sterownik grzejnika elektrycznego.pdf

2 8 4 5

S t e r o w n i k g r z e j n i k a

e l e k t r y c z n e g o

Do czego to służy?

Zapewne niektórzy z Czytelników mają

w swoich domach starego typu sterowanie

ogrzewaniem poprzez piec węglowy. Jeśli in-

stalacja grzejna była robiona bardzo dawno,

nie dawano wówczas na kaloryfery pokręteł

służących do regulowania ilości ciepła.

W pewnych wypadkach było to dobre, bo np.

w domku parterowym w każdym z pomiesz-

czeń panowały takie same temperatury. Go-

rzej, gdy taki system został zamontowany

w domu piętrowym, w którym nie było odpo-

wiednio silnej pompy, do piętra dochodziła

mniejsza ilość ciepła. Aby rozwiązać ten pro-

blem, zbudowane zostało ni-

żej opisane urządzenie, do-

grzewające pokój w chwi-

lach, gdy jest w nim za zim-

no. Pozwala ono na indywi-

dualne ustawienie temperatu-

ry w pokoju, zależnie od pory

dnia. Można więc je tak na-

stawić, aby w nocy w po-

mieszczeniu panowała niższa

temperatura, rano (gdy wsta-

jemy) – wyższa, po wyjściu

domowników – znowu niż-

sza, a następnie przed ich po-

wrotem temperatura może

„podskoczyć” np. do pozio-

mu 21 o C.

Oczywiście w nowych

systemach centralnego ogrze-

wania występują sterowniki

działające w sposób wyżej

opisany, ale mają one poważ-

ną wadę. Mianowicie sterow-

niki te przeważnie mierzą

temperaturę w jednym po-

mieszczeniu, co w „zimnych”

pokojach spowoduje, że tem-

peratura na pewno będzie niż-

sza, a wtedy należy zastosować tani grzejnik

elektryczny wraz z... opisanym sterownikiem.

Używanie regulatora umieszczonego bez-

pośrednio na grzejniku elektrycznym nie

zapewnia pełni szczęścia. Po zastosowaniu

opisanego w artykule regulatora, grzejnik

znacznie rzadziej będzie się włączał, a to

oznacza znaczne zmniejszenie poboru prądu

i w konsekwencji zmniejszenie rachunków.

Pieniądze wydane na sterownik zwrócą się

bardzo szybko.

90S2313 i odpowiedni program (można go

ściągnąć z Elportalu EdW). Przyciski S1-S4

służą do zaprogramowania sterownika. Układ

ma własny zasilacz zbudowany na elemen-

tach TR2, M1, C1-C4, U1, D1 i D2. Dioda

D1 zapewnia na wyjściu stabilizatora U1 na-

pięcie 5,6V, które zostało zmniejszone do 5V

poprzez diodę D2 po to, aby zasilanie bateryj-

ne mogło pracować poprawnie. Elektronicz-

ny czujnik temperatury (w tej roli wystąpił

DS18B20) potrafi mierzyć temperaturę z do-

kładnością do 0,0625 o C. W naszym układzie

dokładność taka nie jest wymagana i została

zmniejszona do 1 o C, co jest w większości

przypadków wystarczające. Czujnik ten wy-

Jak to działa?

Schemat ideowy pokazany został na rysunku

1 . Sercem całego urządzenia jest procesor

78L05

VCC

LCD 1x16

LCD

OUT

GND

100u/25V

100n

1N4001

100u

100n

PR1

10k

VCC

BAT1

MOSTEK 1A

AT90S2313

MOSTEK 1A

1N4001

100n

TR2

1N4001

TS2/16V

GND2

TR1

MOC3020

220R

1N4001

R2 1k

4MHz

TR3

BT136

VCC

R3 4,7k

33p

220R

33p

GND2

1N4001

Rys. 1 Schemat ideowy

DS18B20

Listopad 2007

Elektronika dla Wszystkich

syła dane o aktualnej temperaturze

poprzez łącze 1wire i gdy tempera-

tura z czujnika jest mniejsza od ak-

tualnie nastawionej, na wyjściu D0

procesora 90S2313 pojawi się stan

wysoki, powodujący załączenie

optotriaka. On z kolei załączy tria-

ka TR3 włączającego grzejnik. Je-

śli temperatura w pokoju wyrówna

się z temperaturą nastawioną na

sterowniku, to na końcówce D0

procesora pojawi się stan niski wy-

łączający optotriak oraz triak. Spo-

woduje to, iż grzejnik przestanie

grzać aż do momentu, gdy tempe-

ratura nie spadnie o 1 o C.

Czasem jednak będziemy po-

trzebować włączyć grzejnik na sta-

łe, niezależnie od temperatury pa-

nującej w pokoju. Wtedy to naj-

prostszym sposobem jest po prostu

włączyć grzejnik bezpośrednio do

kontaktu. Jednak, aby się tym nie

męczyć, wystarczy posłużyć się

przełącznikiem S5, który służy do

włączenia grzejnika niezależnie od

ustawień w programatorze. Wtedy

temperaturę w pokoju będzie wy-

znaczał termostat umieszczony na

grzejniku (o ile tam jest). Aby usta-

wienia zostały zapisywane na czas

zaniku napięcia w sieci energetycz-

nej, do układu dodane zostały 4 ba-

terie R3 (opcja), które zasilają pro-

cesor w przypadku zaniku napię-

cia. Aby zmniejszyć pobór prądu, optotriak

oraz wyświetlacz zostają wyłączone na czas

zasilania z baterii. Podczas zaniku napięcia

w sieci układ pobiera kilkanaście mA prądu,

co przy zastosowaniu 4 baterii R3 powinno

wystarczyć na kilka, kilkanaście godzin pra-

cy.

Zastosowany wyświetlacz to popularny

i chyba najtańszy 1x16. Mimo iż ma tylko 16

pól do odczytu, spokojnie wystarcza do tego

układu. W czasie działania jest na nim wy-

świetlana aktualna godzina oraz temperatura

panująca w pokoju.

Montaż i uruchomienie

Pokazana na rysunku 2 płytka drukowana

została zaprojektowana pod obudowę Z58.

Montaż wykonujemy w sposób typowy, za-

czynając od rezystorów i diod, a na transfor-

matorze i triaku kończąc. Do triaka należy

przykręcić odpowiedniej wielkości radiator,

uważając, aby się nie stykał z innymi elemen-

tami na płytce (głównie z rezystorami R1

i R4). Radiator musi być jak największy, po-

nieważ poprzez triak przepływa prąd co naj-

mniej 4,5A (przy grzałce 1000W), a grzejniki

mają nieraz 2000-2200W – prąd płynący

przez triak jest wtedy na poziomie 10A. Wy-

świetlacz, czujnik temperatury oraz przyciski

S1-S4 i przełącznik S5 montujemy na tasiem-

ce z przewodami, ponieważ elementy te będą

przymocowane do wieczka obudowy (oczy-

wiście po wcześniejszym wywierceniu pod te

elementy otworów).

Rys. 2 Schemat montażowy

Wykaz elementów

Rezystory

R1,R4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220 Ω

R2,R5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1k Ω

R3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4,7k Ω

PR1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10k Ω

Kondensatory

C1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100 µ F/25V

C2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100 µ F/16V

C3,C4,C5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF

C6,C7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33pF

Półprzewodniki

D1-D6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4001

M1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .mostek 1A

TR1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .optotriak np. MOC3020

TR3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .triak 16A np. BT136

U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .78L05

U2 . . . . . . . . . . . . . . . .wyświetlacz LCD 1x16 znaków

U3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .AT90S2313

U4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .DS18B20

Pozostałe

X1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .rezonator kwarcowy 4MHz

S1-S4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .mikroswitche

S5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .przełącznik 2-pozycyjny

TR2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .transformator TS2/16

Obudowa Z-58

Koszyk baterii

Komplet podzespołów z płytką jest dostępny

w sieci handlowej AVT jako kit szkolny AVT-2845

Elektronika dla Wszystkich

Listopad 2007

zasilanie z wciśniętym przyciskiem. Na pierw-

szej pozycji wyświetlacza powinna ukazać się

cyfra „1”. Przyciskami S1 i S2 ustawiamy go-

dzinę, od której temperatura w pokoju ma wy-

nosić dokładnie tyle, ile ustawimy przyci-

skiem S4. Następnie zatwierdzamy to działa-

nie przyciskiem OK. (S3). Na pierwszej pozy-

cji wyświetlacza powinna pojawić się „2” i

postępujemy podobnie, czyli przyciskiem S1

programujemy kolejną godzinę zadziałania

układu i naciskamy OK (S3). Potem ustawia-

my kolejny (już ostatni) programowany czas

i temperaturę. Po ponownym naciśnięciu przy-

cisku OK (S3) na pierwszej pozycji powinna

ukazać się „4”, wtedy nastawiamy aktualną

godzinę oraz temperaturę, która ma panować

w tym czasie w pokoju. Naciskamy przycisk

S3 i na wyświetlaczu powinna ukazać się go-

dzina i aktualna temperatura w pokoju.

Raczej nie należy montować gniazd A1, A2

(ARK2), lecz kable zasilające trzeba przylu-

tować bezpośrednio do płytki, tak będzie bez-

pieczniej. Na kablu podłączonym do A1 nale-

ży zamontować wtyczkę zasilającą, a na kablu

podłączonym do A2 gniazdo. Po poprawnym

montażu i podłączeniu wtyczki na wyświetla-

czu powinna pojawić się godzina (00:00) oraz

aktualna temperatura panująca w pokoju. Jeśli

tak się stało, to przechodzimy do programo-

wania, a jeśli nie – to trzeba znaleźć błąd

wukładzie i go wyeliminować.

Rafał Kuchta

Uwaga! Podczas użytkowania urzą-

dzenia w jego obwodach występują na-

pięcia groźne dla życia i zdrowia. Osoby

niedoświadczone i niepełnoletnie mogą

wykonać je wyłącznie pod kierunkiem

wykwalifikowanego opiekuna, na przy-

kład nauczyciela.

Programowanie

sterownika

Najpierw wyłączamy zasilanie sterownika,

następnie naciskamy przycisk S3 i włączamy

Listopad 2007

Elektronika dla Wszystkich

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: