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无线电电子与电气工程百科全书 电加热锅炉控制。 无线电电子电气工程百科全书
无线电电子与电气工程百科全书 / 功率调节器、温度计、热稳定器 所提出的微控制器控制单元的设计和制造是为了取代EVAN EPO-7,5/220 B电加热锅炉的标准控制单元，该控制单元没有提供足够的易用性。 也可用于控制其他电加热装置。 购买并安装锅炉“EVAN EPO-7,5 / 220 V”后，其所配备的控制单元的缺点暴露出来。 主要的是锅炉内安装的三个电加热器的同时开启和关闭。 由此产生的网络中的电流浪涌和电压降非常大，以至于会导致由其供电的某些电子设备发生故障。 他们甚至也有失败的时候。 此外，一个强大的接触器会定期打开和关闭加热器以维持设定的温度，它在整个房子里发出隆隆声，挂在墙上的块体会“跳跃”，直到掉落并破裂。 决定不修复这个模块，而是开发和制造一个新的模块，尽可能消除缺陷并扩展所执行的功能。 新的控制单元采用四通道电子开关。 三个通道定时控制加热器，大大减少了从电源汲取的浪涌电流。 该接触器仅用于锅炉过热时紧急关闭加热器。 第四通道控制供暖系统的水泵。 有一种模式是先将锅炉快速加热到预定温度，然后关闭水泵，然后再打开，向供暖系统供应热水。 新系统与旧系统一样，可以稳定锅炉出口处的水温，但也可以切换到稳定入口处的水温。 如果将室温传感器连接到控制单元，系统会自动进入该参数的稳定模式。 新控制单元以及温度传感器和执行器（加热器和水泵）的示意图如图 1 所示。 1. 加热系统通过开关SA1进行开启和关闭，为电源模块提供电源电压。 之后，控制单元的所有其他模块开始工作。 EK3-EK220 加热器通过 KM1 接触器、SA3-SA5 断路器和由微控制器模块中生成的信号控制的三端双向可控硅开关模块提供 1 V 电压。 接触器类型 - NC25 -XNUMX。 当锅炉正常运行时，其触点闭合。
驱动水泵的M2电机的控制电路包括SA2电机和双向可控硅模块的通道之一，不同之处仅在于它不提供由KM1接触器打开的功能。 这是必要的，以便在加热器紧急关闭的情况下，泵继续运行，确保加热系统中的水循环并加速冷却。 开关加热器和泵的双向可控硅的散热器由标准尺寸为 1x80x80 mm、电源电压为 20 V 的两速计算机风扇 M12 吹动。 双色LED HL1-HL4连接至双向可控硅开关模块。 当电源电压施加到相应的三端双向可控硅开关开关的输入时，它们的红色晶体会打开，而当三端双向可控硅开关打开时，绿色晶体会打开。 在后一种情况下，LED 变为黄色，表示电源电压已供应至加热器或泵。 二极管 VD1-VD8 保护 LED 免受反向电压影响。 锅炉出口 (BK1)、入口 (BK2) 的水温传感器以及加热室 (BK3) 中的空气温度传感器通过电源和模块间连接模块连接到微控制器模块。 滤波器部件安装在传感器 BK1 - BK3 的端子上（分别为 R1C1、R2C2、R3C3）。 根据该图，带有 USB-A 连接器插头的短标准 USB 电缆的电线焊接到传感器的端子 1、2 和电阻器的自由端子上。 标准汽车冷却液温度传感器 1-2 用作 VK19 和 VK3828 传感器的外壳，所有“内部”均已被移除。 DS18B20 传感器以及焊接到其上的部件和电缆端被插入到形成的空腔中并填充汽车密封剂。 密封剂硬化后，将 VK1 传感器拧入锅炉出口处先前存在的水温传感器的位置。 螺纹直径和螺距正确。 要安装VK2传感器，需要在向锅炉供水的管道中制作带有螺纹孔的插入件。 VKZ 传感器和通向传感器的电缆末端放置了一根热缩管，以保护其免受外部影响。 该传感器放置在远离热源的加热房间内，并免受气流影响。 VK5-VKZ 传感器通过 USB 延长线和 USB-A 电缆插座制成的电缆连接到电源模块的 X1 连接器和模块间连接。 作为热敏开关 SF1，发出水不可接受的过热信号，使用 TM108 - 标准汽车发动机冷却风扇开关。 锅炉内有安装位置，螺距、直径合适。 当锅炉内水温达到92℃时此开关触点闭合 оC，这导致接触器 KM1 立即释放电枢并关闭所有加热器。 当水温降至1℃时SF87开关触点断开 оS. 