Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Metal Work Pneumatic
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Sterownik mieszacza CO

cinek810 07 Paź 2007 20:24 15698 22
  • Sterownik mieszacza CO
    Sterownik mieszacza

    Zadanie

    Celem jaki postawiłem sobie do zrealizowania w ramach tego projektu była realizacja sprawnego mieszacza wody w centralnym ogrzewaniu. Na wstępie jestem wszystkim winny wyjaśnienie czym własciwie jest mieszacz i do czego jest potrzebny. Schematycznie działanie urządzenia jest przedstawione na rysunku obok. Idea jest bardzo prosta, zgodnie z nazwą polega ona na zmieszaniu dwóch strumieni wody- zimnej i cieplej - w celu uzyskania pośredniej temperatury.
    Sterownik mieszacza CO

    Uklady mieszacza są często pomijane w konstrukcji instalacji grzejnikowego CO, nie jest to jednak rozwiazanie optymalne. Układ taki ma jednak szczególne zastosowanie w przypadku ogrzewania podłogowego, przy którym jest niezbędny. Koniczność mieszania wody w tym przypadku wynika z faktu, że temperatura cieczy grzewczej w podłodze nie moze przekraczać 323K, w przypadku projektowanego układu jest to wartość niższa - 318K. Wynika ona z zastosowania w instalacji elektrozaworów przystosowanych do pracy ponizej tej temperatury. Temperatura w kotle musi być wyższa ze względu na występowanie tzw. "roszenia" powodującego korozje. Dodatkowo praca pieca wiąże się ze słyszalnym szumem, więc w przypadku nagrzewania go do 360K i późniejszym mieszaniu czynnika grzewczego zminiejszając częstotliwość włączania kotła zwiększymy komfort mieszkania.

    Powyższe problemy można rozwiązać w sposób czysto mechaniczny, stosując zawór termostatyczny. Jego działanie powoduje jednak duże fluktuacje temperatury, de facto uniemożliwiając jej precyzyjne ustawienie. Dokładna regulacja temperatury czynnika grzewczego umożliwia zmniejszenie kosztów ogrzewania poprzez zmniejszenie temperatury cieczy grzewczej przy wysokich temperaturach na zewnątrz. Podnoszenie natomiast zgodnie z koniecznością przy temperaturach niskich.
    Realizacja w układzie CO

    Początkowo skłanialem się ku realizacji mieszania wody za pomocą dwóch zaworów sterowanych silnikami krokowymi. Rozwiązanie to wiązało się jednak z pewnymi trudnościami mechanicznymi- przełożenia z silników na zawory. Połączenie to musialby być bezawaryjne, mechaniczna część zadania wymagała by przerowadzenia testów sprawności i awaryjności. Dlatego mając na celu osiągnięcie urządzenia bezpiecznego dla instalacji, oraz nie mnożenie dodatkowych problemów postanowiłem wykorzystać rozwiązanie profesjonalne w postaci zaworu trójdrogowego.

    Do zaworu tego podłączamy zródła wody ciepłej, zimnej i wyjście. Dostępne są dwie najbardziej popularne wersje takich zaworów. W ostatecznie przeze mnie zastosowanym zawór otwiera żródła proporcjonalnie do przyłożonego napięcia sterującego od 0 do 10V. Zawor zasilany jest oddzielnie napieciem stalym o wartosci 24V.




    Sterownik

    Kluczowymi dla pracy sterownika są czujniki temperatury, w układzie stosuję czujniki ds18b20 podłączone do wspólnej magstrali. Sercem układu jest mikrokontroler klasy AVR - AtMega8L. Komunikacje z urzytkownikiem zapewnia cztero przyciskowa klawiatura, oraz wyświetlacze. Układ przygotowany został do pracy zarówno z dwucyfrowym wyświetlaczem diodowym, jak i monochromatycznym graficznym wyświetlaczem LCD ze sterownikiem PCD 8544. Wyswietlacze takie stosowane były np.w telefonach Nokia 3310.

    Program sterujący w równych odstępach czasu mierzy temperature na wyjściu, oraz porównuje ją z ustawioną temperaturą dla zmieszanej wody. W przypadku niezgodnosci wiekszej niz 0.5K ponownie ustawia proporcje mieszania wody ciepłej i zimnej na podstawie bieżących pomiarów ich temperatury. Po odczekaniu czasu związanego z bezwładnością ponawia pomiar temperatury wody zmieszanej.

