Dieses Dokument definiert die Eigenschaften des wartungsfreien, intelligenten Thermostatkopfes MLR003 von Micropelt.
MLR003 ist ein 868-MHz-LoRaWAN-Aktor der Klasse A. LoRaWAN ermöglicht die Kontrolle über große Entfernungen, sogar innerhalb von Gebäuden. LoRaWAN-Endgeräte der Klasse A ermöglichen eine bidirektionale Kommunikation, wobei auf die Uplink-Übertragung jedes Endgeräts zwei kurze Downlink-Empfangsfenster folgen. Der vom Endgerät geplante Sendeschlitz basiert auf seinen eigenen Kommunikationsbedürfnissen mit einer kleinen Abweichung auf Basis einer zufälligen Zeitbasis (Protokolltyp ALOHA). Der Klasse-A-Betrieb ist das Endgerätesystem mit dem niedrigsten Stromverbrauch für Anwendungen, die nur eine Downlink-Kommunikation vom Server benötigen, kurz nachdem das Endgerät eine Uplink-Übertragung gesendet hat. Downlink-Kommunikationen vom Server zu jeder anderen Zeit müssen bis zum nächsten geplanten Uplink warten.
Jeder MLR003 aus der Standardproduktion verfügt über einen eindeutigen DEVEUI, JOINEUI (APPEUI) und einen zufällig generierten APPKEY. Gerätedaten sind geheim und werden nur mit der Produktlieferung übermittelt. Fragen zu Geräteanmeldeinformationen können an devicecredentials@micropelt.com gesendet werden.
Um das Gerät zu betreiben, muss das Gerät mit einem kompatiblen Controller oder Gateway gekoppelt werden, das sein Kommunikationsprofil unterstützt. Einmal montiert und mit dem Magnetschlüssel auf dem Ventilkörper aktiviert, beginnt ein Kalibrierzyklus, der sich automatisch an das einzelne Ventil anpasst. Dann ist es einsatzbereit.
Der Erfolg der Aktivierung bzw. Deaktivierung wird durch Tonsignale und LED signalisiert.
Das Produkt wird in Montageposition (AUS) mit vollständig eingefahrenem Ventilstößel geliefert. Im Betrieb erkennt das Gerät mittels Kraft- und Weg-Messung, ob es auf einem Ventilunterteil montiert ist. Das Gerät hat eine eingebaute Motorfehlererkennung „ME“. Das ME-Bit signalisiert Motorprobleme während des normalen Betriebs.
Der Thermostat / Aktor arbeitet mit einem Kommunikationsprofil. Installation, Aktivierung und eine erfolgreiche Verbindung mit einem LoRa Netzwerkserver stellen das Funkkommunikationsintervall sofort auf alle 10 Sekunden für eine Installationsdauer von 5 Minuten ein, um eine schnelle Rückmeldung zu liefern.
Der Stellantrieb verfügt über einen ventilseitigen Temperatursensor zur Ermittlung der Vorlauftemperatur. Ein einstellbarer Offset wurde hinzugefügt, um den Temperaturverlust zwischen Warmwasser und dem Sensor im Aluminium-Ventiladapter des Stellantriebs auszugleichen.
Der ventilseitige Temperatursensor dient auch dem Frostschutz. Bei
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Der interne Raumtemperaturfühler dient zur Messung der Raumtemperatur. Im Heizbetrieb wird der Umgebungssensor durch Eigenerwärmung des metallischen Gerätegehäuses beeinflusst. Ein Algorithmus wird verwendet, um die tatsächliche Umgebungstemperatur zu extrapolieren.
Temperaturwerte werden sowohl im rohen als auch im offset-korrigierten Temperaturformat übertragen.
Wenn 30 Minuten oder mehr vergangen sind, seit das Gerät eine Kommunikation vom Gateway erhalten hat (Join Request erfolgreich, Downlink vom Benutzer, ACK-Antwort), dann fordert das Gerät eine Bestätigung für seinen nächsten Uplink an. Eine ACK-Anforderung ohne ACK-Antwort wird durch das Statusbit "RCE" gemeldet. Nach 3 aufeinanderfolgenden erfolglosen ACK-Anfragen schaltet der Aktor automatisch auf "Rejoin". In dieser Situation schaltet der Antrieb in den Sicherheitsmodus und den Sicherheitswert, wie vom Benutzer festgelegt, und versucht, einem Gateway wieder beizutreten. Er sendet eine Gateway Join Request in folgenden Abständen: 10 Sekunden, 10 Sekunden, 10 Sekunden, 2 Minuten, dann 1 Stunde, bis er wieder verbunden ist.
