Sterownik pompy centralnego ogrzewania ( CO )

Streszczenie:

Układ załącza oraz wyłącza pompę w zależności od ustawionych wartości temperatur (górnej oraz dolnej). Odczyt temperatury odbywa się przy użyciu cyfrowego czujnika temperatury DS18B20. Natomiast załączenie pompy poprzez triak sterowany pośrednio przez optotriak z mikrokontrolera Atmega8.

Sterownik ten jest moim pierwszym układem który wykonałem sam od początku do końca. Jest wiele niedoskonałości, ale to co się nauczyłem przy nim, oraz satysfakcja po tych kilku latach działania tego sterownika powoduje, że nie chce się poprawić tego sterownika. Przyjdzie jednak czas na niego, gdyż zamierzam (jest to tylko zamiar jak na razie ) zrobić sterownik domowy, zarządzający oraz prezentujący pewne parametry w domu jak i na zewnątrz.
Ale po kolei …

UWAGA!!!

💡  W układzie występuje niebezpieczne napięcie 230VAC!!

Założenia:

– tania budowa;
– doprowadzone zasilanie 230VAC;
– wyświetlacz LED 7 segmentowy;
– prosta obsługa i konfiguracja;
– zakres odczytywanej temperatury 0 do 99st C;
– regulowana histereza – ustawiana dolna i górna temperatura załączenia;

Opis ważniejszych komponentów:

Mikrokontroler:
Zastosowany został mikrokontroler Atmega8 firmy ATMEL. Posiada on 8kb pamięci flash, 512b pamięci eeprom. Układ ten wyposażony jest również w peryferia takie jak:
– 8 oraz 16 bitowy Timer;
– 6 kanałowy 10 bitowy przetwornik ADC;
– sprzętową obsługę interfejsy USART;
– …;

Atmega8 taktowana jest zewnętrznym rezonatorem kwarcowym o wartości 6MHz.

Czujnik temperatury:
Do odczytu temperatury został wykorzystany popularny czujnik temperatury DS18B20 firmy DALLAS umieszczony w miedzianej gilzie. Czujnik ten komunikuje się z mikrokontrolerem przy wykorzystaniu magistrali 1-WIRE. Zakres temperatury tego czujnika wynosi od -55 st do +125 st C.

Triak:

Elementem który steruję pompą jest triak BT138. Jego główne parametry to: prąd stanie przewodzenia Irms=12A, maksymalny szczytowy prąd Itsm=95A, oraz szczytowe napięcie VDRM=500V. W układzie wykonawczym triak ten został zabezpieczony bezpiecznikiem topikowym o wartości 2A. Można było zastosować triak o mniejszej wydajności prądem, ale zastosowanie tego triaka pozwoliło na uzyskanie większej skuteczności w odprowadzeniu ciepła przy mniejszej wartości przepływającego prądu (przy triaku o mniejszej wartości prądu przewodzenia musiałbym zastosować radiator, aby efektywnie odprowadzić ciepło).
Triakiem steruje optotriak MOC3042, który sterowany jest poprzez mikrokontroler. Zastosowanie optotriaka umożliwiło optoizolację napięcia zasilającego układ sterowania od napięcia sieci 230VAC.

Parametry:

– Napięcie zasilania 230VAC;
– Maksymalna moc zainstalowanej pompy 400W (2A);
– Możliwość ustawiania górnej i dolnej granicy histerezy;
– Minimalna różnica między zadana temperaturą załączenia a wyłączenia – 2 st C;
– Możliwość ręcznego załączenie pompy na okres około 60sekund;
– Czas wyłączenia pompy po obniżeniu się temperatury poniżej zadanej wartości – około 60sekund;
– Zakres mierzonej temperatury – od 0st C do 99st C;
– Stan początkowy wyjścia – WYŁĄCZONY

---

 

Opis wykonanego urządzenia:

BUDOWA:
Płyta główna

Płyta główna sterownika posiada na swoim pokładzie mikrokontroler Atmega8 z kwarcem 6MHz oraz niezbędnymi elementami potrzebnymi do poprawnej pracy – kondensatory ceramiczne, elektrolityczne, oraz rezystor. W celu łatwiejszego przeprogramowywania układu zostało wyprowadzone złącze do ISP. Wyświetlacz podłączany jest do zacisków SV1, oraz SV2. Przyciski do SV4 (piny od 3 do 6), sygnał sterujący pompą także do SV4 ale do pinu 2. Czujnik temperatury DS18B20 podłączany jest natomiast do pinu 1 zacisku SV4.

