Главная » Автоматика в быту
Призовой фонд
на сентябрь 2018 г.
1. 1000 руб.
Neru5
2. Регулируемый паяльник 60 Вт
Паяльник
3. 200 руб.
От пользователей

Умное реле давления для насосной станции на PIC контроллере

Хочу представить вашему вниманию умное реле давления (уровня) для насосной станции на PIC контроллере.

Основные задачи - поддержание давления в заданном диапазоне.

Для реализации поставленной задачи, с которой справлялось простое механическое реле, выбрал наиболее продвинутый PIC котроллер в шестисотой серии - PIC16F690. Поскольку это то что подходяще для этой задачи было у меня в наличии. 

Так и нагрузим его максимум, функции:

  • защита насоса от сухого хода
  • защита насоса от повторно кратковременного режима работы
  • защита от длительной работы
  • контроль целостности цепи сигнала с датчика
  • счёт времени наработки часов

Вышло почти 2 килобайта. Учитывая то, что таблицы с текстом переместил на вторую страницу памяти контроллера, то на 2кб контроллера не хватило бы.

Для отображение текущего состояния, настроек и аварийных сообщений взят на вооружение LCD 16x2 hd44780.

Управление схемой двумя кнопка Up и Down двойного назначения. При кратковременном нажатии (зажигается первый сегмент на LCD) переход по меню или сброс аварии при её возникновении. Длительное удержание (более 2 сек.) в главном меню - регулирование яркости LCD, в остальных меню - конфигурация текущих настроек параметров.

Аналоговый сигнал с датчика подаётся на пин13 (АЦП 10bit от 0 до 5В) через делитель R1, R2. Рабочий диапазон устройства от 0,3 до 4,8В. Шкалированный диапазон датчика 0,5...4,5В. В качестве опорного напряжения служит питание пик контроллера.

Управление нагрузкой исполняют два дискретных выхода пин10 и пин17 (выход до 15 мА). На выходе пин17, в отличие от пин10, при включении насоса в течении 2 сек выдаёт постоянный уровень сигнала, потом сменяется шимом (программным ~330Гц) с коэффициентом заполнения 2/3 периода. Т.е. выход пин10 всегда на реле подаёт номинальное напряжение, а пин17 сперва номинальное для притягивания реле, а потом пониженное для удержания реле во включенном состоянии. Данный метод применил поскольку реле у меня ~12В, а источник питания для реле =7В.

ШИМ управление подсветкой LCD пин5 активный низкий уровень и пин6 активный высокий уровень (выход до 15 мА, аппаратный ШИМ ~1кГц). При нажатии кнопок активируется подсветка до номинальной яркости, при бездействии в течении 2 мин снижается до минимальной яркости. В режиме "Авария" яркость подсветки мигает.

При включении питания или сбросе схемы отображается напряжение питание пика. В симуляторе значение отображает точно, в реальной схеме нет, возможно внутреннее опорное напряжение у пика неточное.

Архитектура меню:

1. Главное меню - отображает напряжения сигнала с датчика, расчётное давление в барах, состояние насоса (ON или OFF) и время его работы (mm:ss). Авто возврат в главное меню через 2 минуты при бездействии кнопок.

2. Далее идут меню настроек, все настройки сохраняются в энергонезависимой памяти:

2.1 Минимальное давление включения насоса, при давлении в системе ниже заданного насос включится. Диапазон регулировок - от значения параметра 2.6 до значения параметра 2.2.

2.2 Максимальное давление отключения насоса, при достижении давления в системе выше заданного насос отключится. Диапазон - от значения параметра 2.1 до 24,0 бар.

2.3 Максимальное время работы насоса (в минутах), при достижении данного значения насос отключится с переходом в аварию по превышению времени работы. От 2 до 240 минут.

2.4 Минимальное время работы насоса (в секундах), при штатном или аварийном отключении насоса с временем работы ниже заданного, и достижении подряд циклов таких отключений параметра 2.5 насос отключится с переходом в аварию по зацикливанию, кратковременной работы насоса (мало воздуха в системе). От 2 до 60 секунд.

2.5 Максимальное количество циклов кратковременной работы насоса, при достижении заданного значения, по условию параметра 2.4, насос отключится с переходом в аварию. От 2 до 240 циклов.

2.6 Минимальное давление сухого хода, при давлении в системе ниже заданного и по истечению времени работы насоса параметр 2.7, и если не будет наблюдаться динамика роста давления, то насос отключится с переходом в аварию, защита сухого хода. От 0,2 бар до значения параметра 2.1.

