|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Sterowanie bojlerem elektrycznym. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Regulatory mocy, termometry, stabilizatory ciepła Proponowany sterownik mikrokontrolera został zaprojektowany i wyprodukowany w celu zastąpienia zwykłego sterownika elektrycznego kotła grzewczego „EVAN EPO-7,5/220 V”, który nie zapewnia wystarczającej łatwości obsługi. Może być również używany do sterowania innymi grzejnikami elektrycznymi. Po zakupie i instalacji kotła „EVAN EPO-7,5 / 220 V” ujawniono wady jednostki sterującej, w którą został wyposażony. Podstawowym jest jednoczesne włączanie i wyłączanie trzech grzałek elektrycznych zainstalowanych w kotle. Wynikające z tego skoki prądu i spadki napięć w sieci są tak duże, że powodują awarie niektórych zasilanych z niej urządzeń elektronicznych. Były nawet ich awarie. Ponadto potężny stycznik, który okresowo włączał i wyłączał grzejniki, aby utrzymać ustawioną temperaturę, dudnił w całym domu, a blok wiszący na ścianie, w którym był zainstalowany, „podskakiwał”, aż upadł i pękł. Postanowiono nie naprawiać tego bloku, ale opracować i wyprodukować nowy, w miarę możliwości eliminując niedociągnięcia i rozszerzając wykonywane funkcje. Nowa jednostka sterująca została wykonana czterokanałowo z elektronicznym przełączaniem. Trzy kanały sterują grzałkami w sposób czasowy, co znacznie zmniejsza prąd rozruchowy pobierany z sieci. Stycznik służy wyłącznie do awaryjnego wyłączania grzałek w przypadku przegrzania kotła. Czwarty kanał steruje pompą wodną systemu grzewczego. Istnieje tryb szybkiego nagrzewania kotła do zadanej temperatury z wyłączoną pompą, a następnie włączeniem jej w celu dostarczenia ciepłej wody do systemu grzewczego. Nowy system, podobnie jak stary, stabilizuje temperaturę wody na wylocie z kotła, chociaż istnieje możliwość przełączenia na jej stabilizację na wlocie. W przypadku podłączenia do centrali czujnika temperatury pokojowej system automatycznie przechodzi w tryb stabilizacji dla tego parametru. Schemat nowej jednostki sterującej wraz z czujnikami temperatury i elementami wykonawczymi (grzałki i pompa wodna) przedstawiono na rys. 1. Włączanie i wyłączanie układu grzewczego odbywa się za pomocą przełącznika SA1, który dostarcza napięcie sieciowe do modułu zasilającego. Następnie wszystkie pozostałe moduły jednostki sterującej zaczną działać. Grzałki EK1-EK3 zasilane są napięciem 220 V poprzez stycznik KM1, wyłączniki SA3-SA5 oraz moduł przełączników triakowych sterowanych sygnałami generowanymi w module mikrokontrolera. Typ stycznika - NC1 -25. Gdy kocioł pracuje normalnie, jego styki są zwarte.
