Aufrüstung einer billigen DMX-Nebelmaschine auf PID-Temperaturregler

Warum sollte man das tun?

Nahezu alle Nebelmaschinen aus dem preiswert-Segment - auch die mit DMX-Steuerung- regeln die Temperatur der Verdampfer-Einheit nur mit einem Temperaturschalter, aber eben nicht mit einem echten Temperaturfühler + Regler.

Das klingt erst mal nicht schlimm - führt aber dazu, dass diese Nebelmaschinen aus Sicherheitsgründen die Pumpe nicht betreiben, solange sie heizen. Denn... da sie nur "zu kalt" -> Heizung an oder "warm genug" -> Heizung aus erkennen können, ist der Heiz-Zustand immer auch der "nicht pumpen"-Zustand, denn der Verdampfer könnte ja wirklich unter der Siedetemperatur liegen und dann beim Betrieb der Pumpe heißes flüssiges Nebelfluid verspritzt werden...

Effekt: Man weiss nie genau, ob man nun Nebel bekommt, wenn man ihn braucht, oder ob die Nebelmaschine gerade heizt. Total nervig.

Mit einer echten Temperatur-Regelung, bei der die Pumpenfreigabe und die Heizung unabhängig voneinander sind, besteht das Problem nicht mehr: Die Soll-Temperatur des Verdampfers wird durch die Regelung bei 230Grad gehalten und oberhalb von 210Grad ist die Pumpe freigegeben.

Effekt: Wenn die Nebelmaschine einmal heiss ist, bekommt man immer Nebel. Sofort. (Es sei denn, mann hat wirklich durch Dauerbetrieb den Verdampfer wieder auf < 210 Grad abgekühlt.)

Zum Glück muß man dafür nicht in die Regelungstechnik abtauchen, denn es gibt das Set aus

• PID-Regler REX-C100 digital thermostat temperature controller 48 x 48mm
• Temperaturfühler   K type thermocouple sensor (den man aber besser noch durch einen K type thermocuple ohne Gewindeflansch - auch von aliexpress - ersetzt)
• Solid State Relay SSR 40DA solid relay

bei aliexpress zusammen für rund EUR 10. 

Innenansicht mit Bimetallschalter 220°, Verdampfer mit dünner Dämmung, dem neuen eingeschobenen Sensor und dem Sicherheitsschalter

Umsetzung:

Als erstes schiebt man den Temperaturfühler irgendwo oben zwischen das Metall es Verdampfers und die Dämmung, dannach verbessert man auch gleich die Dämmung noch etwas mit Hitzeschutzmatte 10mm Alu-Keramik 0,5m x 0,25m (ebay), die man mit Kapton-Klebeband fixiert (ebay). Dann muss man noch ein 48x48mm Loch für den Regler in das Gehäuse der Nebelmaschine schneiden - möglichst weit weg vom Verdampfer (wegen der Wärme) - und schließt schon mal die 230V Versorgung, das SSR und den Temperaturfühler an den Regler an.

Zum Feststellen der Solltemperatur muss man nun einmal mit der alten Steuerung heizen lassen und am Regler (bei PV = Process Valule) ablesen, bei welcher Temperatur der alte eingebaute Temperaturschalter + alte Steuerung die Pumpe freigibt (= die Heizung ausschalten will). Das sollte normalerweise irgendwo zwischen 220° und 240° sein.

Hat man diese Temperatur ermittelt, dann kann man nun auch die Heizung von der alten Steuerung trennen und über das neue SSR schalten lassen (natürlich muss man das so verkabeln, dass die wahrscheinlich vorhandene Übertemperatur-Sicherung im Loop bleitbt!). Jetzt programmiert man als Zieltemperatur die gerade ermittelte Solltemperatur -30 Grad und aktiviert einmal den automatischen Reglerabgleich des REX-C100. Der Regler wird einmal deutlich überschwingen, aber wegen der niedriger gewählten Solltemperatur sollte das im Rahmen bleiben. Wenn der Regler seinen Abgleich abgeschlossen hat stellen wir die Solltemperatur auf die Solltemperatur des alten Schalters + 2...+5 Grad. Nicht zuuu hoch stellen, irgendwann wird das Propylenglykol böse und wird krebserregend. Außerdem muss man den alten Bimetallschalter ggfs. durch eine Version ersetzen, die bei 220° schliesst und diesen dann in Reihe mit der Pumpe schalten, damit die Pumpe nur dann läuft, wenn der Versdampfer heiss genug ist.

Fertig!

Der Verdampfer in zwei Lagen Hitzeschutz-Dämmung eingabaut, der neue PID-Regler und das auf dem Blech montierte SSR

Der REX-C100 + SSR kümmern sich um die Heizung, die alte Steuerung nur um die Pumpe und die Überwachung der Mindest-Temperatur. Normalerweise regelt der REX-C100 so gut, dass die Pumpe eigentlich nie gesperrt wird.

Verbesserungspotential:

Man kann am REX-C100 auch den potentialfreien Alarm-Ausgang ALM1 nachrüsten und diesen dann als Pumpensperre nutzen (Programmierung siehe Anleitung zum PID) - dann ist man den alten Temperaturschalter komplett los. Dazu programmiert man im REX-C100 einen Untertemperatur-Alarm auf 10 Grad unter Solltemperatur und nutzt das Alarmsignal als Eingangssignal für die alte Steuerung... allerdings muss man dazu auch die alte Steuerung etwas analysieren, was aber wenig anspruchsvoll ist - meist ist das ein PIC oder Atmel Controller, der den Temperaturschalter als Digitalsignal einliest.

Die Logik ist dabei Failsafe aufgebaut: Wenn der Regler nicht läuft/kein Strom hat, wird der ALM1-Ausgang von der Nebelmaschinensteuerung als "zu kalt"/"pumpe gesperrt" erkannt. Dazu überbrückt der NPN-Transistor in der Nachrüstschaltung die LED im Optokoppler, sobald der Alarm 1 aktiv ist.

Einen optisch entkoppelten Alarm-Ausgang kann man einfach nachrüsten

Noch besser wird das ganze, wenn man die DMX-Steuerung selbst baut und jedes Mal bei Nebelbezug schon einfach die Heizung einschaltet - also eine gewisse "Vorsteuerung" vornimmt, die der Regler nicht ausregeln braucht. Wie lange man die Heizung einschaltet, muss man mal ausprobieren - aber eins ist klar: Nebelerzeugung kostet Energie... Und alles, was man schon vorsteuert, braucht der träge Regler nicht ausbügeln.

Hinweis zu Strom und Hitze:

Hier geht es um 230V und einiges an Leistung - dazu noch mit Flüssigkeit und Hitze. Wer eine Nebelmaschine umbaut, sollte also wirklich wissen, was er da tut, dann das ist alles nicht ungefährlich und nur Fachleuten zum Nachbau empfohlen!