:

ArtikelBeschreibungAnzahl
SDMN-CC1Konfigurierbar als Steuerung, Messgerät, Außenluftsensor oder Remote-I/O; incl. Bedienungsanleitung1
LoggerDatenlogger; incl. formatierter und konfigurierter 32GB microSD-Karte1
DC24-36Steckernetzteil 230V AC / 24V DC; 36W1
Cab-USBUSB Kabel 2.0 A-Stecker auf Micro-USB B-Stecker; ca. 1m1
Cab-2×2Kabel J[E]-Y(ST)Y; 2x2x0,8; Lieferung nur in Vielfachen von 10m; 10m(n)
Sens-TxAnaloger Temperatursensor, Sensortyp KTY81-110, Kabellänge und Ausführung nach Anforderung(1)

Für jede weitere Messstelle ist ein weiteres Gerät vom Typ SDMN-CC1 sowie Verbindungskabel Cab-2×2 notwendig.

Technologie, Vernetzung

Link Network Protocol

Im industriellen Umfeld wird die Kommunikation zwischen Geräten häufig über serielle RS-485 basierte Busse realisiert. Dieser Standard ermöglicht eine preiswerte Implementierung bei gleichzeitig höchster Zuverlässigkeit, Störimmunität und Reichweite. Nachteilig und fehlerintensiv ist die hierbei notwendige Adresszuweisung an die Teilnehmer, die Terminierung und Arbitrierung der Übertragungsleitung, sowie die Entstehung eines Overheads durch Polling bzw. Token.

Durch Implementierung des Link Network Protocol via RS-485 werden diese Schwachstellen traditioneller RS‑485 Kommunikation ausgeräumt. Hierbei handelt es sich um ein Peer-to-Peer Nachrichten Netzwerk für verteilte Systeme, welches die Teilnehmer (Knoten, Geräte) über Punkt-zu-Punkt RS-485 Übertragungsstrecken (Links) miteinander verbindet. Jeder Knotenrechner besitzt hierzu mindestens eine, maximal n Schnittstellen. Dieser Ansatz eignet sich sowohl für Netze mit 2 lokalen Teilnehmern wie auch für Netze mit einer Ausdehnung über viele Kilometer und mehrere hundert Knoten. Die Entwicklung aus unserem Hause vereint die besten Eigenschaften aus den bekannten Datenübertragungssystemen in sich.

Topologie

Prinzipiell sind Netzwerke folgender Topologie realisierbar¹:

NetTopology1

Bei Knoten mit mindestens zwei RS‑485 Link-Schnittstellen, können die Netzwerke in Linien- oder Ring-Topologie aufgebaut werden. Knoten mit mehr als zwei Schnittstellen sind in Baum- oder Vermaschter-Struktur vernetzbar.

Da Netzwerke mit Linien- und Baumstruktur mit sehr großer Häufigkeit eingesetzt werden, sind die Knoten üblicherweise mit zwei bis drei RS-485 Schnittstellen ausgestattet.

RS-485 Schnittstellen

Die zulässige Entfernung zwischen Knoten ergibt sich direkt aus dem RS-485 Standard und kann bei einer Übertragungsrate von 115200 Bit/s bis zu 1000m betragen. Der Einsatz der RS-485 Technik bietet vielerlei Vorteile:

  • robuste und bewährte differentielle 2-Draht Kommunikation
  • hohe Reichweiten (1200m) oder hohe Übertragungsraten (10 Mbit/s) sind erreichbar
  • die serielle Kommunikation belastet moderne Rechner-Architekturen kaum
  • geringe Anforderungen an die Qualität der Verkabelung
  • eine galvanische Trennung oder Übergang auf Lichtleiter ist mit günstigen Standard-Komponenten problemlos möglich

Die normalerweise mit der RS-485 Schnittstelle verbundenen Nachteile wie:

  • notwendige Installation einer Bus-Terminierung
  • Bus Arbitrierung, Token oder zeitaufwendiges Polling
  • notwendige Adressvergabe an jeden Busteilnehmer
  • schwierige Lokalisierung des Fehlerortes auf einer Busleitung

entfallen aufgrund der eingesetzten Architektur, eine Bus-Terminierung ist z.B. in jedem Knoten automatisch gegeben.

