MAX

MAX! Heizungssteuerung

Features

• Bidirektionale Kommuniktion (jeder Befehl wird mit ACK quittiert)
• Heizkörperthermostate übertragen auch die gemessene Temperatur

FHEM Module

Die MAX Komponenten können über den MAX!Cube per Modul 00_MAXLAN, oder über einen CUNO per 14_CUL_MAX gesteuert werden. In beiden Fällen werden die einzelnen MAX! Geräte vom Modul 10_MAX bereitgestellt.

Nachteil vom Cube ist, dass man ein Polling machen muss, um zu sehen ob sich der Status eines Gerätes geändert hat. Z.B. checkt man das alle 30 Sekunden. Dann sieht man aber auch Änderungen möglicherweise erst nach 30 Sekunden. Beim CUL sieht man die Funknachrichten direkt. Es wird aber auch ein Kombimodus unterstützt, in welchem man alles über den MAXLAN steuert, der CUL_MAX aber für zeitnahe Benachrichtigungen sorgt.

Komponenten

Limit

• Auf 8 Thermostate pro Raum beschränkt
• Limit mit Cube liegt bei ca. 140 Geräten. Durch die 1% Regelung dürften es aber weniger sein

Heizkörperthermostate

Unterstützt wird das Einstellen von

• desiredTemperature = auto (Wochenprogramm), manuell (4.5 - 30.5), eco, comfort, boost, until
  • (Besonderheit der Werte: 4.5 = Off und 30.5 = On)
• ecoTemperature, comfortTemperature, measurementOffset, maximumTemperature, minimumTemperature, windowOpenTemperature, windowOpenDuration

und das Auslesen

• der gemessenen Temperatur. (Hinweis: Wird bei Verwendung des MAX CUBE nicht regelmäßig aktualisiert)

Fensterkontakte

Der aktuelle Status (offen/geschlossen) wird (praktisch ohne Verzögerung) angezeigt. Falls wir nicht mit Ack antworten, wird er mehrmals wiederholt.

Die Fensterkontakte können zusätzlich direkt an mehrere Heizkörperthermostate angelernt werden, und versetzen diese dann automatisch in windowOpenTemperature während sie geöffnet sind.

Wenn der Fensterkontakt an mindestens ein Heizkörperthermostat angelernt ist, dann sendet er zusätzlich stündlich seinen aktuellen Zustand.

Wandthermostate

Unterstützt wird das Einstellen von

• desiredTemperature (siehe Heizkörperthermostate), ecoTemperature, comfortTemperature

und das Auslesen

• der gemessenen Temperatur.

Eco-Schalter

Achtung: Zumindest über MAXLAN lässt sich der Zustand weder auslesen, noch wird man über Veränderungen informiert. Per CUL_MAX ist das wahrscheinlich implementierbar.

Anlernen per CUL

Das Anlernen funktioniert nur mit zurückgesetzen (Werksreset, also entweder alle 3 Tasten am Heizkörperthermostate betätigen, Batterien einlegen, Anzeige rES; oder in FHEM set factoryReset) Heizkörperthermostaten. Bereits an einen Cube angelernte Heizungsregler können NICHT an ein CUL angemeldet werden, hier ist dann nur das "mitlesen" der Funkbotschaften möglich. Info: Durch den Reset geht auch ein evtl. per Cube eingestelltes Automatikprogramm verloren.

Konfiguration

Siehe CUL_MAX.

Die Module sind so konzipiert, dass man die offizielle Max! Software nicht benutzen muss. Man kann alles aus FHEM heraus machen. Nachdem das MAXLAN oder CUL_MAX Modul konfiguriert wurden (siehe unten), werden bereits gepairte Geräte automatisch erkannt.

MAXLAN

Minimale Konfiguration:

define ml MAXLAN 192.168.178.2

wobei 192.168.178.2 die IP des MAX! Cube ist. Das MAXLAN-Modul findet selbstständig bereits gepairte Geräte und trägt diese in die Konfigurationsdatei fhem.cfg ein. Diese können dann im WEB-Interface mittels „alias“ einen eindeutigen Namen bekommen.