2.7 Максимальное время работы насоса до включения защиты сухого хода (в секундах), при достижении данного значения включается защита по параметру 2.6. От 2 до 60 секунд.

2.8 Сброс настроек на заводские (reset параметр 2.1-2.7 и подсветка LCD). Сброс при нажатии кнопки выполняется по переполнению WDT, в симуляторе (Proteus v7.6) WDT для этого пика работает некорректно, на порядок длительно у меня.

2.9 Настройка параметров датчика для расчётного давления согласно его спецификации, т.е. 0,5вольт = 0,0 бар(МПа), а для 4,5вольт задаём параметры по вашему датчику (по умолчанию 4,5В=12,0 бар.). Диапазон значений от 0,2 до 24,0 бар.

2.10 Время наработки часов насоса, счёт максимум до 25500 часов (hhhh:mm). Обнулить можно длительно удержав кнопку. Сохраняются в памяти только часы, при обесточивании минуты обнуляться.

Любая авария требует сброса для включения насоса в нормальную работу. Авария "неисправность датчика" возникает при выходе сигнала за пределы значения ниже 0,3В или выше 4,8В.

Для снижения вероятности возникновения возможной аварии по параметрам 2.3, 2.5, 2.7 задать максимальное значение; по параметрам 2.4, 2.6 задать минимальное значение.

Данная схема не критична к номиналам элементов, диоды D1 и D2 не ставил. Резистор R14 паял прямо на плате lcd. Запитал схему от зарядного для мобильного телефона, переделав его с 5 на 7 вольт.

Список радиоэлементов

Обозначение Тип Номинал Количество ПримечаниеМагазинМой блокнот
DIL20 МК PIC 8-бит
PIC16F690
1 Поиск в Utsource В блокнот
VR1 Линейный регулятор
LM7805
1 Поиск в Utsource В блокнот
T1 Биполярный транзистор
2N2222
1 Поиск в Utsource В блокнот
D1, D3 Выпрямительный диод
1N4007
2 Поиск в Utsource В блокнот
D2 Стабилитрон5.6V1 не обязателенПоиск в Utsource В блокнот
C1, C2, C3 Конденсатор2.2мкФ 16В3 Поиск в Utsource В блокнот
R1 Резистор
4.7 кОм
2 Поиск в Utsource В блокнот
R3, R5 Резистор
150 Ом
1 100 Ом на плате LCDПоиск в Utsource В блокнот
R4 Резистор
470 Ом
1 Поиск в Utsource В блокнот
R2* Резистор
250 кОм
1 Поиск в Utsource В блокнот
R12 Резистор
4.7 Ом
1 Поиск в Utsource В блокнот
R13 Резистор
1 Ом
1 как защитныйПоиск в Utsource В блокнот
lcd LCD-дисплейHD447801 16*2Поиск в Utsource В блокнот
Rel1 Реле5...12В1 Поиск в Utsource В блокнот
Добавить все

Скачать список элементов (PDF)

Прикрепленные файлы:

Теги:

Опубликована: 0 0
Я собрал 0 1
x

Оценить статью

  • Техническая грамотность
  • Актуальность материала
  • Изложение материала
  • Полезность устройства
  • Повторяемость устройства
  • Орфография
0

Средний балл статьи: 4.4 Проголосовало: 1 чел.

Подключение датчика температуры и влажности dht22 к arduino подключение dht22 к arduino uno.

Комментарии (29) | Я собрал (0) | Подписаться

0
Публикатор #
На форуме автоматически создана тема для обсуждения статьи.
Ответить
0
Саян #
Жуткая-жуть:
1. Где резистор между базой и эмиттером Т1?
2. С3 это, видимо, новое слово науки и техники???
3. R14 - у вас что??? Регулирует величину подтяжки к земле? Исправьте опечатку на схеме.
4. Чуть ниже прочитал что вы ШИМ-ом дергаете реле!!!
5. D2 - .... слов нет. Стабилитрон на 5,6В после стабилизатора на 5.0В...... Да еще и в качестве защиты.....