    Proba wzmacniania sygnalu z nozki PB1 (OCR1A), na której napiecie jest regulowane za pomoca PWM, nie powiodla sie. Sygnal z nozki jest przekazywany na uklad ze wzmacniaczem operacyjnym ua741, wymagajacym zasilania symetrycznego. Schemat ukladu wzmacniajacego znajduje sie ponizej.

    Po przeprowadzeniu testow w instalacji CO, wyregulowaniu wartosci zwiazanych z oczekiwaniem na stabilizacje uklad pracuje sprawnie. Czas ustabilizowania temperatury wyjscia po dokonani zmiany jej ustawienia o 15K wynosi okolo 3 minut. Dodatkowo sterownik reaguje na spadek temperatury na kotle ponizej 313K zamykajac pobor cieplej wody do czasu podgrzania kotla. Podobnie reaguje w przypadku przekroczenia granicznej temperatury 318K, bledu w obsludze czujnikow lub w sytuacji tzw. cieplego powrotu. Za pomoca przyciskow mozemy nie tylko ustawic rzadana temperature, ktora przechowywana jest w pamieci EPROM, ale rowniez zmienic informacje prezentowane na ekranie lcd. Oczywiscie w przypadku programu dzialajacego w oparciu o wyswietlacz ledowy znaczenie klawiszy jest inne.

    Efekty pracy
    programy na mikrokontroler pobrać można ze strony:
    http://studenci.fuw.edu.pl/~mstol/mieszacz

    Sterownik mieszacza COSterownik mieszacza COSterownik mieszacza CO

    Sterownik mieszacza COSterownik mieszacza COSterownik mieszacza CO

    Sterownik mieszacza CO[/img]


    Fajne! Ranking DIY
    Potrafisz napisać podobny artykuł? Wyślij do mnie a otrzymasz pendrive 32GB.
  • Metal Work Pneumatic
  • #2 08 Paź 2007 00:29
    JStan
    Poziom 16  

    Kolejny sterownik ale funkcjonalny i jeśli spełnia swoje zadanie to dobrze. Mogę pogratulować tworzenia schematów w Eaglu(łączenie szynami i tylko nazwami linii, też tak robie aby nie powodować mętliku) Zadbaj natomiast o styl routowania płytek, kąty nie odbiegające od 45 stopni i polecenie mitter. Płytka wyszła tak sobie, nie odświeżyleś chyba polygona na niej przed zrzutem. I mam pytanie, cynowane chemicznie czy klasycznie??? 5/6

  • #3 08 Paź 2007 06:47
    XAX
    Poziom 21  

    Ładna fajna konstrukcja.
    Mam tylko jedną uwagę. Przydało by się elektronikę jakoś zabezpieczyć przed kurzem i brudem.

  • #4 08 Paź 2007 07:01
    cinek810
    Poziom 11  

    hym... rzeczywiście sterowników związanych z CO było ostatnio dużo, ale to chyba znaczy, że zbliża się zima :) (pozatym nie widziałem sterowników mieszaczy, ale może zaglądam rzadko)

    Jeśli chodzi o wykonanie płytki, została zrobiona w wyspecjalizowanym zakładzie. Co do ścieżek, czy chodzi Ci o wrażenia estetyczne? To moja pierwsza płytka narysowana w eaglu, tylko rozłożyłem elementy i skorzystałem z autoroute.

    Jeśli chodzi o zabezpieczenie przed kurzem to wydaje mi się, że jest ono wystarczające. Skrzynka jest zamknięta, a kocioł olejowy.

  • Metal Work Pneumatic
  • #5 08 Paź 2007 12:34
    JStan
    Poziom 16  

    Aha w specjalizowanym zakładzie, ok. Ale jak widzisz autorouter dobry jest do prostych obwodów gdzie połączenia są oczywiste. W innych przypadkach warto chociaż część połączeń poprowadzić ręcznie, wychodzi lepiej i estetyczniej. Jeśli polubiłeś Eagla a dopiero zaczynasz polecam książkę o nim :)

    Pozdrawiam!!

  • #6 08 Paź 2007 14:38
    passat
    Poziom 11  

    bardzo ciekawa konstrukcja! powiedz tylko jaki typ zaworu trójdrożnego użyłeś i ile kosztował? pozdrawiam!

