Czasowy regulator grupowy - do piekarnika elektrycznego

Jest to prosty grupowy regulator mocy z odmierzaniem czasu, wykonany na prezent do kontrolowania piekarnika elektrycznego. Osobiście wolę proste w konstrukcji prostokątne piekarniki z wbudowaną mechaniczną regulacją czasu i temperatury, jednak każdy ma swoje przyzwyczajenia i niektórzy wolą prodiże. Elektryczny prodiż to metalowe naczynie z pokrywą, w której ukryta jest grzałka o mocy 450W do nawet 1000W. Te piekarniki nie posiadają żadnej regulacji i prezentowane urządzenie ma za zadanie wzbogacić prodiż o możliwość nastawy czasu pieczenia i redukcji mocy. Zrezygnowałem z regulacji temperatury gdyż potrzebny byłby dodatkowy czujnik. W założeniach regulator ma być "kostką" na przewodzie, która dodaje funkcjonalność do prostego prodiża.



Całość została zamknięta w "zasilaczowej" obudowie (chyba Z-16) z wentylacją dla radiatora na triaku BT139. Triak jest sterowany poprzez MOC3041 zapewniającym izolację galwaniczną i załączanie w zerze. Na płytce znajdują się dwa bezpieczniki topikowe, jeden na wejściu a drugi na wyjściu modułu zasilacza Hi-link HLK-PM01 (5V 3W). Sterowanie zrealizowane płytką Arduino nano. Czas do 99 minut ustawiany potencjometrem i wyświetlany na podwójnym wyświetlaczu LED ze wspólną anodą. Do wyboru redukcji mocy wykorzystany przełącznik obrotowy sześciopozycyjny. Wyświetlacz multipleksowany a linie sterujące wykorzystane są także do odczytu położenia przełącznika obrotowego. Do rozpoczęcia lub zakończenia odliczania wykorzystany przycisk chwilowy z podświetleniem LED. Regulacja mocy grupowa (ze względu na dużą bezwładność termiczną), przepuszczamy na obciążenie grupy okresów sinusoidy napięcia sieciowego. Przy mocy 100% triak jest ciągle załączony podczas odliczania czasu pieczenia. Gdy moc redukujemy to np. załączanie na 10s i wyłączenie na 10s teoretycznie zredukuje moc grzania o 50%. Sygnalizacja dźwiękowa buzerem z wbudowanym generatorem.



Schemat nigdy nie został narysowany i miałem go w pamięci, urządzenie powstało w krótkim czasie aby zdążyć do określonego terminu wręczyć je jako prezent. Nie znalazłem odpowiednika gotowego urządzenia, są sterowniki czasowe, są regulatory fazowe, jednak nie było w sprzedaży urządzenia jakiego potrzebowałem. Na potrzeby materiału naszkicowałem schemat na podstawie zachowanego kodu.



Kod zachował się w całości i może się Wam przyda, nie ma tam nic wyrafinowanego, jednak ponieważ konstrukcja i kod był banalny to nieco na własne potrzeby poeksperymentowałem z niezawodnością. Konkretnie urządzenie przy chwilowym zaniku zasilania powinno zapamiętać ile minut pieczenia już się odbyło i ile ma jeszcze trwać dalsze pieczenie. Nie może być tak, że chwilowe mignięcie światła zresetuje nasz licznik i np. ciasto będzie się piekło przez 5min a po mignięciu światła (np. podczas silnej burzy) grzałka zostanie wyłączona. Do zapamiętywania upływającego czasu wykorzystałem pamięć EEPROM w mikrokontrolerze. Dodatkowo program operuje na potrójnym zapisie wartości co ma uodparniać na ew. błędy zapisu itp. Takie przekombinowanie trochę w formie eksperymentu aby proces tworzenia urządzenia był trochę ciekawszy.



Urządzenie spełnia swoje zadanie i z tego co się dowiedziałem udało mi się zaprojektować sensowny i przyjazny użytkownikowi interfejs sterujący. Urządzenie doczekało się też kilku mniej lub bardziej udanych kopii do których przekazałem kod na prośbę ich twórców. Właśnie te kopie urządzenia skłoniły mnie do umieszczenia opisu w DIY. Być może uda się Wam wykorzystać pomysł lub fragmenty kodu w urządzeniach o innym przeznaczeniu?



Zachował się też plik z frontpanelem:

Prodiż pamiętam z czasów, gdy byłem dzieckiem. Z ciekawości zobaczyłem - nadal są produkowane i sprzedawane. Jednak dobry prodiż musiał mieć grzanie z góry i z dołu - gdyż przy grzaniu tylko z góry nie wszystkie ciasta dobrze wychodziły. Sam dorabiałem układ do zmniejszenia mocy podstawy - układ były nieskomplikowany - jedna dioda prostownicza 3A

Kupa ludzi napewno pamięta prodiż, a raczej jego kabel

TechEkspert napisał:

Jest to prosty grupowy regulator mocy z odmierzaniem czasu

To może zrobić bum ... albo 'przetrzepać ' , jak robić coś to wg mnie albo dobrze albo wcale:
- Zmierz rezystancję od ud obudowy prodiża do bolca uziemienia w gniazdku , ile wychodzi ?
- Czy wiesz , że każdy metalowy element na obudowie powinien być uziemiony? Nawet te śrubki obudowy albo ten kluczyk Start ...
- Zabezpieczyłeś 5V ale nie zabezpieczyłeś głównego obwodu , w którym przepływa moc ...
- Z prodiża może 'skapać' , obudowa szczelna powinna być ...
- Ta przetwornica ma napisane , że dopuszczalne napięcie maksymalne to 240V, w naszej sieci dopuszczalne jest 253V ...
- Układ gasika i filtr ? To urządzenie nie przeszłoby elementarnych testów dopuszczających do użycia, no to po co sobie takie coś robić?
- Zmierz indukcyjność prodiża, wg mnie może to być całkiem sporo mH ...
Wg mnie albo dobrze albo wcale.

NegativeFeedback napisał:

- Czy wiesz , że każdy metalowy element na obudowie powinien być uziemiony? Nawet te śrubki obudowy albo ten kluczyk Start ...
Wg mnie albo dobrze albo wcale.

Święta racja! Albo dobrze albo wcale. Dlatego @NegativeFeedback podaj proszę normy przedmiotowe na których opierasz tak kategoryczne stwierdzenia.

Moim skromnym zdaniem twoje "zalecania" są błędne. Istnieje wszakże pojęcie izolacji wzmocnionej oraz podwójnej. Proszę podaj na co się powołujesz. Może prodiże mają inne normy

Ciekawa sprawa, wprawdzie ośka przełącznika i potencjometru jest plastikowa, natomiast w przycisku brak połączenia między elementami metalowymi a stykami, jednak jakość takiej izolacji nie jest określona. Wygląda na to, że najlepszym rozwiązaniem byłaby szczelna aluminiowa obudowa połączona z PE.

Indukcyjność elementu grzewczego prodiża - to niezła zagadka, w końcu to rodzaj spirali, jeżeli będę miał okazję to sprawdzę.

W nocie katalogowej przełącznika musi być to określone. Izolacja rozwartych styków i izolacja styk-obudowa. Jak nie ma takich danych to, cóż, użyłbym innego przełącznika.

Spirala ma rdzeń niemagnetyczny, nawet 10 mH nie powinno być. Przepięcia raczej przyjdą z zewnątrz. 1.5 kV to rozsądny poziom na początek rozważań.

Mam wynik pomiaru dla grzałki prodiża: ~30µH.

TechEkspert napisał:

Przy mocy 100% triak jest ciągle załączony podczas odliczania czasu pieczenia. Gdy moc redukujemy to np. załączanie na 10s i wyłączenie na 10s teoretycznie zredukuje moc grzania o 50%.

O mocy odbiornika czysto rezystancyjnego (w tym grzałki) decyduje RMS obliczony dla całego okresu pracy (w tym przypadku 20 sekund). Równie dobrze mogłoby być jedna sekunda pracy i jedna sekunda przerwy, co daje okres dwóch sekund. Co prawda grzałka ma dużą bezwładność, to przy krótszym okresie cyklu temperatura będzie bardziej stabilna, a tym samym rezystancja grzałki będzie stała (właściwie to po 10 sekundach i tak chyba nieznacznie się zmienia pod wpływem temperatury, grzałka to nie żarówka, pomimo, że jedno i drugie działa na tej samej zasadzie).

Dawniej były tzw. ściemniacze oświetleniowe, nie wiem, czy były ściemniacze wytrzymujące 1000W (np. do żyrandola z 10 żarówkami 100W), ale ta sama zasada działania mogłaby być zastosowana w grzałce, czyli zasilanie niepełnym okresem sinus.

andrzejlisek napisał:

Dawniej były tzw. ściemniacze oświetleniowe, nie wiem, czy były ściemniacze wytrzymujące 1000W

Były i ponad 2000W

andrzejlisek napisał:

ale ta sama zasada działania mogłaby być zastosowana w grzałce, czyli zasilanie niepełnym okresem sinus.

Tyle, ze to generuje duże zakłócenia, tym większe im większa moc. Ponad 30 czy 50W zasilacze muszą mieć PFC. realizacja PFC dla regulatora fazowego podniosłaby drastycznie stopień skomplikowania i cenę regulatora. W tym przypadku regulacja razowa jest bardzo dobrym rozwiązaniem.