Obwód sterujący silnika M2, który napędza pompę wodną, która obejmuje maszynę SA2 i jeden z kanałów modułu triaka, różni się tylko tym, że nie może zostać otwarty przez stycznik KM1. Jest to konieczne, aby w przypadku awaryjnego wyłączenia grzałek pompa kontynuowała pracę, zapewniając obieg wody w instalacji grzewczej i jej przyspieszone schłodzenie. Radiatory triaków załączających grzałki i pompę nadmuchuje dwubiegowy wentylator komputerowy M1 o wymiarach 80x80x20 mm, zasilany napięciem 12 V. Do modułu przełączników triakowych podłączone są dwukolorowe diody LED HL1-HL4. Ich czerwone kryształy świecące zapalają się, gdy napięcie sieciowe zostanie podane na wejścia odpowiednich przełączników triakowych, a zielone - gdy ich triaki zostaną rozwarte. W tym drugim przypadku kolor świecenia diody LED zmienia się na żółty, co oznacza, że na grzałkę lub pompę podawane jest napięcie sieciowe. Diody VD1-VD8 chronią diody LED przed napięciem wstecznym. Czujniki temperatury wody na wylocie z kotła (BK1), na jego wlocie (BK2) oraz temperatury powietrza w ogrzewanym pomieszczeniu (BK3) są podłączone do modułu mikrokontrolera poprzez moduł zasilacza oraz połączenia międzymodułowe. Na wyjściach czujników BK1 - BK3 montowane są części filtrujące (odpowiednio R1C1, R2C2, R3C3). Zgodnie ze schematem do zacisków 1, 2 czujników i wolnych zacisków rezystorów wlutowuje się krótkie przewody standardowych kabli USB z wtyczkami złączy USB-A. Standardowe samochodowe czujniki temperatury płynu chłodzącego 1-2 są stosowane jako obudowy dla czujników VK19 i VK3828, z których usunięto wszystkie „wnętrza”. Czujniki DS18B20 wraz z przylutowanymi do nich częściami oraz końcówkami przewodów wkładane są do uformowanych wnęk i wypełniane uszczelniaczem samochodowym. Po stwardnieniu szczeliwa czujnik VK1 wkręca się w miejsce dotychczasowego czujnika temperatury wody na wylocie z kotła. Średnica i skok gwintu są odpowiednie. Do zamontowania czujnika VK2 konieczne jest wykonanie wkładki z gwintowanym otworem w rurociągu doprowadzającym wodę do kotła. Kawałek rurki termokurczliwej jest nakładany na czujnik VKZ i koniec kabla prowadzącego do niego w celu ochrony przed wpływami zewnętrznymi. Czujnik ten umieszcza się w ogrzewanym pomieszczeniu z dala od źródeł ciepła i chroniony przed przeciągami. Czujniki VK5-VKZ podłącza się do złącza X1 modułu zasilacza oraz połączeń międzymodułowych przewodami wykonanymi z przedłużaczy USB z gniazdami kablowymi USB-A. jako wyłącznik termiczny SF1, sygnalizujący niedopuszczalne przegrzanie wody, zastosowano TM108 - standardowy wyłącznik wentylatora chłodnicy silnika samochodowego. Jest miejsce na jego montaż w kotle, skok gwintu i średnica są odpowiednie. Styki tego przełącznika są zwarte, gdy temperatura wody w kotle osiągnie 92 оC, co prowadzi do natychmiastowego zwolnienia twornika przez stycznik KM1 i wyłączenia wszystkich grzałek. Styki przełącznika SF1 otwierają się, gdy temperatura wody spadnie do 87 оC. Do analizy sygnałów z czujników oraz generowania sygnałów sterujących grzałkami i innymi urządzeniami układu wykorzystano opisany w [1] uniwersalny moduł mikrokontrolera wraz ze specjalnie opracowanym programem. W celu podłączenia wskaźników LED zamiast graficznego wyświetlacza LCD, moduł przeszedł niewielką modyfikację. Usunięto rezystor strojenia R15 regulujący kontrast LCD (numeracja elementów modułu jest zgodna ze schematem na rys. 1 w [1]). W efekcie zwolnione w ten sposób dwa styki złącza X4 służą do przesyłania dodatkowych sygnałów sterujących wskaźnikami LED. W tym celu pin 2 jest podłączony do wyjścia PC7 (pin 28), a pin 18 jest podłączony do wyjścia PD7 (pin 30) mikrokontrolera DD1. Schemat modułu sygnalizacyjno-sterującego LED podłączonego do modułu mikrokontrolera zamiast wyświetlacza LCD przedstawiono na rys. 2. Zainstalowano w nim trzycyfrowe siedmioelementowe wskaźniki LED HG1 - HG3 ze wspólną katodą, które wyświetlają informacje o pracy kotła. Zależą one od wybranego trybu pracy systemu grzewczego.
Mikrokontroler generuje informacje do wyświetlenia na wskaźnikach HG1-HG3 w postaci 24-bitowego kodu szeregowego, który jest przetwarzany przez trzy szeregowo połączone ośmiobitowe rejestry przesuwne na kod równoległy dostarczany do anod elementów wskaźnikowych. Pierwszy z tych rejestrów znajduje się w module mikrokontrolera (DD2 zgodnie z jego schematem). Służy wskaźnikowi HG1. Pozostałe dwa (DD1 i DD2 w rozważanym module wyświetlacza) obsługują odpowiednio wskaźniki HG2 i HG3. Wartość bitu wyższego rzędu rejestru DD24 jest ładowana jako pierwsza do rejestru 2-bitowego, a wartość bitu niższego rzędu rejestru DD2 modułu mikrokontrolera jest ładowana jako ostatnia. Diody LED HL1-HL3 modułu wyświetlacza wyświetlają sygnały sterujące grzałką generowane przez moduł mikrokontrolera, odpowiednio EK1, EK2 i EKZ. Dioda LED HL4 zapala się, gdy temperatura wody w kotle spada, a HL5 - gdy wzrasta. Za pomocą przycisków SB1-SB4 przełączają tryby pracy układu oraz zmieniają jego parametry. Schemat modułu przełączników triakowych pokazano na ryc. 3. Posiada cztery identyczne kanały. Oznaczenia pozycyjne elementów każdego z nich są opatrzone przedrostkami odpowiadającymi numerom kanałów. Sygnały sterujące generowane przez moduł mikrokontrolera podawane są poprzez złącze X1 do diod elektroluminescencyjnych transoptorów triakowych 1U1-4U1, które zapewniają izolację galwaniczną pomiędzy obwodami sterującym i wykonawczym.
Zastosowane transoptory MOC3063 [2] posiadają węzły do powiązania momentów otwarcia fototriaków z momentami przejścia przyłożonego do nich napięcia przez zero. To znacznie zmniejsza poziom szumów przełączania. Elementami wykonawczymi przełączników są mocne triaki 1VS1-4VS1 zainstalowane na radiatorach, które są nadmuchiwane przez wentylator M1 (patrz rys. 1). Jednostka sterująca tego wentylatora, podłączona do złącza X3, jest zamontowana na tranzystorze VT1. Sygnał do włączenia wentylatora dochodzi z mikrokontrolera do złącza X2 jednocześnie z pojawieniem się na X1 sygnału włączającego którąkolwiek z grzałek i znika po ustalonym czasie po wyłączeniu ostatniej z grzałek. Zapewnia to szybkie schładzanie nagrzanych triaków. Wszystkie wejścia zasilania (poprzez rezystory 1R5-4R5) i wyjścia (poprzez rezystory 1R6-4R6) kanałów przełączania są podłączone do złącza XP4, do którego podłączone są diody LED wskazujące napięcie sieciowe na wejściach (styki XT1-XT4) wyłączników i jego wygląd na stykach złącza X5, do którego podłączone są grzałki i pompa. na ryc. 4 przedstawia schemat modułu dla połączeń międzymodułowych oraz zasilania węzłów małej mocy. Transformator T1 obniża napięcie sieciowe z 220 V do 15 V, co następnie prostuje mostek diodowy VD1. Po wygładzeniu tętnień kondensatorami C2 i C3 wyprostowane napięcie jest stabilizowane przez integralne stabilizatory DA1 i DA2. Pierwsze wyprowadza napięcie 12 V do zasilania przekaźnika K1 i wentylatora M1 (patrz rys. 1), drugie - 5 V do zasilania modułu mikrokontrolera. Moduł zasilacza zawiera również jednostkę sterującą stycznikiem awaryjnego wyłączania nagrzewnicy, składającą się z tranzystora VT1 i przekaźnika K1.
Złącze X3 jest podłączone do modułu mikrokontrolera, a X4 do czujników temperatury. Złącze X5 wyprowadza sygnały sterujące grzałką i pompą, a także napięcia zasilania modułu przełączającego. Detale każdego modułu sterownika kotła zamontowane są na osobnej płytce drukowanej wykonanej z folii z włókna szklanego o grubości 1,5 mm. Rysunek płytki modułu mikrokontrolera dostępny jest w [1]. Rezystor trymera R15 nie jest na nim zainstalowany, a piny 2 i 18 złącza X4 są połączone z poprzednio wskazanymi wyjściami mikrokontrolera za pomocą zworek z izolowanego drutu. Żadne inne modyfikacje nie są wymagane. Płytka drukowana modułu wyświetlacza i sterowania jest dwustronna. Rysunek jego drukowanych przewodów pokazano na ryc. 5, a rozmieszczenie części - na ryc. 6. Jeśli ta płytka będzie produkowana w technologii bez boków, to krótkie odcinki gołego drutu. Wnioski części są również lutowane po obu stronach.
