P R O J E K T Y C Z Y T E L N I K Ó W
Dział "Projekty Czytelników" zawiera opisy projektów nadesłanych do redakcji EP przez Czytelników. Redakcja nie bierze
odpowiedzialności za prawidłowe działanie opisywanych układów, gdyż nie testujemy ich laboratoryjnie, chociaż sprawdzamy
poprawność konstrukcji.
Prosimy o nadsyłanie własnych projektów z modelami (do zwrotu). Do artykułu należy dołączyć podpisane oświadczenie, że
artykuł jest własnym opracowaniem autora i nie był dotychczas nigdzie publikowany. Honorarium za publikację
w tym dziale wynosi 200,- zł (brutto) za 1 stronę w EP. Przysyłanych tekstów nie zwracamy. Redakcja zastrzega sobie prawo
do dokonywania skrótów.
Sterownik nagrzewnicy elektrycznej
Temat na czasie.
Projekt
U progu lata
przedstawiamy artykuł na
temat grzania. Mamy
046
nadziejÍ, Å‚e daliÅ›my
Czytelnikom dostatecznie
duło czasu na
przygotowanie siÍ do
zimy. A mołe przy okazji
sprowokujemy lato.
UrzÄ…dzenie
przedstawione w artykule
jest dośĘ ciekawe, ale
znacznie bardziej
zaskakujÄ…ce jest
zastosowanie
przewidywane przez
autora.
Prezentowane w artyku- - samoczynne wyłączenie 5A, a w przypadku chłod-
le urządzenie ma ogrzewaĘ w momencie wyłączenia niejszej spirali prawdopo-
zgrabiaÅ‚e palce operatora komputera. dobnie wiÍcej (nie mie-
podczas pracy z klawiaturÄ… WÅ‚Ä…czanie i wyÅ‚Ä…czanie rzyÅ‚em jak zmienia siÍ
komputera. DziÍki zastoso- nagrzewnicy nie wymaga z temperaturÄ… rezystancja
waniu komputerowego ste- komentarza. Regulacja tem- zastosowanej spirali).
rowania nagrzewnicÄ… - peratury odbywasiÍ poprzez W zwiÄ…zku z tym elemen-
dmuchawÄ… elektrycznÄ…, jest zmianÍ Å›redniej mocy dos- ty wykonawcze (przekaü-
mołliwe ustalenie jaką moc tarczanej do nagrzewnicy,ze nik i triak) muszą mieĘ
zamierzamy do niej dostar- skokiem co 100 W. Zrezyg- odpowiedni zapas mocy
czaĘ, co oczywiście znaj- nowałem z pomiaru tempe- (zastosowałem elementy
dzie odbicie w temperatu- ratury i układu automatyki, o wartościach nadmiaro-
rze wydmuchiwanego po- po pierwsze dlatego, Å‚e wych parametrÛw gra-
wietrza. chciałem uprościĘ konstruk- nicznych, co przy stosun-
UrzÄ…dzenie wykonawcze cjÍ urzÄ…dzenia, a po drugie kowo niewielkiej cenie
skÅ‚ada siÍ z dwÛch modu- - ze wzglÍdu na subiektyw- zaÅ‚atwia problem).
Å‚Ûw: ne i zmienne potrzeby pod- Nie wolno zasilaĘ na-
- sterownika mikroproceso- grzania powietrza. grzewnicy z obwodÛw za-
rowego (schemat na rys. Tak wykonane urzÄ…dze- silania komputera (UPS,
1); nie działa - jak dla mnie - filtry). Najlepiej jest ją za-
- płytki przełączającej, wystarczająco dobrze. Regu- siliĘ z oddzielnego punk-
wmontowanej w obudo- lacja mocy jest zrealizowana tu instalacji elektrycznej
wÍ nagrzewnicy (schemat metodÄ… sterowania grupowe- (wpÅ‚yw cyklicznego wÅ‚Ä…-
na rys. 2). go: w okresach 1-sekundo- czania mocy na pracÍ in-
RolÍ urzÄ…dzenia wyko- wych zmieniany jest czas stalacji zaleÅ‚y od jej sta-
nawczego spełnia nagrzew- wypełnienia, czyli włącze- nu technicznego - mołe
nica FAREL OW-3, ktÛra nia spirali grzejnej. Samo- byĘ np. widoczne przyga-
jest wyposaÅ‚ona grzaÅ‚kÍ czynne wyÅ‚Ä…czenie jest sanie lamp, natomiast nie
oporowÄ… o mocy 1kW. Ten uzyskane dziÍki zasilaniu ma problemu zakÅ‚ÛceÒ ze
model nagrzewnicy nie jest sterownika z gniazda wyj- wzglÍdu na zastosowane
wyposaÅ‚ony w termostat. Å›ciowego 220V komputera, wÅ‚Ä…czanie w îzerzeî).