CUL_MAX

Minimale Konfiguration:

define CUL0 CUL /dev/ttyACM0@9600 0000
 attr CUL0 rfmode MAX
 define cm CUL_MAX 123456

Anlernen

Dazu muss der "pairmode" auf MAXLAN/CUL_MAX per

set cm/ml pairmode

oder über das Web-Interface aktiviert werden. Falls kein Parameter angegeben wird, ist er standardmäßig für 60 Sekunden aktiviert. In dieser Zeit können MAX! Geräte nach deren Anleitung in den Anlernmodus versetzt werden, um sie mit FHEM zu pairen.

Geräte untereinander anlernen

Es gibt einen anderen Befehl, um Devices untereinander anzulernen (in neueren Versionen des MAX Moduls enthalten, heißt "associate").

Wenn ich z.B. set MAXFensterKontakt0 associate MaxHeizkörperthermostat3 ausführe, dann sendet der MAXFensterKontakt0 jede Änderung zusätzlich (direkt über Funk, ohne Cube oder FHEM) an das MaxHeizkörperthermostat3.

Damit MaxHeizkörperthermostat3 auch auf die Nachrichten vom MAXFensterKontakt0 hört, muss noch ein set MaxHeizkörperthermostat3 associate MAXFensterKontakt0 erfolgen.

Dann wechselt MaxHeizkörperthermostat3 immer dann auf die windowOpenTemperature, wenn der MAXFensterKontakt0 offen ist. Dabei muss die groupId von beiden Geräte gar nicht gleich sein! (Die Semantik der groupId erschließt sich mir deshalb noch nicht ganz. Ich glaube, man kann damit Befehle (ala set desiredTemperature) an mehrere Thermostate gleichzeitig richten. Im Moment sendet FHEM einfach an jedes Thermostat einen Befehl.)

Wahrscheinlich funktioniert associate genauso zwischen Heizkörper/Wandthermostaten. Das müsste mal eine ausprobieren und dann hier berichten.

Temperatursturzerkennung

Die Heizkörperthermostate verfügen über eine interne "Fenster-offen Erkennung" (Temperatursturzerkennung). Wird diese ausgelöst regeln sie für die Zeit die unter "windowOpenDuration" festgelegt wurde auf die als "windowOpenTemperature" festgelegt Temperatur herunter und danch wieder auf die zuvor eingestellte Temperatur zurück. Nachteil: Die Erkennung benötigt etwas Zeit und reagiert nicht sofort wie es beim Fensterkontakt oben der Fall ist Vorteil: Es ist kein Fensterkontakt erforderlich

Wichtig: Setzt man die windowOpenTemperature auf "Off" (= 4.5 Grad), dann ist die Fenster-offen-Funktion abgeschaltet. Und auch wenn die desiredTemperature gerade auf "On" (= 30.5 Grad") steht, geht der Heizkörper nicht in die Fenster-offen-Funktion.

Externer Sensor für Fenster-offen-Erkennung

Ziel dieses Abschnittes ist es, einen externen Sensor (z.B. 1-Wire o.ä.) zu benutzen, um die MAX Heizkörperthermostate in und aus dem Fenster-offen Modus zu holen. Dazu sei bereits ein CUL, ein CUL_MAX und ein MAX Heizkörper definiert:

define CUL0 CUL /dev/ttyACM0@9600 0000
 define cm CUL_MAX 123456
 define Heizung MAX HeatingThermostat abcdef
 attr Heizung IODev cm

Wir müssen einmalig den internen Fake-Fensterkontakt mit dem Heizkörper assozieren

set Heizung associate fakeShutterContact

damit dieser die Nachrichten vom Fensterkontakt akzeptiert.

Nun können wir per

set cm fakeSC Heizung 1

die Nachricht "Fenster offen" an die Heizung senden und per

set cm fakeSC Heizung 0

die Nachricht "Fenster zu".

Externer Temperatursensor für Heizkörperregelung

Ziel dieses Abschnittes ist es, einen externen Sensor (z.B. 1-Wire o.ä.) zu benutzen, um die MAX Heizkörperthermostate zu regeln. Dazu sei bereits ein CUL, ein CUL_MAX und ein MAX Heizkörper definiert:

define CUL0 CUL /dev/ttyACM0@9600 0000
 define cm CUL_MAX 123456
 define Heizung MAX HeatingThermostat abcdef
 attr Heizung IODev cm

Wir müssen einmalig das interne Fake-Wandthermostat mit dem Heizkörper assozieren:

set Heizung associate fakeWallThermostat

damit dieser die Nachrichten vom Wandthermostat akzeptiert. Achtung: Dies schaltet im Heizkörperthermostat die Regelung mit dem internen Temperaturfühler aus. Ohne die gleich kommenden "fakeWT" Nachrichten wird das Heizkörperthermostat nicht mehr regeln.

