Термостат для газового котла с погодным регулированием

К газовым котлам имеется много видов разных термостатов, разной ценовой категории за EUR, USD, RUB, UAH и если у таких термостатов добавляется хоть какой-то интеллект в байтах, то с каждым байтом оного, цена растет все более и более.

Возможно кто-то термостат уже собирал сам, но количество собранных самостоятельно схем, не ошибусь если скажу, что это меньше 1-го процента от всего количества реализуемых через торговлю. Но на самом деле тут не все так сложно. Я  также долго пользовался покупным термостатом LT-08. Но как пользователь, могу сказать (и не только я), помимо положительных моментов есть и отрицательные: включение котла по команде термостата производится периодически и при некотором времени простоя котла радиаторы становятся холодными. В такие периоды, моему организму не совсем комфортно, вероятная причина такого дискомфорта отсутствие инфракрасного излучения от батарей.

Так вот, после некоторой паузы простоя, и при понижении температуры термостат подает команду котлу на включение, котел начинает нагонять температуру до нужного уровня, это теперь уже скачок комфортности и получается весь отопительный сезон, состоит из таких температурных колебаний. Схема рассматриваемая в статье, как раз и предназначена для сглаживания этих пауз комфорта и дискомфорта, с регулировкой циклов зависящих от внешней температуры.

Ну и конечно дело тут не только, в каком либо навороченном термостате, первым делом жилое помещение должно быть нормально утеплено.

Также следует понимать, что жилое помещение очень инерционно на прогрев и остывание, и обычный выносной термостат как раз работает от крайней точки остывания, до крайней точки прогрева помещения, как раз в таком случае и наблюдаются длительные паузы простоя отопительного агрегата. Не считаю правильным такую экономию, если полдня не топить вообще, а потом нагонять температуру до уровня комфортной, как ни крути чтобы поддержать в помещении постоянную Х - температуру, нужно израсходовать N-е количество газа, которое можно израсходовать, протопив помещение, например два раза в сутки, или это же N-е количество газа расходовать за двадцать раз в сутки, я за второй способ.

Кто-то скажет, что тут еще придумаешь, да у меня котел и так микропроцессорный, да современные котлы в принципе для сегодняшнего дня полнофункциональны, и модернизировать там, что-либо пользователю - нечего. Но в первую очередь, производитель направляет большую часть функционала на безопасную работу и повышение КПД своего теплогенератора, за пользователями этих агрегатов только и остается выбор, какую температуру поддерживать в помещении. Вот тут можно и управлять своим агрегатом на свое усмотрение. Например, выбирать - топить постоянно, это будет полный комфорт, только на практике это получается накладно, или, исходя из реалий сегодняшнего дня (да и в ближайшем будущем)  приходится экономить, как я уже говорил топить  порционно, используя эту схему с привязкой к наружной температуре воздуха.

В некоторых котлах заложена именно такая функция, вариантов может быть несколько. Самый простой, это климат-менеджер. Но цена такого устройства, такова, что не каждый считает это полезное устройство нужным вообще.

Еще способ: переходник - адаптер, который подключается к основной плате котла, обмен данными по специальной программе, и к нему уже подключаются датчики. По внешнему виду платы видно, что собрать её можно и самому, одна микросхема и не большое количество обвязки, но вот что за микросхема, и чем она заряжена это секрет производителя, да и саму плату можно посмотреть только в каталоге, ведь из -за бугра пока ее привезут сюда, она, почему то равняется половину стоимости самого котла.

Вывод: во всяком случае, лучше уж с термостатом, чем без него, а если применять хитрый термостат, так это уж точно лучше.

Схема, которую я предлагаю вашему вниманию, я думаю понравится и любителям МК, и любителям логических элементов, в частности микросхемы 555, к которой можно применить N-е количество вариантов настройки.

Основной состав схемы это МК Atmega-8 в корпусе TQFP-32 ЖК-индикатор16х2 и микросхема 556 (предвижу, как уже кто-то затопал ногами, «Фи» скоро микросхеме 50 лет, а ей всё находят применение. А что поделаешь, если вещь сделана удачно, так почему бы ее не применять…. Да и вкус у каждого, например, до сих пор люди слушают аудио треки на лампах, и видят при этом превосходство такого звука над цифрой…)

Задача схемы следить за температурой в помещении датчик U-1, это просто термостат вых. РВ7 (ниже определенного значения температуры 23.3°C (гистерезис 0.3°C) всегда включит котел на обогрев).