Pozostałe płytki obwodów drukowanych są jednostronne. Schemat płytki modułu przełącznika triakowego przedstawiono na rys. 7. Połączenia elektrod 1 triaków z polami kontaktowymi na płytce drukowanej wykonuje się przewodami izolowanymi o przekroju co najmniej 2,5 mm2. Wentylator M1 jest zamocowany na radiatorach w kształcie litery U triaków 1VS1 - 1VS4 (rys. 8). W tym celu w górnych półkach radiatorów wykonuje się gwintowane otwory. Schemat płytki modułu mocy oraz połączeń międzymodułowych przedstawiono na rys. 9.
Urządzenie wykorzystuje stałe rezystory MLT, S2-33, kondensatory tlenkowe K50-35 lub importowane, reszta kondensatorów to K73-17. Wszystkie mikroukłady i wskaźniki HG1-HG3 są zainstalowane w panelu. Jednostka sterująca kotła grzewczego jest montowana w obudowie z centrum muzycznego „LG” (ryc. 10). Na dolnym metalowym panelu obudowy, który stał się tylnym panelem urządzenia, zamocowane są wszystkie moduły, stycznik, wyłączniki automatyczne i inne duże części. Górny plastikowy panel zamienił się w przedni. Posiada otwory na wskaźniki i przyciski sterujące, a także na dostęp do wyłącznika SA1 i SA2-SA5. Boczne ścianki obudowy są docinane na żądane wymiary. W jego dolnej części znajdują się złącza do podłączenia czujników temperatury oraz zewnętrznych obwodów zasilających. Obwody zasilające bloku wykonane są z izolowanego drutu montażowego o przekroju co najmniej 2,5 mm2.
Sterowanie kotłem odbywa się za pomocą czterech przycisków umieszczonych na wyświetlaczu i sterowniku. W każdej chwili możesz zmienić temperaturę stabilizacji za pomocą przycisków SB4 „+” i SB3 „-”. Jeżeli czujnik mierzący temperaturę powietrza w pomieszczeniu nie zostanie podłączony, temperatura wody w kotle ustabilizuje się. Po podłączeniu tego czujnika jego odczyty są wyświetlane na wskaźniku, a temperatura w pomieszczeniu stabilizuje się. Wskaźnik HG1 modułu sygnalizacyjno-sterującego w trybie pracy wyświetla temperaturę zadaną powietrza w pomieszczeniu w przypadku obecności czujnika BK3, a bez niego temperaturę zadaną wody w kotle (na wylocie lub na wlocie w zależności od ustawiony tryb). Wskaźnik HG2 wyświetla zmierzoną temperaturę powietrza w pomieszczeniu lub wody wypływającej z kotła. Gdy podłączony jest czujnik temperatury powietrza, zmierzona temperatura wody na wylocie z kotła będzie wyświetlana na wskaźniku HG3, a na wlocie do kotła, gdy zostanie odłączony. Naciskając przycisk SB1 „Tryb” wchodzimy w tryb serwisowy i wybieramy parametr do zmiany. Przycisk SB3 „-” zmniejsza, SB4 „+” zwiększa wartość wybranego parametru. Poprzez naciśnięcie przycisku SB2 „Pamięć” wartości zmienionych parametrów są zapisywane do pamięci EEPROM mikrokontrolera. Aby przywrócić ustawienia domyślne, tj. powrócić do ich wartości, które obowiązywały w momencie pierwszego włączenia systemu, należy przytrzymać wciśnięty przycisk SB2 „Pamięć” przez ponad 5 sekund. Gdy rozlegnie się ciągły sygnał dźwiękowy, przycisk można zwolnić. W trybie serwisowym na wskaźniku HG2 wyświetlana jest litera П z numerem nastawianego parametru, a na wskaźniku HG1 jego wartość. Wszystkie regulowane parametry, ich limity i wartości domyślne są pokazane w tabeli. Obejmuje również parametry, które są ustawiane