Kommunikation

Über die Links erfolgt eine nachrichtenbasierte Kommunikation. Hierbei sind die Knoten gleichberechtigt. Die Links eines Netzwerkes können mit verschiedenen Übertragungsraten betrieben werden, somit ist eine schnelle, lokale, Kommunikation möglich. Jeder Knoten kann, sofern gerade keine Kommunikation stattfindet, eine Kommunikation starten und eine Nachricht in das Netzwerk einspeisen. Jede Nachricht die von einem Knoten über einen Link empfangen wird, wird in einem internen Nachrichtenspeicher abgelegt. Die Nachrichten im Speicher werden ausgewertet und, sofern keine Filter- oder Laufweiten-Kriterien entgegenstehen, anschließend auf allen seither unbeteiligten Links des Knoten gesendet. Somit breitet sich eine Nachricht im Netz aus bis Sie durch Filter- und Laufweiten-Kriterien erlischt, oder sich über das ganze Netzwerk verbreitet hat. Bereits während der Produktion wird  jedem Knoten eine eindeutigen Adresse und eine Herstellerkennung zugewiesen. Diverse Adressierungs- und Filterfunktionen gestatten eine effiziente und segmentierbare Kommunikation. Die Summe dieser Eigenschaften ermöglicht den Einsatz des Protokolls in Systemen bei denen Plug and Play Eigenschaften notwendig sind

Node

Für die Zustands- und Fehlererkennung wird der Link Status über jeweils eine LED visualisiert. Normalerweise sind Knoten mit einer USB-Schnittstelle ausgestattet

  • an welche zu Konfigurationszwecken ein Terminal angeschlossen werden kann
  • die als Brücke zwischen Netzwerk und Hostrechner dienen kann

Die sichere Zustellung der Nachrichten wird über eine CRC-16 Prüfsumme, Handshake und eine automatische Wiederholung der Nachrichten im Fehlerfalle gewährleistet. Der Ausfall eines Knotens führt nicht zum Ausfall des Netzwerkes sondern lediglich maximal zu einer Segmentierung

Nachrichten-Format

eine Nachricht enthält 0..48 Bytes Nutzdaten und einen konstanten Overhead von 16 Bytes. Somit ist die Nachrichtenlänge auf 16 bis 64 Bytes festgelegt. Die Dauer einer Nachrichtenübertragung zwischen 2 Knoten für eine Nachricht maximaler Länge bei einer Übertragungsrate von 115200 Bit/s liegt unter 10ms. Somit können auch über mehrere Knoten hinweg Anwendungen realisiert werden welche kurze Antwortzeiten benötigen

Bildschirmfoto vom 2014-04-10 00:21:45

Nachrichten-Arten

Nachrichten können aufgrund einer Anforderung oder selbständig gesendet werden. Hierbei sind folgende Arten möglich:

  • request, Anforderung einer Nachricht
  • response, Antwort auf eine Nachricht
  • transmit, selbständiges Senden

Daten und Strukturen

Für die Organisation der Daten im Nachrichtenrahmen stehen hierarchisch gegliederte und beliebig erweiterbare Strukturen bereit. Diese sind geordnet nach Datenlänge (8, 16, 32, Gleitkomma, Text, …) , Vorzeichen  und Datenart (Temperatur, Druck, Feuchte, Zeit, …)

Nachrichten-Typen

Es können 64535 verschiedene Typen definiert werden. Diese basieren auf den definierten Daten und Strukturen.

