Управління електричним опалювальним казаном. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Регулятори потужності, термометри, термостабілізатори

 Коментарі до статті

Пропонований мікроконтролерний блок управління розроблений і виготовлений замість не забезпечує достатньої зручності експлуатації штатного блоку управління електричного котла опалення "ЕВАН ЕПО-7,5/220 B". Він може бути застосований і для керування іншими електронагрівальними приладами.

Після купівлі та встановлення котла "ЕВАН ЕПО-7,5/220 B" виявилися недоліки блоку управління, яким він укомплектований. Головний з них - одночасне включення та вимкнення трьох встановлених у казані електронагрівачів. Виникаючі при цьому кидки струму і перепади напруги в мережі настільки великі, що викликають збої в роботі деяких електронних приладів, що живляться від неї. Траплялися навіть виходи їх із ладу. Крім того, потужний контактор, який періодично включав і вимикав нагрівачі для підтримки заданої температури, гуркотів на весь будинок, а блок, в якому він був встановлений, що висів на стіні, при цьому "підстрибував", поки не впав і не розбився. Було вирішено не ремонтувати цей блок, а розробити і виготовити новий, по можливості усунувши недоліки та розширивши функції, що виконуються.

Новий блок управління був зроблений чотириканальним з електронною комутацією. Три канали керують нагрівачами з розносом за часом, що значно знижує кидки струму, що споживається від мережі. Контактор використовується лише для аварійного вимкнення нагрівачів у разі перегріву котла. Четвертий канал керує водяним насосом системи опалення. Передбачено режим швидкого розігріву котла до заданої температури при вимкненому насосі з наступним його включенням для подачі гарячої води до системи опалення.

Нова система, як і стара, стабілізує температуру води на виході з котла, хоча можна переключитися на її стабілізацію на вході. Якщо під'єднати до блоку керування датчик температури повітря в приміщенні, система автоматично переходить у режим стабілізації цього параметра.

Схема нового блоку управління разом із датчиками температури та виконавчими пристроями (нагрівачами та водяним насосом) зображена на рис. 1. Систему опалення включають та вимикають вимикачем SA1, що подає мережеву напругу на модуль живлення. Після цього починають працювати решта модулів блоку управління. На нагрівачі ЕК1-ЕК3 напруга 220 надходить через контактор KM1, автомати захисту мережі SA3-SA5 і модуль симисторних комутаторів, керованих сигналами, що формуються в мікроконтролерному модулі. Тип контактора – NC1 -25. Коли казан нормально працює, його контакти замкнуті.

Рис. 1 (натисніть , щоб збільшити)

Ланцюг управління двигуном M2, що приводить в рух водяний насос, в яку входять автомат SA2 і один з каналів модуля симісторного, відрізняється лише тим, що її розмикання контактором KM1 не передбачено. Це необхідно, щоб у разі аварійного відключення нагрівачів насос продовжив працювати, забезпечуючи циркуляцію води у системі опалення та її прискорене охолодження. Тепловідводи симісторів, що комутують нагрівачі та насос, обдує двошвидкісний комп'ютерний вентилятор M1 типорозміру 80x80x20 мм з напругою живлення 12 В.

До модуля симісторних комутаторів підключено двокольорові світлодіоди HL1-HL4. Їхні кристали червоного кольору світіння включаються при подачі напруги на входи відповідних симісторних комутаторів, а зелені - при відкриванні їх симісторів. В останньому випадку колір свічення світлодіода стає жовтим, це сигналізує про те, що на нагрівач або насос подається мережева напруга. Діоди VD1-VD8 захищають світлодіоди від зворотної напруги.

Датчики температури води на виході з котла (BK1), на його вході (BK2), а також температури повітря в опалювальному приміщенні (BK3) підключені до мікроконтролерного модуля через модуль живлення та міжмодульних з'єднань. На висновках датчиків BK1 – BK3 змонтовані деталі фільтрів (відповідно R1C1, R2C2, R3C3). До висновків 1, 2 датчиків та вільних висновків резисторів припаяні, згідно зі схемою, дроти коротких відрізків стандартних USB-кабелів з вилками роз'ємів USB-A.