  • #7 08 Paź 2007 16:40
    cinek810
    Poziom 11  

    Jeśli chodzi o zawór-trójdrożny urzyłem zaworu wymontowanego z klimatyzatora. Trudno mi powiedzieć, jaki to typ- nie znalazłem go w necie. Otwarcie jest sterowane poprzez napiecie sterujace 0-10V, zasilany jest zmiennym 24V.

    Na etapie szukania zaworu podobne widziałem w cenach 1000-1800 zł.

    JStan: Co to znaczy, że ścierzki wychodzą lepiej? Jestem bardzo początkującym i czasami nie mam podstawowych elektronicznych skojarzeń... Jeśli chodzi o estetyke- wtedy nie warto moim zdaniem poświęcać czasu.

  • #8 08 Paź 2007 17:03
    sebastianxxx
    Poziom 15  

    Witam
    Mam jedną uwagę, z racji że w Polsce głównie używa się skali Celcjusza, to na forum też można by jej używać, po co tracić czas na śmieszne obliczenia. Nie jesteśmy na lekcji fizyki/termodynamiki żeby używać skali Kelwina i nikt nam jedynki nie postawi :-)

  • #9 08 Paź 2007 17:12
    cinek810
    Poziom 11  

    hym.. tekst był pisany z myślą o stronie internetowej podpinanej do strony zajęć na które wykonany był sterownik. Można powiedzieć, że skala kelvina została użyta w formie "fizycznego" żartu.

    Poza tym, gdy częściej się z nią obcuje wchodzi w krew i człowiek zapomina, że nie zawsze była intuicyjna.

  • #10 08 Paź 2007 23:06
    dzikamysz
    Poziom 15  

    Fajna konstrukcja, całość wymagała mnóstwa pracy. Chociaż istnieją rozwiązania o wiele prostsze i mieszczące się w pudełku po większym mydle to za pomysłowość 5/5. Co do zaworów trój-drogowych do CO, można kupić z siłownikiem prawie w każdym sklepie instalatorskim w cenie ok 500-600 zł.

  • #11 09 Paź 2007 08:34
    cinek810
    Poziom 11  

    dzikamysz: sam sterownik od mieszacza jest bardzo mały.. w zasadzie ogranicza się do uC (płytkę widać na zdjęciachj) i czujnikow temperatury. W skrzynce jest jeszcze pare przekaznikow, ktore steruja włączeniem/wyłączeniem obiegów w domu w zalerzności od temperatury w tych pokojach..

    Jeśli chodzi o prostote rozwiązań... Do tej pory w instalacji "działał" układ oparty o zawór termostatyczny z kapilarą. Zupełnie nie spełniał On swojego zadania, mimo wielu prób regulacji. Temperatura cały czas zmieniała się w granicach kilkunastu, dwudziestu paru stopni. Obecnie wachania w stanie ustabilizowanym są nie większe niż 0.5 stopnia. I to dlatego, że taki przyjąłem zakres histerezy.

  • #12 10 Paź 2007 20:04
    dzikamysz
    Poziom 15  

    Z mojej strony nie ma nawet cienia krytyki, podjołeś się trudnego tematu i odwaliłeś kawał dobrej roboty. W moim zamyśle było stwierdzenie, że tzw. domowa automatyka jest o wiele bardziej uproszczona. Stabilizacja temperatury na poziomie 0,5st. też jest bardzo dobrym wynikiem. Regulatory spotykane seryjnie przy ustawieniu tak małych histerez z reguły im odbija i siłowniki przelatują z jednego położenia skrajnego w drugi. Co do stwierdzenia tańsze , miałem na myśli cenę zaworu z siłownikiem, cenę którą zobaczyłem wcześniej lekko mnie osłupiła.

  • #13 13 Paź 2007 17:54
    dfgg
    Poziom 11  

    całość super, tylko moja mała uwaga, to "WYCIŚNIĘTY" troszkę nie sensowne jest :D, wyciska się sok a nie guzik :P

  • #14 19 Paź 2007 00:37
    Jezior2000
    Poziom 17  

    Jestem pod wrażeniem. Jest to coś dużo bardziej oryginalnego niż sterowniki temperatury na każdą godzinę od czajników. Ciekawe jak sprawdza się takie urządzenie w praktyce, czy każdy zawór trójdrożny musi przysługiwać na jeden grzejnik? Można powiedzieć że nawiew tłoczący tlen do pieca jest teraz w pełni wykorzystany. Trochę drogi interes. Taką skrzynkę postawiłbym sobie w pokoju żeby sterować temperaturą w każdym pomieszczeniu hehe. Ale jedno pytank o czy zawory trojdrozne muszą być akurat w tej skrzynce czy gdzieś indziej? Jeśli to urządzenie spełnia swoją rolę co do 0,5[K] (temperatura zroszenia) to ja daję 6/6.