Typ Nr. 16 überträgt z.B. das Außen-Klima. Er beinhaltet 18 Bytes Nutzdaten, hiervon 4 Byte für dir Temperatur, 2 Byte für die relative Feuchte, 4 Byte für den Luftdruck, 4 Byte für die Helligkeit und 4 Byte für eine weitere Temperatur

Adressierung

die Adressierung einzelner Knoten, von Gruppen und Gerätetypen wird durch das Protokoll unterstützt

Energieversorgung

die Stromversorgung kann auf einem weiteren Aderpaar im Datenkabel geführt werden oder lokal bereitgestellt werden

Rechenleistung

moderne Rechner-Architekturen sind in der Lage multiple serielle Kommunikationsschnittstellen per DMA zu bedienen. Hierdurch ist die für die Kommunikation aufzuwendende Rechenleistung sehr gering. Diese steht somit fast vollständig für die eigentliche Applikation zur Verfügung

Applikationen

das Protokoll eignet sich für eine große Gruppe von Anwendungen bei denen es nicht notwendig ist mehrere Netzwerkteilnehmern zeitgleich anzusprechen, sondern Vorrang auf Aspekte wie einfacher Aufbau, Robustheit, lange Übertragungsstrecken sowie günstige und einfache Realisierbarkeit gelegt wird:

  • Gebäudeautomation
  • Automatisierungstechnik
  • Alarm- und Sicherungssysteme
  • Zugangskontrolle
  • Förderanlagen
  • …

Anmerkungen

¹ im Falle einer vermaschten Netzwerkstruktur (Mesh), bedürfen die vorhandenen Verbreitungsmechanismen der Ergänzung. Diese Topologie wird durch die derzeit bestehende Software-Architektur nicht unterstützt. Näheres siehe Abschnitt Meshed network anomaly im Handbuch der Spezifikation.

Die vollständige Spezifikation ist dem Handbuch Link Network Protocol via RS-485, Specification and implementation guide zu entnehmen

Tools

SDMN-DevKitPro

SourceCode

Software Development Kit Pro

Applikation zur Demonstration des Link Network Protocol

  • incl. Quellcode
  • incl. Nutzungsrecht zur Nutzung des Quellcodes für gewerbliche Zwecke
  • incl. Nutzungsrecht zur kommerziellen Nutzung des „Specification and implementation guide,  Link Network Protocol via RS-485″
  • incl. Zuteilung einer MID (Manufacturer IDentifier)

Funktionsumfang

In der Applikation (Firmware) ist eine Basis-Implementierung des Link Network Protocols enthalten. Die Firmware ist ohne Anpassungen  auf der Baugruppe 0002C5 lauffähig und auf diese flashbar. Voraussetzung hierfür ist die Installation und Verwendung der Toolchain STM32. Diese ist, das verwendete JTAG Interface ausgenommen, kostenfrei verfügbar. Bei Verwendung einer anderen Toolchain sind entsprechende Anpassungen durch den Nutzer notwendig.

Unterstützt werden derzeit Link1 und Link2, STM32F103RBT oder STM32F103RET Mikrocontroller. Das Protokoll kann zu Test- und Entwicklungszwecken auf nur einem Netzwerk-Knoten mit zwei 2 Links ausgeführt werden.

Nutzungsrecht

Das Nutzungsrecht ist gebunden an eine natürliche oder juristische Person. Durch Erwerb des Produktes „SDMN-DevKitPro“ werden dem Käufer folgende Nutzungsrechte eingeräumt:

  • Nutzung des überlassenen Quellcodes für gewerbliche (kommerzielle) Zwecke
  • Nutzung des „Specification and implementation guide,  Link Network Protocol via RS-485″ (Spezifikation) für gewerbliche (kommerzielle) Zwecke

Die Weitergabe oder Verbreitung des Quellcodes oder der Spezifikation an Dritte ist nicht gestattet. Die Nutzung des Quellcodes ist auf die Versionen beschränkt, für welche ein gültiger Update-Anspruch besteht.

Es wird darauf hingewiesen, dass bei einer gewerblichen (kommerziellen) Nutzung des Link Network Protocols stückgebundene Kosten anfallen. Für jeden auf Basis der Spezifikation hergestellten Netzwerkknoten ist durch den Hersteller ein nachträgliches, einmaliges Entgelt (Lic-SDMN) an den Urheber der Spezifikation zu entrichten. Entgeltvereinbarungen auf anderer Grundlage sind möglich.