Der Stellantrieb erzeugt die für den Betrieb erforderliche elektrische Energie durch einen eingebauten thermoelektrischen Generator (TEG) und arbeitet somit wartungsfreiDer sich selbst versorgende Heizkörperstellantrieb MVA008, ist ein elektronischer Funk-Stellantrieb für die Einzelraumregelung von Heizkörpern mit Standardventilanschluss M30x1,5. Zur Inbetriebnahme wird der Stellantrieb über Funk (EnOcean 868 MHz) an einen passenden Raumkontroller eingelernt. Das Einlernen geschieht entweder über einen manuellen 4BS Teach-In oder mittels Remote Commissioning. Anschließend wird er an das Ventil des Heizkörpers montiert, aktiviert, und dadurch ein Kalibrierzyklus gestartet. Der Stellantrieb passt sich automatisch an das individuelle Heizkörperventil an und ist betriebsbereit. Für nicht M30x1,5 kompatible Ventile stehen eine Reihe von Standard-Adaptern zur Verfügung. Die Steuerung des Stellantriebs erfolgt durch den Raumkontroller.
Über einen Raumkontroller lassen sich auf komfortable Weise Zeit-Programme festlegen, welche die Raumtemperatur zu verschiedenen Tageszeiten auf unterschiedliche Werte einstellen. Durch die Absenkung der Raumtemperatur in Zeiten von Abwesenheit lassen sich ohne Komfortverlust Heizkosten sparen. Die Reduktion der Raumtemperatur um bereits wenige °C führen ebenfalls zu Kosteneinsparungen.
Der Stellantrieb gewinnt die für den Betrieb (Motorlauf, Sensorik und Funkkommunikation) notwendige Energie mittels eines eingebauten thermoelektrischen Generators (TEG) und arbeitet somit wartungsfrei. Dieser versorgt sich aus der Temperaturdifferenz zwischen Heizkörperwärme und Umgebungstemperatur (in der Regel die Raumtemperatur). Eine zusätzliche Energiequelle, wie z.B. eine Batterie oder ein Netzanschluss, wird nicht benötigt. Der interne Energiespeicher ist bei Auslieferung vorgeladen. Somit steht ausreichend Energie zur Verfügung für die Installation und ein Jahr Normalbetrieb, d.h. einmaliges Einlernen, korrekte Montage am Ventil und Betrieb ohne Funkausfälle. Durch einen Überschuss an erzeugter Energie während des Heizbetriebes wird der interne Speicher wieder aufgeladen, wodurch ausreichend Energie für den ganzjährigen Betrieb zur Verfügung steht.
Der Antrieb befindet sich im Auslieferzustand in Montageposition, d.h. der Ventilstößel ist ganz eingefahren. Der Antrieb verfügt über eine Ventilerkennung, d.h. unmontiert erlaubt der Antrieb keine Inbetriebnahme, sondern fährt sogleich wieder zurück in die Montageposition und schaltet sich ab. Der Antrieb verfügt über eine Funktion zur Fehlererkennung der Motorsteuerung. Das ACO Bit signalisiert neben Blockage auch eine nicht erfolgreich abgeschlossene Referenzfahrt sowie Motorfahrten aus dem unmontierten Zustand und zurück in den Montagezustand. Eine dynamische Nullpunktkorrektur stellt langfristig das Schließen des Ventils sicher.
Der Stellantrieb arbeitet nach dem EnOcean Equipment Profile EEP A5-20-01 entweder mit Stellposition (%-Wert Ventilöffnung, ohne eigene Regelung) oder über Temperatur-Sollwertvorgabe mit seinem internen Regler (°C Sollwert, Eigenregelbetrieb). In der Standardkonfiguration meldet sich der Antrieb in Abhängigkeit der Vorlauftemperatur entweder alle 2, 5 oder 10 Minuten beim Raumkontroller (Automatik-Betrieb). Um den Installationsvorgang zu vereinfachen, meldet sich der Antrieb für einen Zeitraum von 10 Minuten nach Aktivierung alle 10 Sekunden. Der Stellantrieb übermittelt gemäß EEP A5-20-01 eine Reihe von Informationen an den Raumregler (U.a. Umgebungstemperatur, aktuelle Ventilposition, …). Die zuständige Gegenstelle antwortet entweder mit einem neuen Stellwert im Wertebereich 0% (Ventil geschlossen) bis 100% (Ventil maximal geöffnet) oder Temperatur-Sollwert (0…40°C). Ändert sich der Sollwert, fährt der Motor des Stellantriebs den Ventilstößel in die errechnete neue Position.