Придирки:
5. Если делаете законченное устройство для использования в народном хозяйстве, логично AC\DC разместить там же. В устройстве
Ответить
0
Yanshun #
Добрый день.
Очень заинтересовала меня данная схема, хочу попробовать заменить у себя ЭКМ.
Схема очень трудно читаемая, не понял за датчик Вы использовали, параметры я понял, просто хотел узнать какой Вы применили у себя, название у него какое?
Не понял как подключен дисплей, дело в том, что шина как-то очень странно у Вас сделана.
Лично я не встречал Дисплей 16х2 с двумя светодиодами.
На схеме я так и не смог найти Резистор R20.
А Резистор подстроечный на контрактность дисплея, а почему он не подключен еще и к +5В?
На кнопки внутренняя используется подтяжка резисторов?
Резистор R2 как подбирается?
У контроллера остались свободные порты, можно ли один из них задействовать на светодиод включения реле? Конечно можно просто подключить светодиод параллельно обмотки реле, но все-же че добру то пропадать.
Вопросы конечно еще есть, но пока остановимся и на этом.
Благодарю.
Ответить
+1
Nik #
Не стоит менять ЭКМ на эту схему.
ЭКМ + 1...2 реле будет в разы надежнее.
Ответить
0
Yanshun #
Добрый день.
Вы совершенно правы. К сожалению промышленные датчики давления имеют на выходе ток от 4 до 20 мА, а не напряжение как в этой схеме.
Управления пока сложное в этой схеме, для меня, и функции очень много.
Так-же использование дисплея вместо семисегментников обусловлено функционалом и задачами, было бы облегченная версия данного устройства. На семисегментниках.
Данная схема меня заинтересовала ради Сухого Хода.
Ответить
0
Nik #
Я вижу вы знакомы с промышленной автоматикой, это хорошо. Если вам нужно реализовать сухой ход, то лучше поставить еще ЭКМ перед насосом.
Перед насосом достаточно 1 - контактного ЭКМ, при падении давления, ниже уставки, контакт должен разомкнуться.
Датчики давления применяются если вы можете плавно менять производительность насоса, обычно это ПЧ или некоторые делают самодельные схемы для обычных однофазников.
А в этой схеме много лишнего и непонятного, будь то конденсатор на катушке реле или шим сигнал, конечно без конденсатора она дребезжит - там же шим на катушке, если уж так хотелось шим то конденсатор нужно было на базу транзистора ставить.
Ответить
0
Yanshun #
Я пытался связать ЭКМ и Реле протока WATTS FLU 25 G 1 PN10 6A 220V, но ничего хорошего из этого не вышло, чтобы получить защиту от сухого хода. Не стабильно работало устройство.
Данное устройство я надеюсь будет развиваться и возможно появятся еще варианты данной схемы, если конечно автору это будет интересно.
Ответить
+1
Nik #
У реле протока совсем другое назначение, по его показаниям можно определить работает насос или нет, т.е. есть проток жидкости или нету.
А сухой ход реализуется на ЭКМ, включенном перед насосом, если нет давления в сети перед насосом то значит авария - "сухой ход". Прочитав данную статейку задумался может написать свою стейку про "нормальную" насосную станцию, на ардуино и экм, или датчиках давления, или не юзать ардуину, а по старинке на компараторах и оу )
п.с. применять самоделы на мк без нормальной обвязки и хорощего кода - не безопастно, штука тонкая, сбои бывают часто. Я собрал паяльную станцию на ардуино, работает уже год, но иногда глюки ловит, хотя все сделал "как доктор прописал".
Ответить
0
Yanshun #
Как я не пытался, но я так и не смог понять как подключить два ЭКМ и чтобы была защита от сухого хода.
Ответить
0
Nik #
Примерно так
Прикрепленный файл: P_20180829_163410.gif
Ответить
0
Yanshun #
К сожалению Ваша схема мне не подходит. Я использую такую схему
Ответить
+1
Nik #
Все подходит, подключаете экм сухого хода в разрыв основной фазы (желтой по вашей схеме) так что-бы при падении давления ниже уставки разрывалась фаза.
Ответить
0
Yanshun #
Кажись я Вас понял, только придется использовать первый ЭКМ не на нижний предел, а на верхний.
К сожалению опять вариант мне не подходит, из-за того, что у меня схема с самоподхватом и я не хочу пускать через ЭКМ (первый) напряжения для постоянного удержания катушек Пускателя/Реле.
Но Ваш совет вполне мне может пригодится для других целей, возьму на заметку.
Ответить
0

[Автор]
Deman25 #
Добрый. Датчик заказывал на Ali, DC 5 В G1/4 1,2МПа. Ставить можно любой.
На шине указывал нумерацию выводов на ответной части элемента.
Светодиоды подсветки на выбор, с разным подключением. Как и два выходы на реле можно светодиод повесить, шим не сильно скажется на яркость.
Резистор контрастности работает и без +5. Кнопки с внутр.подтяжкой.
R2 для подстройки показаний (Вольты) на лсд должны совпасть с сигналом с датчика.
Ответить
0
Yanshun #
Как подключен дисплей, теперь понял. Намудрили конечно, но благо разобрались.
Буду детальками закупляться и рисовать свою версию печатной платы.
Хорошенько пока изучу проект, наворотов конечно многова-то, но функция сухого хода мне понравилась.
Ответить
0
Aleksey1408 #
Был бы очень рад, если бы вы выложили исходники вашего проекта.
Ответить
0