MID

Bei der MID (Manufacturer IDentifier) handelt es sich um eine Herstellerkennung welche in jedem Gerät bei der Produktion gespeichert wird um die eindeutige Identifikation zu ermöglichen. Mit der Einräumung eines Nutzungsrechtes auf die Spezifikation für gewerbliche (kommerzielle) Zwecke ist automatisch die Zuteilung einer MID verbunden. Die zugeteilte MID ist Bestandteil der der Spezifikation und zur exklusiven und ausschließlichen Nutzung durch den Erwerber  bestimmt.

Preise

Lieferung: Firmware, Quellcode, Spezifikation mit zugeteilter MID als ZIP-Archiv; Versand per eMail

ArtikelBeschreibungPreis €¹
SDMN-DevKitPro²Applikation; Quellcode und Nutzungsrechte; MID; 12-monatiger kostenfreier Update-Anspruch420,00
SDMN-DevKitProUpVerlängerung des Update-Anspruchs für weitere 12 Monate45,00
SDMN-DevKitSupSupport; 1/10 Stunde8,00

¹ Die Preise wenden sich an gewerbliche Abnehmer und verstehen sich zuzüglich der gesetzlichen Mehrwertsteuer

² Die Kosten für ein bereits erworbenes Produkt des Typs SDMN-DevKit oder SDMN-Spec werden auf den Kaufpreis angerechnet

Kartoffellager, Logging, Lüftung

Steuerung SDMN-CC1

Vernetzbare Steuerung mit integrierter Sensorik und Aktorik zur Automatisierung der Belüftung von Einzelräumen, Raumgruppen und Lagern, sowie zur Anzeige und Erfassung von Klimadaten

Weiterführende Informationen:

Anwendung

Die Steuerung eines Raum– oder Lagerklimas kann in weiten Bereichen energieeffizient über eine automatisierte Belüftung erfolgen. Hierdurch kann ein angemessenes Raumklima geschaffen, Schimmel- und Pilzbefall vermieden oder Lagergut unter optimierten Bedingungen gelagert werden. Eine Führung sowohl der Raum-Feuchte als auch der Temperatur ist in akzeptablen Grenzen möglich

Dieser Effekt ist durch eine manuelle Lüftung nur sehr eingeschränkt erreichbar, da hierzu die Bestimmung und Bewertung der Feuchte und Temperatur der Innen- und Außenluft notwendig und die menschliche Sensorik hierzu nicht ausreichend ausgeprägt ist. Zudem ist die Lüftung oftmals zu Zeiten sinnvoll und notwendig in der keine Anwesenheit oder Aufmerksamkeit gegeben ist

Die Steuerung ist für die Automatisierung der Belüftung und Temperierung von Kellern, Lagerräumen, Garagen, Wintergärten, Tiny- und Mobile-Homes optimiert

Funktionsweise

Der Außenluftsensor und ein Sensor/Aktor pro Raum erfassen jeweils die relative Feuchte und Temperatur der umgebenden Luft. Die Geräte sind über ein 4-adriges Kabel zum Zwecke der Kommunikation und Energieversorgung vernetzt. Der Außenluftsensor speist Daten periodisch in das Netzwerk ein. Die Daten werden von den Raum-Sensor/Aktoren empfangen und die absolute Feuchte der Außen- und Raumluft daraus berechnet. Abhängig hiervon kann nun eine Ent- oder Befeuchtung oder Temperierung durch Aktivierung zweier Lüfter erfolgen, die Luft gezielt in den zugehörigen Raum ein- und ausblasen. Aufgrund der Netzwerkstruktur der Steuerung ist das System auf eine beliebig hohe Raumanzahl erweiterbar