Nun können wir per

set cm fakeWT Heizung 14.5 12.1

die desiredTemperature 14.5 und gemessene Temperatur 12.1 an die Heizung senden. Diese wird dann die Ventile öffnen, bis wir ein "fakeWT" absetzten, dessen gemessene Temperatur höher als die desiredTemperature ist.

Falls man zu lange Zeit (ca. 30 Minuten) kein neues "fakeWT" sendet, wird bei Heizung das Attribut rferror gleich 1. Es ist nicht klar, ob das neben diesem Attribute auch Auswirkung auf die Funktionalität hat. Es wurde beobachtet, das dann der interne Temperatursensor bis zum nächsten FakeWT aktiviert wird.

Beispiel eines automatischen Sendens einer externen Temperatur, der externe Temperatursensor heißt "WS300":

define SendExtTemp notify WS300:temperature.* {
 MaxFakeWallThermostat("Heizung", %EVTPART1);
}

Dazu die Funktion, bitte in 99_MyUtils.pm eintragen:

sub MaxFakeWallThermostat($$)
{
 my ($heizung, $aktTemp)    = @_;
 my $CULMAX     = $defs{$heizung}{LASTInputDev};
 my $desiredTemp   = ReadingsVal($heizung, "desiredTemperature", undef);
 my $windowOpenTemp = ReadingsVal($heizung, "windowOpenTemperature", undef);
 my $lastTemp    = ReadingsVal($heizung, "LastExtTemperature", 0);
 my $lastSet     = ReadingsTimestamp($heizung, "LastExtTemperature", 0);
 if($desiredTemp && $windowOpenTemp &&
 $desiredTemp != $windowOpenTemp && 
 (time()-time_str2num($lastSet) >= 600 || abs($aktTemp-$lastTemp)>=0.2 )) {
  Log 3, "set $CULMAX fakeWT $heizung $desiredTemp $aktTemp";
  readingsSingleUpdate($defs{$heizung}, "LastExtTemperature", $aktTemp, 0);
  fhem("set $CULMAX fakeWT $heizung $desiredTemp $aktTemp");
 }
}

In diesem Beispiel heißt das zu steuernde Thermostat "Heizung". Die vom externen Sensor gemessene Temperatur wird nur unter den folgenden Voraussetzungen gesendet: - Das Thermostat befindet sich nicht im "Fenster-offen" Modus, und - das letzte Senden liegt mindestens 10min zurück - oder die gemessene Temperatur weicht um mindestens 0.2°C von der letzten gesendeten Temperatur ab

Wochenheizplan für Wandthermostat erstellen

Ein Heizplan, den der Wandthermostat versteht und speichern kann, sieht folgendermaßen aus:

set WZ_Wandthermostat weekProfile 
 Mon 17,17:30,20,23:00,17 
 Tue 17,17:30,20,23:00,17
 Wed 17,17:30,20,23:00,17
 Thu 17,17:30,20,23:00,17
 Fri 17,15:00,20,23:00,17
 Sat 17,11:00,20,23:00,17
 Sun 17,11:00,20,23:00,17

Genauer erläutert wird die Funktionsweise auch unter http://fhem.de/commandref.html#MAX. Der gesamte Block kann kopiert und als FHEM Befehl abgesetzt werden. Unter Umständen benötigt das Speichern, bzw Übertragen wegen der Größe etwas Zeit, bevor die aktuellen, neu gesetzten Werte wieder ausgelesen werden können.

Werte Plotten

Plot eines MAX Heizkörperthermostates

In den Log-Dateien wird regelmäßig der Batteriestatus, die Soll-Temperatur, die Ventilstellung und die Ist-Temperatur (Vorsicht wird nicht zuverlässig, möglicherweise nur bei einer Änderung der Ventilstellung übertragen.)