[Автор]
Deman25 #
Целиком исходник нет, отдельные блоки можно, на ассемблере писал.
Ответить
0
Igor #
А каково назначение конденсатора С3? Какая его емкость - что реально 2200 мкФ? И зачем установлен стабилитрон D2?
Ответить
0

[Автор]
Deman25 #
С3 фильтр ШИМа, и нулей там вовсе нет.
D2 защита от перенапряжений, один раз спас контроллер с лсд.
Ответить
+1
igor #
C3 обозначено 2.2mF, что означает 2.2 миллифарада или 2200 микрофарад. Правильнее было обозначать 2.2uF.
С3 - это конденсатор вредитель, который не только абсолютно не нужен индуктивной обмотке реле, но и передает на источник питания 12 В дикие броски тока 12 А, которые ограничены только резистором R13 = 1 Ом. Также этим броском он пытается убить транзистор - уберите его, и ваша схема вздохнет с облегчением. А от каких перенапряжений защищает стабилитрон D2, установленный после линейного стабилизатора 7805, я так и не понял. В схеме вроде нет вариантов обратной рекуперации энергии в шину +5В.
Ответить
0

[Автор]
Deman25 #
12А, да ну, и куда эта энергия девается, когда кондер источник накопленной энергии.
Ответить
0
r9o-11 #
igor , наверное, говорит о том, что прежде чем "кондёр" С3 станет источником накопленной энергии, он должен зарядится этой энергией от БП. Заряд же происходит посредством открывания транзистора Т1. А открывается он же прямоугольными импульсами? Вот и получается, что при первом импульсе открывания Т1 ток через него ограничен только резистором R13 и внутренним сопротивлением открытого транзистора. Ток, скорее всего,будет не 12 А, а в разы меньше (зависит от параметров Т1), но всё равно транзистору 2N3904 с такой нагрузкой должно быть "очень нехорошо"...
Так это или нет, можно узнать, просмотрев форму амплитуд падения напряжения на резисторе R13 (I=U/R). :-)
Ответить
0

[Автор]
Deman25 #
Согласен, моделирование не показало всплесков, но теория говорит надо просчитывать RC цепочку, или как советуют убрать С3. Но без С3 смущает свист катушки реле.
Ответить
0
igor #
Для того, чтобы «на пальцах» в первом приближении рассчитать работу вашей схемы принимаются следующие допущения:
1) Сопротивлением открытого биполярного транзистора, внутренним сопротивлением конденсатора и источника питания можно пренебречь,
2) Конденсатор рассматривается как источник напряжения, который медленно и неохотно меняет свое напряжение под действием протекающего тока
3) Индуктивность рассматривается как источник тока, который также медленно изменяет свое значение под действием приложенного напряжения.
Это основы схемотехники.
А теперь смотрите сами, откуда берутся импульсы тока и нужен ли конденсатор С3 вообще, с учетом большой индуктивности обмотки реле.
Ответить
0
DoG70 #
Данный метод применил поскольку реле у меня ~12В, а источник питания для реле =7В
Но на схеме именно источник питания 12, а реле, я так предполагаю на 7 В. Опечатка?
Ответить
0

[Автор]
Deman25 #
Внешний источник питания под ваше реле на выбор, главное питание схемы =5В.
Я взял реле на 12В АС (переменка), а источник питания DC 7В.
Ответить
0
DoG70 #
Как источник питания на 7 вольт включает реле на 12В? Реле на 12 В нормально срабатывает от 7В?
Ответить
0

[Автор]
Deman25 #
Повторюсь. Реле, катушка на 12В 50Гц. Катушка обладает как активным так и индуктивным сопротивлением. Питаю я его постоянным током в 7В для включения, а для удержания снижаю, шимом. А дальше физика...
Ответить
0
Александр #
А я частотник поставил ... и проблем не знаю. Самое главное нет скачков давления, и для газового котла, а темболее газ. горелки, для поддержания заданной температуры , это очень важно. Но цена конечно не радует.
Ответить
Добавить комментарий
Имя:
E-mail:
не публикуется
Текст:
Защита от спама:
В чем измеряется сила тока?
Файлы:
 
Для выбора нескольких файлов использйте CTRL

Радиореле 220В
Радиореле 220В
Ручной фен 450 Вт с регулировкой температуры UNI-T UT-61A
вверх