  • #15 19 Paź 2007 23:56
    cinek810
    Poziom 11  

    też myślę o zastosowaniu czegoś na ten wzór do sterowania grzejnikami. Dla każdego kto rozważał problem ogrzewania grzejnikowego korzysci sa oczywiste. (Ten uklad steruje temperatura wody w ogrzewaniu podłogowym- nie wiem czy już to tutaj napsiałem). Zawór nie musi, tym bardziej, że nie jest w tym przypadku w skrzynce. Do niego wyprowadzone są kablem zasilanie i sterowanie.

    Problem jeśli chodzi o zastosowanie do grzejników jest taki, że tutaj do sterowania używam PWM. AVR raczej nie bedzie miał tyle liczników, by obsłużyć wszystkie grzejniki. Dodatkowo rozwiązanie drogie, bo taki siłownik nie jest tani. Tansze sa silowniki w ktorych sterujemy tylko obrotami lewo prawo, lub.. serwa modelarskie- najtaniej i bardzo fajne sterowanie, na jednym kablu. Tylko z serwa trzeba zrobić też samemu mechanike, a ja tego raczej nie lubię i nie zaufałbym wykonanym przez siebie elementom w pracy ciągłej.

  • #16 02 Gru 2007 13:04
    nek
    Poziom 12  

    Witam wszystkich których interesuje jeszcze ten sterownik, mam do autora - cinek810 pytanie , czy Mógłbyś na forum zamieścić rysunek płytki , najlepiej by była w skali 1:1 . Z rysunków dotychczas zamieszczonych wydaje mi się że jest to dwu stronna . To by zapewne ułatwiło tym którzy chcą taki sterownik praktycznie wykonać. Ja jestem zainteresowany . Zawór, wprawdzie czterodrogowy mam zainstalowany , kręcę nim ręcznie , sterownik ułatwił by utrzymanie założonej temperatury wody obiegowej w CO przy jednoczesnym utrzymaniu wyższej temperatury w tz, krótkim obiegu / piec -bojler CWU/ nek.

  • #17 04 Gru 2007 09:57
    cinek810
    Poziom 11  

    hym... miło mi, że po tak długim czasie od zamieszczenia ktogoś ten temat jeszcze interesuje. Obecnie nie mam dostępu do plików eagla z płytką, ale oczywiście je posiadam. Rozumiem, że chodzi o pliki z oddzielnym rzutem jednej i drugiej strony?

    Płytka nie jest narysowana zbyt eleganco, ale działa.. i oczywiście gdy będę w domu (za jakies 2-3 tygodnie) postaram się o zamieszczenie tych plików.

    Prawdopodobnie przed świętami powstanie również nowy, nieco inteligentniejszy program sterujący mieszaczem. W zasadzie udoskonalenia będą rzutować tylko na pewne sporadycznie zdarzające się sytuacje i na absolutnie nie myślącego urzytkownika.

    Nowy program ma myśleć nie tylko o temperaturze wyjściowej ale i o jej pochodniej, tak aby starać się minimalizować efekt drgań tłumionych dookoła temperatury po jej ustawieniu.

    Efekt jest obecnie zauważalny przy nagłej zmianie nastawionej temperatury o wartość większą niż 15°C .lub silnego zaburzenia w cyrkulacji wody w wyniku załączenia podgrzewania ciepłej wody i późniejszego jej wyłączenia.

    Acha.. ktoś jeszcze pytał o wykorzystanie takiego sterownika do sterowania temeraturą wody w grzejnikach w pokojach. Jestem w trakcie projektowania wersji drugiej urządzenia, która będzie nie tylko sterowała temperaturą ale również załączeniem obwodów i w zlaerzności od średniej modyfikowała temperaturę na grzejniki. Jeśli kogoś interesuje ten problem chętnie podyskutuję. Urządzenie w wersji drugiej mam nadzieję opiszę oddzielnie na elektrodzie, ale najprawdopodobniej będzie to dopiero w lato :)

  • #18 04 Gru 2007 20:18
    nek
    Poziom 12  

    Myślę że temat ten jest ciekawy tym bardziej że coraz więcej osób . modernizujących instalacje CO montuje mieszacze tak trzy jak i czterodrogowe . Są one obecnie dostępne w handlu i cena ich nie jest wygórowana , gorzej trochę wygląda sprawa z siłownikami ale i te można nabyć.Estetyka - nie jest dla mnie sprawą ważną , przedkładam nad nią funkcjonalność . Nowy program sprawdzony i bardziej uniwersalny to cenna wiadomość . Nie wiem tylko jak sobie poradzę z zaprogramowaniem , bo ten temat , jest dla mnie sprawą nie opanowaną /zero praktyki/. Oczywiście termin akceptuję . nek.

  • #19 05 Gru 2007 10:35
    cinek810
    Poziom 11  

    programowanie to łatwa sprawa. Na płytce przygotowane są piny do podłączenia programatora ISP, nie trzeba żadnego układu startowego czy temu podobnych dziwactw lutować. Potrezba tylko zrobić kabel z gniazdkiem zdaje sie drukarkowym i po drugiej stronie wejściem na 4-5 pinów. Potem...
    ja mam linux, ale na pewno pod windows też znajdzie się jakiś programator.

    Na uczelni ludzie z windowsów też programują i nie ma z tym problemów.

    W kwestii nowego programu.. te zmiany to raczej hobbystyczne dążenie do osiągnięcia sztuczenej inteligencji mieszacza. Obecny układ funkcjonuje całkiem dobrze.. ale nie zachowuje się tak jak człowiek któremu powiedzielibyśmy żeby kręcił zaworem i patrzył na termometr... Własnie dlatego, że człowiek zwraca również uwagę na pochodną :)

  • #20 05 Gru 2007 23:05
    nek
    Poziom 12  

    Nie wiem czy ten próg z przeniesieniem programu będę w stanie przekroczyć , zapytam od razu , czy gdybym przesłał na wskazany adres AtMege z kopertą zwrotną to mogę liczyć na pomoc ? Raz tylko próbowałem wymienić oprogramowanie w odbiorniku satelitarnym i skończyło się to wymianą scalaka. nek.

  • #21 06 Gru 2007 16:14
    cinek810
    Poziom 11  

    hym... w sumie jeśli będę programował mojego- w związku z odnawianiem oprogramowania to nie bedzie problemu. (Najprawdopodobniej bede ten program wymieniał- jeśli nie pojawią się jakieś inne prace na czas świąteczny, np. związane z uczelnią.)

    Odpowiem ostatecznie na prywatnej wiadomości w przeciągu najbliższych dwu tygodni. Mikrokontroler potrzebny tutaj to AtMega8L , ta literka L na końcu jest dosyć ważna bo to wersja na napięcie 3.3V a tutaj musi być takie w związku z działaniem na tym napięciu wyświetlacza.

  • #22 06 Gru 2007 19:19
    nek
    Poziom 12  

    Dzięki za akceptację mojej propozycji. To wobec tego jesteśmy wstępnie umówieni . nek

  • #23 08 Kwi 2011 14:50
    aniołek
    Poziom 12  

    Witam.

    Informuję, że autor postu wyraził zgodę na reaktywowanie tego projektu.

    Jak widać - projekt jest już wiekowy, ale za to idealnie odpowiadający moim potrzebom.. Niestety - przez te lata oryginalny projekt został bardzo rozbudowany przez autora, i jedynym śladem prezentowanego tu układu jest ten post, oraz oprogramowanie dostępne w załączniku (pierwotne opracowanie zaginęło w czeluściach kompika i jaskiniach czasu)..
    W związku z chęcią zbudowania prezentowanego sterownika zwracam się do Kolegów z prośbą o próbę odbudowania użytych w nim elementów - jak widać tylko niektóre z nich są opisane, zaś przy zdecydowanej większości widnieją tylko symbole.. Być może pewną pomocą będzie zamieszczone w załączniku oprogramowanie.
    Za wszelką pomoc będę niezmiernie zobowiązany :)

    Pozdrawiam

    --------
    Od napisania tego postu minęło 11 dni, przejrzało go ponad 200 osób, 7 osób go śledzi - naprawdę nikt nie może pomóc, czy nikomu się nie chce?.. :( ..

  Szukaj w 5mln produktów