Podczas opracowywania ktÛre akurat miaÅ‚em wolne NaleÅ‚y zdawaĘ sobie
projektu przyjÍto nastÍpu- (nie moÅ‚na stÄ…d zasiliĘ caÅ‚ej sprawÍ, Å‚e przerÛbka na-
jÄ…ce zaÅ‚oÅ‚enia realizacji ste- dmuchawy ze wzglÍdu na grzewnicy nie tylko po-
rowania: zbyt duÅ‚y pobÛr mocy). woduje utratÍ wszelkich
- moÅ‚liwośĘ wÅ‚Ä…czenia W tym miejscu warto uprawnieÒ gwarancyj-
i wyÅ‚Ä…czenia dmuchawy wtrÄ…ciĘ kilka uwag ìelektro- nych, ale takÅ‚e uniewaÅ‚-
z poziomu Windows 95, energetycznychî: nia atesty bezpieczeÒstwa
- mołliwośĘ regulacji tem- Moc chwilowa nagrzewni- urządzenia. Jego dalsze
peratury powietrza (takłe cy zawsze wynosi ok. bezpieczne ułytkowanie
z wykorzystaniem Win- 1kW, co odpowiada prą- zaleły od staranności wy-
dows 95), dowi skutecznemu prawie konania modyfikacji (cho-
Elektronika Praktyczna 6/98
83
P R O J E K T Y C Z Y T E L N I K Ó W
prÄ…dowa dla triaka przez
U4e. Bramki U4b i U4f za-
silajÄ… LED-y sygnalizujÄ…ce
stan pracy sterownika. Dio-
da czerwona oznacza pracÍ
bez odbioru komend, dioda
zielona oznacza pracÍ z od-
biorem. Wszystkie wyjścia
procesora ìna Å›wiatî sÄ… bu-
forowane. Praktyka pokazu-
Rys. 1.
je, Å‚e tak jest bezpieczniej
ciał zastosowane elemen- optoizolowana, co stano- W szereg z tym obwodem dla stabilności jego pracy,
ty oraz druk speÅ‚niajÄ… wy- wi pierwszy stopieÒ ba- zasilania wÅ‚Ä…czony zostaÅ‚ chociaÅ‚ z parametrÛw elek-
mogi bezpieczeÒstwa, to riery bezpieczeÒstwa. bezpiecznik 100mA. W pro- trycznych wyjśĘ wynikaÅ‚a-
jakośĘ montału zaleły juł Układ wykonawczy od- totypie wstawiłem bez- by mołliwośĘ bezpośrednie-
tylko od wykonawcy). biera sygnaÅ‚y sterujÄ…ce piecznik multifuse o prÄ…- go sterowania elementÛw
Uwaga! W zwiÄ…zku z po- i poprzez elementy sepa- dzie zadziaÅ‚ania 145mA. zewnÍtrznych.
wyÅ‚szym montaÅ‚ pÅ‚ytki rujÄ…ce (drugi stopieÒ ba- PoniewaÅ‚ z dostÍpnoÅ›ciÄ… Ostatnim elementem pe-
przeÅ‚Ä…czajÄ…cej w nagrzewni- riery bezpieczeÒstwa) tych elementÛw bywa rÛÅ‚- ryferyjnym jest watchdog
cy powinien byĘ wykona- kontroluje obwody siecio- nie, lepiej jest zastosowaĘ z układem U1, R6 i Q2. Tu
ny, lub chociaÅ‚by nadzoro- we nagrzewnicy. zwykÅ‚y bezpiecznik topiko- nasuwa mi siÍ kilka ogÛl-
wany, przez elektryka o od- wy, zamontowany w do- nych uwag. Mianowicie,
powiednich kwalifikacjach. Opis układu wolnej oprawie mocowanej w prezentowanych w litera-
Jako element sterujÄ…cy do obudowy. turze rozwiÄ…zaniach rzadko
Opis dziaÅ‚ania zastosowaÅ‚emìmaÅ‚yî proce- ObwÛd odbiornika trans- stosuje siÍ watchdogi. Wy-
OgÛlny schemat dziaÅ‚a- sor AT89C2051 ze sprzÍto- misji szeregowej obejmuje daje siÍ to nieco dziwne,
nia jest nastÍpujÄ…cy: wym portem szeregowym. transoptor separujÄ…cy i prze- poniewaÅ‚ mikrokontrolery
Sterownik przyjmuje Zegar jest typowy dla apli- rzutnik Schmitta, ktÛre re- sÄ… z zaÅ‚oÅ‚enia przewidzia-
z komputera komendy kacji wykorzystujących generują sygnał i ustawiają ne do realizacji samodziel-
wysyÅ‚ane portem szerego- transmisjÍ szeregowÄ…: jego wÅ‚aÅ›ciwÄ… fazÍ. Dioda nych zadaÒ i kaÅ‚dy, nawet
wym (jak to wygląda od 11,059MHz. LED transoptora jest zasila- najprostszy układ powinien
strony komputera podajÍ Zasilanie jest dwustop- na bezpoÅ›rednio z linii TxD umieĘ - przynajmniej
w opisie oprogramowa- niowe: 12 V dla potrzeb portu szeregowego kompu- w podstawowym zakresie -
nia), sprawdza ich popra- przekaünika i 5V dla zasila- tera. Przy niewielkim prÄ…- poradziĘ sobie z îwypad-
wnośĘ i dekoduje, a na- nia czÍÅ›ci cyfrowej ukÅ‚adu. dzie tranzystora wyjÅ›ciowe- niÍciemî z programu lub je-
stÍpnie formuje sygnaÅ‚y NapiÍcie sieciowe 220V jest go dla wysterowania trans- go zawieszeniem. Wydaje
elektryczne kontrolujÄ…ce pobierane z gniazda wy- optora wystarcza kilka mA. mi siÍ, Å‚e takÅ‚e opisywa-
pracÍ ukÅ‚adu wykonaw- jÅ›ciowego zasilacza kompu- WyjÅ›cia sterujÄ…ce to: za- nym ostatnio zestawom
czego nagrzewnicy. Linia tera, co rzecz jasna nie jest silanie przekaünika 12V po- edukacyjnym przydaÅ‚yby
transmisji szeregowej jest warunkiem koniecznym. dawane przez Q4 i pÍtla siÍ watchdogi, co pozwoli-
Elektronika Praktyczna 2/98
Elektronika Praktyczna 6/98
84
P R O J E K T Y C Z Y T E L N I K Ó W
wszÄ… sekcjÍ spirali. PÅ‚ytkÍ
umieszczamy triakiem
w stronÍ wentylatora (za-
pewnia to znakomite wy-
muszone chłodzenie, nie-
mniej dla pewności wypo-
sałyłem triak w niewielki
radiatorek) i przykrÍcamy,
a linki połączeniowe lutu-
jemy od strony druku. Przy
montału gniazda sterujące-
go oraz przewodÛw sterujÄ…-
cych naleły zapewniĘ ich
bezpieczny odstÍp od ele-
mentÛw sieciowych.
Opis wstÍpnego
uruchomienia
Układ wykonawczy
sprawdzamy podajÄ…c na
wejścia sterujące odpowied-
nio: 12 V dla przekaünika
i 15mA dla triaka.