Датчик U-2, по температуре наружного воздуха происходит периодическое включение котла, с изменяемыми периодами паузы и отдельно периоды включения котла, вот здесь и используется микросхема 556. Таймеры IC1, IC2.

В данной схеме роль этих таймеров очень важна, таймеры IC1, IC2 , определяют периоды включения котла и периоды пауз, если вы понимаете принцип работы таких таймеров (NE555) вам не составит труда подкорректировать работу схемы под свои условия эксплуатации, без вмешательства в программу МК, в настройке работы этих таймеров, вам помогут реализованные в МК два измерителя, которые в % соотношении наглядно отображают работу таймеров IC1, IC2.

Зависимость работы таймеров от температуры, на графике можно показать примерно так:

U-3 датчик, установлен на вводе теплоносителя в котел (обратка), при превышении температуры 37.0°C (гистерезис 4.0°C ) котел получит команду на отключение ( данные от U-3 имеют приоритет над IC2 и над данными от U-1.

Принципиальная схема термостата (нажмите для увеличения):

Реализовано на МК Atmega-8.

Соблюдение температурных заданий и заданных условий (приоритетов) работы.

Показания на ЖКИ от датчиков U-1, U-3 , с точностью до 0.1°C, показания датчика U-2 с точностью 1°C .
Распределение температурного диапазона на включение таймеров IC1, IC2. Отображение на ЖКИ в % соотношении, периода работы каждого из таймеров IC1, IC2.

Часть схемы с фоторезистором, вносит условие в работу МК день<-> ночь, это дает днем смещение температурного графика на 2°C по всему температурному диапазону (днем в сторону увеличения периода паузы IC1, и уменьшения периода включения таймера IC2).

Номиналы показание на схеме, цепи заряда конденсатора С-1 (таймер IC1) пауза от 30 минут до 240 минут.
Конденсатор С-2 (таймер IC2) период включения котла от 10 минут до 20 минут, как написано выше пользователь по своим условиям эксплуатации и своим расчетам может откорректировать эти периоды, заменив в линейке резисторов нужные номиналы (резисторы R1.1 – 1.9 и R2.1 – 2.9 перед монтажом на плату, стоит проверить по факту! на соответствие номинала).

Кстати, позволю себе заметить, что для реализации на практике таймером IC1, пауз  длительностью до 4 часов, в которых задействован непосредственно конденсатор С-1 емкостью 1000мкф., тут не весь ширпотреб можно для этого применить, вот на фото конденсатор который справа (был новый, не б/у), при длительной паузе заряжался только до 12% и все. Проверка измерителем емкости, такой брак у меня не выявляет, конденсатор  звонится как полноценный 1000 мкф.

Все производимые действия внутри и на выходе МК отображаются на ЖКИ определёнными знаками и символами.

Эта схема поддержания и регулирования температуры, подключается в котле к клеммам наружного выносного термостата. Каждый котел предусматривает подключение такого термостата. При использовании такого типа регулирования, при положительных температурах котел не будет перерасходовать топливо на ненужный перегрев,  и будет работать экономичнее, и сгладит ощутимые перепады температуры в помещения, во время отопительного сезона.

Варианты схемных решений.
С имеющейся прошивкой, в схеме можно применить и МК Atmega-8 в корпусе DIP-28, работать устройство будет полнофункционально, только не будет возможности визуально наблюдать на экране ЖКИ время заряда С1 и С2 в % соотношении.

Если есть необходимость использования реле для управления котлом конечный каскад схемы будет выглядеть так:

Устройство также может эксплуатироваться на один ЖКИ совместно с другими схемами. Управление этой функцией происходит с 1-й ноги МК (PD3) на ноль, отключается  инициализация активности ЖКИ (на печатной плате, для использования этой функции и согласования этой схемы с другими схемами, дополнительно установлены семь диодов 1n4148, если вам не требуется такое использование схемы, вместо этих диодов, просто установить перемычки). В это время все функции схемы, термостатов и погодного регулирования, продолжают работать в прежнем режиме.

Установки FUSE, которые соответствуют работе от внутреннего генератора 4MHz

Что отображают символы ЖКИ:

И немного фотографий устройства:

Работу схемы можно протестировать в proteus'е.
Архив проекта: схема, прошивка, proteus, печатная плата.

При написании статьи использовались некоторые материалы с сайта http://c2.at.ua

Список радиоэлементов

^{Скачать список элементов (PDF)}

Теги:

• Термостат
• Микроконтроллер
• AVR
• Sprint-Layout
• Proteus