Panel przedni

Panel przedni składa się z czterech wyświetlaczy 7 segmentowych ze wspólną anodą. Segmenty wyświetlacza sterowane są poprzez tranzystor bipolarny pnp BC557. Natomiast segmenty sterowane są bezpośrednio z mikrokontrolera.
Na panelu tym znajdują się również 4 przyciski, które zwierają sygnał sterujący do masy. Ich funkcje są następujące:
1 – menu
2 – ok / załączenie pompy
3 – do góry / pokaż górny próg
4 – na dół / pokaż dolny próg

Układ zasilający oraz wykonawczy

Układ zasilający i wykonawczy stanowią jedną płytkę. Układ zasilający składa się z transformatora 230V/12V mostka Graetza, popularnego stabilizatora liniowego LM7805 który zapewnia napięcie 5VDC dla układu sterowania, oraz niezbędne elementy potrzebne do poprawnej pracy stabilizatora. Obecność napięcia 5VDC sygnalizuje dioda LED. Transformator dodatkowo zabezpieczony jest bezpiecznikiem topikowym o wartości 500mA.

Układ wykonawczy zbudowany jest z optotriaka MOC3041, oraz triaka BT138. Na płytce zostało również przewidziane miejsce na warystor. Jak już zostało wcześniej wspomniane pompa zabezpieczona jest bezpiecznikiem topikowym o wartości 2A.

DZIAŁANIE PROGRAMU

Użytkownik ma możliwość zmiany jedynie dwóch parametrów – wartość temperatury dolnej, oraz górnej histerezy. Wartość dolna określa moment wyłączenia pompy – wyłączenie następuje po pływie około 60sekund. Natomiast wartość górna określa temperaturę załączenia się pompki. Wartość górna zawsze jest większa od wartości dolnej.

Podczas rozpalania, gdy temperatura osiągnie górny próg, po załączeniu pompki temperatura zacznie gwałtownie spadać. Może dojść do takiej sytuacji, że temperatura spadnie poniżej zadanej wartości dolnej. Aby niepotrzebnie wyłączać pompkę, oraz pozwolić na stopniowe nagrzewanie się wody, zostało zastosowane opóźnienie przy wyłączaniu. Gdy temperatura zacznie rosnąć i w czasie 60 sekund przekroczy dolną granicę pompka nie wyłączy się gdy zadany czas upłynie.

Stanem wyjściowym dla sterownika, jest stan 0, odpowiadający wyłączonej pompce.

Aby ułatwić użytkownikowi korzystanie ze sterownika i wyświetlacza, odpowiednim wartością wyświetlanym zostały przypisane cyfry. Tak więc:
'3′ – pompka wyłączona;
'6′ – pompka załączona;
'9-’ (9 oraz podkreślenie górne) – ustawiana wartość górna temperatury;
'9_’ (9 oraz podkreślenie dolne) – ustawiana wartość dolna temperatury.

Wejście do menu odbywa się poprzez naciśnięcie zielonego przycisku. Ustawianie temperatury dokonywany jest w menu przez naciskanie przycisku góra lub dół. Potwierdzenie poprzez kolejne wciśnięcie przycisku zielonego (powoduje to przejście do następnej temperatury, bądź do wyjścia z menu), natomiast anulowanie poprzez naciśnięcie czerwonego przycisku.

Możliwy jest również podgląd ustawionych temperatur. Po wciśnięciu przycisku do góry prezentowana jest wartość górna temperatury. Natomiast po wciśnięciu przycisku na dół prezentowana jest wartość dolna temperatury.
Można również ręcznie włączyć pompkę na okres około 60 sekund poprzez wciśnięcie czerwonego przycisku.

---

Podsumowanie:

Układ działa już z powodzeniem od roku 2011. Jedynie mała awaria jaka wystąpiła to uszkodzenie tranzystora przy wyświetlaczu 7 segmentowym. Po wymianie działa dalej.
Poniżej przedstawiam zdjęcie z już działającego układu. Nie mam zdjęć jak układ wyglądał bezpośrednio po wykonaniu. W miarę możliwości spróbuję uaktualnić zdjęcia.

Programu na razie nie będę udostępniał. Jeżeli będzie ktoś zainteresowany to proszę o kontakt poprzez formularz kontaktowy.

---

Pozostałe zdjęcia