Zmontowany sterownik
Rys. 2.
ze sprawdzonym zasilaniem
Å‚oby wytworzyĘ poÅ‚yteczne wÅ‚Ä…czony serwer, to komen- miÍdzy sterownikiem a na- i bez wÅ‚oÅ‚onego procesora
przyzwyczajenia programis- da jest ponawiana co 250ms grzewnicÄ… zastosowaÅ‚em dobrze jest wstÍpnie prze-
tyczne i konstruktorskie. i zerowania prawie nie za- DB-9, a jako wejście trans- testowaĘ, podłączając do
Wracając do sterownika uwałymy). misji Jack-mono 3,5). Jedy- wyjśĘ albo docelowy układ
zastosowałem tutaj moją Jak zaznaczałem, ele- nym warunkiem jest loka- albo kontrolne LED-y (ten
ulubionÄ…, 8-pinowÄ… kostkÍ menty wykonawcze majÄ… cja gniazd zapewniajÄ…ca drugi sposÛb szczegÛlnie
- ADM699, ktÛra zapewnia zapas mocy. Triak SGS- bezpieczne odstÍpy (w polecam). PodajÄ…c niskie
prawidÅ‚owe zerowanie przy Thomson moÅ‚e przewodziĘ praktyce 10..15mm) od ele- poziomy napiÍcia na wej-
wÅ‚Ä…czeniu zasilania oraz ge- prÄ…d do 24A, natomiast sty- mentÛw sieciowych. Przy Å›cia bufora '07 sprawdzamy
neruje, co okoÅ‚o 1 s, impul- ki przekaünika RM-81P do skÅ‚adaniu wskazane jest sprawnośĘ elektrycznÄ…
sy zerujące w wypadku 16A. Naleły mieĘ to na najpierw wlutowanie zasi- wyjśĘ. Podając stały poziom
ustalenia siÍ poziomu na wzglÍdzie przy dobieraniu lania i sprawdzenie napiÍĘ.
WYKAZ ELEMENTÓW
wejściu WDI (program po- ewentualnych zamienni- Układ wykonawczy jest
winien odpowiednio czÍsto kÛw. WejÅ›cie przekaünika umieszczony na pÅ‚ytce do-
Rezystory
ten poziom zmieniaĘ). Nie- jest wyposałone w gasik pasowanej do fabrycznego
R1, R2: 180&!/0,5W
dogodnoÅ›ciÄ… ukÅ‚adu przepiÍĘ (D1, C2) i kontro- uchwytu wewnÄ…trz obudo-
R3: 22&!
ADM699 w mariaÅ‚u z MCS- ler polaryzacji (D3). WejÅ›cie wy, ktÛry w tym modelu na-
R4: 100k&!
51 jest fakt zerowania nis- optotriaka jest dodatkowo grzewnicy jest wolny. Przy
R5, R9: 47k&!
kim poziomem. Dlatego odfiltrowane i takłe zabez- składaniu płytki naleły pa-
R6, R8: 10k&!
niezbÍdny jest klucz odwra- pieczone przed odwrotnym miÍtaĘ o wzmocnieniu wy-
R7: 750&!
cajÄ…cy Q2. zasileniem. NaleÅ‚y przy sokoprÄ…dowych odcinkÛw
R10, R11: 1k&!
Zestaw ten takÅ‚e ma prÛbach uwaÅ‚aĘ, aby nieza- Å›cieÅ‚ek cynÄ… lub srebrzankÄ….
swoje mankamenty, z ktÛ- mieniĘ wejśĘ - optotriak nie PoÅ‚Ä…czenia silnoprÄ…dowe Kondensatory
rych dosyĘ istotnym jest ma ogranicznika prądu we- wewnątrz nagrzewnicy na- C1, C2, C4, C5, C6, C7,
brak rozrÛÅ‚nienia pomiÍdzy jÅ›ciowego i napiÍcie 12V, leÅ‚y takÅ‚e wykonaĘ odpo- C9, C10, C11: 100nF
zerowaniem przypadkowym, przeznaczone dla przekaü- wiednim przewodem - linkÄ…
C3: 470µF/25V
a prawidłowym włączeniem nika, mołe go uszkodziĘ o przekroju min. 1mm2.
C8, C12: 33pF
zasilania (niektÛre odmiany (moÅ‚na teÅ‚ zwiÍkszyĘ war- Fabryczne podÅ‚Ä…czenia
Półprzewodniki
procesorÛw majÄ… wspomaga- tośĘ rezystancji R3 zmniej- sÄ… nastÍpujÄ…ce: przewÛdsie-
MP1: AT89C2051
nie sprzÍtowe tej funkcji). szajÄ…c R7 w sterowniku tak, ciowy dochodzi do kostki,
(zaprogramowany)
Powstaje tutaj sprzecznośĘ aby utrzymaĘ prąd sterowa- do zacisku neutralnego
U1: ADM699
pomiÍdzy wÅ‚aÅ›ciwÄ… inicjali- nia na poziomie ok. 15mA). podÅ‚Ä…czony jest silnik oraz
U2: 4093
zacją po włączeniu, a pod- Triak jest zabezpieczony obie sekcje spirali, nato-
U3: CNY17
trzymaniem ustawieÒ po transilem Z1 przed impul- miast faza wchodzi na sil-
U4 7407
przypadkowym zerowaniu - sowymi zakÅ‚Ûceniami sie- nik i sekcje spirali poprzez
na drodze czysto programo- ciowymi. Od strony obcią- czteropołołeniowy prze- ST1: 7812
wej nie da siÍ jej usunąĘ. Å‚enia przepiÍcia nie groÅ‚Ä…, Å‚Ä…cznik mechaniczny (stop, ST2: 7805
W tym przypadku rozwiąza- gdył ma ono charakter re- nadmuch, nadmuch +
Q1: MOC3043
nie jest kompromisowe: zystancyjny. 1 sekcja, nadmuch + 2 sek-
Q2, Q4: BC327
watchdog eliminuje ko- cje). Faza i punkt neutral-
D1, D2, D3, D5: 1N4148
niecznośĘ rÍcznego zerowa- Opis montaÅ‚u ny sÄ… zaznaczone umownie,
D4: mostek 300mA/50V
nia w razie zatrzymania pro- i podłączenia bo przy podłączeniu wtycz-
Z1: transil 1,5kW/440V
gramu, natomiast sygnał ze- Sterownik zamontowa- kowym mogą byĘ zamienio-
TH1: BTA24/600
rowania wyÅ‚Ä…cza dmuchawÍ Å‚em w popularne, tanie pu- ne, ale zasada dziaÅ‚ania po-
Różne
i wymaga ponownego prze- deÅ‚ko typu Z5. ZewnÍtrzne zostaje taka sama. Przekaü-
K1: RM-81P/12V
sÅ‚ania komendy ustawiajÄ…cej gniazda sÄ… dowolnego ty- nik wÅ‚Ä…czamy pomiÍdzy
wyjÅ›cia (jeÅ‚eli nie wyko- pu, zaleÅ‚nie od stanu zapa- kostkÍ a przeÅ‚Ä…cznik mecha- T1: TS2/15
rzystujemy portu dla innej sÛw szufladowych (w pro- niczny, natomiast triak po- X1: 11,059MHz
aplikacji i pozostawiamy totypie do poÅ‚Ä…czenia po- miÍdzy przeÅ‚Ä…cznik a pier- ZÅ‚Ä…cze DB-9
Elektronika Praktyczna 6/98
85
P R O J E K T Y C Z Y T E L N I K Ó W
niski lub wysoki na wejÅ›cie wyglÄ…da nieprzyzwoicie rzystaniu przesyÅ‚anych da- znanego z jÍzykÛw wyÅ‚sze-
WDI watchdoga sprawdza- skromnie). Drugim podsta- nych do sterowania proce- go poziomu wskaünika na
my obecnośĘ impulsÛw ze- wowym zaÅ‚oÅ‚eniem jest sem fizycznym - zapewniĘ bufor). Kontrola popra-
rujÄ…cych (WDI ìpÅ‚ywajÄ…ceî maksymalne skrÛcenie ob- bezbÅ‚ÍdnośĘ i skutecznÄ… eli- wnoÅ›ci jest realizowana
nie generuje sygnaÅ‚u zeru- sÅ‚ugi przerwaÒ - w ich ra- minacjÍ zakÅ‚ÛceÒ. W tym z uÅ‚yciem sumy kontrolnej
jÄ…cego). WprowadzajÄ…c na mach sÄ… wykonywane tylko przypadku dane sÄ… przesy- mod. 256, co przy takich
wejÅ›cietransmisyjne dowol- podstawowe dziaÅ‚ania. Å‚ane jako 9-bajtowy blok, niewielkich i krÛtkozasiÍgo-
nÄ… transmisjÍ o zbliÅ‚onej Dwie sprawy zasÅ‚ugujÄ… w ktÛrym bajty sÄ… traktowa- wych transmisjach znako-
prÍdkoÅ›ci, sprawdzamy po- na wiÍcej uwagi. Pierwsza ne binarnie, tzn. mogÄ… mieĘ micie siÍ sprawdza.