为了分析传感器信号并生成加热器和其他系统设备的控制信号，使用了[1]中描述的带有专门开发的程序的通用微控制器模块。 为了连接 LED 指示器而不是图形 LCD，该模块进行了轻微修改。 调节 LCD 对比度的调谐电阻 R15 被移除（模块元件的编号按照[1]中的图 1 中的图表）。 连接器 X4 的两个触点因此被释放，用于传输 LED 指示灯的附加控制信号。 为此，引脚 2 连接到 PC7 输出（引脚 28），引脚 18 连接到微控制器 DD7 的 PD30 输出（引脚 1）。 LED指示和控制模块连接到微控制器模块而不是LCD的示意图如图2所示。 1、具有三位七位共阴LED指示灯HG3～HGXNUMX，显示锅炉运行信息。 它们取决于供暖系统所选的运行模式。
微控制器以串行1位代码的形式生成用于在指示器HG3-HG24上显示的信息，该信息由三个串联连接的八位移位寄存器转换成提供给指示器元件的阳极的并行代码。 第一个寄存器位于微控制器模块中（根据其方案为 DD2）。 它服务于 HG1 指标。 另外两个（所考虑的显示模块中的DD1和DD2）分别充当指示器HG2和HG3。 寄存器DD24的高位的值首先加载到2位寄存器中，微控制器模块的寄存器DD2的低位的值最后加载。 显示模块的LED HL1-HL3显示微控制器模块产生的加热器控制信号，分别为EK1、EK2和EKZ。 当锅炉内水温下降时，HL4 LED 亮起，当锅炉内水温上升时，HL5 LED 亮起。 使用按钮 SB1-SB4，可以切换系统操作模式并更改其参数。 三端双向可控硅开关模块的电路图如图3所示。 1、有四个相同的通道。 每个元件的位置名称都带有与通道号匹配的前缀。 微控制器模块生成的控制信号通过 X1 连接器馈送到三端双向可控硅开关光电耦合器 1U4-1UXNUMX 的发射二极管，这些光电耦合器在控制电路和执行电路之间提供电流隔离。
所应用的光耦合器 MOC3063 [2] 具有用于将光电三端双向可控硅开关打开的时刻与施加到它们的电压过零的时刻绑定的节点。 这显着降低了开关干扰水平。 开关的执行元件是安装在散热器上的强大的双向可控硅1VS1-4VS1，由M1风扇吹动（见图1）。 该风扇的控制单元连接到连接器 X3，由晶体管 VT1 组装而成。 打开风扇的信号从微控制器发送到连接器 X2，同时 X1 上出现打开任何加热器的信号，并在最后一个运行的加热器关闭后经过设定时间后移除。 这确保了加热的双向可控硅的快速冷却。 开关通道的所有电源输入（通过电阻器 1R5-4R5）和输出（通过电阻器 1R6-4R6）都连接到 XP4 连接器，连接到 LED 来指示输入（XT1-XT4 触点）的电源电压开关的外观及其在连接器触点 X5 上的外观，加热器和泵连接到该触点。 在图中。 图4显示了用于低功耗节点的模块间连接和供电的模块图。 变压器 T1 将 220 V 电源电压降低至 15 V，然后对二极管电桥 VD1 进行整流。 经电容器C2和C3消除纹波后，整流电压由积分稳压器DA1和DA2稳定。 第一个产生 12 V 电压，为继电器 K1 和风扇 M1 供电（见图 1），第二个产生 5 V 电压，为微控制器模块供电。 电源模块还包含加热器紧急关闭接触器的控制单元，由晶体管VT1和继电器K1组成。
连接器X3连接至微控制器模块，X4连接至温度传感器。 连接器 X5 承载加热器和泵控制信号以及开关模块的电源电压。 锅炉控制单元的每个模块的细节都安装在由厚度为 1,5 毫米的箔玻璃纤维制成的单独印刷电路板上。 微控制器模块的电路板图可在 [1] 中找到。 其上未安装微调电阻 R15，连接器 X2 的引脚 18 和 4 通过绝缘线跳线连接到前面所示的微控制器输出。 不需要其他修改。 显示和控制模块的印刷电路板是双面的。 其印制导线图如图5所示。 6、各部件位置如图XNUMX所示。 XNUMX. 如果该板采用无边技术制造，则裸线长度较短。 零件的引线也焊接在两侧。
其余的印刷电路板是单面的。 三端双向可控硅开关模块板图如图7所示。 1. 2,5 个双向可控硅的电极与印刷电路板上的接触垫的连接采用横截面至少为 XNUMX mm 的绝缘线。2。 风扇M1安装在双向可控硅1VS1-1VS4的U形散热器上（图8）。 为此，在散热器的上搁板上开有螺纹孔。 电源模块板和模块间连接图如图 9 所示。 XNUMX.