Inhalt der LOG-Datei eines Heizkörperthermostates:

2012-12-30_08:55:31 MAX_018d3f battery: ok
2012-12-30_08:55:31 MAX_018d3f desiredTemperature: 19.5
2012-12-30_08:55:31 MAX_018d3f valveposition: 83
2012-12-30_08:55:31 MAX_018d3f temperature: 16.4

Mit folgender Plot-Datei (max_temp.gplot) kann der Verlauf der Sensordaten gut angezeigt werden.

set terminal png transparent size <SIZE> crop
set output '<OUT>.png'
set xdata time
set timefmt "%Y-%m-%d_%H:%M:%S"
set xlabel " "
set y2tics
set title '<L1>'
set grid xtics y2tics
set y2label "Temperatur in Grad Celsius"
set ylabel "Signal in %"
#FileLog 4:desiredTemperature:0:
#FileLog 4:temperature:0:
#FileLog 4:valveposition:0:
plot \
"< egrep 'desiredTemperature' <IN>"\
  using 1:4 axes x1y2 title 'Soll-Temperatur (C)' with lines lw 2 \
"< egrep 'temperature' <IN>"\
  using 1:4 axes x1y2 title 'Ist-Temperatur(ungenau)(C)' with lines lw 2 \
"< egrep 'valveposition' <IN>"\
  using 1:4 axes x1y1 title 'Ventil (%)' with lines lw 2

Einbinden eines Plots in der fhem.cgf

#Werte plotten
define MAX_017840_weblink weblink fileplot FileLog_MAX_017840:max_temp:CURRENT
attr MAX_017840_weblink label "Kueche Soll-Temperatur Min $data{min1}, Max $data{max1}, Last $data{currval1}"
attr MAX_017840_weblink room MAX

Nützliche kleine Erweiterungen

Einen Alias-Namen vergeben für eine bessere Lesbarkeit im Webinterface

attr MAX_018d3f alias Kueche

Die Anzeigen für die einzelnen File-Logs füllen das Webinterface schnell und machen es unübersichtlich. Die File-Logs können einfach in einen separaten Raum verbannt werden.

attr FileLog_MAX_018d3f room LOG

Einstellmöglichkeit für die Soll-Temperatur direkt in der „Raum-Seite“ schaffen. Die Temperatur wird dauerhaft auf einen bestimmten Wert gestellt. Das Wochenprogramm in dem Thermostat wird deaktiviert.

attr MAX_018d3f webCmd desiredTemperature

Soll-Temperatur setzen, ohne das automatische Programm des Thermostates abzuschalten. Es besteht die Möglichkeit eine Soll-Temperatur bis zum nächsten Schaltzeitpunkt zu setzen. Zum Beispiel kann das automatische Wochenprogramm in den Thermostaten dazu genutzt werden, nur abends die Soll-Temperatur zu senken. So läuft die Heizung nachts nicht voll durch. Wenn jedoch die Temperatur im Web-Interface von Fhem verändert wird, wird auch der Thermostat auf manuell gesetzt. So greift das Wochenprogramm nicht mehr. Abhilfe schafft der Befehl set MAX_04711 desiredTemperature auto 20. Damit die Eingabe komfortabel aus Fhem möglich ist, kann ein Dummy-Device erstellt werden:

#Dummy für die Schnell-Einstellung der Temperatur bis zum nächsten automatischen Schaltzeitpunkt
 define HeizkoerperBad dummy
 attr HeizkoerperBad room MAX,Heizungen
 attr HeizkoerperBad setList state:eco,auto,14.0,16.0,17.0,18.0,19.0,20.0,21.0,22.0,23.0
 attr HeizkoerperBad webCmd state
 define HeizkoerperBad.ntfy notify HeizkoerperBad.* {\
  my $valtemp = "%";;\
  my $device = "MAX_04711";;\
  my $cmd = 'set '.$device.' desiredTemperature auto '.$valtemp;;\
  fhem($cmd);;\
 }

Diese Dummy-Device kann alternativ oder ergänzend zu attr MAX_018d3f webCmd desiredTemperature verwendet werden.