prawnośĘ formowania syg- to obsÅ‚uga watchdoga. Mu- dowolnÄ… zawartośĘ. Nie ma DobÛr elementÛw jest
naÅ‚u. si byĘ ona zlokalizowana wiÍc jak stosowaĘ nagÅ‚Ûw- w znacznej mierze dowol-
tak, aby watchdog wyÅ‚apaÅ‚ ka rozpoznawczego czy teÅ‚ ny. WartoÅ›ci rezystorÛw
OgÛlny opis programu moÅ‚liwie wiele odstÍpstw znakÛw sterujÄ…cych popu- ustawiajÄ…cych prÄ…d diod
sterującego od prawidłowego działania larnych w transmisjach zna- LED mogą byĘ zmieniane
Program nie realizuje programu. Nie naleÅ‚y wiÍc kowych. w szerokich granicach -
wielu funkcji, wiÍc nie jest umieszczaĘ jej w przerwa- W zamian odbiornik praktycznie nie ma rÛÅ‚nicy,
zbyt zÅ‚oÅ‚ony. PrzyjÄ…Å‚em niach, ktÛre mogÄ… byĘ wy- rozpoznaje dÅ‚ugośĘ bloku, czy LED pracuje z prÄ…dem
technologiÍ programowania woÅ‚ywane, chociaÅ‚ gÅ‚Ûwna wykorzystujÄ…c jednoczeÅ›nie 8, czy 12mA. Podobnie
zbliÅ‚onÄ… do programowania pÍtla "poszÅ‚a w maliny". timeout dla przywrÛcenia tranzystory, mostek itd.
obsÅ‚ugi zdarzeÒ, tzn. wa- Dobrze teÅ‚ jest (i tak teÅ‚ to stanu oczekiwania w przy- Jerzy Szczesiul
runki i rozgaÅ‚Ízienia nie sÄ… napisaÅ‚em) sprawdzaĘ, czy padku zgubienia synchroni-
sprawdzane w pÍtli gÅ‚Ûw- podstawowe ustawienia zacji. Jak zaznaczono wy- Oprogramowanie (takÅ‚e
nej, ale zostaÅ‚y ulokowane konfiguracyjne procesora Å‚ej, obsÅ‚uga przerwania por- kody ürÛdÅ‚owe) do opisane-
w procedurach tematycz- przypadkiem siÍ nie zmie- tu jest zminimalizowana - go w artykule urzÄ…dzenia
nych, ktÛrych reakcja zale- niÅ‚y. ogranicza siÍ do ustawienia jest dostÍpne do koÒca
Å‚y od flag bÍdÄ…cych rezul- DrugÄ… sprawÄ… jest orga- flagi o nowej komendzie czerwca '98 na internetowej
tatem dziaÅ‚ania przerwaÒ nizacja odbioru danych i Å‚adowania znaku do bu- stronie EP, pod adresem:
oraz innych procedur (dla- przez port szeregowy. Musi fora (mołna tu rozpoznaĘ www.avt.com.pl/avt/
tego gÅ‚Ûwna pÍtla programu ona - zwÅ‚aszcza przy wyko- asemblerowÄ… implementacjÍ ep/ftp.
Elektronika Praktyczna 2/98
Elektronika Praktyczna 6/98
86