Термостат для газового котла V-4.1 плюс П.Р.

Автор: с2. Опубликовано в Автоматика в быту

термостат

 Любительская конструкция термостата, для дополнительного управления настенным газовым котлом,

и создания комфортного климата во время отопительного сезона.

Собран на микроконтроллере ATmega168 с использованием ЖКИ индикатора 16х2, и 4х разрядный семисегме́нтный LED индикатор.

Cхема предназначена для поддержания и регулирования температуры внутри помещения. 

Каждый газовый настенный котел предусматривает подключение такого термостата, схемаподключается в котле к специальным выводам для наружного выносного термостата. 

Основное предназначение в этой схеме использованиятакого типа регулирования, чтобы при положительных температурах котел не  перерасходовал топливо на ненужный перегрев,  и сгладит ощутимые перепады температуры в помещение во время осенне-весеннего отопительного сезона, в зимний период при низких отрицательных температурах, программа практически не вносит корректировки в отопительный режим.

Схема.

Основные элементы схемы это;  ЖКИ 16х2 на базе контроллера HD44780 или KS0006, МК ATmega168. ( под печатную плату которая прикреплена к статье ниже, можно использовать RC1602B , JHD162a и другие с подобным расположением выводов ЖКИ )

Датчики температуры DS18b20 3шт., сдвиговые регистры  74НС595 2шт..

Фоторезистор, (любой который называется таковым:))).

В моем варианте схемы, используется, для понижения напряжения от источника питания  Step-down converter на микросхеме MC34063,  это небольшое усложнение схемы оправдано тем, что вся схема запитывается от 24 вольт, плюс  постоянно  подключена  подсветка ЖКИ, для "кренки" эти условия образно говоря  "горячие"....

Если у Вас напряжение запитки до 15 вольт, и не планируется подключение ЖКИ подсветки , нет преград, использовать в качестве стабилизации 5 вольт, линейный стабилизатор типа "кренки".

Версия 4.1 была доработана  под совместную работу с котлом длительного горения.

Работа котла длительного горения , есть приоритет в обогреве теплоносителя. Поэтому когда твердотопливный котел работает,  работа газового блокируется автоматически.

Две схемы термостатов регуляторов, это две совершенно раздельные автономные схемы, поэтому гальванической связи между ними нет.

Электрическое соединение этих схем возможно в двух вариантах А или В

В моем случае  , использовано схемное решение по варианту В.

Принцип работы программы.

Термостат U-2 (улица) работает всегда, до периода Toff ...(см. график №1 ), ( при желании использования в схеме только термостатов,  работу таймеров можно остановить принудительно, установив на печатной плате перемычку S-3 ).

Термостат U-1 (помещение) всегда если ниже температура ниже установленной в помещении. И параллельно U-2 всегда  может  включить команду на обогрев..

Термостат U-3 (установлен на вводе теплоносителя в котел (обратка) ) имеет приоритет над U-1 и U-2 при перегреве, всегда отключит команду поданную котлу на обогрев , то есть команду от U-1 и U-2. ( команда от U-3 имеют приоритет над  работой таймеров U-2  и над данными от U-1).  

А также если была активность термостатов U-1 и U-3 , термостат U-2 —> таймерпериода паузы начинает отсчет интервала % заряда  с нуля..

Временные режимы таймеров, в соотношении к наружной температуре можно наглядно увидеть на графике №1 . По графику видим, что для  таймера' (красная линия), чем дальше уличная температура от комфортной для человека, тем  сильнее изгиб линии отображающего временную работу  таймера'. Такое программное построение  работы графика построено, исходя из стандартных  расчетных теплопотерь помещения, возмещаемое отоплением.  Определяется из теплового баланса  отапливаемого помещения ( СНиП 2.08.01—89  отопление жилых зданий (в упрощенном виде)).

С помощью фото-датчика, происходит определение схемой времени суток, и на основе этого происходит , смещение температурного графика на 2°С.

В режиме автоматического регулирования ,  температура теплоносителя корректируется к установленной раннее в пользовательском меню, на +х°С    соотношение правки зависит от наружной температуре  график №2.(при понижении температуры наружного воздуха, к установленной температуре теплоносителя, зависимости от наружной температуры к  установленной температуры теплоносителя автоматически прибавляется от 0 до 6°С  (см. график №2 ) . 

График №1.

График №2.

Управление кнопками. 

Состоит из четырех кнопок без фиксации, расположение кнопок использовано по принципу джойстика.

Вход в меню настроек; осуществляется  кнопкой Кн3. и далее изменение настроенных значений термостатов и гистерезиса  с помощью кнопок Кн1, Кн2.

Если находимся в режиме основного экрана.

Кнопкой  Кн2,   можно делать  просмотр работы таймеров не только в % соотношении ( три варианта) , а в привычном всем "часовом".

Длительное нажатие Кн4 (Esc) включает длительностью на 8 часов таймер.
По этому таймеру приостанавливается работа газового котла совсем.
Дальше условия отключения этого таймера:

    • по истечению времени (8ти часов)
    • повторное нажатие кнопки Кн4.
    • замыкание S-0 ( любое, кратковременно или длительно не имеет значения)

Дополнительные перемычки , расположенные на печатной плате.

S-0   Приоритет дополнительного отопительного прибора (блокировка работы газового котла) .

S-1   быстрое изменение температуры (эконом- режим, настройки см. в пользовательском меню) .

S-2  для совместимости "языковых" версий En-Ru -- En-Jp  дисплеев (рекомендуется использовать с кириллицей En-Ru).

S-3  отключение дополнительной погодозависимой регулировки (схема работает как простой термостат).


Диапазон настроек температуры:

Термостат помещение, диапазон установок от 10°C до 32°C (эконом режим от 5°C до 27°C)

Гистерезис от 0.2°C до 2.5°C.

Термостат теплоносителя, диапазон установок от 20°C до 80°C

Гистерезис от 0.5°C до 9.9°C. 


Отображение показаний на дисплее ЖКИ;

Все производимые действия внутри и на выходе МК отображаются на ЖКИ определёнными знаками и символами.

Варианты отображения информации на дисплее в основном экране 

Пользовательское меню и настройки.

Пользовательское меню, состоит из трех разделов Разделы меню.







Вход в меню Кн3 и далее Кн1 или Кн2 или Кн3.

Раздел: Настройки термостатов.





Установка температуры для отапливаемого помещения.



Установка температуры теплоносителя (рассчитано для контроля температуры на обратке)



Управление от включателя S-1 , возможность оперативного включения эконом режима.

Эконом режим, при котором в отапливаемом помещении температура начинает поддерживаться на минимальном значении, которое вы установите в этом меню.

Пример +22.8 °С -5.0°С= +17.8°С это значит, что оперативно мы можем изменить поддерживаемую температуру в помещении с +22.8 °С на +17.8°С.



Выбор информации, отображаемой на LED индикаторе.

Раздел: Общие настройки.





Датчик освещенности, граница (порог) включения режима день -- ночь.



При нажатии любой кнопки вкл. подсветка ЖКИ.

Установка времени подсветки или вкл. постоянно.



Установки для дополнительного циркуляционного насоса отопления.

1) время продолжения работы насоса после выкл. горелки.

2) задержка включения насоса при вкл. горелки.



Установка коэффициента смещения графика работы для циклического погодного таймера.

Коэффициент выше единицы для хорошо утепленного помещения , ниже единицы для менее утепленного....

Раздел: Статистика.

Статистика работы программы управления




1)all общее время работы схемы. (максимально 23999 ч. 59м. 59 сек(1000 дней))

2)MК= колич. раз включений схемы (подача питания на микроконтроллер)

3) vkl= колич. раз включения исполняющего устройства (горелка котла (портРА0))



1) колич. времени работы исполняющего устройства (горелка котла (портРА0))

2) Одновременное совпадение режима подачи команды комнатного термостата на вкл. и термостата теплоносителя команды откл. управляющего устройства (портРА0))



1) Учет колич. общего времени подачи команды на обогрев от комнатного термостата.

2) Учет колич. времени подачи команды термостата теплоносителя откл. управляющего устройства (портРА0)



1) Учет колич. времени работы таймера №1 (пауза, циклического погодного таймера)

2) Учет колич. времени работы таймера №2 (циклический погодный таймер, команда на, вкл. управляющего устройства (портРА0) )



Количество времени, блокировки термостата газового котла, котлом длительного горения.

Запись в энергонезависимую память, происходит по команде аналогового компаратора (выводы МК AIN0, AIN1).

Это данные учета "периода паузы" и учета статистики включений,  наработки котло-часов и т.д..

Осциллограмма - пример, работы обвязки аналогового  компаратора,  снятая с соответствующих выводов МК .

FUSE. Программа МК работает с кварцем, на частоте 8MHz.

Печатная плата данного термостата.

Печатная плата кнопок управления.

Работу схемы можно протестировать в proteusе.

Скрин proteus схемы:

Фотографии платы готового устройства.

  

Архив файлов проекта V4.1  :  прошивка, proteus, печатная плата.

Версия-4.2 .

Изменения сделанные от версии 4.1 к версии 4.2.

Принципиальная электрическая схема осталась без изменений.

Добавлено, возможность отключения погодного регулирования, через пользовательское меню программы.

( по существу, переключение этого параметра в пользовательском меню, инвертирует состояние перемычки S-1.

В свою очередь переключение S-1 будет инвертировать выбор состояния этой опции в пользовательском меню.

Будьте внимательны.)

Добавлен на выбор пользователя режим эконом погод. регулирования.

  1. Режим погодного регулирования «комфорт» - рассчитан на уменьшение термокачки в отопительный сезон.
  2.  Режим простого термостата , погодное регулирование отключается.
  3. Режим погодного регулирования «эконом» , принцип «дробного» включения котла  по термостату U-1.

(«дробное включение» это, при запросе термостатом U-1 на включение котла, котел при этом не включается на постоянно пока не нагреет помещение, а включения происходят в чередованиях с паузой отключения газовой горелки, таким образом происходит медленный нагрев помещения с расчетом его инерционности).

Еще в версии 4.2 добавлен таймер временного отключения газового котла, работает так:
в основном экране, длительное нажатие Кн4 «Esc» (более 3х секунд), включает таймер отсчета длительностью на 8 часов.
По этому таймеру 
приостанавливается работа газового котла совсем.
Далее условия отключения этого таймера такие:

  • по истечению времени (8ти часов)
  • повторное длительное нажатие кнопки Кн4.
  • Замыкание с последующим размыканием контакта S-0 ( с задержкой в 90 сек., таймер будет сброшен).

 

Меню версии 4.2.

меню

В архиве две прошивки, для схемы с индикаторами ОА и ОК.

 

 

На главную