Automatiseren oude radiatorkraan

[wouter0100]

De laatste tijd zit ik een beetje na te denken hoe ik mijn verwarming wil gaan automatiseren, om deze uiteindelijk vanuit Home Assistant aan te sturen. Nou woon ik nog in een studentenkamer, en mag ik hier eigenlijk dus niks aan aanpassen.

Ik heb wat rond zitten snuffelen en met wat opties gekomen - maar eigenlijk voor alle opties moest ik de volledig radiatorkraan vervangen. Dit is dus - helaas - geen optie vanwege de studentenkamer.

Nou zat ik te denken, gelukkig gaat het om een enkele radiator - zou het allicht mogelijk zijn de pin van de radiatorkraan (of de kop zelf) somehow met een motortje te draaien? De pin is met de hand zelf best lastig te draaien, maar met de kop erop is het uiteraard erg makkelijk.

Zelf had ik 2 opties in m'n hoofd: een motortje die er overheen gaat en dus rechtstreeks de pin kan draaien, of eentje die met een soort band de pin kan draaien. De laatste zou dan alleen wat lastig zijn met het detecteren wanneer de pin volledig in- of uitgedraaid is, want dan lijkt het me dat de band zou gaan slippen.

Is zoiets mogelijk dat jullie weten? Denk veel te moeilijk, of zijn hier bepaalde motortjes voor die dit zouden kunnen?

Enkele foto's van de radiatorkraan zonder de kop:



En met de kop:

(klopt, schroefje zit er niet goed in :-))

Bij voorbaat dank!

[ Voor 50% gewijzigd door wouter0100 op 03-11-2019 20:39 ]

[Jim423]

Ik heb dit gebouwd (alleen dan voor een bad thermostaatkraan) met 2 tandwielen voor RC van conrad.
Je moet dan een grote hebben voor over de vierkante as. Er zit een kleine inbus om hem vast te zetten op de as in het tandwiel. Op de motoras heb ik eenzelfde tandwiel alleen dan kleiner in diameter. De motor heeft een ingebouwde vertragingsbak van 300:1 geloof ik dus die draait heel langzaam op 3V (12V motor). Je zult wel boven de kraan een houten plankje moeten maken waar de motor op komt. Als je de spanning goed afregelt dan stopt de motor gewoon bij volledig dicht/open, timeout en klaar. Ik heb 2 eindschakelaars gebruikt op het grote tandwiel alleen dat werkt uiteraard niet als de knop meerdere keren rond moet.

[wouter0100]

Jim423 schreef op zondag 3 november 2019 @ 20:39:
Ik heb dit gebouwd (alleen dan voor een bad thermostaatkraan) met 2 tandwielen voor RC van conrad.
Je moet dan een grote hebben voor over de vierkante as. Er zit een kleine inbus om hem vast te zetten op de as in het tandwiel. Op de motoras heb ik eenzelfde tandwiel alleen dan kleiner in diameter. De motor heeft een ingebouwde vertragingsbak van 300:1 geloof ik dus die draait heel langzaam op 3V (12V motor). Je zult wel boven de kraan een houten plankje moeten maken waar de motor op komt. Als je de spanning goed afregelt dan stopt de motor gewoon bij volledig dicht/open, timeout en klaar. Ik heb 2 eindschakelaars gebruikt op het grote tandwiel alleen dat werkt uiteraard niet als de knop meerdere keren rond moet.

Vet te horen! Dit lijkt me inderdaad eigenlijk wel de beste oplossing. Heb alleen nog wat vragen als je het niet erg vind, het DIY gedeelte is wat nieuw voor me .

Wat voor motor heb je zelf hiervoor gebruikt? Heb zelf wat rond zitten zoeken, kwam vooral uit bij zoiets of zoiets, of had je wat beters/anders? Bij die laatste zou ik, als ik het goed lees, kunnen detecteren als hij dicht/open is en dus niet meer draait. Dan heb ik denk ik ook geen eindschakelaar nodig, right?

