Ekvitermní a Rozdílový termostat

vloženo:16.08.2008    aktualizováno:8.03.2015

   Ekvitermní termostat - regulace vytápění.
Teplota topné vody (plynového nebo elektrokotle) se mění podle venkovní teploty.
Čím je venkovní teplota větší, tím je teplota topné vody nižší. Výstup termostatu ovládá plynový hořák nebo stykač topného tělesa. Druhý výstup termostatu zapíná oběhové čerpadlo.

   Rozdílový termostat - regulace solárního ohřevu.
Porovnává teplotu slunečního kolektoru s teplotou v zásobníku. Oběhové čerpadlo se zapne pokud je teplota v kolektoru větší než v zásobníku. Druhý výstup termostatu reaguje jenom na teplotu v kolektoru. Může se tak zapínat oběhové čerpadlo při nízké teplotě, protizámrazový režim.

   Obě konstrukce jsou technicky shohné, rozdílné jsou pouze ovládací programy.

   Popis ovládání a nastavování.
Termostat má tři tlačítka, levé S, prostřední M a pravé P. Před každou hodnotou se nejdřív zobrazí nadpis. Tlačítkem P  postupujeme dopředu a tlačítkem M dozadu. Pokud se tlačítko drží, je na displeji nadpis, až po uvolnění se zobrazí příslušná hodnota. Nadpis se ukáže také při stisknutí Tl.S. Pokud se ale podrží déle (3s), začne displej blikat. Potom se hodnota může nastavit. Tl.M-mínus, Tl.P-plus, Tl.S-uložit. Důležité hodnoty se ukládají do EEPROM, kde se uchovají i při vypnutém napájení.

 

Ekvitermní termostat

ETk401.ASM.txt (1,8 kB) ETk401.HEX (9,2 kB)

 

Zobrazení na displeji.

nadpis hodnota
°C.0 venkovní teplota (t0) ze snímače S0 (-19.9 až 99.9)
°C.1 teplota topné vody (t1) ze snímače S1 (-19.9 až 99.9)
rE.F referenční teplota (REF) vypočítaná podle Ekvitermní přímky
HM.0 horní mez (HM0) max. venkovní teplota
dM.0 dolní mez (LM0) min. venkovní teplota
HM.1 horní mez (HM1) max. teplota topné vody
dM.1 dolní mez (LM1) min. teplota topné vody
HM.2 horní mez (HM2) teplota topné vody pro zap. Re2
dM.2 dolní mez (LM2) teplota topné vody pro vyp. Re2
PA.r pásmo regulace (PAR), hystereze (0 až 25.5)
ru.P ruční provoz (ruční ovládání výstupů)

  

   Výstupy a regulace. ZAP=1, VYP=0.
Pokud není zapnutý ruční provoz nebo není porucha na některém snímači, reguluje se podle následujících podmínek.
Re1 = 1 při, t1 <= REF
Re1 = 0 při, t1 => REF+PAR (Hodnota PAR určuje hysterezi)
   Druhý výstup zapíná oběhové čerpadlo v závislosti na teplotě topné vody.
Re2 = 1 při, teplota vody >= HM.2
Re2 = 0 při, teplota vody <= dM.2

   Vstupy a konstrukce snímače.
S0 - snímač 0, OUT/venkovní teplota t0
S1 - snímač 1, IN/teplota topné vody t1
   Při poruše snímače se místo teploty zobrazí [---] a oba výstupy se vypnou.
Kabel k čidlu je třížilový nebo dvoužilový + stínění. Stínění se využije jako GND (-). Pro venkovní čidlo vyhovuje telefoní kabel ale pro čidlo teploty vody je vhodnější teflonový kabel. Pokud bude kabel delší (20m), přiletujte na vývody čidla (+/-), těsně k pouzdru, kondenzátor SMD 100nF. Celé se to nakonec zataví do smršťovací bužírky.




   Venkovní čidlo je potřeba umístit tak aby na něj nesvítilo slunce a mimo jiné zdroje tepla. Čidlo topné vody se přiloží na výstupní potrubí, těsně u kotle a obalí tepelnou izolací. Nebo se vloží pod izolaci na nejvyšší místo topné nádoby.

