logo elektroda
logo elektroda
X
logo elektroda
REKLAMA
REKLAMA
Adblock/uBlockOrigin/AdGuard mogą powodować znikanie niektórych postów z powodu nowej reguły.

Sterowanie grzałką dużej mocy za pomocą mikroprocesora

czujnik 28 Lis 2004 17:04 29769 35
REKLAMA
  • #1 1020132
    czujnik
    Poziom 11  
    Posty: 19
    Ocena: 1
    Witam

    Jestem zielony jeżeli chodzi o elektronikę, ale muszę zbudować sterownik do mojego kociołka warzelnego.
    Mój pomysł oparty jest na zestawie ZL2avr i ATMEGA8.
    kupiłem trochę literatury ale mam kilka pytań.
    Przede wszystkim sterownik powinien załączać grzałkę o mocy 1600 W tak żeby podgrzać zawartość kotła do zadanej temperatury oraz przetrzymć w tej temperaturze zadany czas.
    I tu pojawia się problem jak podłączyc do tego sterownika grzałkę.
    Wyczytałem że najlepiej za pomocą optotriaka i triaka, ale moze ktoś podsunąłby mi jakiś schemacik.
    Na razie jest to najwiekszy problem mojego projektu.
  • REKLAMA
  • #2 1020177
    Wilku
    Poziom 17  
    Posty: 330
    Pomógł: 5
    Ja stosuje coś takiego jak na schemacie. (wersja z dwoma triakami). Trzeba tylko dać większy triak. BT137 sa na 8A, u ciebie będzie około 7A. Niby wytrzyma, ale się będzie grzał nieźle. A poza tym, tak jakoś dziwnie zbliżać się do granicy wytrzymałości elementu. Np. BT138 jest na 12A, różnica w cenie - minimalna.
    Załączniki:
    • Sterowanie grzałką dużej mocy za pomocą mikroprocesora Triaki.jpg (25.99 KB) Musisz być zalogowany, aby pobrać ten załącznik.
  • #3 1020695
    bb
    Poziom 20  
    Posty: 531
    Pomógł: 14
    Ocena: 16
    Mam pytanko Off Topic do Wilku:
    W czym rysujesz schematy?
    Przepraszam za OT.
    pozdr
    bb
  • #4 1020717
    czujnik
    Poziom 11  
    Posty: 19
    Ocena: 1
    A możesz dodać jeszcze opis tego schematu, tzn. gdzie podłączam grzałkę a gdzie sterownik. Sorki za ignoranctwo ale niestety jestem zielony.
    Dziękuję za pomoc.
  • #5 1021112
    Wilku
    Poziom 17  
    Posty: 330
    Pomógł: 5
    Grzałkę pod JP1 lub JP2. Do JP3 napięcie sieciowe. Do JP4 sygnały ze sterownika, urządzenia włączane są "zerem". Brakuje tam rezystorów (były na płytce głównej) ograniczających prąd w optotriakach. Ja dawałem 680R.

    :arrow: bb

    Schemat jest zrobiony w Protelu99SE.
  • #6 1024120
    czujnik
    Poziom 11  
    Posty: 19
    Ocena: 1
    Wilku jeszcze tylko jedno dlaczego dajesz dwa optotriaki i dwa triaki jeżeli wykorzystujesz tylko jeden. No i do mikroprocesora podłączasz tylko jedną linie z jednym optotriakiem i jednym triakiem tak ?
    Pozdrawiam
  • #7 1024599
    Wilku
    Poziom 17  
    Posty: 330
    Pomógł: 5
    To był tylko przykład. Taki akurat miałem i nie chciało mi się wycinać :).
    Jak potrzebny jeden kanał to korzystasz z jednego triaka i optotriaka.
  • REKLAMA
  • #8 1024808
    stary1111
    Poziom 11  
    Posty: 10
    Ocena: 1
    Zawsze możesz użyć też przekaźnika załączanego tranzystorem lub np ULN 2803. Ja osobiście wole przekaźniki od optotriaków w tego typu zastosowaniach (chyba z przyzwyczajenia) :-)
  • #9 1098025
    czujnik
    Poziom 11  
    Posty: 19
    Ocena: 1
    Wilku jeszcze tylko jedno małe pytanie laika.
    Co to jest F1 i F2 na Twoim schemacie?
    Z góry dziękuję i pozdrawiam
  • #10 1098042
    Wilku
    Poziom 17  
    Posty: 330
    Pomógł: 5
    Fuse - bezpiecznik. Nie zapomnij o tym elemencie.
  • #11 1098243
    McRancor
    VIP Zasłużony dla elektroda
    Posty: 5326
    Pomógł: 479
    Ocena: 123
    Witojcie!