Lueftung_Prinzip_elektr
Verkabelung
Wirk-Prinzip

Das Gerät ist universell als Außenluftsensor, Raum-Sensor/Aktor (Steuerung), Messgerät bzw. Remote I/O einsetzbar. Die Funktionalität wird durch die Gerätekonfiguration festgelegt. Die vom Außenluftsensor erfassten Daten stehen allen Geräten im Netzwerk zur Verfügung. Durch optional freischaltbare Applikationsprogramme wird der Einsatz in spezialisierten Bereichen wie z.B. der Klimatisierung von Kartoffellagern erschlossen

Die verfügbaren Messwerte und der Gerätestatus werden auf einer LED-Matrixanzeige angezeigt. Hierdurch ist eine gute Lesbarkeit auch unter ungünstigen Lichtverhältnissen und aus größerer Entfernung gewährleistet. Der Status der Netzwerk-Verbindungen wird über jeweils eine LED visualisiert. Dies ermöglicht eine aussagekräftige Bewertung der Verbindungsqualität sowie die komfortable Fehlersuche

Die Stromversorgung der Geräte erfolgt mit 24V Gleichspannung. Die Spannung steht an 2 Schaltausgängen zur Verfügung, an die normalerweise Lüfter angeschlossen werden. Die Versorgung mit Kleinspannung gewährleistet eine gefahrlose Montage und den sicheren Betrieb. Zudem stehen hierfür preiswerte, robuste und energieeffiziente Lüfter in breiter Auswahl zur Verfügung

Über einen integrierten Berührungsschalter oder einen optional anschließbaren Taster kann eine zeitweise oder dauerhafte Aktivierung bzw. Deaktivierung der Ansteuerung der Schaltausgänge des Gerätes erfolgen

Das Systemkonzept ist für eine einfache und effiziente Installation und Inbetriebnahme ausgelegt. Eine Adressvergabe an die Geräte oder die Installation eines Busabschlusses ist nicht notwendig. Die Kabelverbindung für Daten- und Stromversorgung zwischen den einzelnen Geräten erfolgt mit Fernmeldekabel (Empfehlung: J-Y(ST)Y 2x2x0,8), der Anschluss über Federkraftklemmen

Terminal-Interface

Konfiguration mit Smartphone

das Gerät ist mit einer USB-Device Schnittstelle ausgestattet. Über eine Standard Terminal-Software auf einem USB-Host (PC, Tablet oder Smartphone) sind Gerätekonfiguration und Diagnose komfortabel ausführbar. Die hierfür notwendige Software befindet sich bereits im Gerät und bedarf somit keiner weiteren Installation. Eine externe Stromversorgung des Gerätes ist hierfür nicht notwendig

Terminal-Bedienoberfläche

Die Bedienoberfläche ist über ein Menü strukturiert. Die linke Spalte zeigt das Auswahlmenü, die mittlere die aktuellen Einstellungen, die rechte die aktuell gültigen Prozessdaten. Änderungen der Gerätekonfiguration werden im Flash-Speicher des Gerätes abgelegt und bleiben nach einem Stromausfall erhalten. Unterspannungseinbrüche, fehlerhafte Datentelegramme und das Rücksetzen des Gerätes werden ebenso protokolliert wie die aufgelaufenen Betriebsstunden und Aktivierungszeiten.
Die Standardeinstellungen sind so definiert, dass eine Anpassung an die örtlichen Gegebenheiten in den meisten Fällen nicht notwendig ist. Im folgenden sind die im Auslieferungszustand gültigen Einstellungen aufgeführt

KonfigurationseinstellungenAuslieferungszustand
Spracheinstellung (deutsch / englisch)deutsch
Art der Steuerung (Feuchte- Temperatur- Lager-Steuerung)Feuchte-Steuerung
Schwellwert der Temperatur+5 °C
Schwellwert der relativen Feuchte40% rF
Maximale Aktivierungsperiode (0..255 min.)15 min
Minimale Ruheperiode (0..255 min.)10 min
Externer Schaltausgangnicht aktiv
LED-Anzeigenaktiv

