Блок управления солнечной гелиосистемой, для ГВС и отопления.

Автор: Oto. Опубликовано в Автоматика в быту

1Это любительский вариант схемы и программы, в котором использовано автономное управление нагретой воды в ТА-1 для ГВС,  и  управление нагретым теплоносителем в  ТА-2  для отопления.

Краткое описание функций программы..

Программа управляет нагретым теплоносителем от  солнечного коллектора, и управляет  электроприборами, подключенными к данной схеме.

Основная функция это автоматическая работа циркуляционного насоса Р1, насос включается и работает непрерывно до тех пор, пока не будет достигнута минимальная разница температур накопительного бака ТА и коллектора нагрева. Когда  температура в баке снизится до заданного потребителем уровня (см. п. 3) , насос Р1 отключается.

В центре графического экрана, располагается отображение  текущего времени, даты, и дня недели.
Отображение в процентах мощности солнечной инсоляции по датчику Di-1.
В основном экране, так же графически обозначено, предполагаемое размещение датчиков температуры т0 – т8.

Имеется 9 пользовательских профилей настроек, с возможностью их переключения по расписанию (см. п. 8а).

Про варианты использования пользовательских профилей, можно написать много, потому что, это нечто в этой программе.

Потому как каждый профиль, можно настроить в любой конфигурации, и всегда с помощью переключателя S-1 (R-3) вернутся к своим проверенным настройкам, или перейти к новым экспериментальным. Так как эти настройки будут у каждого очень индивидуальны, в рамках этой статьи, описать разницу для всех вариантов настроек профилей, практически невозможно.
Текущие показания показометра прокачки теплоносителя в Л/мин. (датчик DR-4 (
датчик холла А3144)).
Текущие показания датчиков температуры DS18b20(всего в схеме, возможно использование до 10 датчиков, из них 7 штук (на выбор пользователя) выводятся на экран)
Отображение на экране, с анимацией работы, циркуляционных насосов с назначением - Р1 теплоноситель от коллектора нагрева, Р2 байпас, Р3 фанко́йл.
При использовании 2х баков косвенного нагрева ( 
в схеме обозн. как ТА-1 и ТА-2). распределение нагретого теплоносителя, происходит согласно установленного приоритета (см. п. 4.2) электрическим трехходовым клапаном  К-1

Управление электрическим тэном, для догрева ГВС до заданной температуры, включение вручную или управление по расписанию в настроенных часовых зонах (см. п. 5).

Анти-легионелла – активизируется через меню настроек (см. п. 5.4)., и только при комплектности ТА-1 электронагревателем. Используется для термодезинфекции бака путем повышения температуры в нем. Направлено на избавление от бактерий легионеллы, которые обычно размножаются в баках с теплой стоячей водой.

Ручной режим – пользователь самостоятельно, нажимая соответствующие кнопки меню (см. п. 7)., управляет работой оборудования вручную.

Обзор показаний всех датчиков температуры на одном экране (карта датчиков см. п. 7).
Аварийная сигнализация, при неисправности любого из подключенных датчиков температуры DS18b20, достижение установленного порога температуры по фанко́йлу, или по сработке реле давления.

 

Схема

 контроллер солнечного коллектора

Основные составляющие этой схемы, не дефицитные и недорогие, это графический экран 128х64 ST7920 и МК ATmega128a.

А также DS18b20, DS130774НС595 в наше время это просто рядовые детали. 

Джойстиком  arduino KY-023 , осуществляется все управление, навигация по меню, и изменение настроек.

.

Датчик освещения (инсоляции), электронный расходомер, и переключатель пользовательских профилей тоже из обыкновенных деталей, про них чуть ниже будет еще описание.

 

Отображение информации в основном экране.

 контроллер солнечного коллектора

1. Основной экран.

1.1 Графическое и процентное отображение инсоляции.

1.2  Предполагаемое размещение датчиков температуры, согласно гидравлической схемы.

1.3 Электронные показания расходометра – показометра (настройка см.п. 9.3).

1.4  Отображение, Ч/М/с, д/м/г и день недели (настройка см.п. 1а.1).

1.5  Показания датчиков температуры (настройка размещения см.п. 1а.2, 2.5 и 7.1).

1.6  Отображение работающего в данный момент пользовательского профиля, всего 9шт. (также см.п. 1а.4  и 8а.3).

1.7  Графический рисунок панели.

1.8  Фанкойл. Насос Р3.

1.9  Основной насос Р1 прокачки теплоносителя.

1.10      Трехходовой клапан, поочередное подключение ТА-1 или ТА-2 (см.п. 4).