w trybie pracy, a zatem nie mają symboli na wskaźniku. Są to wartości temperatury wody w kotle lub powietrza w pomieszczeniu utrzymywanej przez system grzewczy. Wszystkie parametry mogą przyjmować tylko wartości całkowite. Należy pamiętać, że program mikrokontrolera nie sprawdza ich poprawności. Z tego powodu przy zmianie parametrów należy zachować zdrowy rozsądek i ostrożność. Z trybu serwisowego można wyjść na trzy sposoby. Po pierwsze, dzieje się to po naciśnięciu przycisku „Pamięć” i zapisaniu informacji do pamięci EEPROM. Po drugie automatycznie po minucie od ostatniego naciśnięcia dowolnego przycisku. Po trzecie, w wyniku wyliczenia wszystkich parametrów przed wejściem w tryb pracy. Wszystkim naciśnięciom przycisków towarzyszą dźwięki potwierdzające. Zmienione wartości parametrów, które nie są zapisane w pamięci EEPROM obowiązują tylko do momentu wyłączenia urządzenia. Gdy moduł mikrokontrolera jest włączany po raz pierwszy z właśnie załadowanym z niego programem, domyślne wartości parametrów są nadpisywane w pamięci EEPROM mikrokontrolera. Ale w tym celu pamięć EEPROM musi być czysta (zawierać 0FFH we wszystkich komórkach), w przeciwnym razie informacje nie zostaną nadpisane, wszystkie parametry będą musiały zostać ustawione ręcznie. Po zainicjowaniu czujników temperatury i układu wskazań program sprawdza stan wyłącznika termicznego SF1 i jeśli temperatura wody jest poniżej dopuszczalnego poziomu, wydaje krótki sygnał dźwiękowy gotowości i załącza stycznik. Po ustaleniu, które czujniki są podłączone, program steruje grzałkami, utrzymując zadaną temperaturę wody w kotle lub powietrza w pomieszczeniu. Odczyty brakującego lub uszkodzonego czujnika są zastępowane na wskaźniku przez trzy kreski. Przy temperaturze niższej od zadanej załączana jest pompa, triak wentylatora chłodzącego, a co za tym idzie w określonych odstępach czasu grzałki. Po osiągnięciu ustawionej temperatury elementy grzejne wyłączają się jeden po drugim. Domyślnie pompa kontynuuje pracę bez wyłączania się, ale parametrem P_2 można ustawić jej wyłączenie po czasie określonym parametrem P_3 lub gdy temperatura wody spadnie do wartości określonej parametrem P_4. Wentylator nadmuchu triaków wyłącza się po czasie ustawionym parametrem P_10 po wyłączeniu ostatniej grzałki. Gdy temperatura spadnie o liczbę stopni ustawioną parametrem P_1, grzałki zostaną ponownie włączone i cykl regulacji temperatury zostanie powtórzony. Im wyższa wartość tego parametru, tym rzadziej grzałki włączają się, ale dłużej pracują.
Pliki PCB w formacie Sprint Layout 5.0 oraz program mikrokontrolera można pobrać z ftp://ftp.radio.ru/pub/2014/03/epo_evan.zip. literatura
Autor: V. Kiba
Sztuczna skóra do emulacji dotyku
15.04.2024 Żwirek dla kota Petgugu Global
15.04.2024 Atrakcyjność troskliwych mężczyzn
14.04.2024
▪ Nowy przetwornik ADC delta-sigma ▪ Odnaleziony enzym rozwiąże problem biopaliwa ▪ Te dzieci są w naszych wątrobach
▪ sekcja serwisu Przetwornice napięcia, prostowniki, falowniki. Wybór artykułu ▪ Artykuł Krezusa. Popularne wyrażenie ▪ artykuł Kompozycje do perfum (perfumy). Proste przepisy i porady ▪ artykuł Zasilacz, 12 V 20 A. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony