Sterownik grzejnika elektrycznego
advertisement
++ 2845 Sterownik grzejnika elektrycznego wać tani grzejnik elektryczny wraz z... opisanym sterownikiem. Używanie regulatora umieszczonego bezpośrednio na grzejniku elektrycznym nie zapewnia pełni szczęścia. Po zastosowaniu opisanego w artykule regulatora, grzejnik znacznie rzadziej będzie się włączał, a to oznacza znaczne zmniejszenie poboru prądu i w konsekwencji zmniejszenie rachunków. Pieniądze wydane na sterownik zwrócą się bardzo szybko. Do czego to służy? 90S2313 i odpowiedni program (można go ściągnąć z Elportalu EdW). Przyciski S1-S4 służą do zaprogramowania sterownika. Układ ma własny zasilacz zbudowany na elementach TR2, M1, C1-C4, U1, D1 i D2. Dioda D1 zapewnia na wyjściu stabilizatora U1 napięcie 5,6V, które zostało zmniejszone do 5V poprzez diodę D2 po to, aby zasilanie bateryjne mogło pracować poprawnie. Elektroniczny czujnik temperatury (w tej roli wystąpił DS18B20) potrafi mierzyć temperaturę z dokładnością do 0,0625oC. W naszym układzie dokładność taka nie jest wymagana i została zmniejszona do 1oC, co jest w większości przypadków wystarczające. Czujnik ten wy- U2 LCD 1x16 7 8 9 10 11 12 13 14 DO D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 S1 S2 VCC B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 D6 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 1 2 3 4 5 6 GND VCC VO RS R/W ENA + + Zapewne niektórzy z Czytelników mają w swoich domach starego typu sterowanie ogrzewaniem poprzez piec węglowy. Jeśli instalacja grzejna była robiona bardzo dawno, nie dawano wówczas na kaloryfery pokręteł służących do regulowania ilości ciepła. W pewnych wypadkach było to dobre, bo np. w domku parterowym w każdym z pomieszczeń panowały takie same temperatury. Gorzej, gdy taki system został zamontowany w domu piętrowym, w którym nie było odpo- Jak to działa? wiednio silnej pompy, do piętra dochodziła Schemat ideowy pokazany został na rysunku mniejsza ilość ciepła. Aby rozwiązać ten pro- 1. Sercem całego urządzenia jest procesor blem, zbudowane zostało niżej opisane urządzenie, dogrzewające pokój w chwilach, U1 gdy jest w nim za zimno. Po78L05 VCC LCD IN OUT zwala ono na indywidualne GND C2 C4 C3 ustawienie temperatury w pokoju, zależnie od pory dnia. 100n 100u 100n D1 C1 Można więc je tak nastawić, 1N4001 100u/25V aby w nocy w pomieszczeniu panowała niższa temperatura, rano (gdy wstajemy) – wyżPR1 sza, po wyjściu domowników 10k VCC – znowu niższa, a następnie + przed ich powrotem temperaBAT1 M1 6V tura może „podskoczyć” np. MOSTEK 1A D5 C5 o 1N4001 do poziomu 21 C. 100n TR2 D6 Oczywiście w nowych 1N4001 TS2/16V systemach centralnego ogrze- A1 TR1 D3 R1 wania występują sterowniki GND2 MOC3020 działające w sposób wyżej 220R R2 1k D4 1N4001 opisany, ale mają one poważ1N4001 TR3 ną wadę. Mianowicie sterowR4 VCC BT136 niki te przeważnie mierzą R5 R3 4,7k 220R 1k temperaturę w jednym poS5 mieszczeniu, co w „zimnych” A2 pokojach spowoduje, że temperatura na pewno będzie niżRys. 1 Schemat ideowy sza, a wtedy należy zastoso- S4 46 Listopad 2007 4MHz C6 33p in/out _ + 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 RESET D0 D1 X2 X1 D2 D3 D4 D5 GND U3 AT90S2313 S3 X1 C7 33p D2 1N4001 GND2 U4 DS18B20 E l e k t ro n i k a d l a Ws z y s t k i c h syła dane o aktualnej temperaturze poprzez łącze 1wire i gdy temperatura z czujnika jest mniejsza od aktualnie nastawionej, na wyjściu D0 procesora 90S2313 pojawi się stan wysoki, powodujący załączenie optotriaka. On z kolei załączy triaka TR3 włączającego grzejnik. Jeśli temperatura w pokoju wyrówna się z temperaturą nastawioną na sterowniku, to na końcówce D0 procesora pojawi się stan niski wyłączający optotriak oraz triak. Spowoduje to, iż grzejnik przestanie grzać aż do momentu, gdy temperatura nie spadnie o 1oC. Czasem jednak będziemy potrzebować włączyć grzejnik na stałe, niezależnie od temperatury panującej w pokoju. Wtedy to najprostszym sposobem jest po prostu włączyć grzejnik bezpośrednio do kontaktu. Jednak, aby się tym nie męczyć, wystarczy posłużyć się przełącznikiem S5, który służy do włączenia grzejnika niezależnie od ustawień w programatorze. Wtedy temperaturę w pokoju będzie wyznaczał termostat umieszczony na grzejniku (o ile tam jest). Aby ustawienia zostały zapisywane na czas zaniku napięcia w sieci energetycznej, do układu dodane zostały 4 baterie R3 (opcja), które zasilają procesor w przypadku zaniku napięcia. Rys. 2 Schemat montażowy Aby zmniejszyć pobór prądu, optotriak oraz wyświetlacz zostają wyłączone na czas zasilania z baterii. Podczas zaniku napięcia w sieci układ pobiera kilkanaście mA prądu, co przy zastosowaniu 4 baterii R3 powinno wystarczyć na kilka, kilkanaście godzin pracy. Zastosowany wyświetlacz to popularny i chyba najtańszy 1x16. Mimo iż ma tylko 16 pól do odczytu, spokojnie wystarcza do tego układu. W czasie działania jest na nim wyświetlana aktualna godzina oraz temperatura panująca w pokoju. Montaż i uruchomienie Pokazana na rysunku 2 płytka drukowana została zaprojektowana pod obudowę Z58. Montaż wykonujemy w sposób typowy, zaczynając od rezystorów i diod, a na transformatorze i triaku kończąc. Do triaka należy przykręcić odpowiedniej wielkości radiator, uważając, aby się nie stykał z innymi elementami na płytce (głównie z rezystorami R1 i R4). Radiator musi być jak największy, ponieważ poprzez triak przepływa prąd co najmniej 4,5A (przy grzałce 1000W), a grzejniki mają nieraz 2000-2200W – prąd płynący przez triak jest wtedy na poziomie 10A. Wyświetlacz, czujnik temperatury oraz przyciski S1-S4 i przełącznik S5 montujemy na tasiemce z przewodami, ponieważ elementy te będą przymocowane do wieczka obudowy (oczywiście po wcześniejszym wywierceniu pod te elementy otworów). Wykaz elementów Rezystory R1,R4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220Ω R2,R5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1kΩ R3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4,7kΩ PR1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10kΩ Kondensatory C1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100µF/25V C2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100µF/16V C3,C4,C5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF C6,C7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33pF Półprzewodniki D1-D6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4001 M1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .mostek 1A TR1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .optotriak np. MOC3020 TR3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .triak 16A np. BT136 U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .78L05 U2 . . . . . . . . . . . . . . . .wyświetlacz LCD 1x16 znaków U3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .AT90S2313 U4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .DS18B20 Pozostałe X1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .rezonator kwarcowy 4MHz S1-S4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .mikroswitche S5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .przełącznik 2-pozycyjny TR2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .transformator TS2/16 Obudowa Z-58 Koszyk baterii Komplet podzespołów z płytką jest dostępny w sieci handlowej AVT jako kit szkolny AVT-2845 E l e k t ro n i k a d l a Ws z y s t k i c h Listopad 2007 47 Raczej nie należy montować gniazd A1, A2 (ARK2), lecz kable zasilające trzeba przylutować bezpośrednio do płytki, tak będzie bezpieczniej. Na kablu podłączonym do A1 należy zamontować wtyczkę zasilającą, a na kablu podłączonym do A2 gniazdo. Po poprawnym montażu i podłączeniu wtyczki na wyświetlaczu powinna pojawić się godzina (00:00) oraz aktualna temperatura panująca w pokoju. Jeśli tak się stało, to przechodzimy do programowania, a jeśli nie – to trzeba znaleźć błąd w układzie i go wyeliminować. ny czas i temperaturę. Po ponownym naciśnięciu przycisku OK (S3) na pierwszej pozycji powinna ukazać się „4”, wtedy nastawiamy aktualną godzinę oraz temperaturę, która ma panować w tym czasie w pokoju. Naciskamy przycisk S3 i na wyświetlaczu powinna ukazać się godzina i aktualna temperatura w pokoju. Uwaga! Podczas użytkowania przyrządu w jego obwodach występują napięcia groźne dla życia i zdrowia. Osoby niepełnoletnie występują i przetestować urządzenie wyłącznie pod opieką wykwalifikowanych opiekunów. Rafał Kuchta R E K L A M A Programowanie sterownika Najpierw wyłączamy zasilanie sterownika, następnie naciskamy przycisk S3 i włączamy zasilanie z wciśniętym przyciskiem. Na pierwszej pozycji wyświetlacza powinna ukazać się cyfra „1”. Przyciskami S1 i S2 ustawiamy godzinę, od której temperatura w pokoju ma wynosić dokładnie tyle, ile ustawimy przyciskiem S4. Następnie zatwierdzamy to działanie przyciskiem OK. (S3). Na pierwszej pozycji wyświetlacza powinna pojawić się „2” i postępujemy podobnie, czyli przyciskiem S1 programujemy kolejną godzinę zadziałania układu i naciskamy OK (S3). Potem ustawiamy kolejny (już ostatni) programowa- E l e k t ro n i k a d l a Ws z y s t k i c h Listopad 2007 48