Як корпуси для датчиків ВК1 і ВК2 використані стандартні автомобільні датчики температури охолоджуючої рідини 19-3828, з яких видалені всі "начинки". Датчики DS18B20 разом з припаяними до них деталями і кінцями кабелів вставлені в порожнини, що утворилися, і залиті автомобільним герметиком.

Після затвердіння герметика датчик ВК1 загвинчують місце раніше наявного датчика температури води на виході з котла. Діаметр та крок різьблення підходять. Щоб встановити датчик ВК2, необхідно зробити вставку з отвором різьбовим у трубопроводі, що підводить воду до котла.

На датчик ВКЗ і кінець кабелю, що веде до нього, для захисту від зовнішніх впливів надягають відрізок термоусаджуваної трубки. Цей датчик поміщають у віддаленому від джерел тепла та захищеному від протягів місці опалювального приміщення.

З роз'ємом Х5 модуля живлення та міжмодульних з'єднань датчики ВК1-ВКЗ з'єднані кабелями, виготовленими з USB-подовжувачів з кабельними розетками USB-A. як термовимикач SF1, що сигналізує про неприпустиме перегрівання води, використаний ТМ108 - стандартний автомобільний вимикач вентилятора системи охолодження двигуна. Місце для його встановлення в котлі є, крок та діаметр різьблення підходять. Контакти цього вимикача замикаються, коли температура води в котлі досягає 92 ^оЗ, що призводить до негайного відпускання якоря контактором KM1 і вимкнення всіх нагрівачів. Розмикаються контакти вимикача SF1 при зниженні температури води до 87 ^оС.

Для аналізу сигналів датчиків та формування сигналів управління нагрівачами та іншими пристроями системи застосовано універсальний мікроконтролерний модуль, описаний у [1], зі спеціально розробленою програмою. Щоб замість графічного РКІ підключити до нього світлодіодні індикатори, модуль зазнав невеликої доробки. Видалено регулював контрастність РКІ підстроювальний резистор R15 (нумерація елементів модуля - згідно зі схемою на рис. 1 в [1]). Два контакти роз'єму X4, що звільнилися в результаті цього, використані для передачі додаткових сигналів управління світлодіодними індикаторами. Для цього контакт 2 з'єднаний з виходом PC7 (висновком 28), а контакт 18 - з виходом PD7 (висновком 30) мікроконтролера DD1.

Схема підключеного до мікроконтролерного модуля замість РКІ модуля світлодіодної індикації та управління зображена на рис. 2. У ньому встановлено трирозрядні семіелементні світлодіодні індикатори HG1 - HG3 із загальним катодом, на які виводяться відомості про роботу котла. Вони залежать від вибраного режиму роботи системи опалення.

Рис. 2 (натисніть , щоб збільшити)

Інформацію для відображення на індикаторах HG1-HG3 мікроконтролер формує у вигляді послідовного 24-розрядного коду, який три з'єднані послідовно восьмирозрядних зсувних регістру перетворюють на паралельний код, що подається на аноди елементів індикаторів. Перший із цих регістрів знаходиться в мікроконтролерному модулі (DD2 за його схемою). Він обслуговує індикатор HG1. Два інших (DD1 і DD2 в модулі індикації) обслуговують відповідно індикатори HG2 і HG3. Першим у 24-розрядний регістр завантажується значення старшого розряду регістра DD2, останнім – значення молодшого розряду регістра DD2 мікроконтролерного модуля.

Світлодіоди HL1-HL3 модуля індикації відображають сформовані мікроконтролерним модулем сигнали управління нагрівачами, відповідно ЕК1, ЕК2 та ЕКЗ. Світлодіод HL4 вмикається, коли температура води в казані падає, а HL5 - коли вона зростає. За допомогою кнопок SB1-SB4 перемикають режими роботи системи та змінюють їх параметри.

