Electronique VMC Helios

De Wiki LOGre
Aller à : navigation, rechercher

Projet réalisé par fma38.

Abandonné

Présentation

Le but de ce projet est de remplacer l'électronique d'une VMC Double Flux Helios KWL EC-270/370. Pourquoi ? Quelques éléments de réponse :

  • le firmware est bugué
  • la gestion du by-pass en mode automatique est incomplète
  • pas de passerelle pour le bus domotique KNX
  • inexistence du support technique Helios

Cela fait beaucoup pour un produit censé être du haut de gamme, certifié Passiv'Haus ! Après 18 mois de dialogue de sourd avec Helios, où j'ai bien compris qu'il ne se passera rien, c'est décidé, je remplace l'électronique par une version maison, dont j'aurai la maîtrise totale.

Une autre solution serait éventuellement de reflasher le firmware sur la carte d'origine (à base de STM32), mais je ne suis pas certain que ce soit possible. Pour cela, il faudrait :

  • sauvegarder le firmware d'origine (je veux pouvoir remettre la machine dans son état d'origine pour une revente éventuelle, de la machine ou de la maison !)
  • pouvoir downloader un nouveau firmware
  • hacker les plans pour retrouver comment sont interfacés tous les composants de la VMC

Pas certain que ce soit le plus simple... Si quelqu'un a un avis là dessus, je suis preneur.

Problèmes de l'électronique d'origine

Bug

J'ai constaté que lors de certains changement de dates, genre passage du 31 mars au 1er avril, ou du 31 janvier au 1er février, au lieu de passer à 00h00, l'horloge continue de s'incrémenter au delà de 24h00 !!! Non content de cela, si la VMC est en mode auto (gestion de la vitesse des ventilateur en fonction de l'heure et du jour de la semaine, selon une séquence programmable), elle passe en vitesse maxi ! Autant vous dire qu'à minuit, cela réveille toute la maison, vu les bruits engendrés par la machine lorsqu'elle est à fond !

Gestion du by-pass

Cette VMC est équipée d'un by-pass motorisé, pilotable de manière automatique selon certains critères. Le but du by-pass est de court-circuiter l'échangeur, afin d'envoyer l'air extérieur directement dans la maison. C'est très intéressant l'été, lorsque la température extérieure redescend, la nuit ; cela permet de rafraichir un peu la maison.

Les critères d'ouverture du by-pass (mise hors service de l'échangeur) sont les suivants (ET logique) :

  • température intérieur supérieure à la température de by-pass (consigne)
  • température de l'air extérieur inférieure à la température de l'air intérieur
  • température extérieur supérieure à la limite basse (consigne). Cette condition permet d'éviter d'envoyer de l'air très froid directement dans la maison

Tout cela est parfait, et fonctionne très bien. Là où ça coince, c'est sur les conditions de fermeture du by-pass (remise en service de l'échangeur). En effet, les conditions sont les suivantes (OU logique) :

  • température de l'air intérieur inférieure à la température de by-pass (consigne) moins 2°C
  • température de l'air extérieur inférieure à la limite basse (consigne)

Or, la seconde loi de Morgan dit :

NON(a ET b) = NON(a) OU NON(b)

On s'aperçoit donc qu'il manque une condition par rapport aux critères d'ouverture du by-pass :

  • température de l'air extérieur supérieure à la température de l'air intérieur

Cela correspond à la négation de la seconde condition d'ouverture du by-pass. Et je peux vous dire que cette condition manquante fout un belle merde !!! En effet, si, au petit matin, la première condition de fermeture (température de l'air intérieur inférieure à la température de by-pass (consigne) moins 2°C) n'est pas vraie, c'est à dire si l'on n'a pas réussi à rafraîchir suffisamment la maison pendant la nuit (ce qui est souvent le cas en été dans nos régions où les nuits ne sont pas très fraîches) le by-pass va rester ouvert (échangeur hors-service). Plus tard dans la journée, la température extérieure va monter bien au dessus de la température intérieure, et la VMC va souffler de l'air très chaud dans la maison, alors que passer par le by-pass permet de pré-rafraichir l'air entrant avec l'air sortant. À la fin de la journée, c'est 2 à 3°C de plus dans la maison ! C'est bien la peine de construire passif :o/

Le plus délirant, c'est que la réponse d'Helios est qu'ils savent qu'il y a ce problème, mais qu'ils ne peuvent pas le résoudre, car cela pourrait engendrer des problèmes de condensats à des endroits non prévus ! Mouarf, vraiment du grand n'importe quoi. La condition de fermeture du by-pass interviendrait justement lorsque toutes les températures sont à peu près égales !!! Où et comment cela peut-il condenser dans ce cas ? De toute façon, la VMC est bien équipée d'évacuations. Et heureusement, car l'hiver, ça pisse de partout, vu les deltas de température. Et il n'y a aucun souci.