   Nastavení Ekvitermní přímky.
Podle této přímky termostat přepočítává venkovní teplotu (t0) na referenční teplotu topné vody(REF). Ekvitermní přímka vznikne po zadání čtyř krajních hodnot. Maximální a minimální venkovní teplota (HM.0 a dM.0). Maximální a minimální teplota topné vody (HM.1 a dM.1).

 

   Příklad nastavení:
Při venkovní teplotě +15°C a více, požadujeme teplotu topné vody 45°C
Při venkovní teplotě -15°C a méně, požadujeme teplotu topné vody 70°C
   Proto nastavíme HM.0 = 15.0, dM.0 = -15.0, HM.1 = 70.0, dM.1 = 45.0
A nakonec nastavíme hodnotu PAR pásmo regulace. Je to vlastně oblast, ve které se udržuje teplota topné vody. Doporučená hodnota je 0.5 až 2°C.

   Ruční provoz (platí pro obě konstrukce).
Na displeji zvolíme nadpis [ru.P], ukážou se stavy výstupů např.[r0.1] Uprostřed je Re1, vpravo Re2. Od této chvíle je regulace vypnuta, oba výstupy jsou "zmrazené". Pokud je budeme chtít změnit, podržíme Tl.S dokud displej nezačne blikat. Potom tlačítkem M přepínáme Re1 a Tl.P, Re2. Přepínání ukončíme tlačítkem S. Regulace se obnoví až po opuštění ručního provozu.

 

Nová verze ovládacího programu Ekvitermního termostatu

ETk600.ASM.txt (1,8 kB) ETk600.HEX (9,3 kB)

 

Při venkovní teplotě větší než horní mez [HM.0] se vypne topení (Re1=0).
To je vhodné za přechodného období, kdy venkovní teplota kolísá kolem horní meze (15°C). Například přes den, když je slunečné počasí, není potřeba topit.

 

  Upravený zápis výstupu.
Re1 = 1 při, t1 <= REF a současně, t0 <= HM.0
Re1 = 0 při, t1 => REF+PAR nebo při, t0 > HM.0

 


 Impulsní ovládání směšovacího ventilu.

ETI107.ASM.txt (1,8 kB) ETI107.HEX

 

 Ekvitermní regulace - teplota topné vody, nebo "zpátečky" (t1) se udržuje na referenční teplotě (REF). Ta se automaticky přepočítává podle venkovní teploty (t0). 

 Servopohon je připojen na dva výstupy, Re1 zavírá, Re2 otvírá.  Pokud teplota neodpovídá referenční hodnotě, ventil otevírá/zavírá po impulzech, vyhledá se tak optimální poloha ventilu. Délku impulzu i délku čekání lze zadat od 1 do 99 sekund. Časování se nastavuje podle konkrétních podmínek, tak aby nedocházelo k pomalému náběhu nebo dlouhé setrvačnosti či přílišnému kolísání teploty.

 

Výstupy, přidat/ubrat (+/-)

Re1 = IMP při, t1 >= REF+PAR; (-) ubrat
Re1 = VYP při, t1 < REF+PAR
Re2 = IMP při, t1 <= REF; (+) přidat
Re2 = VYP při, t1 > REF
 

Zobrazení na displeji.

nadpis hodnota
°C.0 (t0) venkovní teplota (-19.9 až 99.9°C)
°C.1 (t1) teplota vody (-19.9 až 99.9°C)
rE.F (REF) referenční, vypočítaná žádaná teplota vody
HM.0 (HM0) horní mez, MAX venkovní teplota pro MIN REF
dM.0 (LM0) dolní mez, MIN venkovní teplota pro MAX REF
HM.1 (HM1) horní mez, MAX teplota vody (REF při LM0)
dM.1 (LM1) dolní mez, MIN teplota vody (REF při HM0)
PA.r (PAR) pásmo regulace, hystereze pro REF
c1.A (TA) čas ZAP Re1 1 až 99s (0=nečasuje, stále log.1)
c1.b (TB) čas VYP Re1 1 až 99s
c2.C (TC) čas ZAP Re2 1 až 99s (0=nečasuje, stále log.1)
c2.d (TD) čas VYP Re2 1 až 99s
ru.P ruční provoz, ruční přepínání výstupů

  

 


Rrozdílový termostat

RT400.ASM.txt (1,7 kB) RT400.HEX (6,6 kB)

 

Zobrazení na displeji.

nadpis hodnota
°C.0 teplota v kolektoru (t0) ze snímače S0 (-19.9 až 99.9)
°C.1 teplota v zásobníku (t1) ze snímače S1 (-19.9 až 99.9)
tP.0 teplotní posun pro VYP čerpadla (0 až 25.5)
tP.1 teplotní posun pro ZAP čerpadla (0 až 25.5)
HM.0 horní mez (HM0) teplota v kolektoru pro vyp. Re2
dM.0 dolní mez (DM0) teplota v kolektoru pro zap. Re2
ru.P ruční provoz, ruční ovládání výstupů

 

   Procesor porovnává teplotu (t0) v kolektoru s teplotou vody (t1) v zásobníku a podle toho se ovládá výstup (Re1). Druhý výstup (Re2) může být použit jako protimrazové spouštění čerpadla.

   Výstupy, regulace. ZAP=1, VYP=0.
Pokud není zapnutý ruční provoz, reguluje se podle následujících podmínek.
Re1 = 1 při, t0 >= t1+tP.1
Re1 = 0 při, t0 <= t1+tP.0
POZOR tP.1 musí být větší než tP.0

Re2 = 1 při, t0 <= DM0
Re2 = 0 při, t0 >= HM0
(DM0/HM0 = dolní/horní mez pro teplotu v kolektoru t0)

 

  Rozdílový termostat - upravený program RT401

RT401.ASM.txt (1,7 kB) RT401.HEX (6,6 kB)

 

 Tato varianta umožňuje regulaci nebo jenom signalizaci (výstup Re2) podle teploty (t1) zásobník (bazén).
Ostatní funkce jsou stejné jako u verze RT400

 

 Výstup Re2, podmínky regulace.
Re2 = 1 při, t1 <= DM1
Re2 = 0 při, t1 >= HM1
ZAP=1, VYP=0.

 

Zobrazení na displeji.

nadpis hodnota
°C.0 teplota v kolektoru (t0) ze snímače S0 (-19.9 až 99.9)
°C.1 teplota v zásobníku (t1) ze snímače S1 (-19.9 až 99.9)
tP.0 teplotní posun pro VYP čerpadla (0 až 25.5)
tP.1 teplotní posun pro ZAP čerpadla (0 až 25.5)
HM.1 horní mez (HM1) teplota zásobníku pro vyp. Re2 (-19.9 až 99.9)
dM.1 dolní mez (DM1) teplota zásobníku pro zap. Re2 (-19.9 až 99.9)
ru.P ruční provoz, ruční ovládání výstupů

 

 


   Schéma procesorové části.

  Základem jednoduchého schématu je mikroprocesor PIC16F628A.
Katodové rezistory R1 až R8 určují jas displeje. Porty RB0, 1, 2 spínají anody displeje a snímají ovládací tlačítka. Na krátký okamžik se porty přepnou na vstupy a přes oddělovací rezistory R9,10,11 jsou načteny stavy tlačítek.
Výstupy Re1 a Re2 nejsou nijak chráněné, vedou přímo na porty RB6 a RB7. Maximální proud může být do 20mA.
Signály z teplotních senzorů S0 a S1 zaznamenávají vstupní porty RB3 a RA5.
Frekvence krystalu nemusí být přesná, stačí 18 až 20MHz.
Oproti původnímu zapojení jsem přidal ještě rezistor R12, a všechny desetinné tečky jsou propojené. Tato úprava schématu (i plošného spoje) umožňuje ovládat všechny desetinné tečky. K tomu je potřeba nová verze programu, ta ale zatím není nedokončena, proto R12 neosazujte a obě krajní tečky nezapojujte.