Схема модуля симисторних комутаторів представлена ​​рис. 3. У ньому чотири однакові канали. Позиційні позначення елементів кожного з них мають префікси, що збігаються з номерами каналів. Керуючі сигнали, сформовані мікроконтролерним модулем, надходять через роз'єм X1 на випромінюючі діоди симісторних оптронів 1U1-4U1, що забезпечують гальванічну розв'язку між керуючими та виконавчими ланцюгами.

Рис. 3 (натисніть , щоб збільшити)

Застосовані оптрони MOC3063 [2] мають вузли прив'язки моментів відкривання фотосимісторів до моментів переходу напруги, що додається до них, через нуль. Це значно зменшує рівень комутаційних перешкод. Виконавчі елементи комутаторів – потужні симістори 1VS1-4VS1, встановлені на тепловідведеннях, які обдуває вентилятор M1 (див. рис. 1).

Вузол управління цим вентилятором, що підключається до гнізда X3, зібраний на транзисторі VT1. Сигнал включення вентилятора надходить від мікроконтролера на роз'єм X2 одночасно з появою на X1 сигналу, що включає будь-який з нагрівачів, а знімається через встановлений час після вимкнення останнього з нагрівачів. Це забезпечує швидке охолодження симісторів, що нагрілися.

Всі силові входи (через резистори 1R5-4R5) і виходи (через резистори 1R6-4R6) каналів комутації з'єднані з роз'ємом XP4, до якого підключають світлодіоди-індикатори подачі мережевої напруги на входи (контакти XT1-XT4) комутаторів X5, до яких підключені нагрівачі та насос.

На рис. 4 зображена схема модуля міжмодульних з'єднань та живлення малопотужних вузлів. Трансформатор Т1 знижує мережну напругу 220 до 15 В, яке потім випрямляє діодний міст VD1. Після згладжування пульсацій конденсаторами С2 та С3 випрямлену напругу стабілізують інтегральні стабілізатори DA1 та DA2. Перший видає напругу 12 для живлення реле K1 і вентилятора М1 (див. рис. 1), другий - 5 В для живлення мікроконтролерного модуля. У модулі живлення знаходиться вузол управління контактором аварійного відключення нагрівачів, що складається з транзистора VT1 і реле K1.

Рис. 4 (натисніть , щоб збільшити)

Роз'єм Х3 з'єднують із мікроконтролерним модулем, а Х4 - з датчиками температури. На роз'єм Х5 виведені сигнали управління нагрівачами і насосом, а також напруги живлення для модуля комутації.

Деталі кожного модуля блоку керування котлом монтують на окремій друкованій платі із фольгованого склотекстоліту товщиною 1,5 мм. Креслення плати мікроконтролерного модуля є в [1]. Підстроювальний резистор R15 на ній не встановлюють, а контакти 2 і 18 роз'єму X4 з'єднують із зазначеними раніше висновками мікроконтролера перемичками із ізольованого дроту. Інших доробок не потрібно.

Друкована плата модуля індикації та управління – двостороння. Креслення її друкованих провідників зображено на рис. 5, а розташування деталей – на рис. 6. Якщо ця плата виготовлятиметься за технологією без сторін короткі відрізки неізольованого дроту. Висновки деталей також пропаюють із двох сторін.

Рис. 5

Рис. 6

Інші друковані плати – односторонні. Креслення плати модуля симисторних комутаторів показано на рис. 7. З'єднання електродів 1 симісторів з контактними майданчиками на друкованій платі виконують ізольованими проводами перерізом не менше 2,5 мм.². Вентилятор M1 закріплений на П-подібних тепловідведення симісторів 1VS1 - 1VS4 (рис. 8). Для цього у верхніх полицях тепловідводів зроблено різьбові отвори. Креслення плати модуля живлення та міжмодульних з'єднань зображено на рис. 9.

Рис. 7

Рис. 8

Рис. 9

У пристрої застосовані постійні резистори МЛТ, С2-33, оксидні конденсатори К50-35 або імпортні, решта конденсаторів - К73-17. Усі мікросхеми та індикатори HG1-HG3 встановлені на панелі.