En fait, c'est même pire que ça, car c'est dans le cas où le by-pass reste ouvert que l'on se retrouve à balancer de l'air chaud et très humide dans des gaines qui, elles, sont plus fraiches. Donc c'est dans ce cas que ça peut condenser, dans les gaines d'insufflation, et éventuellement couler par les bouches !!!

On sent une grande maîtrise de la part de ce constructeur...

Passerelle KNX

Une des raison qui m'ont fait choisir Helios, c'est la disponibilité d'une passerelle KNX sur leurs VMC. Mais ce modèle (370) était tout récent lorsque je l'ai acheté, et suite à un souci avec la société qui développait le KNx pour Helios, la passerelle n'était pas encore disponible, mais devait sortir plus tard. Quelques 2 ans après, toujours pas de passerelle, et d'après ce que j'ai compris, elle ne sortira pas pour cette VMC, mais uniquement pour les nouvelles versions qui ont une régulation un peu différente !!! Là, ça reste vraiment en travers de la gorge !

Choix nouvelle électronique

Comme la maison est gérée par le bus KNX, l'idée est d'interfacer directement la VMC sur ce bus. Pour ça, je compte utiliser un module BAOS 820, qui est un petit serveur d'objets KNX très simple à interfacer. De cette façon, il sera possible de mettre à disposition sur le bus un certain nombre de paramètres/consignes/valeurs, qui pourront alors être pilotés/monitorés par d'autres devices KNX, et par ma supervision (basée sur linknx/knxweb, et bientôt sur mon framework python pKNyX).

L'interfaçage avec ce module se fait via une liaison série 3 fils tout ce qu'il y a de plus classique.

Du coup, le choix le plus logique est d'utiliser un simple Arduino, peu coûteux, facile à approvisionner, et très connu (support, périnité...). Maintenant, comme cette VMC tourne 24h/24 et 365j/an, il faut que ce soit quand même fiable. Même si changer la carte n'est pas compliqué, je n'ai pas envie que ça claque tous les 2 mois ! J'ai donc fait une recherche sur des versions durcies, et j'ai trouvé quelques références intéressantes. Cf Arduino durci.

Mon choix penche plutôt pour la carte Olimex, car ils proposent un système de connexion permettant de chaîner des cartes d'entrées/sorties. Ils ont par ailleurs une carte entrées/sortie qui devrait convenir pour les besoins basiques de la VMC. Une seconde pourra être ajoutée par la suite si nécessaire, pour augmenter les possibilités.

Pour résumer :

Bilans des entrées/sorties

Chose intéressante, les ventilateurs possèdent leur propre driver de puissance, et se pilotent en 0-10V. Les sondes sont de bête thermistances (pas des PT100/PT1000, ce serait trop simple !).

  • sortie 0-10V pour vitesse moteur soufflage
  • sortie 0-10V pour vitesse moteur extraction
  • sortie +/-12V pour pilotage by-pass
  • entrée ??? pour tachy moteur soufflage
  • entrée ??? pour tachy moteur extraction
  • entrée analogique pour sonde température air intérieur
  • entrée analogique pour sonde température air extérieur
  • entrée analogique pour sonde température air insufflé
  • entrée analogique pour sonde température air repris

Gestion de la VMC

Hardware

Le hardware spécifique à la VMC sera implémenté sur un shield dédié. À voir s'il faut prévoir plusieurs shield pour séparer les fonctions, et permettre une meilleure évolutivité (ajout de la gestion du chauffage, de sondes hygro/CO2...).

Pilotage ventilateur 0-10V

L'Arduino peut, via une sortie PWM, générer une tension analogique variable. Le problème est qu'il ne permet de ne générer qu'une tension comprise entre 0 et 5V. Pour palier à ce problème, la sortie PWM attaquera un FET, lequel sera alimenté en 10V. Cela aura également comme avantage d'isoler l'Arduino de l'extérieur. Cette tension de 10V pourra être issue de l'alimentation générale qu'il faudra de toute façon ajouter pour l'Arduino. En pratique, une tension de 9V, plus courante, suffira ; il est très peu probable que je fasse tourner la VMC à sa vitesse maxi ; à 75%, elle est déjà terriblement bruyante !

Lecture tachy ventilateurs

Lecture sondes de température

Les sondes installées dans les gaines de la VMC sont de simples thermistance. Reste juste à trouver leur caractéristique.

La lecture se fera via les ADC de l'Arduino, avec un montage similaire à celui utilisé couramment sur les imprimantes 3D.

Communication

Le pilotage de la VMC se fera via le bus KNX. Le module BAOS 820 sera lui aussi intégré au shield.

Firmeware

Docs

Voici quelques plans et infos que l'on trouve dans la notice fournie avec la machine.

Liens