Naposledy aktualizované

27.5.2015   17:17


Fórum

 Fórum 

Hľadanie

Počítadlo

Dary


2641889654/0200

Tepelná a časová ochrana čerpadla pred chodom naprázdno S mikroprocesorom ATmega8                                           29.8.2013

Toto zariadenie som skonštruoval hlavne pre ochranu čerpadla vody zo studne s nádržkou. (Tí šikovnejší z tohto dokážu spraviť lietajúceho vrabca alebo korytnačku) V obchodoch sa dajú nájsť rôzne druhy ochrán. Väčšinou fungujú na princípe snímania tlaku v potrubí ale nie vždy sú to priaznivé cenové hlúposti ktoré  obvykle po 2 rokoch zhnijú a pokazia sa. Tie drahšie a aj trochu odolnejšie zase obvykle stoja viac ako samotné čerpadlo...

Pre mňa bolo skonštruovanie tohto zariadenia cenovo veľmi výhodné : mikroprocesor od ryžožrútou za pár cent, termistor z li-ion batérie z notebooku a pár ostatných kraviniek ktoré sa za pár rokov nahromadili.  Musel som kupovať veci približne za 3€. Ak by som ale musel všetko kupovať v slovenských obchodoch tak by sa cena vyšplhala možno aj na 10€.

Ako teplotné čidlo som zvolil termistor ktorý som našiel v Li-ion baterke v notebooku. Pri -50°C mal hodnotu okolo 90kOhm takže sa z vysokou pravdepodobnosťou jedná o 100kOhm. Vzhľadom na jeho exponenciálny charakter som musel v mikroprocesore urobiť kvázi exponenciálnu tabuľku. Pevne som nadstavil teploty 100°C a 0°C a odmeral som, koľko ukazuje pri 50°C. Zistil som že miesto 50°C ukazovalo 60°C tak som to nejako primerane upravil. Nie je to žiadne extra veľké riešenie ale pre moje potreby to úplne stačí. 

Tu je fotka tej zlisovanej čínskej tmy z batérie : 


Zariadenie tiež obsahuje časovú ochranu. Sú tu hneď 2 verzie časovej ochrany. 

Prvej verzii sa definuje časový interval napríklad doba za ktorú sa napustí studňa. V tomto intervale sa ďalej definuje druhý čas napríklad doba za ktorú čerpadlo vyťahá všetku vodu. To znamená že ak dajme tomu je doba napustenia studne 2 hodiny a čerpadlo vyčerpá vodu za 1 hodinu tak v tomto časovom intervale 2 hodiny nedovolí ísť čerpadlu dlhšie ako jednu hodinu. Bere sa súčet všetkých aktívnych časov čerpadla v 2 hod. intervale. Hodnoty sa v programe zapisujú v minútach. Tento dej je opakovateľný. To znamená že ak za prvú hodinu v celom časovom intervale bude pustené čerpadlo tak keď ubehne 2-1=1 hodina naviac tak sa relé opäť zopne.

Druhá verzia slúži na obmedzenie stáleho chodu čerpadla. Toto je ako záložná ochrana ak by tepelný senzor nejakým zázrakom odpadol. Definuje sa čas maximálneho stáleho nepretržitého chodu čerpadla. Meria sa každú pol sekundu a musí byť zaznamenaných aspoň 5 periód pomocou prúdového trafka. Prúdové trafko som navinul na feritové jadro UU. Rozmery stredného stĺpika 4,8*3,5mm. Primár je tvorený 3 mi závitmi. Čím viac tým lepšie ale netreba to preháňať. Sekundár som pri navíjaní nepočítal ale natrepal som tam závitov čo to len šlo. Drôt hrubý 0,15mm. Miesto pre sekundár bolo od kostričky k feritu 4,8*6mm. Bolo to navíjane za pomoci aku vŕtačky. Keď som meral amplitúdu na sekundárnej strane (paralelne na sekundár odpor 100R) (na primár bolo sériovo zapojená žiarovka 200W) tak som nameral okolo 120mV. Táto hodnota stačí pre vyhodnotenie komparátorom v samotnom mikroprocesore. 

Trimer zapojený do 13 pinu mikroprocesora je potreba nadstaviť tak aby  pri nepripojenej záťaži (najlepšie 200W, ale zariadenie dokázalo zachytiť aj 40W žiarovku) LED záťaž nesvietila ale keď sa pripojí aby sa rozsvietila. Doporučujem viacotáčkový trimer.

Prúdové trafko :


Pri vývoji som pracoval s LCD displejom. Práca sa tak stane pohodlnejšia a aj diagnostika chýb v programe prebehne rýchlejšie. Program som písal v C (Atmel Studio) a pre jeho väčšiu prehľadnosť som na moje pomery dosť veľa využíval komentáre.

Pre nadstavenie teploty je možné odpor zapojený v odporovom deliči termistor/odpor nahradiť trimrom a doladiť teplotu na hodnotu nadstavenú v programe (v mojom prípade 50°C) pri ktorej rozopne relé. Iba táto hodnota je v podstate dôležitá.



Pre citlivky a minimalistov :

Kalibráciu senzora som robil pomocou programu cerpadlo1.hex . Program sa napáli do mikroprocesora a do zapojenia je nutné pridať LCD displej (HD44780 2 riadkový). Ten sa pripája nasledovne na PORTD :

D7 - .0

D6 - .1

D5 - .2

D4 - .3

RS - .4

E  -   .5

Ostatné piny sa zapájajú štandardne (viď npr. DDS generátor) Položil som senzor do vody s ľadom a zapísal som si hodnotu zobrazenú na LCD. To isté som robil pri vriacej vode. Tento krok je možné vynechať, ale ja radšej vynechám trimer :D. Pokiaľ sa použije iný senzor ako mám ja tak bude pravdepodobne tento krok treba vykonať. Treba vyskúšať. Hodnoty z LCD som ďalej zapísal do programu cerpadlo2 v hlavnom C súbore.



Ešte je vhodné dopísať vlastné kalibračné číslo mikroprocesora pri frekvencii 1MHz. Po naprogramovaní cerpadlo2.hex je možné pripojené LCD nehať a skontrolovať či sa zobrazuje správna teplota ( horný riadok). 

Foto vývojového prostredia :



Schéma zapojenia : 


Návrh DPS a programy nájdete tu: eagle+program 

DPS je navrhnutá pre plastovú krabičku odkaz  ktorú je potreba mierne upraviť aby bola vodotesná. Pod šróby som umiestnil gumené podložky a káblové vývody som zalial do teplého lepu. 

Senzor som zalisoval do medeného plechu ktorý som pripájkoval na nerezový obal. Nerez nie je práve najlepší vodič tepla ale na naše účely to stačiť bude.

Fotky celého zariadenia :