    Mam podobne zadanie do zrobienia, też grzałka i stała temperatura.

    W związku z tym napisze swoje przemyślenia, ułatwią one (oby) prace czujnikowi

    Problem jest bardziej złożony niż mogłoby się wydawać, a to ze względu na to że trzeba uzyskać stabilną temperaturę, grzałka nie może być cały czas włączona, bo przegrzeje całość, trzeba nią sterować na zasadzie termostatu.

    Pomysł z triakami wydaje mi się leprzy, można robić PWM, a przekaźnik odleciałby po godzinie pracy, albo by się rozleciał, albo ktoś by rozleciał pstrykające dziadostwo :)

    Dlatego triaki są dobre, trzeba jeszcze detektor przejśćia przez zero i w programie modulację PWM.

    Szczegóły w najbliższym czasie opiszę!
  • #12 1100253
    lechoo
    Poziom 39  
    Posty: 5161
    Pomógł: 377
    Ocena: 545
    Optotiaki ze schematu powyżej (MOC3041) mają już wbudowany układ detekcji i załaczania w zerze, więc nie potrzeba żadnego dodatkowego detektora.

    Należy również pamiętać, że na załączonym triaku występuje spadek napięcia około 1,5V - więc straty mocy przy prądzie rzędu 7A mogą być znaczne - około 10W. Radiator musi więc zapewnić odprowadzanie takiej mocy, musi być umieszczony w wentylowanej obudowie.
  • #13 1100325
    McRancor
    VIP Zasłużony dla elektroda
    Posty: 5326
    Pomógł: 479
    Ocena: 123
    dlatego te optotriaki nie nadają się do sterowania PWM!

    Detektor zera potrzebny jest tylko po to żeby procesor wiedział kiedy występuje zero, dalej są dwie szkoły:

    Pierwsza polegająca na niskorozdzielczościowym PWMie powiedzmy że cały cykl PWM to 100 połówek przebiegu sinusa (przy prądzie sieciowym 50Hz wychodzi tyle akurat co sekundę) i powiedzmy że procesor będzie włączał grzałkę w zależności od potrzeb na np. 75połówek czyli na 3/4sekundy i wten sposób grzałka będzie ogrzewała słabiej niż stale włączona, ale nie będzie niepotrzebnych strat prądu

    Druga szkoła bazująca na wysokorozdzielczościowym PWMie polega na załączania triaka w czasie jednej połówki, ale z odpowiednim odstępem od początku, czyli np. w 1/4 pojedyńczej "połówki" sinusa (czyli taka "góra" :) )
    Powoduje to wyższą częstotliwość (100Hz) PWM i może okazać się że jest to metoda leprza, gdyż grzałka ma dość dużą moc i nie wiadomo czy ten wolniejszy PWM nie powodowałby indukowania się napięć które szybciutko uwaliłyby najpotężniejszego triaka. Wbrew pozorom szybszy PWM powinien to zjawisko nieco ograniczyć.

    W pierwszym przypadku optotriaki z detektorem zera są dobrym rozwiązaniem, ale w drugim uniemożliwiają właściwą pracę układu.
  • #14 1100436
    Paweł Es.
    VIP Zasłużony dla elektroda
    Posty: 6981
    Pomógł: 1236
    Ocena: 691
    Wilku czy jesteś mańkutem czy tez pochodzisz z innej strefy językowej (wnioskuję z kierunku rysowania schematu) ?

    Szczęśliwego Nowego Roku : :lol:

    A tak od siebie to dodałbym rezystory szeregowe ograniczajace prąd diod optotriaków, bo teraz to układ może służyć do sterowania lamp błyskowych (JEDNOBŁYSKOWYCH) !
  • #15 1101030
    McRancor
    VIP Zasłużony dla elektroda
    Posty: 5326
    Pomógł: 479
    Ocena: 123
    O rezystorach przeciwbłyskowych już było, ciekaw jestem co sądzicie o moim planie sterowania PWMem, czy ktoś już zrobił coś takiego? bo wiem że w ten sposób można sterować żarówki, chodzi mi o to czy ktoś już walczył z tak niewdzięcznym z punktu widzenia zakłóceń ustrojstwem jak grzałka?
  • #16 1101810
    lechoo
    Poziom 39  
    Posty: 5161
    Pomógł: 377
    Ocena: 545
    Grzałka ma tak dużą bezwładność, że można zastosować do niej sterowanie grupowe, błędnie nazwane przez kol. McRancor "niskorozdzielczościowym PWM". Chcąc uzyskać np. 1/4 mocy grzałki należy załączyć ją na 1/4 sek, a przez 3/4 sek wyłaczyć i ten cykl powtarzać. Oczywiście należy zastosować optotriaki z załączeniem w zerze, mikrokontrolerowi nie jest potrzebna dodatkowa informacja o zerze napięcia sieci, gdyż o to zadba sam optotriak. Sterowanie grupowe ma tą przewagę nad sterowaniem fazowym (używanym np. w ściemniaczach żarówek), że nie generuje zakłóceń radioelektrycznych.

    Wydaje mi się, że w zastosowaniu opisanym przez autora tematu takie sterowanie proporcjonalne mocą grzałki nie będzie potrzebne, tylko niepotrzebnie skomplikuje mu się program mikrokontrolera - oprócz samego programowania dochodzi do tego jeszcze kilka zagadnień z automatyki. Powinien wystarczyć zwykły termostat który będzie wyłączał grzałkę po przekroczeniu ustalonej temperatury, i załączał ją ponownie gdy temperatura cieczy spadnie.
  • #17 1101928
    Wilku
    Poziom 17  
    Posty: 330
    Pomógł: 5
    :arrow: Paweł Sujko

    Nie jestem leworęczny i mieszkam w Polsce. Co do rezystorów to napisałem o nich w kolejnym poście. Co do schematu, to był on wycięty z większego układu i takie rozmieszczenie było wygodne.
  • REKLAMA
  • #18 1102301
    jotu22
    Poziom 21  
    Posty: 337
    Pomógł: 31
    Ocena: 55
    Robiłem sterowanie grzałkami dużej mocy i uważam że tylko sterowanie grupowe ma sens. Zakłócenia przy sterowaniu fazowym będą tak duże że sprzęt będzie siał jak spawarka a triaki będą się uszkadzać od przepięć. Ja w swoim programie mam przerwanie co 200ms i przepuszczam od 1 do 10 okresów. Jeśli taka rozdzielczość jest za mała to możesz ustawić sterowanie co 1 sek i i będziesz miał 50 kroków a to już wystarczy do naprawde precyzyjnego sterowania.
    pozdrawiam
    JG
  • #19 1102393
    McRancor
    VIP Zasłużony dla elektroda
    Posty: 5326
    Pomógł: 479
    Ocena: 123
    I w ten sposób dowiedziałem się nowych rzeczy :)

    Mam jeszcze pytanie dot. pomiaru temperatury, bo ten element też jest dość przydatny w takim urządzeniu.

