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
nadziej�, łe daliśmy
Czytelnikom dostatecznie
duło czasu na
przygotowanie si� do
zimy. A mołe przy okazji
sprowokujemy lato.
Urządzenie
przedstawione w artykule
jest dośĘ ciekawe, ale
znacznie bardziej
zaskakujące 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-
zgrabiałe palce operatora komputera. dobnie wi�cej (nie mie-
podczas pracy z klawiaturą Włączanie i wyłączanie rzyłem jak zmienia si�
komputera. Dzi�ki zastoso- nagrzewnicy nie wymaga z temperaturą rezystancja
waniu komputerowego ste- komentarza. Regulacja tem- zastosowanej spirali).
rowania nagrzewnicą - peratury odbywasi� poprzez W związku z tym elemen-
dmuchawą elektryczną, jest zmian� średniej mocy dos- ty wykonawcze (przeka�-
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, łe wych parametr�w gra-
wietrza. chciałem uprościĘ konstruk- nicznych, co przy stosun-
Urządzenie wykonawcze cj� urządzenia, a po drugie kowo niewielkiej cenie
składa si� z dw�ch modu- - ze wzgl�du na subiektyw- załatwia problem).
ł�w: ne i zmienne potrzeby pod- Nie wolno zasilaĘ na-
- sterownika mikroproceso- grzania powietrza. grzewnicy z obwod�w za-
rowego (schemat na rys. Tak wykonane urządze- 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
w� nagrzewnicy (schemat metodą sterowania grupowe- (wpływ cyklicznego włą-
na rys. 2). go: w okresach 1-sekundo- czania mocy na prac� in-
Rol� urządzenia wyko- wych zmieniany jest czas stalacji zaleły od jej sta-
nawczego spełnia nagrzew- wypełnienia, czyli włącze- nu technicznego - mołe
nica FAREL OW-3, kt�ra nia spirali grzejnej. Samo- byĘ np. widoczne przyga-
jest wyposałona grzałk� czynne wyłączenie jest sanie lamp, natomiast nie
oporową o mocy 1kW. Ten uzyskane dzi�ki zasilaniu ma problemu zakł�ce� ze
model nagrzewnicy nie jest sterownika z gniazda wyj- wzgl�du na zastosowane
wyposałony w termostat. ściowego 220V komputera, włączanie w �zerze�).
Podczas opracowywania kt�re akurat miałem wolne Naleły zdawaĘ sobie
projektu przyj�to nast�pu- (nie mołna stąd zasiliĘ całej spraw�, łe przer�bka na-
jące załołenia realizacji ste- dmuchawy ze wzgl�du na grzewnicy nie tylko po-
rowania: zbyt duły pob�r mocy). woduje utrat� wszelkich
- mołliwośĘ włączenia W tym miejscu warto uprawnie� gwarancyj-
i wyłączenia dmuchawy wtrąciĘ kilka uwag �elektro- nych, ale takłe uniewał-
z poziomu Windows 95, energetycznych�: nia atesty bezpiecze�stwa
- 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
prądowa dla triaka przez
U4e. Bramki U4b i U4f za-
silają LED-y sygnalizujące
stan pracy sterownika. Dio-
da czerwona oznacza prac�
bez odbioru komend, dioda
zielona oznacza prac� z od-
biorem. Wszystkie wyjścia
procesora �na świat� są bu-
forowane. Praktyka pokazu-
Rys. 1.
je, łe tak jest bezpieczniej
ciał zastosowane elemen- optoizolowana, co stano- W szereg z tym obwodem dla stabilności jego pracy,
ty oraz druk spełniają wy- wi pierwszy stopie� ba- zasilania włączony został chociał z parametr�w elek-
mogi bezpiecze�stwa, to riery bezpiecze�stwa. bezpiecznik 100mA. W pro- trycznych wyjśĘ wynikała-
jakośĘ montału zaleły juł Układ wykonawczy od- totypie wstawiłem bez- by mołliwośĘ bezpośrednie-
tylko od wykonawcy). biera sygnały sterujące piecznik multifuse o prą- go sterowania element�w
Uwaga! W związku z po- i poprzez elementy sepa- dzie zadziałania 145mA. zewn�trznych.