Diese Konfigurationseinstellungen bewirken, dass eine Belüftung erfolgt falls die relative Feuchte des Raumes 40% rF übersteigt und die Raumtemperatur über +5°C liegt. Die Lüftung wird dann für maximal 15 Minuten eingeschaltet, danach folgt eine Pause von mindestens 10 Minuten Dauer bis zum Start eines neuen Zyklus

Logging

Langzeit-Aufzeichnung

Das Gerät kann zur Aufzeichnung der lokal vom Gerät SDMN-CC1 erfassten Klima- und Betriebszustandsdaten sowie der aus dem Netzwerk empfangenen ClimateLocal-Nachrichten (zentrales Logging) mit einem, als Zubehör erhältlichen, Datenlogger ausgerüstet werden. Dieser wird im Erweiterungssteckplatz des Gerätes installiert.

Technische Daten

Die Geräte sind für den Einsatz im Industrie- und Wohnbereich konzipiert und zugelassen.

Versorgungsspannung¹24V DC, -60%, +10%
Stromaufnahme (bei Versorgung mit 24V DC, Ausgänge inaktiv)ca. 16mA
Max. Stromaufnahme (bei Versorgung mit 24V DC)1,1A
Messbereich-30°C…+60°C, 0%…100% relative Feuchte
Genauigkeit²+-1°C, +-3% im Bereich 20%…80% relative Feuchte
Digitaleingänge1 x Berührungsschalter (DI1) oder 2 x kabelgebunden (DI1 und DI2)
Schaltausgänge DO1, DO2Gesamtausgangsstrom max. 1A, kurzzeitig (2000ms) max. 4,2A
Max. Gesamtschaltleistung (bei Versorgung mit 24V DC)24 W
Analogausgang0…10V, max. 10mA
Analogeingangoptionaler Temperatursensor Typ KTY81-110
LED Matrixanzeige18mm, 7×5 Punkte, 2 Zeichen und 5 Merker, integrierter Helligkeitssensor
Netzwerkschnittstellen (Links)2 x RS-485
Max. Kabellänge zwischen 2 Netzwerkteilnehmern1000m, entsprechend RS-485 Spezifikation
Max. Anzahl der Teilnehmer in einem Netzwerk16 x 10E6
USB Konfigurationsschnittstelle (USB-Device)Buchse, Micro-USB Typ B
Mikroprozessor32-Bit, 512 KByte Flash, 64 KByte RAM
AnschlussklemmenFederkraftklemmen, erlaubter Leitungsquerschnitt 0,25…1,0mm²
GehäusePolycarbonat, 80 x 82 x 55mm (BxTxH, ohne Kabelverschraubungen)
SchutzartIP53
SchutzklasseSchutzklasse III
Gewicht195g
Zulässige Umgebungsbedingungen-30°C…+60°C, nicht kondensierend
EMV Festigkeit / AussendungIEC 61000-6-2 / IEC 61000-6-3, Einsatz im Industrie- und Wohnbereich

¹ Ausgänge DOx werden mit Versorgungsspannung betrieben, für die angeschlossenen Komponenten sind die hierfür gültigen Grenzwerte einzuhalten

² Digitaler integrierter Sensor, Langzeiteinsatz bei >80% rF führt zu weiterer, reversibler, Herabsetzung der Genauigkeit

Preise

Geräte oder Geräte-Sets können gerne auch einbaufertig konfiguriert geliefert werden. Teilen Sie uns hierzu bei Bestellung Ihren Einsatzzweck und Ihre Wunschkonfiguration mit. Zum Aufbau eines funktionsfähiges Lüftungssystems werden mindestens 2 Geräte benötigt

ArtikelBeschreibungPreis €¹Preis €²
SDMN-CC1Konfigurierbar als Steuerung, Messgerät, Außenluftsensor oder Remote-I/O; incl. Bedienungsanleitung191,00227,29

¹ Die Preise wenden sich an gewerbliche Abnehmer und verstehen sich zuzüglich der gesetzlichen Mehrwertsteuer

² Die Preise wenden sich an nicht gewerbliche Abnehmer und beinhalten 19% Mehrwertsteuer