В подсобном хозяйстве, равно как и в частном доме или мастерской, гараже, есть много процессов связанных с изменением температуры и возможной реакцией на эти изменения. Причем реакции могут быть довольно разнообразны и зависимы от времени и календаря. Это может быть «большой брат» для присмотра за аквариумом-террариумом или сложная ступенчатая термообработка в высокотемпературной печи, управление системой отопления-вентиляции дома и просто подача звонков в учебном заведении.
Весьма не сложно решить подобную задачу применив в качестве управления микропроцессорный модуль-радиоконструктор. Например NM8036 предлагаемых Masterkit.
Основные возможности устройства.
Управление по таймеру:
Включение нагрузки в определенном промежутке времени
Управление нагрузками по определенным дням недели, дням в месяце, или по выбранным месяцам.
Управление по температуре (термостатирование):
Управление как охладителем
Управление как нагревателем
Будильник звук+свет(подсветка дисплея).
1. Количество подключаемых датчиков температуры: 32.
2. Энергонезависимые часы реального времени (полный календарь с учетом високосных лет).
3. Сохранение всех настроек в энергонезависимой памяти. Продолжение правильной работы программы в случае временного отключения от сети.
4. Выходы:
a. оптоизолированный каскад для подключения силовых симисторов (опционально – 4 оптопары уже есть на плате, есть возможность добавления еще 8, для управления внешними силовыми каскадами на тиристорах/симисторах)
b. логические выходы с максимальным током 10мА.
5. Удаленное управление термостатом через СОМ — порт компьютера посредством специально разработанного ПО.
6. Возможность обновления внутреннего программного обеспечения новыми версиями с сайта http://www.masterkit.ru.
7. Индикация: 2-строчный 16 символьный LCD-дисплей с возможностью программного управления контрастностью и яркостью подсветки.
8. Звуковая индикация встроенным микро-динамиком.
Принципиальная схема устройства представлена ниже.
Описание схемы
Термостат построен на основе микроконтроллера Atmel Mega32. К портам ввода-вывода подключены: текстовый 2-строчный индикатор, микросхема часов реального времени DS1307, драйвер уровней MAX232IN, оптосимисторы. Блок клавиатуры выполнен в виде отдельной платы. Код нажатой клавиши декодируется аналогово-цифровым преобразователем (АЦП) контроллера. Кроме того АЦП контролирует состояние батареи резервного питания для часов. Стабилизатор напряжения выполнен на микросхеме LM7805. Термодатчики DS18B20 подключаются по протоколу 1-wire. Регулировка яркости подсветки осуществляется с помощью транзисторного ключа. С помощью миниатюрного динамика, подключенного через развязывающий конденсатор и гасящий резистор к порту контроллера, устройство может подавать звуковые сигналы.
Работоспособность схемы обеспечивается внутренней программой микроконтроллера. При старте программа производит анализ шины 1-wire и инициализирует «зарегистрированные» термодатчики в 12 битный режим термо-преобразования. Далее инициализируются все остальные блоки (текстовый индикатор, порт RS232, часовая микросхема). После инициализации система переходит в режим основного цикла. В этом режиме происходит постоянная обработка обновляемой информации от часов, от датчиков, а так же производится опрос состояния кнопок управления. Кроме того, постоянно работает процесс, отвечающий за управление по таймеру.
Устройство, предлагается в виде набора радиоэлементов с печатными платами, в числе прочего – микроконтроллер с программой. Конструктивно, собранный термостат-таймер, выглядит как объемный модуль, собранный из трех плат. На самую большую «материнскую» плату, на металлических винтовых стойках, устанавливаются две дополнительных платы – индикатора и клавиатуры.
Что было использовано.
Инструменты.
Набор инструментов для радиомонтажа, понятно паяльник с принадлежностями, мультиметр. Пригодился ювелирный лобзик. Мелкий слесарный инструмент. Что нибудь для сверления отверстий, плюс сверла. Пользовался термоклеем. Строительный фен для работы с термотрубками. Паяльник мощностью около 60 ватт, для конструктивной пайки. Кое-где пригодилась бормашина, небольшая газовая горелка, шуруповерт.
Материалы.
Сам радиоконструктор. Радиоэлементы для электронных ключей, блока питания, использовались также кусочки фольгированного материала для печатных плат, термотрубки разные, монтажный провод, крепеж. Листовая оцинкованная сталь для передней панели, кусочек оргстекла. Доступ к компьютеру с принтером.