wyłszym montał płytki rujące (drugi stopie� ba- Poniewał z dost�pnością Ostatnim elementem pe-
przełączającej w nagrzewni- riery bezpiecze�stwa) tych element�w bywa r�ł- ryferyjnym jest watchdog
cy powinien byĘ wykona- kontroluje obwody siecio- nie, lepiej jest zastosowaĘ z układem U1, R6 i Q2. Tu
ny, lub chociałby nadzoro- we nagrzewnicy. zwykły bezpiecznik topiko- nasuwa mi si� kilka og�l-
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 sterujący do obudowy. turze rozwiązaniach rzadko
Opis działania zastosowałem�mały� proce- Obw�d odbiornika trans- stosuje si� watchdogi. Wy-
Og�lny schemat działa- sor AT89C2051 ze sprz�to- misji szeregowej obejmuje daje si� to nieco dziwne,
nia jest nast�pujący: wym portem szeregowym. transoptor separujący i prze- poniewał mikrokontrolery
Sterownik przyjmuje Zegar jest typowy dla apli- rzutnik Schmitta, kt�re re- są z załołenia przewidzia-
z komputera komendy kacji wykorzystujących generują sygnał i ustawiają ne do realizacji samodziel-
wysyłane portem szerego- transmisj� szeregową: jego właściwą faz�. Dioda nych zada� i kałdy, nawet
wym (jak to wygląda od 11,059MHz. LED transoptora jest zasila- najprostszy układ powinien
strony komputera podaj� Zasilanie jest dwustop- na bezpośrednio z linii TxD umieĘ - przynajmniej
w opisie oprogramowa- niowe: 12 V dla potrzeb portu szeregowego kompu- w podstawowym zakresie -
nia), sprawdza ich popra- przeka�nika i 5V dla zasila- tera. Przy niewielkim prą- poradziĘ sobie z �wypad-
wnośĘ i dekoduje, a na- nia cz�ści cyfrowej układu. dzie tranzystora wyjściowe- ni�ciem� z programu lub je-
st�pnie formuje sygnały Napi�cie sieciowe 220V jest go dla wysterowania trans- go zawieszeniem. Wydaje
elektryczne kontrolujące pobierane z gniazda wy- optora wystarcza kilka mA. mi si�, łe takłe opisywa-
prac� układu wykonaw- jściowego zasilacza kompu- Wyjścia sterujące to: za- nym ostatnio zestawom
czego nagrzewnicy. Linia tera, co rzecz jasna nie jest silanie przeka�nika 12V po- edukacyjnym przydałyby
transmisji szeregowej jest warunkiem koniecznym. dawane przez Q4 i p�tla si� 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
wszą sekcj� spirali. Płytk�
umieszczamy triakiem
w stron� wentylatora (za-
pewnia to znakomite wy-
muszone chłodzenie, nie-
mniej dla pewności wypo-
sałyłem triak w niewielki
radiatorek) i przykr�camy,
a linki połączeniowe lutu-
jemy od strony druku. Przy
montału gniazda sterujące-
go oraz przewod�w sterują-
cych naleły zapewniĘ ich
bezpieczny odst�p od ele-
ment�w sieciowych.
Opis wst�pnego
uruchomienia
Układ wykonawczy
sprawdzamy podając na
wejścia sterujące odpowied-
nio: 12 V dla przeka�nika
i 15mA dla triaka.
