PROJEKT: RAHEA. - Rauchmelder-Herdabschaltung - - Kurzdokumentation - - Realisierung: Christian Schmitz - - Stand: (Version V0.

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1 PROJEKT: RAHEA - Rauchmelder-Herdabschaltung Realisierung: Christian Schmitz - - Stand: (Version V0.4) -

2 Inhaltsverzeichnis 1 Funktionsbeschreibung Überwachungseinheit Rauchmelder Mobiltelefon Samsung E Herdansteuerung Bedienung Rücksetzen der Überwachungseinheit Potentielle Schwachstellen Rauchmelderzuleitung Entfernung des Summers Verpolungsschutz Rauchmelder Technische Daten Tests Schütz Rauchmelder Versionshistorie ToDo Lizenz...7 Christian Schmitz Seite 2 von 7 Stand: (Version V0.4)

3 1 Funktionsbeschreibung Die Anlage besteht aus den in Abbildung 1 dargestellten Komponenten, die in den folgenden Unterabschnitten näher erläutert werden. Prinzipiell wird ein eventueller Rauch über den Rauchmelder detektiert um daraufhin sofort den Herd abzuschalten und eine Benachrichtigungs-SMS zu versenden. 12VDC- Netzteil Rauchmelder Längsregler 12V 9V O1 O2 Überwachungseinheit 12V Optokoppler_IO_Platine X5-1 X5-2 rd: +12V TEMP-Sensor-2 bk: 0V GND ye I2-1 wh I2-2 Taste Gespräch annehmen Mobiltelefon: Samsung E1100 Power-In FET-1 FET-2 Netzteil Mobiltelefon Abbildung 1: Schematischer Aufbau Projekt RaHeA Hinweis: Der Rauchmelder sollte seine Versorgung über den TEMP-Sensor-2-Anschluss beziehen, da dieser dann mit abgesichert ist (Dies hat nichts mit einem Temperatursensor zu tun; die Buchse heißt nur so, weil die Optokoppler_IO_Platine auch für einen Temperatursensor vorbereitet ist: Siehe Schematic!). 1.1 Überwachungseinheit Die Überwachungseinheit beinhaltet den zentralen uc auf der Optokoppler_IO_Platine und das Mobiltelefon. Der uc überwacht den Rauchmelder und schaltet ggf. per 12 V- Steuersignal an die Herdansteuerung den Herd ab und sendet gleichzeitig über das vierfache Betätigen der Taste Gespräch annehmen eine SMS. Das Handy als auch der Rauchmelder sind galvanisch getrennt angekoppelt, um eventuelle Unwägbarkeiten zu vermeiden (wahrscheinlich nicht nötig). Anschluss Rauchmelder Eingang Versorgung Mobiltelefon Anschluss Herdansteuerung Herdansteuerung Rücksetzkontakte Eingang 12 VDC Abbildung 2: Überwachungseinheit (geöffnet) Christian Schmitz Seite 3 von 7 Stand: (Version V0.4)

4 1.2 Rauchmelder Im Rauchmelder wurde der Summer entfernt. An den beiden äußeren Kontakten des Summers wird nun das Triggersignal für die Überwachungseinheit abgegriffen (siehe Abbildung 3). Das Triggersignal ist ungefähr ein Rechtecksignal mit 2.2 ms Periodendauer und 18 V Spitze-Spitze-Spannung. Abbildung 3: Rauchmelder geöffnet Der Rauchmelder wird normalerweise über eine Batterie versorgt. Um zu verhindern, dass die Überwachung unbemerkt nicht mehr funktioniert, weil die Batterie leer ist, wird der Rauchmelder nun zentral vom Netzteil der Überwachungseinheit gespeist. Damit keine Störungen durch die lange Rauchmelderzuleitung die Rauchdetektion beeinflussen, wird der Rauchmelder mit 12 V versorgt, die erst im Rauchmelder über einen neu eingebauten Längsregler in 9 V konvertiert werden (siehe Abbildung 5). Beim Längsregler handelt es sich um einen MC7809CT mit jeweils einem 1uF-Kondensator am Ein- und Ausgang. Abbildung 4: Rauchmelder geschlossen, Ansicht von oben Abbildung 5: Rauchmelder geschlossen, Ansicht von unten 1.3 Mobiltelefon Samsung E1100 Das Mobiltelefon ist mit einem Klettband am Gehäuse der Überwachungseinheit festgeklebt und muss sich im SOS-SMS-Modus befinden (siehe Handbuch des Mobiltelefons). 1.4 Herdansteuerung Die Herdansteuerung beinhaltet ein Relais, das über eine in einem zusätzlichen Kunststoffschlauch geführte Zuleitung mit einer 12 V-Steuerspannung versorgt wird. Bei anliegen dieser Steuerspannung legt das Relais L1=braun an die 230 V-Spule des 3-Phasen- Schützes an, sodass der Herd seine Versorgungsspannung über L1, L2 und L3 erhält. N und PE werden hingegen aus Sicherheitsgründen nicht geschaltet und liegen immer am Herd an. Würde der N-Leiter geschaltet werden, könnte sich das N-Potential verschieben, wenn der Verbraucher nicht exakt symmetrisch ist und der N-Leiter leicht später geschaltet wird. Ein 12 V-Schütz hätte auch verwendet werden können, wäre aber teurer gewesen, als ein Christian Schmitz Seite 4 von 7 Stand: (Version V0.4)

5 12 V-Relais und ein 230 V-Schütz. Zur Versorgung weiterer externer Komponenten (Netzteil Optokoppler_IO_Platine, Netzteil Mobiltelefon) ist L2/N/PE auf eine externe Doppelsteckdosenleiste geführt. Es kommen zum Einsatz: Relais: Spule 12 VDC, Sekundär 16 A/230 V Das Relais enthält eine interne Schutzdiode und eine Kontroll-LED inklusive Vorwiderstand. Daher kann nur eine Gleichspannung wie folgt angelegt werden: blau: GND braun: +12V Schütz: ABB ESB24-40 (Bemessungsbetriebsstrom: 24 A) OUT 400 V Herd IN 400 V Netz Zuleitung 12 V Steuerspannung Im Schutzschlauch OUT Steckdosen L2 Abbildung 6: Herdansteuerung, geöffnet Abbildung 7: Herdansteuerung, geschlossen, Ein-/Ausgänge am Gehäuse beschriftet. Hinweis: Die durchsichtige Kunststoffklappe in Abbildung 7 ist sicherheitshalber nicht mehr aufklappbar (Entriegelung mit Schmelzkleber vergossen), damit die Relaiskontakte (rechts am blauen Sockel) nicht nach außen hin offen liegen. 2 Bedienung Nach der Inbetriebnahme ist durch einen Laien keine weitere Bedienung erforderlich bzw. möglich. Eine Person mit technischem Sachverstand kann die Funktion der Anlage durch Betätigen der Prüftaste am Rauchmelder und anschließendem Rücksetzen der Überwachungseinheit prüfen (siehe Abschnitt 2.1). Falls der Alarm (durch tatsächliche Rauchentwicklung, einen Störfall...) ausgelöst wurde, kann nach Beseitigung der Ursache und nach Sicherstellung der Unversehrtheit und Betriebsbereitschaft der Überwachungseinheit diese ebenfalls wie unter Abschnitt 2.1 beschrieben, zurückgesetzt werden. 2.1 Rücksetzen der Überwachungseinheit Dies geschieht über ein kurzes Brücken der Rücksetzkontakte mit einem Jumper (siehe Abbildung 2). Anschließend muss ebenfalls der Alarmzustand im Mobiltelefon zurückgesetzt werden und gemäß Handbuch der SOS-SMS-Modus in Bereitschaft sein. 3 Potentielle Schwachstellen 3.1 Rauchmelderzuleitung Problem: Die Rauchmelderzuleitung könnte durch die geringe mechanische Belastbarkeit unterbrochen werden, ohne, dass dies bemerkt würde. Christian Schmitz Seite 5 von 7 Stand: (Version V0.4)

6 Folge: Der Herd funktioniert wie gewohnt ohne Absicherung durch den Rauchmelder; ein Brandfall wird nicht detektiert. Abhilfe: Regelmäßiges Prüfen durch Auslösen des Rauchmelders (z.b. durch die Prüftaste am Rauchmelder) und anschließendem Rücksetzen der Überwachungseinheit. 3.2 Entfernung des Summers Ggf. könnte durch die Entfernung des Summers im Rauchmelder die Gasströmung anders sein? 3.3 Verpolungsschutz Rauchmelder Der Längsregler am Eingang des Rauchmelders wird wahrscheinlich bei Verpolung die Sicherung auslösen. Besser wäre es, wenn (bei der geringen Stromaufnahme) eine zusätzliche Diode in Reihe in der Zuleitung als Schutz eingebaut wäre. 4 Technische Daten Netzteil Überwachungseinheit: 12 V DC, min. 0.5 A (Polarität: ) 5 Tests 5.1 Schütz Ein Belastungstest des Schützes unter Volllast (Alle 4 Herdplatten voll an, Backofen auf Ober- und Unterhitze, 275 C) wurde über 20 Minuten durchgeführt. Leichte Erwärmung gegenüber vorher an den Zuleitungen nahe der Herdansteuerung. Jedoch kaum handwarm. 5.2 Rauchmelder Ein rudimentärer Test mit Räucherstäben konnte den Rauchmelder zum Auslösen bringen. 6 Versionshistorie Die aktuelle Projektversion (gleichbedeutend mit der Dokumentationsversionsnummer) ist V0.4. Historie: V0.4 ( ): Quellcode aktualisiert: RaHeA schaltete ca. 1x/Jahr ab, obwohl kein Rauch vorhanden war. Um Fehlalarmierungen zu minimieren, wurde die Detektion von Flankenerkennung verbessert auf eine Flankenerkennung plus Abtastung mit Mindestanzahl an High-Pegeln plus min drei Flanken inkl. minimaler Highpegelanzahl in 5 Sekunden (siehe Code). Quellcode: Optokoppler_IO_Platine_Rauchmelder V0.3: ( ): V0.2.1 ( ): Um Fehlalamierungen zu vermeiden, erst ausloesen, wenn Signalabtastung dies bestaetigt. Steckdosen für Netzteile in Herdansteuerung ergänzt. V0.2 ( ): Herdansteuerung ergänzt. Versionierung verbessert. Tests ergänzt. Galv. Trennung ergänzt. Christian Schmitz Seite 6 von 7 Stand: (Version V0.4)

7 V0.1 ( ): Erste Version Diese basiert auf folgenden Teilversionen: Quellcode: Optokoppler_IO_Platine_Rauchmelder V0.1.1 ( ): Erste Version Schaltplan: Optokoppler_IO_Platine Board: 7 ToDo 8 Lizenz V0.1.2 ( ): Namensgebung Klemme Fet geändert ältere Versionen: V0.1.1 ( ): Erste Version Optokoppler_IO_Platine V0.1.1 ( ): Erste Version Alles aus einem Netzteil versorgen Rauchmelder, GSM-Modul und Steuerplatine auf einer Platine unterbringen Das Projekt inklusive Schaltung, Layout und Quellcode unterliegt der Creative-Commons- Lizenz: Namensnennung-Weitergabe unter gleichen Bedingungen 3.0 Deutschland ( Christian Schmitz Seite 7 von 7 Stand: (Version V0.4)