Блок керування опалювальним котлом зібраний у корпусі від музичного центру LG (рис. 10). На нижній металевій панелі корпусу, яка стала задньою панеллю блоку, закріплені всі модулі, контактори, автомати захисту мережі та інші великі деталі. Верхня пластмасова панель перетворилася на передню. В ній зроблені отвори для індикаторів та кнопок керування, а також для доступу до вимикача SA1 та автоматів захисту мережі SA2-SA5. Бічні стінки корпусу обрізані до розмірів. У нижній частині розташовані роз'єми для підключення датчиків температури і зовнішніх силових ланцюгів. Силові ланцюги блоку виконані ізольованим монтажним дротом перетином не менше 2,5 мм.².

Рис. 10

Керують котлом за допомогою чотирьох кнопок, встановлених у блоці індикації та керування. Змінити температуру стабілізації можна у будь-який момент кнопками SB4 "+" та SB3 "-". Якщо датчик, який вимірює температуру повітря в приміщенні, не підключений, температура води в котлі стабілізується. З підключенням цього датчика на індикатор виводяться його показання та стабілізується температура у приміщенні.

На індикатор HG1 модуля індикації та керування в робочому режимі виводиться за наявності датчика BK3 задана температура повітря в приміщенні, а без нього – задана температура води в котлі (на виході або на вході в залежності від встановленого режиму). На індикаторі HG2 виводиться виміряна температура повітря в приміщенні або води на виході з котла. На індикатор HG3 при підключеному датчику температури повітря буде виведено виміряну температуру води на виході котла, а при відключеному - на вході до нього.

Натисканнями на кнопку SB1 "Режим" входять у сервісний режим та вибирають параметр, який передбачається змінити. Кнопкою SB3 "-" зменшують, SB4 "+" збільшують значення вибраного параметра. Натисканням на кнопку SB2 "Пам'ять" записують значення змінених параметрів в EEPROM мікроконтролера. Для відновлення параметрів, заданих за замовчуванням, тобто повернення до їх значень, що діяли при першому увімкненні системи, необхідно утримувати кнопку SB2 "Пам'ять" натиснутою понад 5 с. Коли пролунає безперервний звуковий сигнал, можна відпустити кнопку.

У сервісному режимі на індикатор HG2 виводиться літера П з номером регульованого параметра, а індикатор HG1 - його значення. Усі регульовані параметри, межі їх зміни та значення за замовчуванням вказані у таблиці. У неї включені також параметри, що задаються в робочому режимі, тому не мають умовних позначень на індикаторі. Це значення підтримуваної системою опалення температури води в котлі або повітря в приміщенні. Усі параметри можуть приймати лише цілі значення. Слід пам'ятати, що програма мікроконтролера не перевіряє їхню коректність. З цієї причини, змінюючи параметри, слід керуватися здоровим глуздом і бути обережним.

Передбачено три способи виходу із сервісного режиму. По-перше, це відбувається після натискання на кнопку "Пам'ять" та запису інформації в EEPROM. По-друге, автоматично за хвилину після останнього натискання на будь-яку кнопку. По-третє, в результаті перебору всіх параметрів до виходу робочого режиму. Всі натискання на кнопки супроводжуються звуковими сигналами, що підтверджують. Змінені параметри, не записані в EEPROM, діють лише до вимкнення пристрою.

При першому включенні мікроконтролерного модуля з щойно завантаженою програмою з неї в EEPROM мікроконтролера переписуються значення параметрів, задані за замовчуванням. Але для цього EEPROM має бути чистою (містити 0FFH у всіх осередках), інакше інформація не буде переписана, всі параметри доведеться встановлювати вручну.

Після ініціалізації датчиків температури та системи індикації програма перевіряє стан термовимикача SF1 і, якщо температура води нижче допустимої, подає короткий звуковий сигнал готовності та включає контактор. Визначивши, які датчики підключені, програма керує нагрівачами, підтримуючи задану температуру води у котлі чи повітря у приміщенні. Покази відсутнього або несправного датчика замінюються на індикаторі трьома тире.

При температурі нижче за задану включаються насос, вентилятор охолодження симісторів і по черзі через задані проміжки часу - нагрівальні елементи. Після досягнення заданої температури нагрівальні елементи по черзі вимикаються. За замовчуванням насос продовжує працювати, не вимикаючись, але параметром П_2 можна встановити його вимкнення через певний параметром П_3 проміжок часу або при зниженні температури води до заданого параметром П_4 значення. Вентилятор обдування симісторів вимикається через встановлений параметром П_10 час після вимкнення останнього нагрівача.

Коли температура зменшиться на задане параметром П_1 число градусів, знову буде включено нагрівачі і цикл регулювання температури повториться. Чим більше значення цього параметра, тим рідше вмикаються, але довше працюють нагрівачі.

Файли друкованих плат у форматі Sprint Layout 5.0 та програму мікроконтролера можна завантажити з ftp://ftp.radio.ru/pub/2014/03/epo_evan.zip.

література

1. Кіба В. Універсальний мікроконтролерний модуль з графічним РКІ. – Радіо, 2010, № 3, с. 28-30.
2. 6-pin DIP zero-cross phototriac driver optocoupler. - mkpochtoi.narod.ru/MOC3061_MOC3062_MOC3063_zerocross_ ds.pdf.

Автор: В. Кіба

Дивіться інші статті розділу Регулятори потужності, термометри, термостабілізатори.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Застигання сипких речовин 30.04.2024

У світі науки існує досить загадок, і однією з них є дивна поведінка сипких матеріалів. Вони можуть поводитися як тверде тіло, але раптово перетворюватися на текучу рідину. Цей феномен став об'єктом уваги багатьох дослідників, і, можливо, нарешті ми наближаємося до розгадки цієї загадки. Уявіть собі пісок у пісочному годиннику. Зазвичай він тече вільно, але в деяких випадках його частинки починають застрягати, перетворюючись з рідкого стану на тверде. Цей перехід має важливе значення для багатьох областей, починаючи від виробництва ліків та закінчуючи будівництвом. Дослідники зі США спробували описати цей феномен і наблизитися до його розуміння. У ході дослідження вчені провели моделювання в лабораторії, використовуючи дані про пакети полістиролових кульок. Вони виявили, що вібрації усередині цих комплектів мають певні частоти, що означає, що через матеріал можуть поширюватись лише певні типи вібрацій. Отримані ...>>

Імплантований стимулятор мозку 30.04.2024

В останні роки наукові дослідження в галузі нейротехнологій зробили величезний прогрес, відкриваючи нові обрії для лікування різних психіатричних та неврологічних розладів. Одним із значних досягнень стало створення найменшого імплантованого стимулятора мозку, представленого лабораторією Університету Райса. Цей новаторський пристрій, який отримав назву Digitally Programmable Over-brain Therapeutic (DOT), обіцяє революціонізувати методи лікування, забезпечуючи більше автономії та доступності для пацієнтів. Імплантат, розроблений у співпраці з Motif Neurotech та клініцистами, запроваджує інноваційний підхід до стимуляції мозку. Він живиться через зовнішній передавач, використовуючи магнітоелектричну передачу енергії, що виключає необхідність дротів та великих батарей, типових для існуючих технологій. Це робить процедуру менш інвазивною та надає більше можливостей для покращення якості життя пацієнтів. Крім застосування у лікуванні резист ...>>

Сприйняття часу залежить від того, на що людина дивиться 29.04.2024

Дослідження у галузі психології часу продовжують дивувати нас своїми результатами. Нещодавні відкриття вчених з Університету Джорджа Мейсона (США) виявилися дуже примітними: вони виявили, що те, на що ми дивимося, може сильно впливати на наше відчуття часу. У ході експерименту 52 учасники проходили серію тестів, оцінюючи тривалість перегляду різних зображень. Результати були дивовижні: розмір і деталізація зображень значно впливали на сприйняття часу. Більші і менш захаращені сцени створювали ілюзію уповільнення часу, тоді як дрібні та більш завантажені зображення викликали відчуття його прискорення. Дослідники припускають, що візуальний безлад чи перевантаження деталями можуть утруднити наше сприйняття навколишнього світу, що у свою чергу може призвести до прискорення сприйняття часу. Таким чином було доведено, що наше сприйняття часу тісно пов'язане з тим, що ми дивимося. Більші і менш ...>>