1.11      Графическое изображение ТА-1.

1.12      Значок,  отображающий включение электрич. тэна (настройка см.п. 5).

1.13      Графическое изображение ТА-2.

1.14      Р2 рециркуляция (настройка см.п. 6.1).

 

Пример вывода информации на экран при  использовании в работе одного ТА.

Описание, того, что находится в меню настроек.

333 

.  Экран для настройки часов реального времени Ч/М/с, д/м/г, и выбор датчиков температуры которые будут отображаться в основном экране.

1а.1     Установка Ч/М/с, д/м/г.

1а.2     Выбор очередности отображения датчиков температуры в основном экране.

1а.3     Контроль – показометр, контроль правильности работы джойстика.

1а.4     Контроль – показометр, диапазона включения пользовательских профилей (см.п. 1.6).

1а.5     Контроль – показометр, отображения количества датчиков в основном экране(настройка см.п. 7.1).

 

Вход  в меню настройки , осуществляется по длительному нажатию (более 3х сек.) на центр. кнопку джойстика Кн-0.

 333

2. Вход  в меню настроек, вход и движение по меню осуществляется джойстиком по оси Х – У,

 

выход из меню происходит по кратковременному нажатию Кн-0.

 

 333

3. Настройка параметров диф. термостата, привязанного к работе циркуляционного насоса Р1.

3.1 Разница  и дельта температуры дифференциального термостата (сравнение происходит по т1 , второй датчик на выбор пользователя (см.п. 4.7)).

3.2Диапазон температуры, при которой работает Ц.насос Р1 по датчику т1.

3.3Функция анти – заклинивания ротора, при длительном простое. Циклически включается на 1 мин. через установленный промежуток времени.

3.4Включение в работу насоса (вентилятора ) Р3 (доп. см.п. 8.4).

 

3.5Начальный порог включения Р3 по датчику т1.

 

 333

4.  Выбор схемы и приоритета нагрева ТА.

4.1 Выбор варианта схемы, отображаемого в основном экране (см.п. 1).

4.2 Номер установленного приоритета.

4.3 Равноценный нагрев (без доп. настроек).

4.4 Приоритет нагрева ТА-1 до установленной температуры.

4.5 Приоритет нагрева ТА-2 до установленной температуры.

     4.6 Указатель на номер настраиваемого профиля ( см. схему, упр. R-3).

 

     4.7 Установка датчика диф. термостата для каждого ТА (см.п. 3.1)

 

 333

5. Работа тэна, ручное управление или выбор по расписанию.

  1. Ручное включение, с установкой максимальной температуры, и максимального времени работы (имеет приоритет над п. 5.5).
  2. Диапазон установленного времени работы по расписанию.
  3. Макс. температура нагрева в данный промежуток времени (если вкл. п. 5.5).
  4. Включение функции «антилигионелла» (если в течение недели не была достигнута заданная температура, авт. Вкл. ночной прогрев, до уст. температуры).
  5. Работа включения тэна по расписанию. «ВКЛ.-ВЫКЛ.».
  6. Контроль – показометр, текущей температуры в баке ГВС ТА-1.

 

 333

6. Настройка работы ц.насоса Р2.

  1. Включение функции рециркуляции.
  2. Уст. номеров датчиков, и разницы температуры между ними.
  3. Уст. времени циклической работы Р2.
  4. Суточный временной промежуток работы Р2.

 

 333

7. Карта всех температурных датчиков DS18b20.

  1. Количество датчиков, отображаемое в основном экране (см. п. 1.5).
  2. Контроль – показометр, id датчиков DS18b20.

В это меню возможен «быстрый» вход с основного экрана, по удержанию джойстика «вниз» на время более 3х сек..

 

 333

8. Ручное управление нагрузками подключенными к реле, и включение сигнализации.

  1. Отображение времени включаемого (или отключаемого) канала. (3 мин.)
  2. Отображение состояния каналов.
  3. Вкл.-Откл. сигнализации зуммера  и SL8  при неисправности датчиков DS18b20 или сработке датчика давления Dd2 (ХР600).
  4. Вкл.-Откл. сигнализации  на зуммер  и SL8, при превышении установленного порога т1 для Р3 (см. п. 3.5).
  5. Вход в меню, установки времени для включения пользовательских профилей по расписанию.

В это меню возможен «быстрый» вход с основного экрана, по удержанию джойстика «влево» на время более 3х сек..

333

. Меню расписания пользовательских профилей (отображение см.п. 1.6).

(Расписание будет в активном состоянии только при установке переключателя R-3 (S-1), в положение профиля «0».)

8а.1               Если нет ежедневного отбора из ГВС для уменьшения переизбытка принимаемого тепла, возможное включение режима «отпуск»  для какого ни будь используемого профиля.

В ночное время, включением насоса Р1 будет происходить периодическая прокачка теплоносителя, что несколько снизит накопленную за день температуру ГВС в ТА-1.

 Для неактивного состояния, установить этот параметр в  - профиль «0».

8а.2               Диапазон установленного времени включения профилей по расписанию.

8а.3               Номер включаемого профиля по расписанию (см. п. 1.6).

В основном экране, при выбранном профиле  вручную, он отображается в инверсии, по расписанию без инверсии.

 333

9. Настройки дисплея, и прочее.

  1. Время включенной подсветки, после активности джойстика.
  2. Установка мин. и макс. подсветки экрана.
  3. Уст. количества импульсов для отображения на экране прокачки теплоносителя  литр/мин. (см. п. 1.3).
  4. , возможен «быстрый» вход с основного экрана, по установленному значению  в любое меню настроек (от 1 до 17), и далее в основном экране  по удержанию джойстика «вверх» на время более 3х сек., попадаете в установленное меню настроек.

меню10

10. Пункты меню №2.

 меню11 

11. Настройка параметров, для управления отоплением, по схеме задействованы ТА-2, насос Р4, реле К2.

11.1. Установка порога уличной температуры, ниже которого будет работать  отопление.

11.2. Минимальная  температура теплоносителя в ТА-2 , при которой будет разрешен отбор теплоносителя из ТА-2 для отопления.

11.3. Установка температуры помещения, если температура будет ниже установленного значения, то работа отопления разрешена.

11.4. Отображает, включено работа по расписанию (см. п. 12) или нет. Вторая функция этой строки, это настройка циклического таймера для работы Р4 .

11.5. Диапазон количества шагов при управлении ШД узлом подмеса.

11.6. Уст. температуры  подаваемой в СО (систему отопления).

11.7 ШД (шаговый двигатель) управляющей системой подмеса теплоносителя, программно включен или выключен.

11.8 Установка количества шагов для полного открытия и  закрытия регулировкой подмеса ШД.

11.9. Показометр включенного профиля в текущее время.

11.10. Показания датчиков температуры, которые имеют отношение к этому меню.

(в пунктах 11.2 , 11.3 и 11.6 осуществляется выбор № датчика DS18b20)

меню12

12. Суточное расписание для отапливаемого помещения.

12.1. Установка температуры помещения. (дубль настройки, см. п. 11.3)

12.2. Минимальная  температура теплоносителя в ТА-2  (дубль настройки, см.  п. 11.2).

12.3. Уст. температуры  подаваемой в СО (дубль настройки, см.  п. 11.6).

12.4. Время работы.

12.5. Температура помещения соответствующая отрезку времени настроенному в пункте 12.4.

12.6. Показания датчиков температуры, которые имеют отношение к этому меню.

12.7. Программное включение и отключение суточного расписания (если отключено, поддержание температуры в помещении будет согласно пункта 12.1.).

Вся совокупность параметров в пунктах №11 и12 имеет взаимосвязь между собой, описать на примере это можно так.

1) Если при всех установленных настройках получается что работа отопления возможна, то включается дополнительное реле К2, которое может блокировать включение дополнительных приборов обогрева, которые не имеют приоритет обогрева перед отоплением от ТА-2, это может быть, например газовый котел, или электро тэны.

2)Датчик комнатной температуры, если ниже* 21°C , программа разрешает Ц.Насосу Р4 отбор теплоносителя из ТА-2.

3)Температура теплоносителя в ТА-2 не меньше чем* 30°C, программа разрешает Ц.Насосу Р4 отбор теплоносителя из ТА-2.

4)Программа управляет температурой системы подмеса, через  трехходовой кран, установленная температура теплоносителя (см. п. 11.6)  , более чем* 40°C из ТА-2, не поступает в СО.

5)Комнатная температура меньше чем* 21°C в ТА-2 меньше чем  30°C, дополнительное реле К2  отключается и таким образом программа разрешает включение дополнительных приборов отопления (газовый котел, или электро тэны)

6) Температурный режим в помещении по суточному расписанию.

(* примечания  отмеченные  *, предполагают, что эти параметры, каждый пользователь выбирает на свое усмотрение…).

 меню13

13. Меню просмотра-контроля работы ШД в узле подмеса теплоносителя (Регулировка теплоносителя ШД происходит только при включенном Р4 и К2

 меню17

17. Настройка параметров АЦП. Может понадобиться при разбросе параметров магазина сопротивлений, для корректного включения профилей от переключателя S-1.

Немного дополнительной информации, о переключателе профилей, и датчиках.

Переключатель пользовательских профилей R-3
самый простой вариант это поставить переменный резистор, типа RV16LN 10 кОм

резистор

Это простой вариант,

но не самый удобный в управлении, так нет фиксации положения ручки переключения.

Наиболее удачный вариант, это использовать галетный переключатель,

 такой местного производства       или     простой китайский RS25 1P11T.

 1       

Из этого галетного переключателя нужно будет сделать «магазин сопротивлений», вот по такой схеме.

 

 

профили перекл

Функционально таким переключателем, пользоваться будет более удобно.

 Датчик инсоляции Di-1 
 так как в программе это просто показометр, ни к каким функциям программы он не привязан, поэтому к нему и нет особенных требований, а раз нет требований, можно все сделать из подручных средств.

В данном случае, был взят фотоэлемент (маленькая солнечная батарейка) , подойдет от любого калькулятора.

 1 2

Прикреплено герметиком к «держателю»

 3

Накрыто куском матового стекла

 

И загерметизировано окончательно.

Потом еще обклеил этот держатель алюминиевым скотчем (доп.защита пластмассы от ультрафиолета),

 и установил датчик на коллектор в южном направлении,

и все,

с этим показометром теперь веселей :).

 Датчик протока теплоносителя DR-4
 

 в функциях программы участия не принимает, значит просто электронный показометр для хобийного интереса.

Хотя тут тоже такое дело, покупать такую штуку расходомер из интереса, не совсем по феншую, так как стоит в продаже эта специальная деталька нормально.

Давно для экспериментов был куплен новый бытовой счетчик  (если у вас нет «давнокупленного» такого счетчика, то все равно, тут как ни считай выгодней купить на рынке новый или Б/У, для хобийного интереса это более приемлемо).

Когда имеется такой счетчик, его нужно немного модернизировать до электронного датчика протока,
модернизация состоит в "прикручивании" датчика холла А3144.
Процесс как бы простой, но в тоже время не очень все просто.
Дело в том, что от встроенного в счетчик магнита, который передает движение на счетный механизм, оказалось недостаточно магнитного поля, чтобы срабатывал датчик холла.
Пришлось дополнительно подпиливать неодимовый магнитик из сидирома, надев его на "сухую" ось от крыльчатки

1 2

ОН хоть и неодимовый, но по мощности маловат, потому как пришлось датчик холла, через прорезь очень вплотную придвигать к этому магниту (зазор буквально 0.5 - 0.8 мм)
Потом все закрепил на авто герметик (на китайский клей нельзя, теплоноситель в какой то момент может быть очень горячим)

3 

В результате нормально получилось, 25 импульсов на литр,  для показометра это очень хорошо.

Конечно по большому счету,   этот узел, возможно будет работать в системе не всегда, нужен он будет только при запуске и настройки системы, потом от него толка немного.
Показания могут быть интересны при настройке регулировке системы, для повседневного использования, этот узел специально может быть  отсечен кранами.

 sh4      5

Датчик давления ХР600 (Dd-2).

Реле давления воды, полезная вещь.

Распространено используется в импортных газовых котлах, массово продается на различных сайтах, как расходная запчасть к котлам.

XP600_sxem

 

Аварийная сигнализация -  DS18b20, фанко́йл, ХР600.

При неисправности любого из подключенных датчиков температуры DS18b20, активируется функция включением пункта 8.3, при неисправности включается выход SL8 и звучит зуммер Ds-3 прерывистым сигналом , на экране появляется  надпись в инверсии «ERROR DS18b20»

Сигнализация от реле давления, активируется включением пункта 8.3, при сработке датчика включается выход SL8 и звучит зуммер Ds-3 прерывистым сигналом , на экране появляется  надпись в инверсии «УТЕЧКА»

Достижение установленного порога температуры по фанко́йлу (см. п. 3.5), активируется включением пункта 8.4, при включении фанко́йла , включается выход SL8 и звучит зуммер Ds-3 прерывистым сигналом , на экране появляется  надпись в инверсии «ФАНКОЙЛ»

Гидравлическая схема

гидравлическая схема

 

Чертеж и ТТХ бака ГВС.

Бак ГВС

 

ТТХ бак

 solar

Печатная плата блока управления

 P_svk

Печатная плата силовой части и реле

2 

Фьюзы

 fuse1 fuse2

fuse3

Прошивка, файл печатной платы и проект протеуса использованный при написании программы, в архиве.

Форум с одноименной темой.

На главную

You have no rights to post comments