Zmontowany sterownik
Rys. 2.
ze sprawdzonym zasilaniem
łoby wytworzyĘ połyteczne włączony serwer, to komen- mi�dzy sterownikiem a na- i bez włołonego procesora
przyzwyczajenia programis- da jest ponawiana co 250ms grzewnicą zastosowałem dobrze jest wst�pnie 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
ulubioną, 8-pinową kostk� menty wykonawcze mają cja gniazd zapewniająca drugi spos�b szczeg�lnie
- ADM699, kt�ra zapewnia zapas mocy. Triak SGS- bezpieczne odst�py (w polecam). Podając niskie
prawidłowe zerowanie przy Thomson mołe przewodziĘ praktyce 10..15mm) od ele- poziomy napi�cia na wej-
włączeniu zasilania oraz ge- prąd do 24A, natomiast sty- ment�w sieciowych. Przy ścia bufora '07 sprawdzamy
neruje, co około 1 s, impul- ki przeka�nika RM-81P do składaniu wskazane jest sprawnośĘ elektryczną
sy zerujące w wypadku 16A. Naleły mieĘ to na najpierw wlutowanie zasi- wyjśĘ. Podając stały poziom
ustalenia si� poziomu na wzgl�dzie przy dobieraniu lania i sprawdzenie napi�Ę.
WYKAZ ELEMENTÓW
wejściu WDI (program po- ewentualnych zamienni- Układ wykonawczy jest
winien odpowiednio cz�sto k�w. Wejście przeka�nika umieszczony na płytce do-
Rezystory
ten poziom zmieniaĘ). Nie- jest wyposałone w gasik pasowanej do fabrycznego
R1, R2: 180&!/0,5W
dogodnością układu przepi�Ę (D1, C2) i kontro- uchwytu wewnątrz obudo-
R3: 22&!
ADM699 w mariału z MCS- ler polaryzacji (D3). Wejście wy, kt�ry 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&!
niezb�dny jest klucz odwra- pieczone przed odwrotnym mi�taĘ o wzmocnieniu wy-
R7: 750&!
cający Q2. zasileniem. Naleły przy sokoprądowych odcink�w
R10, R11: 1k&!
Zestaw ten takłe ma pr�bach uwałaĘ, aby nieza- ściełek cyną lub srebrzanką.
swoje mankamenty, z kt�- mieniĘ wejśĘ - optotriak nie Połączenia silnoprądowe Kondensatory
rych dosyĘ istotnym jest ma ogranicznika prądu we- wewnątrz nagrzewnicy na- C1, C2, C4, C5, C6, C7,
brak rozr�łnienia pomi�dzy jściowego i napi�cie 12V, leły takłe wykonaĘ odpo- C9, C10, C11: 100nF
zerowaniem przypadkowym, przeznaczone dla przeka�- wiednim przewodem - linką
C3: 470�F/25V
a prawidłowym włączeniem nika, mołe go uszkodziĘ o przekroju min. 1mm2.
C8, C12: 33pF
zasilania (niekt�re odmiany (mołna teł zwi�kszyĘ war- Fabryczne podłączenia
Półprzewodniki
procesor�w mają wspomaga- tośĘ rezystancji R3 zmniej- są nast�pujące: przew�dsie-
MP1: AT89C2051
nie sprz�towe tej funkcji). szając R7 w sterowniku tak, ciowy dochodzi do kostki,
(zaprogramowany)
Powstaje tutaj sprzecznośĘ aby utrzymaĘ prąd sterowa- do zacisku neutralnego
U1: ADM699
pomi�dzy właściwą inicjali- nia na poziomie ok. 15mA). podłączony jest silnik oraz
U2: 4093
zacją po włączeniu, a pod- Triak jest zabezpieczony obie sekcje spirali, nato-
U3: CNY17
trzymaniem ustawie� po transilem Z1 przed impul- miast faza wchodzi na sil-
U4 7407
przypadkowym zerowaniu - sowymi zakł�ceniami sie- nik i sekcje spirali poprzez
na drodze czysto programo- ciowymi. Od strony obcią- czteropołołeniowy prze- ST1: 7812
wej nie da si� jej usunąĘ. łenia przepi�cia nie grołą, łącznik 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 r�cznego zerowa- Opis montału ny są 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 wyłącza dmuchaw� łem w popularne, tanie pu- ne, ale zasada działania po-
Różne
i wymaga ponownego prze- dełko typu Z5. Zewn�trzne zostaje taka sama. Przeka�-
K1: RM-81P/12V
słania komendy ustawiającej gniazda są dowolnego ty- nik włączamy pomi�dzy
wyjścia (jełeli nie wyko- pu, zalełnie od stanu zapa- kostk� a przełącznik mecha- T1: TS2/15
rzystujemy portu dla innej s�w szufladowych (w pro- niczny, natomiast triak po- X1: 11,059MHz
aplikacji i pozostawiamy totypie do połączenia po- mi�dzy przełącznik a pier- Złącze 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 wejście wygląda nieprzyzwoicie rzystaniu przesyłanych da- znanego z j�zyk�w wyłsze-
WDI watchdoga sprawdza- skromnie). Drugim podsta- nych do sterowania proce- go poziomu wska�nika na
my obecnośĘ impuls�w ze- wowym załołeniem jest sem fizycznym - zapewniĘ bufor). Kontrola popra-
rujących (WDI �pływające� maksymalne skr�cenie ob- bezbł�dnośĘ i skuteczną eli- wności jest realizowana
nie generuje sygnału zeru- sługi przerwa� - w ich ra- minacj� zakł�ce�. W tym z ułyciem sumy kontrolnej
jącego). Wprowadzając na mach są wykonywane tylko przypadku dane są przesy- mod. 256, co przy takich
wejścietransmisyjne dowol- podstawowe działania. łane jako 9-bajtowy blok, niewielkich i kr�tkozasi�go-
ną transmisj� o zbliłonej Dwie sprawy zasługują w kt�rym bajty są traktowa- wych transmisjach znako-
pr�dkości, sprawdzamy po- na wi�cej uwagi. Pierwsza ne binarnie, tzn. mogą mieĘ micie si� sprawdza.
prawnośĘ formowania syg- to obsługa watchdoga. Mu- dowolną zawartośĘ. Nie ma Dob�r element�w jest
nału. si byĘ ona zlokalizowana wi�c jak stosowaĘ nagł�w- w znacznej mierze dowol-
tak, aby watchdog wyłapał ka rozpoznawczego czy teł ny. Wartości rezystor�w
Og�lny opis programu mołliwie wiele odst�pstw znak�w sterujących popu- ustawiających prąd diod
sterującego od prawidłowego działania larnych w transmisjach zna- LED mogą byĘ zmieniane
Program nie realizuje programu. Nie naleły wi�c kowych. w szerokich granicach -
wielu funkcji, wi�c nie jest umieszczaĘ jej w przerwa- W zamian odbiornik praktycznie nie ma r�łnicy,
zbyt złołony. Przyjąłem niach, kt�re mogą byĘ wy- rozpoznaje długośĘ bloku, czy LED pracuje z prądem
technologi� programowania woływane, chociał gł�wna wykorzystując jednocześnie 8, czy 12mA. Podobnie
zbliłoną do programowania p�tla "poszła w maliny". timeout dla przywr�cenia tranzystory, mostek itd.
obsługi zdarze�, tzn. wa- Dobrze teł jest (i tak teł to stanu oczekiwania w przy- Jerzy Szczesiul
runki i rozgał�zienia nie są napisałem) sprawdzaĘ, czy padku zgubienia synchroni-
sprawdzane w p�tli gł�w- podstawowe ustawienia zacji. Jak zaznaczono wy- Oprogramowanie (takłe
nej, ale zostały ulokowane konfiguracyjne procesora łej, obsługa przerwania por- kody �r�dłowe) do opisane-
w procedurach tematycz- przypadkiem si� nie zmie- tu jest zminimalizowana - go w artykule urządzenia
nych, kt�rych reakcja zale- niły. ogranicza si� do ustawienia jest dost�pne do ko�ca
ły od flag b�dących rezul- Drugą sprawą jest orga- flagi o nowej komendzie czerwca '98 na internetowej
tatem działania przerwa� nizacja odbioru danych i ładowania 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 gł�wna p�tla programu ona - zwłaszcza przy wyko- asemblerową implementacj� ep/ftp.
Elektronika Praktyczna 2/98
Elektronika Praktyczna 6/98
86