   Zapojení konektoru: 1=S1, 2=S0, 3= +5V, 4=GND, 5=Re2, 6=Re1

 

   Programování a nastavení procesoru.
Procesor je možné programovat kabelem ICSP. V tom případě se vývody na konektoru připojí takto: 1-VPP, 2-nezapojen, 3-VCC, 4-GND, 5-DATA, 6-CLK.
  Před vlastním programování nastavte konfigurační pojistky. CP=OFF, CPP=OFF, LVP=OFF, BOREN=ON, MCLRE=I/O, PWRITEN=ENABLED, WDTE=ON, OSC=HS.

 

   Plošný spoj.




R12 neosazujte a desetinné tečky krajních displejů DIS1, DIS3 nezapojujte. Můžete například takto ohnout nožičku pro desetinnou tečku.


 

   Naprogramovaný procesor se může přiletovat přímo na desku bez použití patice, potom se ale musí použít programovací kabel ICSP pro případné další přeprogramování.
   Doporučený postup osazování desky: SMD součástky, sokl, konektor,  krystal, displeje, tlačítka.

 

Desku lze objednat na www.bucek.name/dps/dpswebnode.dat.htm
QQ 08  Ekvitermní termostat a rozdílový termostat
Arádio - Praktická elektronika 1/07 str.26

  

Schéma a deska zdroje.

 


   Pokud je napájecí deska jenom jednostranná, musí se trafo (L a N) propojit pomocí drátků. Stačí tenké tvrdé, nebo lankové drátky, naletované ze strany spojů.
Desku zdroje prodává www.bucek.name/dps/dpswebnode.dat.htm 
pod označením QQ08a

Celá konstrukce se vejde do třímodulové krabičky na DIN lištu.


Zabudovaný E-termostat v panelu elektrokotle.

 

Seznam součástek.

   procesorová část

IC1 PIC16F628A-I/P + sokl precizní
S0,1 SMT 160-30
Q1 krystal 20MHz (pouzdro HC49U/S)
DIS1,2,3 HDSP-5501 (společná anoda, vysoce svítivé)
Tl1,2,3 mikrospínač 12V / 0.05A / hmatník 12mm
R1-R8 330R SMD 0805
R9,10,11 1K SMD 0805
C1 100nF/50V SMD 0805
C2,3 18pF/50V SMD 0805
CON konektorové kolíky dvouřadé, lámací lišta

 

   zdroj

2x tranzistor BC337
diodový můstek 1A/380V/DIL pouzdro
2x dioda 1N4007 (1A/1000V)
2X LED dioda 20mA/3mm
transil BZW 06-15 18V (unipolar nebo bipolar na 18 až 33V)
stabilizátor 7805
2x odpor 3k3
kondenzátor 1000µF/25V elit (MAX průměr 10mm)
2x kondenzátor 100µF/25V elit
2x kondenzátor 100nF keramický
tlumivka 10µH
trafo 230V/9V/3VA (do ploš. spojů, např.TRHEI306-1X9 od GM)
pojistka F50mA/5x20mm + 2x sokl pojistky 4.5x9.5mm (SHH2 od GM)
2x relé cívka 12VDC / kontakt 2x přepínací 250V/5A (RELEH820F12C)
4X svorkovnice 3X 250V/16A rozteč 5.08mm (ARK350I/3)
D3 BAT48 Schottky dioda

 

Soubory ke stažení.

ETk401.ASM.txt (1,8 kB) úvodní část zdrojového textu E-termostatu

ETk401.HEX (9,2 kB) program E-termostatu

ETk600.ASM.txt (1,8 kB) úvodní část zdrojového textu E-termostatu v6

ETk600.HEX (9,3 kB) program E-termostatu v6

RT400.ASM.txt (1,7 kB) úvodní část zdrojového textu R-termostatu

RT400.HEX (6,6 kB) program R-termostatu

ERT03.sch (112,2 kB) ERT03.brd (19,4 kB) schéma a deska, procesorová část

Zdroj09.sch (290,2 kB) Zdroj09.brd (25,7 kB) schéma a deska zdroje

 

Pokud máte zájem o kompletní zdrojové texty, napište.