Internals

IST-Temperaturwerte

Plot eines MAX Heizkörperthermostates

Diese Abbildung zeigt, dass die IST-Temperatur nicht regelmäßig dem MAX CUBE mitgeteilt wird. Im Automatikbetrieb wird beim einer Änderung der Ventilstellung die neue Ventilstellung zusammen mit der aktuellen IST-Temperatur gesendet. Bei der Abbildung war die Therme in der Nacht ausgeschaltet. Daraufhin sinkte die Temperatur soweit ab, dass das Heizungsthermostat das Ventil in Maximalstellung geöffnet hat. Gegen 08:50 wurde die Therme eingeschaltet und die Soll-Temperatur an diesem Heizungsthermostat erhöht. Während dieser ganzen Zeit erfolgt keine Aktualisierung der Ist-Temperatur. So kommt es auch gegen 10:30 zu einem sprunghaften Temperaturanstieg von 13,5°C auf 19°C (siehe Markierung *A).

Die IST-Temperatur wird scheinbar aktualisiert bei einer Änderung der:

• Ventilstellung
• Soll-Temperatur

CUL_MAX

The Max devices use a CC1100 chip. For parameters see rf_moritz.c in culfw. The thermostats use a Wake-On-Radio, thus one has to send packets at the right time.

CC1100 initialization sequence on one of the max devices (not Cube) (format: addr value, both in hex):

00 08
 02 46
 04 C6
 05 26
 0B 06
 10 C8 //MDMCFG4 DRATE_E=8
 11 93 //MDMCFG3 DRATE_M=147, data rate = (256+DRATE_M)*2^DRATE_E/2^28*f_xosc = (9992.599) 1kbit/s (at f_xosc=26 Mhz)
 12 03
 15 34
 17 00
 18 18
 19 16
 1B 43
 21 56
 25 00
 26 11
 0D 21
 0E 65
 0F 6A
 07 4C //PKTCTRL1: ADR_CHK=0 APPEND_STATUS=1 CRC_AUTOFLUSH=1 PQT=2 (preamble must have 8 toggling bits before sync word detection)
 16 1C //RXTIME=4
     RX_TIME_QUAL=1 (when rx timeout expires, keep receiving if either sync word is found or PQI is set (see PQT))
     RX_TIME_RSSI=1 (terminate RX if there is no carrier sense within the first 8 symbol periods)
 20 78 //WORCTRL, WOR_RES=00 (1.8-1.9 sec), RC_CAL=1, EVENT1=7 (48 ticks), RC_PD=0
 1E 87 //WOREVT1
 1F 6B //WOREVT0, i.e. EVENT0 = 34667
 29 59
 2C 81
 2D 35
 3E C3

Not set, i.e. factory defaults: 13 MDMCFG1 NUM_PREAMBLE=2 (4 preamble bytes) From the configuration, we see that the

RC Oscillator: f_xosc/750 = 34666.66 Hz
 Event1 = Event1(=48 ticks)/RC Oscillator = 1.385 ms
 t_Event0 = 750/26Mhz * EVENT0 * 2^(5*WOR_RES) = 1.00 second
 C(RX_TIME, WOR_RES)= 0.2254
 rx timeout = EVENT0·C(RX_TIME, WOR_RES) ·26/X(=26) = 34667*0.2254 us = 7.8139 ms

The ShutterContact seems to always sleep. Thus it is necessary to trigger it manually (by opening/closing the window) to make it receive messages. Pushing the button may work to. It is also awake just after pairing, so one may send messages right then. One can use the WakeUp message to keep it from sleeping for some time. (This is also the reason why in the official MAX software, one must trigger the ShutterContact after removing it from the house. The "factoryReset" packet is sent directly after the "ShutterContactState" packet has been acked.)

Probleme und Lösungen

Der Wandthermostat oder Heizthermostat reagieren nicht auf Änderungen über FHEM

Das Autocreate von FHEM erkennt, wenn aktiviert, die Geräte initial und legt auch Einträge an. Es fehlt aber noch das Pairing, da sonst keine Steuerung möglich ist! Wenn im Log also Meldungen wie

2013.03.20 15:12:30 5: CUL_MAX_SendQueueHandler: 1 items in queue
 2013.03.20 15:12:30 5: CUL_MAX_SendQueueHandler: 1 items in queue
 2013.03.20 15:12:30 2: CUL_MAX_SendQueueHandler: Missing ack from 01c9bb for 0b05008212345601c9bb0000

auftauchen (im Verbose Modus 5), dann wurde vermutlich kein oder ein inkorrektes Paring durchgeführt. Nach dem Pairing sollten diese Meldungen verschwinden und stattdessen etwas wie

2013.03.20 15:21:43 5: Got matching ack

auftauchen.