Waschmaschinen Temperatursteuerung mit arduino (PID)

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Hallo

Ich bin neu im Forum und habe eine Projektidee, von der ich allerdings nicht weiß, ob sie mit arduino so realisierbar ist, wie ich es mir vorstelle. Deshalb würde ich gerne einige Fragen klären, bevor ich einen haufen Zeug kaufe und ein frustrierendes Endlosprojekt starte.
Meine Idee ist die folgende:

Ich habe einen Warm- und einen Kaltwasseranschluss in der Nähe meiner Waschmaschine. Da es wesentlich günstiger ist das Warmwasser aus der Leitung zum waschen zu nutzen möchte ich gerne eine Mischbatterie vor die Waschmaschine setzten. Da es aber überflüssig ist die Wäsche mit warmenn Wasser zu spülen, muss vor dem Spülen die Mischbatterie auf "kalt" gestellt werden. Dafür muss also irgendeine Art von Steuerung an die Mischbatterie und deshalb kann man auch gleich ein komplettes Projekt daraus machen.

Hier also eine kurze Skizze des gedachten Aufbaus:

1.: Mischbatterie vor die Waschmaschine (sowas hier: http://www.designbad24.de/images/articles/5034-blotherm-thermostat-mischbatterie-fuer_1_5.jpg)
2.: An das Thermostat der Mischbatterie kommt ein Servo. Hier ist die erste Frage, welchen man hier am besten auswählt, sodass der Servo das Moment aufbringen kann und einen genügend großen radius hat um das volle Spektrum (von kalt nach warm) einzustellen
3.: In die Leitung des Zulaufes kommt ein Temperaturfühler, der die Temperatur für den PID überwacht.
4.: Der Arduino steuert das Thermostat über eine PID strecke entsprechend der eingestellten Temperatur über den Servo.
5.: Sobald die Waschmaschine auf "spülen" schaltet, stellt der Servo das Thermostat auf "kalt"

Der gesamte Aufbau sollte möglichst mit einem lcd Display ausgesdtattet seindas einige Informationen ausgeben kann und die Temperatur sollte mittels eines Tasters gewählt werden können.

Um zu ermitteln, wann die Waschmaschine spült, dachte ich daran die Anzeige der Waschmaschine "anzuzapfen". Es gibt hier einige LED's, die über den Programmstatus informieren. Bei der für "spülen" wollte ich einen Optokopller einbauen, sodass man das Signal als Steuerung für den arduino benutzen kann.

Ich kenne mich noch nicht mit microcontrollern und dem arduino aus, sodass das hier also mein erstes Projekt wird. Ich hab einige Erfahrungen mit einfacheren Programmen, weiß wie ein PID funktioniert und weiß auch, dass die Waschmaschine mit 230 V betrieben wird und eingriffe in die Elekronik gefährlich sind usw.

Ich weiss auch, dass es Geräte gibt, die das oben beschriebene tun und das man diese im Laden kaufen kann, aber darum geht es hier nicht. Es geht darum den Umgang mit arduino und microcontrollern in einem sinnvollen Projekt zu erlernen.

Wenn das alles so läuft wie es soll, würde ich das Projekt gerne auf eine eigene Platine auslagern, um den arduino für andere Projekte benutzen zu können.

Mein Post zielt darauf ab einen konstruktiven Input zu bekommen der vor allem folgende Themen abdecken sollte:

generelle Machbarkeit (hier vor allem ob der arduino genügend pins, speicher und rechenkapazität hat)
eventuelle Denkfehler in der Projektskizze
Projektverbesserung (falls jemand eine gute Idee hat)
und eventuelle Erfahrungen mit ähnllichen Projekten

Ich freue mich auf Eure Meinungen/Erfahrungen und hoffe bald anfangen zu können:-)

Lieben Gruß.

Hempel

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Hallo,

wenn ich Deine Ideen richtig verstanden habe, denke ich, dass vielleicht zwei Ventile so in dieser Art http://www.ebay.de/itm/CEME-Magnetventil-1-2-034-Messing-12V-bis-230V-0-15bar-NEU-/190883039597?_trksid=p2054897.l4275 besser geeignet wären, als eine Mischbatterie. Du müsstest einfach eine bestimmte Menge Kaltwasser plus eine gewünschte Menge Warmwasser in die Maschine laufen lassen. Wenn du ein bißchen googlen willst, es gibt auch Durchflussmesser udgl. die der Arduino auswerten kann. Ansonsten wüsste ich nicht, wieso der Arduino das nicht leisten können sollte.