Als Bedienungshilfe hat der MVA008 zwei Taster sowie eine rote und eine grüne LED, die in Abschnitt () näher beschrieben werden. Zwei interne Temperatursensoren (Ventil/Vorlauf und Umgebung) dienen sowohl der Steuerung (interner Temperaturregler) als auch dem Frostschutz.
Bei Betrieb mit Sollwert Temperatur wird der Einsatz eines separaten, externen Raumtemperatursensors empfohlen, der die Raumtemperatur an den Raumkontroller überträgt, welcher sie im Rahmen des A5-20-01 Protokolls an den Antrieb weiterreicht. Ohne von extern übermittelte Raumtemperatur verwendet der interne Regler den im Antrieb eingebauten Sensor (Bild Seite 5). Durch Wärmeeintrag vom Heizkörper in den Antrieb, ergeben sich Abweichungen zwischen der gemessenen und tatsächlichen Raumtemperatur, die mittels einer integrierten Korrekturfunktion kompensiert werden. Nach Aktivierung des Antriebes benötigt der Antrieb ca. 30 Minuten, um den korrigierten Umgebungs-Temperaturwert zu ermitteln. Innerhalb dieser 30 Minuten meldet der Antrieb den internen Startwert von 21°C und schaltet danach automatisch auf den korrigierten Wert um.
Bei Funkausfall (6 erfolglose Kommunikationsversuche) wird der interne Temperatur-Regler aktiviert und der Heizkörper auf vor eingestellte 21°C geregelt. Eine Änderung des Funkintervals erfolgt nicht. Der Antrieb geht in den Normalbetrieb über, sobald die Funkkommunikation wiederhergestellt ist.
Bei Einsatz in dauerhaft unbeheizten Räumen kann sich der interne Speicher nicht nachladen. Unterschreitet die Spannung am Speicher einen Schwellwert, so fährt der Antrieb in die 50%-Position, um durch die (im Heizbetrieb) einsetzende Erwärmung des Ventils wieder Energie zu gewinnen. Wenn sich der Betrieb in unbeheizten Räumen nicht vermeiden lässt, dann bietet sich die Nutzung des Sommer-Bits SB. Dadurch kann das Funkintervall auf 8 h verlängert werden, der Antrieb bleibt ebenfalls per Funk ansprechbar.
Zur Vereinfachung von Inbetriebnahme, Steuerung und Monitoring ist der Antrieb mit einer Reihe von Hardware- und Software-Funktionen ausgestattet. Unter anderem kann der Antrieb mittels „EnOcean Remote Management (ReMan) und Commissioning (ReCom)“ mit der Gegenstelle verbunden und/oder gesteuert werden (Abschnitt 6.2). Einzelne oder mehrere ReMan/ReCom Befehle müssen innerhalb von 8 Sekunden ausgeführt werden. Mittels ReMan kann der Antrieb ohne direkten Zugriff auf diesen an einer Gegenstelle eingelernt werden. Über ReCom Befehle können antriebsinterne Parameter geändert werden oder die interne Speicherspannung ausgelesen werden. Aus energetischen Gründen wird empfohlen, ReMan/ReCom Operationen eingeschränkt zu nutzen (z.B.: Teach Prozeduren, RESET, Speicherspannung zu Beginn einer neuen Heizperiode auslesen, siehe Abschnitt ()).
Um Inbetriebnahme, Konfiguration und Funktionstest zu erleichtern, arbeitet der Antrieb mit einem verkürzten Funkintervall von 10 Sekunden für die ersten 10 Minuten nach der Inbetriebnahme. Das 10-Sekunden Intervall kann erneuet aktiviert werden durch entweder manuellen RESET oder ein ReMan RESET- Kommando.
Die integrierte Tastensperre wird nach 1 Stunde aktiv und schützt vor unbeabsichtigter bzw. unautorisierter Bedienung des Gerätes. Sie kann durch manuellen RESET oder ReCom (RESET DEVICE DEFAULTS) zurückgesetzt werden.