本装置采用固定电阻MLT、S2-33，氧化电容K50-35或进口，其余电容为K73-17。 所有芯片和指示灯HG1-HG3均安装在面板内。 供暖锅炉控制单元组装在 LG 音乐中心的外壳中（图 10）。 外壳的下金属面板（即设备的后面板）上固定有所有模块、接触器、断路器和其他大型部件。 顶部塑料面板已成为前面板。 其上有用于指示器和控制按钮的孔，以及用于接触开关 SA1 和断路器 SA2-SA5 的孔。 本体的侧壁被切割成所需的尺寸。 其下部有用于连接温度传感器和外部电源电路的连接器。 该模块的电源电路由横截面至少为 2,5 mm 的绝缘安装线制成2.
锅炉通过安装在显示和控制单元中的四个按钮进行控制。 您可以随时使用 SB4“+”和 SB3“-”按钮更改稳定温度。 如果没有连接测量室内空气温度的传感器，则锅炉中的水温是稳定的。 通过连接该传感器，其读数显示在指示器上，室温得以稳定。 指示控制模块在工作模式下的指示灯HG1，如果有BK3传感器，则显示房间内的设定空气温度，如果没有BK2传感器，则显示锅炉内的设定水温（在出口或入口处，具体取决于设定模式）。 HG3 指示器显示测量的房间内空气温度或离开锅炉的水的温度。 当连接空气温度传感器时，HGXNUMX 指示器将显示锅炉出口处测量的水温，当断开时，HGXNUMX 指示器将显示其入口处的测量水温。 按 SB1“模式”按钮进入维修模式并选择要更改的参数。 按钮SB3“-”减小，SB4“+”增大所选参数值。 通过按下SB2“Memory”按钮，更改后的参数值将写入微控制器的EEPROM中。 要恢复默认设置，即返回到系统首次打开时有效的值，需要按住 SB2“Memory”按钮 5 秒以上。 当发出连续的蜂鸣声时，可以松开按钮。 在维修模式下，HG2 指示灯上显示带有可调参数编号的字母 П，HG1 指示灯上显示其值。 所有可调节参数、其限制和默认值均显示在表中。 它还包括在操作模式下设置的参数，因此指示器上没有符号。 这些是锅炉中的水温或供暖系统维持的房间内的空气温度的值。 所有参数只能取整数值。 应该记住，微控制器程序不会检查它们的正确性。 因此，更改参数时应遵循常识并谨慎行事。 退出服务模式有XNUMX种方法。 首先，这是在按下“Memory”按钮并将信息写入 EEPROM 后发生的。 其次，在最后一次按下任何按钮一分钟后自动进行。 第三，进入操作模式前搜索所有参数的结果。 所有按钮按下都会发出确认蜂鸣声。 未写入 EEPROM 的更改参数值仅在设备关闭之前有效。 当您使用新加载的程序第一次打开微控制器模块时，默认参数值将被覆盖到微控制器的 EEPROM 中。 但为此，EEPROM必须是干净的（所有单元中包含0FFH），否则信息将不会被重写，所有参数都必须手动设置。 温度传感器和指示系统初始化后，程序检查 SF1 热开关的状态，如果水温低于允许水平，则发出短促的就绪蜂鸣信号并打开接触器。 确定连接了哪些传感器后，程序控制加热器，维持锅炉中的水或房间中的空气的设定温度。 指示器上丢失或故障传感器的读数由三个破折号代替。 当温度低于设定温度时，泵、三端双向可控硅开关冷却风扇以及加热元件会按指定的时间间隔打开。 当达到设定温度时，加热元件将逐个关闭。 默认情况下，水泵继续工作而不关闭，但通过参数P_2，您可以将其设置为在参数P_3指定的时间后或当水温降至参数P_4指定的值时关闭。 最后一个加热器关闭后，经过参数 P_10 设置的时间后，吹控双向可控硅的风扇关闭。 当温度降低参数P_1指定的度数时，加热器将再次打开，并重复温度控制循环。 该参数值越高，加热器开启的频率越低，但工作时间越长。
Sprint Layout 5.0 格式的 PCB 文件和微控制器程序可以从 ftp://ftp.radio.ru/pub/2014/03/epo_evan.zip 下载。 文学
作者：V. Kiba
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