Gruß,
Ralf

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Das sind ja nur Ventile. Sollen die, um die gew. Temp zu bekommen, Getaktet werden? Das Wasser läuft doch über die Wäsche drüber.

Für den Temp-Mischer kann ich dir nur Getriebemotoren ans Herz legen. Servos taugen hier aus meiner Erfahrung nichts.

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Hallo und herzlich willkommen im Forum Hempel,

ich finde das Projekt interessant, daher klinke ich mich mal ein.

aus meiner Erfahrung heraus: (die noch sehr gering ist)

  1. Mischbatterie: warum nicht, ist alles Dicht fertig gebaut)

  2. Servo: Hier würde ich sagen das hängt davon ab welche Kraft du benötigst um die "Schraube" zu drehen.
    befürchte jedoch das ein getriebe Motor besser geeignet ist: oder sogar ein Schrittmotor, dann kannst du
    auch die Position angeben wo er hin Fahren soll. (da gibt es günstige Steuerungen für fertig fürs Arduino)

  3. PID: keine Ahnung was das ist, Temperatur Sensoren gibt es genügend die können auch am Arduino betrieben werden.

  4. wider das PID: wies immer noch nicht was das ist. Das Arduino ist schnell genug auf die Veränderung zu reagieren.

  5. Klappt auch.

Über einen Optokoppler ein Signal einzulesen klappt auch.

wenn ich das jetzt hochrechne wievielte Pins du benötigst:

Optokoppler: 1 PIN
Schrittmotor: 4 PINS
Temperatur: 1 PIN (schätze ich)
das macht gerade mal 6 PINS nach meiner Rechnung die restlichen sind 5V GND Pins die sind vorhanden,
dann müsstest du sogar wahrscheinlich mit einem Arduino Nano auskommen.
ach so jetzt kommt noch das Display dazu: (da wies ich nicht wie viele Pins man benötigt)
dann kommt noch ein Poti dazu das benötigt auch noch mal einen PIN)

ich glaube dennoch das ein Nano ausreichen würde.

was ich noch nicht verstanden habe in deinem Programm Ablauf warum möchtest du die Temperatur überwachen?
du kennst doch die Stellung für Heis und für Kalt ? es könnte ja auch mal vorkommen das es ein paar Sekunden dauert bis Warmwasser aus der Leitung kommt da noch kaltes in der Leitung ist, du darfst dann aber deinen Motor nicht weiter Drehen lassen.

Das ist meine erste Einschätzung zu deinem Projekt.
Jedoch muss das noch mal einer der Profis überarbeiten.

Gruß Mücke

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Muecke:
was ich noch nicht verstanden habe in deinem Programm Ablauf warum möchtest du die Temperatur überwachen?
du kennst doch die Stellung für Heis und für Kalt ?

Nur weil bei den Mischbatterien außen eine Temperatur drauf steht stimmt das noch lange nicht. Wenn man wirklich eine Temperatur halten will muss man das Ding regeln.

Und dafür ist ein Proportional-Integral-Differential-Regler da:

Wobei man hier kD auf 0 lassen kann, d.h. ein PI-Regler reicht.

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Ich für meinen Teil habe noch nicht verstanden, wofür hier überhaupt eine PID- oder PI-Regelung erforderlich sein soll. Es geht doch ausschließlich darum, entweder das warme oder das kalte Wasser der Maschine zur Verfügung zu stellen. Also ne ganz digitale Regelung: Kaltwasser auf und Warmwasser zu bzw. Kaltwasser zu und Warmwasser auf. Warum sollte man hier noch weiter regeln wollen, um ggf. zeitlich konstant Zwischentemperaturen zu erhalten?

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Stimmt eigentlich. Er beschreibt es ja auch so, dass er nur zwischen kaltem und warmen Wasser wechseln will. Dafür sollten eigentlich Ventile reichen.

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Serenifly:

Muecke:
was ich noch nicht verstanden habe in deinem Programm Ablauf warum möchtest du die Temperatur überwachen?
du kennst doch die Stellung für Heis und für Kalt ?

Nur weil bei den Mischbatterien außen eine Temperatur drauf steht stimmt das noch lange nicht. Wenn man wirklich eine Temperatur halten will muss man das Ding regeln.
..

öm ja manchem sollte man den Kopf einschalten ;-), ich habe nicht nur Koch Wäsche und spülen :slight_smile:
stimmt manche Sachen werde nur bei 40°C gewaschen :slight_smile: da sollte dann nicht knalle heißes Wasser rein kommen :-).

ich stelle mir das Projekt gar nicht so komplex vor.
was ich mir überlegen würde ist wenn es bei der Maschine geht die eingestellte Temperatur an der Maschine noch abgreifen.
dann könnte man sich das Display sparen und das zweite einstellen der Temperatur.

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Hempel:
Ich bin neu im Forum und habe eine Projektidee, von der ich allerdings nicht weiß, ob sie mit arduino so realisierbar ist, wie ich es mir vorstelle. Deshalb würde ich gerne einige Fragen klären, bevor ich einen haufen Zeug kaufe und ein frustrierendes Endlosprojekt starte.
Meine Idee ist die folgende:

Waschmaschinen mit Warmwasseranschluss sind bereits erfunden worden, wie z.B.:

Wenn Du lieber eine Waschmaschine ohne das "Warmwasseranschluss" Feature kaufen und selberbasteln möchtest, brauchst Du zwei Magnetventile mit einer Umschaltung nach Zeit. Die Zeitschaltuhr schaltet dann x Minuten nach dem Beginn des Waschgangs vom einen (Warmwasser) auf das andere (Kaltwasser) Magnetventil um. So bekommt die Waschmaschine zum Anfang des Waschgangs dann Warmwasser und später zum Spülen der Wäsche Kaltwasser.

Ob Du jetzt vor das Warmwasser-Magnetventil noch Deinen Thermostaten hängen möchtest, weil Du Warmwasser mit reduziert vorgemischter Temperatur verwenden möchtest, ist davon ja unbenommen und ändert an der Ansteuerung, die nach Zeitablauf X von Magnetventil-1 auf Magnetventil-2 umschaltet, überhaupt nichts.

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jurs:

Hempel:
Ich bin neu im Forum und habe eine Projektidee, von der ich allerdings nicht weiß, ob sie mit arduino so realisierbar ist, wie ich es mir vorstelle. Deshalb würde ich gerne einige Fragen klären, bevor ich einen haufen Zeug kaufe und ein frustrierendes Endlosprojekt starte.
Meine Idee ist die folgende:

Waschmaschinen mit Warmwasseranschluss sind bereits erfunden worden, wie z.B.:
http://www.amazon.de/Bosch-WAQ28410-Waschmaschine-VarioPerfect-Warmwasseranschluss/dp/B0041Q3KMO/

Wenn Du lieber eine Waschmaschine ohne das "Warmwasseranschluss" Feature kaufen und selberbasteln möchtest, brauchst Du zwei Magnetventile mit einer Umschaltung nach Zeit. Die Zeitschaltuhr schaltet dann x Minuten nach dem Beginn des Waschgangs vom einen (Warmwasser) auf das andere (Kaltwasser) Magnetventil um. So bekommt die Waschmaschine zum Anfang des Waschgangs dann Warmwasser und später zum Spülen der Wäsche Kaltwasser.

Ob Du jetzt vor das Warmwasser-Magnetventil noch Deinen Thermostaten hängen möchtest, weil Du Warmwasser mit reduziert vorgemischter Temperatur verwenden möchtest, ist davon ja unbenommen und ändert an der Ansteuerung, die nach Zeitablauf X von Magnetventil-1 auf Magnetventil-2 umschaltet, überhaupt nichts.

ich glaube nicht das er sich eine Neue Maschine kaufen möchte.

und warum mit zwei Ventilen arbeiten wenn er das mit der Mischbatterie alles auf ein mal machen kann?
denn da kann er dann die Temperatur auch realisieren die er benötigt? bei 40°C Waschgang sollte nicht 70°C Warmes Wasser zulaufen.

und warum über eine X Zeit arbeiten? er hat doch die LED die er abgreifen möchte über einen Optokoppler damit wird ja definirt wann kaltes Wasser zum Spülen benötigt wird.

