Самоделки на микроконтроллерах

авторский проект Александра Писанца

+38 097 8875581
 Skype: alex
Е-mail: im48@yandex.ru

Терморегулятор для отопления

Оцените материал
(15 голосов)

Самодельный терморегулятор для отопления, управляя электрическим котлом, разработан для обогрева трехэтажного административного здания. Применяя данный терморегулятор, управление происходит отоплением, без задания температуры вручную. Все вычисления происходят в микропроцессорном блоке управления автоматически исходя из показаний двух выносных датчика температуры (t1,t2).

11

Первый датчик фиксирует температуру на улице, на основании полученных данных происходит установка температуры для отопления. Второй расположен на обратной подачи отопительной системы, выполняющий функцию поддержания заданной температуры в системе отопления. Для успешной работы все отопительной системы установлен циркуляционный насос (M).

2 3                                                                                                                                                                                                                                                                                       рис.1                                                                                                                                       

Табличные данные взяты с прибора теплосети, которые уже есть в продаже, но цена таких приборов слишком высокая. По этой причине и разработан самодельный бюджетный терморегулятор для отопления. Данные в таблице являются показаниями среднесуточного замера уличного датчика температуры. В моей разработке управление отоплением происходит на основании результата четырёх замеров уличного датчика температуры с интервалом пять минут. Вычисление температуры происходит, каждые двадцать минут. Программа вычисляет среднюю температуру за прошедшие двадцать минут и на основании полученного результата задает температуру отопительной системы.
Пример: -3C, -2C, - 1C, -2C, = -2С (45С)
Данный метод хорош для больших зданий, где нет возможности регулировать температуру в каждой комнате, но нужно обеспечить комфортную температуру 22С в комнатах.
Основная проблема заключается в отсутствии обратной связи – невозможно регулировать параметры теплоносителя в зависимости от степени нагрева воздуха в каждом помещении. Именно поэтому при колебаниях внешней температуры составляется температурный график.

Терморегулятор

Здание может оказаться, к примеру, не утепленным. Теплопотери такого здания будут большими, нагрева может оказаться не достаточным для нормального отопления помещений. В терморегуляторе есть возможность сдвигать табличные данные. При помощи двух тактовых кнопок, на десять градусов, в большую, либо в меньшую сторону, изменить табличные данные. При этом максимальная температура отопительной системы не превысит 70С, данные только смещаются. Таким образом вся таблица смещается. Все изменения происходят для нулевого значения температуры. По умолчанию в прошивке установлено, 0С на улице – 43С в отопительной системе. Удерживая одновременно две тактовые кнопки, терморегулятор переходит в режим программирования. На индикаторе мигает установленное значение для 0С. Для изменения данного значения, нажимается, одна из двух тактовых кнопок. Так происходит изменение значения для 0 градусов, которое не может быть заданным больше 53С и меньше 33С. Выход из режима программирования выполняется автоматически, через три секунды, как только не фиксируются нажатие тактовых кнопок на приборе.                                                                              

Управление отоплением выполняется следующим образом:  
Блок управления терморегулятора управляет пятью группами нагревательных элементов (рис.1). В моем случае все пять групп задействованы, мощность каждой группы нагревательных элементов составляет 5 киловатта. Суммарная мощность электрического котла, 25 киловатт. Так как мощность и напряжение применяемых нагревательных тэнов может быть разной, нагревательные элементы подключаются через пускатели. Для управления своей группой пускателя в схеме используются симисторы. Они, по сравнению с релейным выходом, лишены недостатка подгорания контактов, что значительно увеличивает срок службы терморегулятора. Установив радиаторы на симисторы, управлять однофазными нагревательными элементами, суммарная мощность которых не превышает 2 киловатт, можно без использования дополнительных пускателей.
Первоначальная заданная температура воды для отопительной системы  к примеру 40С достигнута, все пять групп отключаются, нагрева нет. Подключается только первая группа нагревательных элементов, когда температура воды в отопительной системе ниже 39С, так сделан гистерезис в один градус. Микропроцессорный блок управления через три минуты после включения первой ступени, анализирует динамику изменения температуры воды в отопительной системе. Если температура воды не достигла желаемой (40С) либо продолжает остывать, в работу по очереди вступают следующие ступени. По достижению заданной температуры (40С) нагрев выключается, весь процесс повторяется сначала.