Випадкова новина з Архіву Віртуалізація мережевих функцій на 64-бітній однокристальній ARM-системі 09.10.2014 Компанія AMD представила своє перше рішення для віртуалізації мережевих функцій (NFV) на базі 64-бітної однокристальної ARM-системи та оголосила про початок постачання тестових зразків замовникам. Демо-версія NFV-рішення побудована на 64-бітній однокристальній ARM-системі AMD Embedded R-серії під кодовою назвою Hierofalcon. На сьогоднішній день вона підтримується технологіями двох ключових партнерів - Aricent для мережевого програмного стека і Mentor Graphics для Linux-продуктів і інструментів, що вбудовуються, повідомили CNews в AMD. Загалом NFV-рішення покликане допомогти мережним та телекомунікаційним сервіс-провайдерам з повністю віртуалізованою комунікаційною інфраструктурою спростити розгортання та управління, при цьому скоротити витрати. Серед можливостей ARM NFV-рішення: віртуалізація функціоналу пакету даних на мережевому та обслуговуючому шлюзі, а також вузлі управління мобільністю. Крім віртуалізації апаратних компонентів також забезпечується можливість міграції трафіку між однокристальною ARM-системою AMD Embedded R-серії і другим поколінням гібридних процесорів AMD R-серії на архітектурі x86 в режимі реального часу. Як вважають у компанії, нове ARM NFV-рішення від AMD оцінять провайдери телекомунікаційних мережевих інфраструктур, зацікавлені у створенні гнучких програмно-визначуваних мереж (SDN) для управління мережевими послугами з апаратним забезпеченням, що настроюється, спрощення робочих процесів і зниження витрат. NFV дозволяє позбавитися численного мережевого обладнання, наприклад, роутерів і шлюзів, за рахунок переміщення функціоналу з виділених апаратних пристроїв на базові сервери. Завдяки NFV основна частина завдань, які вирішуються сьогодні за допомогою використання спеціалізованих пристроїв, може бути передана софту під керуванням універсального апаратного обладнання. В результаті мережеві та телекомунікаційні сервіс-провайдери отримують просту у розгортанні та управлінні повністю віртуалізовану комунікаційну інфраструктуру, включаючи віртуальні сервери, мережі та системи зберігання даних. AMD створює умови як для нових, так і для існуючих провайдерів для розробки та впровадження NFV-інфраструктури і на x86-, і на ARM-архітектурі, що повністю відповідає їх вимогам до продуктивності, вартості та комплексного підходу, наголосили в компанії. "Від мереж до дата-центрів телекомунікаційний ландшафт стрімко змінюється через появу безлічі нових пристроїв і методів передачі відео, зображень і даних, які вимагають більш ефективних мережевих рішень, - зазначив Скотт Ейлор, віце-президент і генеральний директор підрозділу вбудованих рішень, AMD. - Демо-версія нашого першого NFV-рішення на однокристальній 64-бітній ARM-системі є ще одним кроком вперед у нашій роботі над продуктами на базі ARM- та x86-архітектур, що пропонують OEM-партнерам та телеком-провайдерам нові можливості щодо створення, розгортання та управління мережевими сервісами".

Інші цікаві новини:

▪ Електромобіль піднімається швидше

▪ Авіаційне паливо з водоростей

▪ LG відмовилася від бізнесу мобільних телефонів

▪ Перекис водню як ліки для мурах

▪ У лікарню – без краватки

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ Розділ сайту Веселі завдання. Добірка статей

▪ стаття Ринок цінних паперів. Шпаргалка

▪ стаття Яка акторка дала ім'я ефекту, коли спроба видалення інформації призводить до її більшого поширення? Детальна відповідь

▪ стаття Гуарана. Легенди, вирощування, способи застосування

▪ стаття Правила техніки безпеки під час електротехнічних робіт. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття УМЗЧ із симетричним входом без загальної ООС. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024