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Ich glaube nicht daß eine Michbatterie 70 Grad einstellen kannst. Die Mischbatterie ist zum duschen gedacht und da sind 40 Grad schon fast heiß.
Die von mir favorisierte Lösung sit 2 Ventile und mischen. Wenn Du 2 Termometer an die Wasserzuflüsse montierst dann Weißt DU auch in welchem Mischverhältnis das Wasser sein muß.
Wenn Du nun zB 40 Grad haben willst und 10 Grad und 60 Grad Zufluß hast dann brauchst Du ca 40% kalt und 60% warm (geschätzte Werte). Dannbrauchst du nur das Warmwasser für die gesamte Zeit offen lassen und das Kaltwasser in intervallen ( zb mit Intervallen von 30 Sekunden) ca 20 % offenlassen. (alle 30 Sekunden für 20 sekunden offen). So hast Du eine gute Durchmischung und keine hohen Temperaturen.

Glaub nicht daß die Heizung der Waschmaschine das Wasser so gleichmäßig erwärmt, daß es nicht Punkte in der Wächefüllung gibt, die bedeutend höhere bzw kälter Temperaturen hat als die an einem Punkt gemessene referenz Temperatur.
Ein PID-Regler ist übertriebene Liebesmüß. Ein normaler Ein-Aus Thermostat tut's auch.

Grüße Uwe

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Andere Anlage aber ähnliches Prinzip: bei Heizungssteuerungen sind beim Mischer PI-Regler üblich was ich so sehe. Da bin ich gerade dabei und bei meiner Heizung steht in der Bedienungsanleitung auch dass das ein PI-Regler ist. So habe ich es dann auch programmiert. Ist nicht so extrem kompliziert. Den Ausgang des Reglers muss man dann natürlich digital umsetzen. Habe ich dann so gemacht, dass je größer die Stellgröße ist desto länger wird der Mischermotor verfahren.

Wobei das bei einer Waschmaschine wohl auch kaum tragisch ist wenn die Temperatur mehr schwankt.

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Hallo,
ich halte das hier alles ja für die falsche Vergehensweise…
Man sollte erst einmal klären, wann denn das warme Wasser zum waschen anliegt- und
vieviel Liter es braucht, bis es tatsächlich warm ist.
Wenn z.B. 8 Liter durchlaufen müssen, bevor das Wasser warm aus der Leitung kommt- die
Maschine aber nur 6 Liter braucht, dann ist das wohl witzlos.

Dann frage ich mich, warum das ganze mit einem Arduino gesteuert werden soll, obwohl
schon alles vorhanden ist.
In der Waschmaschine gibt es schon einen Anschluss mit Ventil für das Wasser.
Dahinter ein T-Stück einsetzen, daran ein Venil das die Leitung zum warmen Wasser
herstellt.

Jetzt habe wir zwei Ventile und zwei Leitungen, die kann man ganz bequem mit einem
Relais in Verbindung mit dem ProgrammSchalter steuern.
Gruß und Spaß
Andreas

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Hallo

da habe ich ja etwas losgetreten:-) Ersteinmal vielen Dank für die vielen Antworten.

Zur Ventilidee: Das Problem bei dieser Idee ist das Treffen der richtigen Temperatur. Natürlich soll ja nicht etwa nur heiß oder nur kalt in die Maschine kommen sondern möglichst die Temperatur mit der die Wäsche gewaschen werden soll (ich seh das mit der Temperatur ja auch nicht so eng, aber es gibt Personen in meinem Haushalt, die auf das korrekte Sortieren und die Einhaltung der Waschtemperatur bestehen:P). Die Ventilidee wurde bei diesem Projekt hier realisiert: This Page has moved.
Hierbei muss man aber stärker in die Elektronik der Maschine eingreifen als ich es möchte.

Ob eine Mischbatterie für die Dusche das Warmwasser mit einer hohen Temperatur liefern kann, kann mit ja beantwortet werden, allerdings kommen da keine 70 °C raus sondern bei mir um die 55 °C (das ist die eingestellte Temperatur der Heizung).

Der Einwand ob da überhaupt schnell genug warmes Wasser an der Waschmaschine ankommt ist natürlich berechtigt und hängt vom Standort der Waschmaschine ab. Bei mir steht diese direkt neben der Übergabestation der Fernwärme, sodass das warme Wasser sehr schnell über die Leitung zur Verfügung steht.

Mich würde interessieren ob jemand Erfahrung mit getriebe/stepper motoren hat, die hierfür empfehlenswert sind. Hierbei muss wie gesagt das Moment groß genug sein.

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Hempel:
....

Mich würde interessieren ob jemand Erfahrung mit getriebe/stepper motoren hat, die hierfür empfehlenswert sind. Hierbei muss wie gesagt das Moment groß genug sein.

Was spricht denn gegen die Ventilvariante?

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Schachmann:
Hallo,

wenn ich Deine Ideen richtig verstanden habe, denke ich, dass vielleicht zwei Ventile so in dieser Art http://www.ebay.de/itm/CEME-Magnetventil-1-2-034-Messing-12V-bis-230V-0-15bar-NEU-/190883039597?_trksid=p2054897.l4275 besser geeignet wären, als eine Mischbatterie. Du müsstest einfach eine bestimmte Menge Kaltwasser plus eine gewünschte Menge Warmwasser in die Maschine laufen lassen. Wenn du ein bißchen googlen willst, es gibt auch Durchflussmesser udgl. die der Arduino auswerten kann. Ansonsten wüsste ich nicht, wieso der Arduino das nicht leisten können sollte.

Gruß,
Ralf

Hallo!
Also an der Sache mit dem Durchflussmesser finde ich interessant das du euch gleichzeitig den genauen Wasserverbrauch der Maschine hast.(vorallem in Abhängikeit von Waschprogramm und Ladung) Außerdem könntest du mit Hilfe der Temperatursensoren den Energieverbrauch an Warmwasser ermitteln. Führt wahrscheinlich viel zu weit, aber interessant wäre es schon.

Gruß

Gruß

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Der Verbrauch steht in der Anleitung der Waschmaschine.
Zudem ist der Verbrauch immer gleich und kann einmalig über die Wasseruhr abgelsen werden.

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mde110:
Der Verbrauch steht in der Anleitung der Waschmaschine.
Zudem ist der Verbrauch immer gleich und kann einmalig über die Wasseruhr abgelsen werden.

Genau wie der Verbrauch von Autos im Prospekt steht... :roll_eyes:

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mde110:

Hempel:
....

Mich würde interessieren ob jemand Erfahrung mit getriebe/stepper motoren hat, die hierfür empfehlenswert sind. Hierbei muss wie gesagt das Moment groß genug sein.

Was spricht denn gegen die Ventilvariante?

Was spricht denn gegen die Thermostatvariante?

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Hallo Zusammen

ich möchte meine WAMA auch mit Warmwasser aus meiner Solaranlage speisen da ich schon einige Erfahrungen gemacht habe möchte ich mich an der Diskusion beteiligen.

  • aus meiner Sicht spricht gegen die Mischbatterievariante da der Warm und Kaltwasserkreislauf verbunden sind denn , nicht wie am Waschbecken oder der Dusche , hat das Wasser nach der Mischbatterie keinen freien Auslauf und wenn der Thermostatregler in im Mischer offen ist dann kann sich warmes Wasser zurück in die Kaltwasser-Leitung gelangen dies ist nach dem Trinkwasserhaushaltsgesetz nicht erlaubt ( Verkeimungsgefahr) auch hat man immer eine leichte Zirkulation wenn die Waschmaschine auch nicht läuft( hab ich selber ausprobiert ).

  • Diese Zirkulation wärmt aber auch die Leitung vor sodass dieser Effekt auch zum Vorheizen der Warmwasserleitung benutzt weden kann ( bei der Verwendung von zwei Wasserventilen kann ja auch zum Vorheizen beide vor dem Start der WAMA für ca 5min gleichzeitig geöffnet werden.

  • da die WAMA das Wasser in kürzeren Abständen während der Wasserfüllung einlässt kühlt das Wasser in der Warmwasserzuleitung immerwieder ab und die Temperatur des Wassers in der Trommel ist erheblich geringer als das Wasser in der Leitung. Das lässt sich aber auch durch die oben beschriebene Vorwärmun beheben.

  • Die Energieeinsparungen habe ich mal gemessen ( Die Wassermischung vor der WAMA habe ich durch zwei Kugelhähne von Hand geregelt) bei Kochwäsche betrug die Stromersparnis ca. 50% bei 60° sogar 75% bei kleineren Temperaturen hab ichs nicht getestet da wir diese Wäsche in einer anderen Maschine waschen.

Das Thema interessiert mich natürlich sehr da ich mein Projekt auch mal fortsetzen möchte zur Zeit ist es auf Eis gelegt.

Viele Grüße Rudi01