Первоначальное включение терморегулятора:

Терморегулятор для отопления  производит замер двух датчиков температуры. Основываясь на полученном результате происходит либо включение, либо не включение нагрева. Включатся все пять групп нагревательных элементов одновременно, как только температура на улице будет ниже +10С. (смотри табл.). Также температура воды в отоплении должна быть ниже установленной. В качестве аварийного режима терморегулятор в отопительной системe, анализирует наличие воды (рис 2). Когда вода ниже уровня, либо отсутствует вовсе, управление отоплением запрещает нагрев. На индикаторе терморегулятора мигают четыре прочерка, сигнализируя об отсутствии воды в системе. Последующее вычисление температуры для отопления происходят спустя сорок двадцать, данный момент уже описывал.

2 2   датчик уровня

Некоторые моменты о сборке электронного устройства

Электроника терморегулятора для отопления, размещается на двух печатных платах, которые вам нужно изготовить. Для просмотра и распечатки вам понадобится программа SprintLaut, не ниже версии 6.0. Терморегулятор для отопления крепится на дин рейку благодаря корпусу серии Z101 белого цвета. Но нечто не мешает расположить всю электронику в другой корпус, подходящий по размерам, главное чтобы вас устраивало. В корпусе Z101 не предусмотрено окно для индикатора, так что придется самостоятельно разметить и вырезать. Номиналы радиодеталей указаны на схеме, кроме клеммников. Для подключения проводов я применил клеммники серии WJ950-9.5-02P (9шт.) но их можно заменить на другие, при выборе учитывайте чтобы шаг между ножками совпадал, также высота клеммника не мешала закрываться корпусу. В терморегуляторе применяется микроконтроллер, который нужно запрограммировать, конечно, прошивку я также предоставляю в свободном доступе. Прошивая микроконтроллер, установите работу внутреннего тактового генератора микроконтроллера на 8Мгц.

 

Скачать программу для Atmel Studio 6.2. Скачать прошивку, схему, печатки  Скачать файл 

 

Прочитано 4821 раз

Галерея изображений

Комментарии   

+1 # AK_Kiev 25.11.2016 10:22
Спасибо за исходники
Ответить | Ответить с цитатой | Цитировать
0 # Александр 25.11.2016 11:05
Не думал что кому то нужны исходники :-)
Ответить | Ответить с цитатой | Цитировать
0 # AK_Kiev 25.11.2016 14:50
Исходники - это материал для изучения логики программ и принципов настроек периферии.
Я, на пример, не имею ни одного мега 16-го камешка. Делаю свои мелкие поделки или на АрдуиноПро - т.е. мега 328P или на тинях 13 и 44.
Вот стало интересно попробовать STM 8 и 32. Заказал с Али несколько вариантов контроллеров. Пока идут, все думаю и не могу выбрать IDE. В сравнении с привычными и уже ствашими удобными Атмел Студио и оболочки Ардуино, для STM ни чего аналогичного не нашел пока.

Не будет ли у Вас серии 'передач' по STM?
Ответить | Ответить с цитатой | Цитировать
+2 # Автор 25.11.2016 19:28
Лично мне легче написать все самому, чем разбираться в чюжом коде :roll: . Например в программе терморегулятора я особо не старался как то оптимизировать код. А вот для GSM модуля, все оптимизирую, но не как не доделаю программу. Насчет STM я их сам плохо знаю, просто нет нужды их изучать, c головой AVR хватает, хоты данные микроконтроллеры и дороже.
Ответить | Ответить с цитатой | Цитировать

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить