Форма входа

Поиск



Счетчик посетителей

Рейтинг@Mail.ru

Разработано jtemplate модули Joomla

Контроллер управления газовыми котлами

В этой статье приводится схема и описание контроллера управления блоком газовых котлов. Контроллер обеспечивает каскадное управление и автоматическую регулировку мощности.

Основой устройства служит микросхема - микроконтроллер (D1) AT89C2051 фирмы "Atmel". Квар-цевый резонатор Z1 и конденсаторы C6, C7 служат для правильной работы микроконтроллера. Цепь R1, C3 предназначена для начального сброса.

Открыть схему контроллера

Порт P1 микроконтроллера играет роль шины данных устройства. К нему подключены три парал-лельных регистра. Регистр АЦП и ввода состояния системных переключателей (D5) и регистры управ-ления котлами (D6, D7). При помощи дешифратора D3 микроконтроллер выбирает один из этих регист-ров. Элементы D8.1, D8.2, D8.3 служат для инвертирования управляющих сигналов дешифратора. К выходам регистров D6, D7 подключаются ключи управления котлами (1R1, 1VT1, 1VD2, 1K1). Реле ра-ботают в обратном режиме. Это значит, что когда реле включено, котел не горит, при отпускании реле котел включается. Это необходимо для того, чтобы при выключении напряжения питания все котлы включались и обеспечивали теплом. Поэтому в схеме ключа предусмотрен инвертор для зажигания ин-дикаторного диода (1R2, 1VT2, 1R3, 1VD1). Количество схем ключей зависит от конкретного количест-ва котлов.

Аналоговый мультиплексор D2 служит для подключения к схеме АЦП трех разных аналоговых входных сигналов. Первый из них это сигнал, снимаемый с прецизионного датчика температуры и двух регулируемых делителей напряжения. Датчик представляет собой резистор, сопротивление которого зависит от температуры. Датчик устанавливается на выходной трубе блока газовых котлов. Схема на элементах R14, R15, R16, C8, C9, VT2 служит для преобразования сопротивления датчика в напряжение таким образом, что бы максимально использовать диапазон входных напряжений АЦП (0-5В). Диод VD2 служит для защиты входа от случайного внешнего перенапряжения. Регулируемый делитель на-пряжения R12 служит для ввода в микроконтроллер значения нижнего порога регулирования. R13 слу-жит для ввода верхнего порога регулирования. К выводам D2.12 и D2.1 подключены еще два таких же резистора, как R12 и R13 (на схеме не показаны). Они служат для ввода в микроконтроллер значений задержки включения и выключения котлов. Программа поочередно подключает эти пять уровней на-пряжения к АЦП и считывает значения.

АЦП основан на встроенном компараторе микроконтроллера (выводы D1.12, D1.13), аналоговых пе-реключателях (D4.1, D4.2, D4.3), регистре D5 и схеме ЦАП (R2-R9, VT1, R10). Аналоговые ключи D4 служат для переключения выводов микроконтроллера между аналоговыми и цифровыми цепями. В ре-жиме чтения/записи данных ключ D4.3 закрыт, а ключи D4.1 и D4.2 открыты. В режиме сравнения ана-логовых сигналов ключ D4.3 открывается, а ключи D4.1, D4.2 закрываются.
АЦП работает следующим образом. В регистр D5 последовательно записывается код. Сначала 0, а затем каждый раз на 1 больше. С выхода D5 этот код поступает на ЦАП, собранный на резисторах R2-R9 и эмиттерном повторителе VT1, R10. После каждой записи числа схема переключается в режим сравнения напряжений и по выходу компаратора (внутри микроконтроллера) сравниваются напряжения поступающие с одного из пяти входа аналогового компаратора D2 и выхода ЦАП. Значение кода, запи-сываемого в регистр D5, повышается до тех пор, пока напряжение на выходе ЦАП не превысит значе-ние измеряемого напряжения. Последнее значение кода и есть вводимое значение АЦП.

Микроконтроллер постоянно измеряет напряжение с датчика температуры и сравнивает его с поро-гами, задаваемыми резисторами R12, R13. Если температура на датчике меньше нижнего предела, включается процесс циклического включения котлов. Включается первый котел. Затем выдерживается пауза, задаваемая резистором задержки включения котлов (на схеме не показан). Далее включается вто-рой котел. Затем после задержки третий и так далее. Пока не включатся все котлы или температура не превысит верхний предел. Если температура превысит верхний предел, начинается процесс каскадного выключения котлов. Выключение ведется аналогично включению, начиная с последнего включенного котла и кончая первым. Задержка выключения задается резистором задержки выключения. При дости-жении нижнего предела температуры все повторяется сначала.
Количество котлов в системе может быть любым. Теоретически от 0 до 15. Практически будет от 3 до 15 (по три в блоке). Диоды VD1-VD4 служат для задания количества котлов. В печатной плате есть место для впайки всех четырех диодов (диод D5 впаян всегда). Но впаиваются не все диоды. Впаянные и не впаянные диоды устанавливают в двоичном коде число котлов согласно Таблице 1. Знак Х означа-ет впаянный диод.

Число котловD1D2D3D4
3
X
X
   
4
   
X
 
5
X
 
X
 
6
 
X
X
 
7
X
X
X
 
8
     
X
9
X
   
X
10
 
X
 
X
11
X
X
 
X
12
   
X
X
13
X
 
X
X
14
 
X
X
X
15
X
X
X
X

Впаивая и эти диоды можно менять количество обслуживаемых котлов, не меняя программное обес-печение.

Устройство имеет отключаемый режим смены ведущего котла. Сразу после включения включение котлов производится, начиная с первого. В реальной ситуации это может привести к тому, что первый котел будет гореть постоянно, а последний может вообще никогда не включиться. Это приведет к не-равномерному износу котлов. Поэтому примерно раз в сутки ведущий котел меняется. Ведущим котлом становится второй, (то есть включаются котлы в последовательности 2, 3, … , 15, 1). Затем ведущим котлом становится третий и так далее по кругу. Режим автоматической смены котлов может быть от-ключен. Для этого служит переключатель S1 и диод D5.

Последний разряд регистра D7 и ключ на элементах R17, VT3, R18 и светодиод VD7 служат для ин-дикации режима нагрева. В режиме каскадного включения котлов светодиод горит. В режиме каскадно-го выключения - не горит.

На вывод D1.9 подается сигнал управления. Для запуска системы нужно замкнуть этот вход на об-щий провод. При размыкании цепи устройство отрабатывает быстрый цикл выключения всех котлов и переходит в ждущий режим (котлы выключены).

Все микросхемы питаются от двух стабилизированных источников +5В и +12В. Программа управле-ния микроконтроллером "зашита" во внутреннюю флешь - память микросхемы AT89C2051. Программа разработана автором устройства. За дополнительной информацией обращайтесь к разработчику:

Игра