    W jaki sposób można zrealizować pomiar temperatury w takim urządzeniu? Wiadomo że można użyć DS1820, ale może znacie jakieś inne ciekawsze metody pomiaru? Które dałyby inny zakres (powiedzmy 10-200st.C) i dokładność rzędu 0,5st.C
  • #20 1102684
    ljmp
    Poziom 14  
    Posty: 116
    Pomógł: 6
    Ocena: 9
    200°C to juz troche duzo. nie obraz sie ale jezeli jestes poczatkujacy to to moze byc dla Ciebie pewien klopot.

    Uzywajac tego DS1820 nie musisz sie martwic bo otrzymujesz sygnal cyfrowy z drugiej strony kolejnym klopotem jest opawnoanie magistrali 1-Wire. No i oczywiscie cena czujnika jest dosyc wysoka.

    Alternatywa wydaje sie czujnik LM335 (skalibrowany w kelvinach czyli 0V to 0 kelvinow) lub LM35 (skalibrowany w °C czyli 0V to 0°C) dobre tanie i dosc dokladne tylko ze stosujac je musisz uzyc jakiegos przetwornika A/C.

    Osobiscie stworzylem czujnik temperatury z czujnikiem LM335 oraz przetwornikiem A/C wlasnej konstrukcji dzialajacy na zasadzie podwojnego calkowania.

    Jak sie na cos zdecydujesz i bedziesz potrzebowal pomocy to dawaj znac.
  • #21 1102787
    jotu22
    Poziom 21  
    Posty: 337
    Pomógł: 31
    Ocena: 55
    Do pomiaru w zakresie 10-200 można będzie uzyć albo PT100 albo termistorów chociaż w wypadku tych drugich możesz mieć problemy z uzyskaniem dokładności 0.5C. Jeśli chodzi o wszelkie scalone czujniki jak LM35 LM335 czy DS1820 to raczej nie wytrzymają temp 200C i szlag je trafi
    pozdrawiam
    JG
  • #22 1103635
    McRancor
    VIP Zasłużony dla elektroda
    Posty: 5326
    Pomógł: 479
    Ocena: 123
    W moim łbie zrodził się następujący plan:
    Moja aplikacja to stolik podgrzewany grzałką przy czym stolik ma dość dużą bezwładność cieplną, stolik powinien mieć stałą temperaturę przez dłuższy czas, a zmiany - dość duże powinny odbywać się możliwie najszybiej

    Wymyśliłem żeby zastosować system czujników, z czego jeden miałby być przy grzałce. W chwili kiedy temperatura ma wzrosnąć (powiedzmy o 40st) grzałka pracowałaby z pełną mocą, aż do uzyskania odpowiedniej temperatury (lub chwilę wcześniej - kwestia dopracowania) i wtedy moc byłaby zmniejszona.

    Grzałka jest zanurzona w oleju, i całość przykryta miedzianą płytą. Urządzenie wymaga tylko sterownika i czujników. A przypuszczam że zanurzenie takiego DSa czy LMa w rozgrzanym oleju tuż obok grzałki (twórca urządzenia zarzyczył sobie żeby olej nie osiągał 200st ) wiele poza frytką by z niego nie zostało :)

    Drugi czyjnik umieszczony w płycie to już mniejszczy problem, bo tam nie będzie więcej niż 100st.
  • #23 1105863
    neutronix
    Poziom 13  
    Posty: 68
    Pomógł: 1
    Ocena: 13
    Cześć!
    Czujnik!
    Tu masz pewny schemat oparty na optotriaku i 40A triaku!
    Nie stosuj przekaźnika, bo Koledzy mają rację - dość szyblo
    padnie.
    Przy obciążeniu czynnym ( nie - indukcyjnym! ) triak jest
    idealnym elementem sterującym.
    Żadne sterowanie PWM!!!!. przy olbrzymiej bezwładności wszelkich
    grzałek stosuje się sterowanie tzw. grupowe, asynchroniczne.
    polega na załączaniu i wyłączaniu, zależnie od temperatury układu
    z detekcją zera sieci i sterowaniu w ten sposób triaka.
    Po prostu włączaj i wyłączaj optotriak za pomocą portu mikroprocesora.
    gdy zastosujesz czujnik DS1820 Dallasa temperatura w stanie ustalonym
    nie zmieni się więcej, niż o pół stopnia.
    W Bascomie AVR łatwo zaimplementować pojedynczy DS1820.
    To tyle
    Neutronix
    To tyle
    Załączniki:
    • Sterowanie grzałką dużej mocy za pomocą mikroprocesora Triak i optotriak.jpg (29.12 KB) Musisz być zalogowany, aby pobrać ten załącznik.
  • #24 1265699
    czujnik
    Poziom 11  
    Posty: 19
    Ocena: 1
    Witam
    Moje urządzenie tak sie rozbudowało że wykorzystałem oba schematy tzn.
    schemat Wilka i Neutronixa, którym serdecznie dziekuję za pomoc. Pozostałym kolegom także dzięki za posty.
    Pozdrawiam
    Czujnik
  • #25 1648983
    CoDial
    Poziom 12  
    Posty: 20
    Pomógł: 5
    Witam szanowne grono.

    Nie chciałem mnożyć bez potrzeby topiców, dlatego piszę tutaj. Mam pewien "problem" z LM335. Opierając się o to:
    http://elenota.iele.polsl.gliwice.pl/d.php?id=38934&pdf=lm335
    mam pytanie jak się dobiera to R1. Na podstawie http://www.elektroda.net/dla_domu/termometr1.html dałem 2k2, ale chciałbym wiedzieć, jak go dopasować. Dziękuję za pomoc.

    dla tych, którym się nie chce klikać, to podaję screena ze schematu z ostatniego linku:

    Sterowanie grzałką dużej mocy za pomocą mikroprocesora
  • #26 2156925
    ljmp
    Poziom 14  
    Posty: 116
    Pomógł: 6
    Ocena: 9
    Dobierasz go względem prądu płynącego przez czujnik z zależności
    R=5V-U/I. Gdzie U to napięcie czujnika, I to prąd czujnika. Prąd musi mieć wartość zbliżoną do wartości podanej w dokumentacji technicznej czujnika. Pamiętaj że przy różnych temperaturach masz inne napięcie na czujniku ! /zdravim
  • #27 3431880
    Kiljas
    Poziom 2  
    Posty: 2
    Witam!
    Ja też potrzebuję informacji na temat układu sterowania grzałką, tyle że za pomocą sterownika plc, układ powinien mieć też wentylator umożliwiający chłodzenie elementu który wcześniej podgrzeję. Byłbym wdzięczny za jakieś schemaciki. Z góry dzięki.
  • REKLAMA
  • #28 5630903
    farfocl
    Poziom 11  
    Posty: 8
    Mam pytanie związane z tematem sterowania grzałką, potrzebuje zrobić sterownik który będzie grzał do określonej temperatury i ja utrzymywał,
    po przejrzeniu wielu materiałów na ten temat zdecydowalem sie na sterownaie grupowe (tzn przepuszczanie odpowiedniej ilości półokresów w zalezności od potrzeb) zastanawiam sie nad wykorzystaniem układu Atmel t2117, w nocie katalogowej są dwa interesujące schematy

    pierwszy z nich to przełącznik mocy:


    Sterowanie grzałką dużej mocy za pomocą mikroprocesora

    teraz pytanie czy moge bezpośrednio sterować ten układ z portu mikrokontrolera podłaczajac go do wejścia Vi ?
    i pytanie drugie czy moge wyrzucić element VDR ? :>

    jest jeszccze drugie rozwiązanie umożliwiające płynna regulacje mocy:

    Sterowanie grzałką dużej mocy za pomocą mikroprocesora

    odnosnie tego schematu mam kilka wątpiwości,

    -> zastanawiam sie czy można by uzyć potenjometru cyfrowego sterowanego z uP, zamiast tego analogowego
    -> i problem drugi w jaki sposob odseprarowac ten potenjometr galwanicznie od układu sterowania ?

    Jakie jest Wasze zdanie na ten temat ? Może ktoś ma jeszcze jakieś inne sugestie ?
  • #29 5630962
    McRancor
    VIP Zasłużony dla elektroda
    Posty: 5326
    Pomógł: 479
    Ocena: 123
    Do sterowania grupowego moim zdaniem wystarczy sam mikrokontroler z przekaźnikiem SSR (z optoizolacją) z załączaniem w zerze. Przecież do sterowania grupowego grzałką, tak na prawdę nie trzeba nawet wykrywać zera - najwyżej wpadnie dodatkowy kawałek sinusoidy... Ostatecznie detektor zera + przekaźnik SSR (czy nawet triak + optotriak) do tego mikrokontroler, gasik i to wszystko, raptem kilka elementów! To sterowanie z tym układem jest mocno skomplikowane moim zdaniem (przy wykorzystaniu uP, a potencjometr cyfrowy to już na prawdę chory pomysł...).

    Ważniejsze jest to jaka moc jest tej grzałki i jaka jest bezwładność temperaturowa ogrzewanego elementu. Są układy do których trzeba zastosować bardziej złożone algorytmy sterowania (niż PID).

    VDR to warystor, skoro każą stosować to nie bez powodu.
  • #30 5631007
    farfocl
    Poziom 11  
    Posty: 8
    Dzieki za szybka odpowiedz,

    chodzi o to zeby nie generować zbyt duzych zakłócen do sieci, ten układzik ma detekcje zera i synchronizacje z siecia, wiec teoretycznie nadaje sie idealnie...

Podsumowanie tematu

✨ Dyskusja dotyczy sterowania grzałką o mocy około 1600 W za pomocą mikroprocesora ATMEGA8 w zestawie ZL2avr. Zalecane jest użycie optotriaków (np. MOC3041) i triaków (np. BT138 zamiast BT137 ze względu na większy prąd znamionowy) do załączania grzałki. Optotriaki z wbudowanym detektorem przejścia przez zero eliminują potrzebę dodatkowego detektora zera. Sterowanie grupowe (asynchroniczne) jest preferowane nad sterowaniem fazowym lub PWM, ze względu na dużą bezwładność cieplną grzałki i mniejsze zakłócenia elektromagnetyczne. Sterowanie grupowe polega na załączaniu grzałki na określony czas (np. 1/4 sekundy) i wyłączaniu na pozostały czas cyklu, co jest prostsze do implementacji i bardziej niezawodne. Wskazano konieczność stosowania rezystorów ograniczających prąd w optotriakach (np. 680 Ω) oraz bezpieczników (F1, F2). Do pomiaru temperatury rekomendowane są czujniki DS1820 (cyfrowy, do 100°C), LM335 lub LM35 (analogowe, wymagające przetwornika A/C), a także czujniki PT100 lub termistory dla wyższych temperatur do 200°C. W przypadku sterowania większą mocą (np. 2500 W) sugerowano triaki BTA41 i odpowiednie optotriaki. Alternatywnie można stosować przekaźniki półprzewodnikowe SSR z optoizolacją i detekcją zera (np. Sharp S202S02). W dyskusji poruszono także kwestie doboru rezystorów w układach czujników temperatury oraz elementów gasikowych i warystorów (VDR) do ochrony triaków przed przepięciami. Schematy były tworzone m.in. w programie Protel99SE.
Wygenerowane przez model językowy.
REKLAMA