Naast het bovenstaande heb ik heel Conrad afgezocht, maar ik zie zo geen vierkante opening bij een tandwiel - of had je er een een ronde opening alleen dan dus dat vastzetten met die inbus (en dan de benodigde grootte even berekenen adhv het vierkant)?

[Jim423]

Klopt, zo'n motor.
Je moet even zoeken op transmissiemotor 12V. Kosten iets van 15 euro geloof ik.
Ik denk dat je inderdaad een tandwiel met rond gat moet nemen wat precies even groot is als de vierkante as hoek naar hoek diagonaal. Met vierkant zijn wat lastiger te krijgen. Het tandwiel wordt dan vastgezet op 2 hoeken van de as en de inbusbout die zich aan weerzijde op de vlakke kant van de as boort. Stel hij is niet helemaal gecentreerd op 0,5mm na ofzo is dit niet zo'n ramp, de tanden zijn lang en grijpen goed in elkaar. Volgens mij is hij bij mij ook niet helemaal goed gecentreerd echter draait die natuurlijk maar 270 graden. Hoe zo'n encoder exact werkt weet ik niet, volgens mij wordt het dan een soort stappenmotor, ik zou eerst wat eenvoudiger beginnen dus gewoon tijd opnemen hoe lang het open draaien duurt en dit inprogrammeren in een Arduino bijv. Als je de voedingsspanning niet te hoog maakt op de motor kan hij de kraan onmogelijk kapotdraaien. (Maar toch niet te vaak doen natuurlijk). Dit gaat alleen niet lekker werken als je ook 20% of 60% open wilt gaan doen maar dat is niet nodig toch?

[eLScha]

Een Honeywell HR92 radiatorknop? https://www.home-assistant.io/integrations/evohome/

[Jim423]

Past dat ook op zo'n vierkantje en geen schroefdraad?

[eLScha]

Jim423 schreef op zondag 3 november 2019 @ 23:17:
Past dat ook op zo'n vierkantje en geen schroefdraad?

https://www.kijkvoelbelee...7e-484d-ae3e-fca6f0b0268b

[Xander]

Jim423 schreef op zondag 3 november 2019 @ 23:17:
Past dat ook op zo'n vierkantje en geen schroefdraad?

schakenraadjuh schreef op maandag 4 november 2019 @ 00:39:
https://www.kijkvoelbelee...7e-484d-ae3e-fca6f0b0268b

Nee, dus.

Voor die Honeywell knop moet in dit geval de hele kraan vervangen worden. Lijkt me geen optie.

[ Voor 3% gewijzigd door Xander op 04-11-2019 06:38 ]

[Resistor]

Hoe wordt de temperatuur nu geregeld? Altijd constante temperatuur of een thermostaat ergens anders die bediend (klok/handmatig) wordt?

In het 2e geval kan je automatiseren wat je wil, maar als je geen warmte krijgt is 'ik wil als ik om 23:00 thuiskom douchen en een warme kamer' lastig.

En wil je echt zo veel amateuristische moeite steken (plankjes en motortjes terwijl het belangrijkste deel blijft zitten) in iets wat je weer origineel achter moet laten over een paar jaar?

[Soldaatje]

Resistor schreef op maandag 4 november 2019 @ 06:57:
Hoe wordt de temperatuur nu geregeld? Altijd constante temperatuur of een thermostaat ergens anders die bediend (klok/handmatig) wordt?

In het 2e geval kan je automatiseren wat je wil, maar als je geen warmte krijgt is 'ik wil als ik om 23:00 thuiskom douchen en een warme kamer' lastig.

En wil je echt zo veel amateuristische moeite steken (plankjes en motortjes terwijl het belangrijkste deel blijft zitten) in iets wat je weer origineel achter moet laten over een paar jaar?

Waarschijnlijk geen thermostaat, gewoon aan of uit radiator. Heb ook jaren in zo'n woning gezeten.
Je zou wel de leidingen kunnen bevriezen in de zomer als de ketel zeker uitstaat en dan de kraan laten vervangen. Zou ik niet zelf proberen. Beter om toestemming van verhuurder te regelen en/of iets collectiefs ondernemen tegen de verhuurder.

Of als het inclusief stroom is een elektrische kachelradiator.

[ Voor 3% gewijzigd door Soldaatje op 04-11-2019 07:32 ]

[wouter0100]

Jim423 schreef op zondag 3 november 2019 @ 22:52:
Klopt, zo'n motor.
Je moet even zoeken op transmissiemotor 12V. Kosten iets van 15 euro geloof ik.
Ik denk dat je inderdaad een tandwiel met rond gat moet nemen wat precies even groot is als de vierkante as hoek naar hoek diagonaal. Met vierkant zijn wat lastiger te krijgen. Het tandwiel wordt dan vastgezet op 2 hoeken van de as en de inbusbout die zich aan weerzijde op de vlakke kant van de as boort. Stel hij is niet helemaal gecentreerd op 0,5mm na ofzo is dit niet zo'n ramp, de tanden zijn lang en grijpen goed in elkaar. Volgens mij is hij bij mij ook niet helemaal goed gecentreerd echter draait die natuurlijk maar 270 graden. Hoe zo'n encoder exact werkt weet ik niet, volgens mij wordt het dan een soort stappenmotor, ik zou eerst wat eenvoudiger beginnen dus gewoon tijd opnemen hoe lang het open draaien duurt en dit inprogrammeren in een Arduino bijv. Als je de voedingsspanning niet te hoog maakt op de motor kan hij de kraan onmogelijk kapotdraaien. (Maar toch niet te vaak doen natuurlijk). Dit gaat alleen niet lekker werken als je ook 20% of 60% open wilt gaan doen maar dat is niet nodig toch?

Gaaf! Ik ga is wat dingetjes bestellen en kijken of ik wat progress er in kan maken. Thanks.

Resistor schreef op maandag 4 november 2019 @ 06:57:
Hoe wordt de temperatuur nu geregeld? Altijd constante temperatuur of een thermostaat ergens anders die bediend (klok/handmatig) wordt?

In het 2e geval kan je automatiseren wat je wil, maar als je geen warmte krijgt is 'ik wil als ik om 23:00 thuiskom douchen en een warme kamer' lastig.

En wil je echt zo veel amateuristische moeite steken (plankjes en motortjes terwijl het belangrijkste deel blijft zitten) in iets wat je weer origineel achter moet laten over een paar jaar?

We hebben een thermostaat, maar deze staat eigenlijk zo hoog dat de CV continu zijn werk doet. Officieel zou de temperatuur in huis redelijk constant moeten zijn, maar dat is helaas niet het geval en het verhuurbedrijf ziet daar ook niks in om het te verbeteren (met slimme radiatorkranen oid).

Het gaat me er momenteel meer omdat ik het DIY'en wel leuk vind, dat ik het over een tijdje weer terug moet zetten in originele staat - maakt me niet heel veel uit. De magie van het zelf bouwen vind ik wel interessant.

Soldaatje schreef op maandag 4 november 2019 @ 07:30:
[...]

Of als het inclusief stroom is een elektrische kachelradiator.

Interessant idee, dit heb ik wel gedaan in de zomer met m'n mobiele airco. Alleen dan moet ik wel nog een dergelijk kacheltje hebben.

[wouter0100]

Ik heb weer wat werk verricht aan dit front. Tips zijn altijd welkom, zeker omdat ik nog wel wat twijfelachtige dingen heb.

Om te weten wat voor een motor ik nodig heb, heb ik gekeken naar hoeveel torque ik nodig had. Dit heb ik berekend door een steeksleutel te pakken die op de radiatorknop past, en om daar vervolgens gewicht aan te hangen. Het middelpunt van de radiatorknop tot het punt waar het gewicht aanhing, was 10cm en in totaal kon ik er zo'n ~1200 gram aanhangen. Hier had ik natuurlijk een mooie momentsleutel voor kunnen halen die dit aan zou geven, maar deze heb ik niet en wil het toch een beetje op budget doen.

Desondanks, 1200 gram is 11.77 newton en dat keer de lengte (in meters) is 11.77 * 0.1 is 1.177 N.m. Alleen, het begin (en einde) van de schroef in de radiatorkraan had iets meer kracht nodig. Zodoende dat ik maar even 2000 gram gegokt heb, wat neerkomt op 19.61 newton en dus ~1.96 N.m is. Dit betekend dat ik met een motor dus ~1.96 N.m moet kunnen verplaatsen.

Na wat zoeken kwam ik uiteindelijk op deze stepper motor uit. Deze kan 1.8 N.m torque leveren (of ergens in die buurt). Als ik hier dan een gear op zet, en dan op de radiatorkraan een gear die 4 keer zo groot is, zou daar een kracht geleverd moeten kunnen worden van 1.8 * 7.2 N.m. Oftewel, hopelijk meer dan voldoende om de radiatorkraan te kunnen laten draaien. Is dit trouwens veel en dus erg overkill, of valt dat wel mee?

Ik heb uiteindelijk gekozen voor een stepper motor, omdat ik deze zo te lezen makkelijk beide directies kan draaien - en redelijk precies de radiatorkraan open kan zetten. Ik hoop dat ik hiermee dan mijn radiatorkraan redelijk precies kan beheren. Als hier andere opties beter zouden zijn, hoor ik dat graag! Ik heb ook gekeken naar een servo, maar dit leek me lastiger te integreren.

Om de stepper motor aan te sturen heb ik voor nu deze driver en deze powersupply, op aanraden van TinyTronics. Ik denk, en hoop, dat deze nog erg overkill zijn voor dit en dat ik ze uiteindelijk kan vervangen met bijvoorbeeld deze driver, alleen hier wil ik nog wat metingen voor doen en eigenlijk zoek ik hiervoor bevestiging of de theorie hieronder klopt.

Voor het draaien van de steppermotor is denk ik voor mij full-step voldoende. Microstepping heb ik dus niet nodig. Ik was er al achter dat ik dit vaak op de driver zelf (dip-switches of jumpers) kan aangeven, wat voor steps ik wil. Doordat ik waarschijnlijk gebruik kan maken van full-step, is er dus altijd maar 1 fase/coil actief en gebruikt deze motor dus maximaal 2.8A. Als ik zou gaan microsteppen, zouden beide fases actief kunnen zijn en zou die tot 5.6A kunnen trekken. In dit laatste geval zou die kleinere driver het dus niet meer kunnen trekken. Dit heb ik zelf onderzocht, maar ik zou niet weten of dit helemaal juist is. Ook mijn gedachtengang over de verschillende fases.. als ik iets fout heb, hoor ik dat graag!

Volgende stap: onderdelen ophalen en gaan experimenteren.

Daarna wil ik de gears gaan maken. Deze wil ik eigenlijk gaan 3D-printen, zodat ze precies passen op zowel de motor, als op de schroef van de radiatorkraan. Had al wat zitten klooien in Blender (als totale 3D-leek zonder enige ervaring whatsoever) en had ondertussen een tool gevonden om gears te maken in Blender. Ik zal updates posten over hoe dat gaat.

Met dank trouwens aan @TimTweakerTam, wie me hiermee verder geholpen heeft!

[ Voor 5% gewijzigd door wouter0100 op 06-03-2020 14:45 ]

[JeroenRouwhorst]

@wouter0100 Is het gelukt om dit helemaal werkend te krijgen? Ik wil bij mij thuis ongeveer hetzelfde gaan doen, met aansturing van ESPHome. Ik ben vooral benieuwd in hoeverre de stepper motor overkill was, lijkt me namelijk een flinke unit voor zoiets

[wouter0100]

JeroenRouwhorst schreef op woensdag 24 januari 2024 @ 19:24:
@wouter0100 Is het gelukt om dit helemaal werkend te krijgen? Ik wil bij mij thuis ongeveer hetzelfde gaan doen, met aansturing van ESPHome. Ik ben vooral benieuwd in hoeverre de stepper motor overkill was, lijkt me namelijk een flinke unit voor zoiets

Ik ben helaas redelijk kort hierna verhuist, en sindsdien niet meer nodig gehad. Helaas dus nooit verder gekomen dan het hier beschreven.