Первоначально, модуль был применен в качестве устройства управления теплыми полами в городской квартире.
Весь подогреваемый участок (коридор, кухня, ванна-туалет) состоял из четырех независимых нагревателей. «Тонкие теплые полы» были уложены в слой плиточного клея. Вместе с каждой греющей сеткой был замурован цифровой датчик температуры DS18B20. Все провода заводились в специально выделенный шкафчик на кухне. Здесь же были некоторые не относящиеся к нагреву пола электрические компоненты – блок плавного включения галогеновых ламп в ванной (как в театре, без него имели черезвычайно низкий ресурс), УЗО бойлера. Блок управления, был снабжен симисторными ключами на мощных радиаторах, блоком питания. Шкафчик имел две вентиляционные решетки и дверцей с замком.
Выше, схема одного из симисторных ключей. Показанные на рисунке RC-цепочки, включенные параллельно тиристорам, рекомендуется использовать для улучшения их динамических характеристик. Меньшее из диапазона сопротивление резистора соответствует резистивной нагрузке, а большее — индуктивной. Параллельно нагрузке было включено по неоновой лампочке. Размещены на виду, очень удобно при настройке и контроле работы.
В деревне, термостат-таймер был переселен в корпус от старого системного блока компьютера. Основное поле его деятельности – управление ТЭН-ми в печи. На тот момент, приходилось часто уезжать на несколько дней, в том числе зимой. Нагрев дома, процесс весьма инерционный — первые полтора-два дня после приезда приходилось померзнуть. Автоматическое управление электрическим подогревом внутри печи, позволило избежать этого, при разумном расходе электричества.
Поскольку блок управления был расположен на улице – в незавершенном подвале дома, корпус был утеплен, а один из каналов нагружен маленьким нагревателем в несколько ватт из пяти ваттных проволочных резисторов в прямоугольном керамическом корпусе (стрелочка на фото). Они поддерживали внутри корпуса несколько градусов выше нуля. Для коммутации нагревателя, был применен небольшой контактор.
Через некоторое время, такой режим печи перестал быть необходимым и блок управления был модернизирован для применения в теплице с грунтовым аккумулятором. Было удалено утепление корпуса, модуль перенесен на одну из стенок, так чтобы им было удобно пользоваться снаружи. Удален контактор, добавлен мощный тиристорный ключ для одного канала – управление нагревателем. Остальные ключи выполнены маломощными, их нагрузка невелика – вентиляторы и возможно лампы досвечивания (рассады).
Модуль управления разобран на отдельные платы, все они закреплены на одной плоскости при помощи стоек, так, чтобы удобно было пользоваться снаружи – экран вверху, под ним кнопки. Напротив экрана, понятно, выпилен прямоугольный проем. Латунные стойки, плоским концом были просто припаяны к оцинкованной стали (хорошо лудится «паяльной кислотой» — хлористым цинком). На «материнской плате», для повышения надежности, удалены разъем питания, разъем подключения датчиков. Выводы из монтажного провода припаяны к их контактным площадкам.
Металлическая монтажная плата с установленным термостатом, закреплена на передней стенке корпуса. Вытяжными заклепками.
Лицевая панель распечатана на цветном принтере и прикрыта кусочком оргстекла. В целом дизайн получился «промышленным», оно и неплохо.
Тиристорный ключ был собран по схеме выше. К преимуществам по сравнению с симисторным следует отнести «разнесённость» ключевого кристалла на два корпуса – значительно большая площадь теплосъема. Остальное, см.схему с симистором.
У модуля термостата была обновлена прошивка до версии 1.9. Это позволило задействовать еще несколько полезных функций устройства, например, максимально удобно стало пользоваться аналоговыми датчиками, появилась весьма полезная способность – зависимость друг от друга разных ступеней программы. К новой версии также прилагается альтернативный вариант управляющей программы для компьютера, полезнейшим отличием которой, вижу режим «сбора данных» — запись температур датчиков в файл. Напомню, обновления распространяются разработчиком и находятся по ссылкам выше.
Пока не огородный сезон, термостат был задействован на подсобных работах – нагружен импровизированным «сушильным шкафом» из старинной духовки, для сушки фотолака на заготовках печатных плат и прочих железках – процесс предполагает довольно точный интервал температур.
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.
Источник: