Электрический котел с плавным изменением мощности ТЭНов.

Многие , кто пользовался электро котлами, знает о резких перепадах напряжения при включении — выключении мощных ТЭНов, о щелканье   пускателей и прочих неудобствах, которые, кроме всего прочего, негативно влияют на электро-бытовую технику, телевизоры, холодильники и т.п. Поэтому, я решил сконструировать устройство достаточно простое, но с плавным изменением мощности ТЭНов.         Электро котел — самодельный из 50-й трубы, в качестве нагревателя применен блок ТЭНов 2 х 2 кВт. В качестве силовых переключателей используются семисторы BTA41-600B (вообще то хватило бы и ВТА25-600В). Мозги- AtMega8-16PU.  Выглядит блок управления так:

Силовые семисторы установлены на алюминиевый радиатор, который, в свою очередь, прикручен к трубе электро котла, со стороны обратки. Таким образом греющиеся семисторы отдают тепло своего нагрева теплоносителю системы отопления.

Принципиальная схема  устройства такая:

Прошивка для блока управления написана в CodeVisionAVR, в котором имеется мастер по генерации С-кода. Поэтому в представленной программе много лишних строк, без которых можно обойтись и они не мешают работе.  Ниже представлен код С для CvAvr.
программы

/*******************************************************
Chip type : ATmega8
Program type : Application
AVR Core Clock frequency: 1,000000 MHz
Memory model : Small
External RAM size : 0
Data Stack size : 256
*******************************************************/

#include <mega8.h>

#include <delay.h>

// Alphanumeric LCD functions
#include <alcd.h> //Библиотека управления дисплеем
#include <1wire.h> //Библиотека общения с датчиком температуры
#include <ds18b20.h> // библиотека для работы с датчиком ds18b20
#include <stdio.h>

//******************************
#asm
.equ __w1_port=0x12 ;PORTD // сообщаем куда подключен датчик
.equ __w1_bit=7
#endasm
//*****************************

unsigned int myTemp; int myPWM; //Переменные для работы программы
char lcd_buffer[33]; //Массив для создания целых предложений на дисплее

// ****************************************************************

// Voltage Reference: AREF pin
#define ADC_VREF_TYPE ((0<<REFS1) | (0<<REFS0) | (0<<ADLAR)) //Этот блок создан CodeWizardAVR (мастер по нашему)
//Настраивает АЦП для измеренмя напряжения
// Read the AD conversion result //на движке переменного резистора
unsigned int read_adc(unsigned char adc_input) //которым я устанавливаю необходимую мне температуру
{
ADMUX=adc_input | ADC_VREF_TYPE;
// Delay needed for the stabilization of the ADC input voltage
delay_us(10);
// Start the AD conversion
ADCSRA|=(1<<ADSC);
// Wait for the AD conversion to complete
while ((ADCSRA & (1<<ADIF))==0);
ADCSRA|=(1<<ADIF);
return ADCW;
}
//*******************************************************************
void main(void)
{
// Declare your local variables here
int Temp, c;
unsigned char j;
int DeltaTemp,P_Kotla;
// Input/Output Ports initialization
// Port B initialization
// Function: Bit7=In Bit6=In Bit5=In Bit4=In Bit3=In Bit2=Out Bit1=Out Bit0=In
DDRB=(0<<DDB7) | (0<<DDB6) | (0<<DDB5) | (0<<DDB4) | (0<<DDB3) | (1<<DDB2) | (1<<DDB1) | (0<<DDB0);
// State: Bit7=T Bit6=T Bit5=T Bit4=T Bit3=T Bit2=0 Bit1=0 Bit0=T
PORTB=(0<<PORTB7) | (0<<PORTB6) | (0<<PORTB5) | (0<<PORTB4) | (0<<PORTB3) | (0<<PORTB2) | (0<<PORTB1) | (0<<PORTB0);

// Port C initialization
// Function: Bit6=In Bit5=In Bit4=In Bit3=In Bit2=In Bit1=In Bit0=In
DDRC=(0<<DDC6) | (0<<DDC5) | (0<<DDC4) | (0<<DDC3) | (0<<DDC2) | (0<<DDC1) | (0<<DDC0);
// State: Bit6=T Bit5=T Bit4=T Bit3=T Bit2=T Bit1=T Bit0=T
PORTC=(0<<PORTC6) | (0<<PORTC5) | (0<<PORTC4) | (0<<PORTC3) | (0<<PORTC2) | (0<<PORTC1) | (0<<PORTC0);

// Port D initialization
// Function: Bit7=Out Bit6=Out Bit5=Out Bit4=Out Bit3=In Bit2=In Bit1=In Bit0=In
DDRD=(1<<DDD7) | (1<<DDD6) | (1<<DDD5) | (1<<DDD4) | (0<<DDD3) | (0<<DDD2) | (0<<DDD1) | (0<<DDD0);
// State: Bit7=0 Bit6=0 Bit5=0 Bit4=0 Bit3=T Bit2=T Bit1=T Bit0=T
PORTD=(0<<PORTD7) | (0<<PORTD6) | (0<<PORTD5) | (0<<PORTD4) | (0<<PORTD3) | (0<<PORTD2) | (0<<PORTD1) | (0<<PORTD0);

// Timer/Counter 0 initialization
// Clock source: System Clock
// Clock value: Timer 0 Stopped
TCCR0=(0<<CS02) | (0<<CS01) | (0<<CS00);
TCNT0=0x00;
//Блок настраивает Таймер1, Два выхода ШИМ ОС1А и ОС1В
// Timer/Counter 1 initialization
// Clock source: System Clock
// Clock value: 0,977 kHz
// Mode: Fast PWM top=0x00FF
// OC1A output: Non-Inverted PWM
// OC1B output: Non-Inverted PWM
// Noise Canceler: Off
// Input Capture on Falling Edge
// Timer Period: 0,26214 s
// Output Pulse(s):
// OC1A Period: 0,26214 s Width: 0 us
// OC1B Period: 0,26214 s Width: 0 us
// Timer1 Overflow Interrupt: Off
// Input Capture Interrupt: Off
// Compare A Match Interrupt: Off
// Compare B Match Interrupt: Off
TCCR1A=(1<<COM1A1) | (0<<COM1A0) | (1<<COM1B1) | (0<<COM1B0) | (0<<WGM11) | (1<<WGM10);
TCCR1B=(0<<ICNC1) | (0<<ICES1) | (0<<WGM13) | (1<<WGM12) | (1<<CS12) | (0<<CS11) | (1<<CS10);
TCNT1H=0x00;
TCNT1L=0x00;
ICR1H=0x00;
ICR1L=0x00;
OCR1AH=0x00;
OCR1AL=0x00;
OCR1BH=0x00;
OCR1BL=0x00;

// Timer/Counter 2 initialization
// Clock source: System Clock
// Clock value: Timer2 Stopped
// Mode: Normal top=0xFF
// OC2 output: Disconnected
ASSR=0<<AS2;
TCCR2=(0<<PWM2) | (0<<COM21) | (0<<COM20) | (0<<CTC2) | (0<<CS22) | (0<<CS21) | (0<<CS20);
TCNT2=0x00;
OCR2=0x00;

// Timer(s)/Counter(s) Interrupt(s) initialization
TIMSK=(0<<OCIE2) | (0<<TOIE2) | (0<<TICIE1) | (0<<OCIE1A) | (0<<OCIE1B) | (0<<TOIE1) | (0<<TOIE0);

// External Interrupt(s) initialization
// INT0: Off
// INT1: Off
MCUCR=(0<<ISC11) | (0<<ISC10) | (0<<ISC01) | (0<<ISC00);

// USART initialization
// USART disabled
UCSRB=(0<<RXCIE) | (0<<TXCIE) | (0<<UDRIE) | (0<<RXEN) | (0<<TXEN) | (0<<UCSZ2) | (0<<RXB8) | (0<<TXB8);

// Analog Comparator initialization
// Analog Comparator: Off
// The Analog Comparator’s positive input is
// connected to the AIN0 pin
// The Analog Comparator’s negative input is
// connected to the AIN1 pin
ACSR=(1<<ACD) | (0<<ACBG) | (0<<ACO) | (0<<ACI) | (0<<ACIE) | (0<<ACIC) | (0<<ACIS1) | (0<<ACIS0);

// ADC initialization
// ADC Clock frequency: 125,000 kHz
// ADC Voltage Reference: AREF pin
ADMUX=ADC_VREF_TYPE;
ADCSRA=(1<<ADEN) | (0<<ADSC) | (0<<ADFR) | (0<<ADIF) | (0<<ADIE) | (0<<ADPS2) | (1<<ADPS1) | (1<<ADPS0);
SFIOR=(0<<ACME);

// SPI initialization
// SPI disabled
SPCR=(0<<SPIE) | (0<<SPE) | (0<<DORD) | (0<<MSTR) | (0<<CPOL) | (0<<CPHA) | (0<<SPR1) | (0<<SPR0);

// TWI initialization
// TWI disabled
TWCR=(0<<TWEA) | (0<<TWSTA) | (0<<TWSTO) | (0<<TWEN) | (0<<TWIE);

// Alphanumeric LCD initialization
// Connections are specified in the
// Project|Configure|C Compiler|Libraries|Alphanumeric LCD menu:
// RS — PORTD Bit 0
// RD — PORTD Bit 1
// EN — PORTD Bit 2
// D4 — PORTB Bit 4
// D5 — PORTB Bit 5
// D6 — PORTB Bit 6
// D7 — PORTB Bit 7
// Characters/line: 16
OCR1A = 0; //Обнуляем выходы ШИМ, сигнала нет, семисторы закрыты
OCR1B = 0;
lcd_init(16); //Инициализация дисплея
lcd_clear(); //Очистка дисплея
lcd_gotoxy(0,0); //Выводим курсор в нулевую позицию

lcd_putsf(«TERMOSTAT P=4kW»); //Выводим на дисплей надпись
lcd_gotoxy(3,1);
lcd_putsf(«TSYMBALA»); //Ну, это моя фамилия можно не программировать:)
delay_ms(5000); //пять секунд любуемся на надпись
//***************************************************************************
myTemp = read_adc(0)/11; // Измеряем напряжение на регулировочном РЕЗИСТОРЕ
//***************************************************************************
delay_ms(500);
for(c = 0;c < 5; c++)
{
// #asm(«cli»)
Temp=ds18b20_temperature(0); // читаем температуру
// #asm(«sei»)
if (Temp>1000){ // если датчик выдаёт больше 1000
Temp=4096-Temp; // отнимаем от данных 4096
Temp=-Temp;
}
j=’+’;
if (Temp<0)
{
j=’-‘;
Temp=-Temp;
};
delay_ms(50);
}

//*********************************************************************************
sprintf(lcd_buffer,»T2=%c%i\xdf» «C»,j,Temp); // записываем в масив показания для дисплея
lcd_clear();
lcd_gotoxy(8, 0); // Выводим курсор в 8,0
lcd_puts(lcd_buffer); // выводим массив на дисплей
delay_ms(50);
//***************************************************************************************************
sprintf(lcd_buffer,»T1=%i\xdf» «C»,myTemp); // Выводим на дисплей значение установленной температуры
lcd_gotoxy(0, 0);
lcd_puts(lcd_buffer);
delay_ms(50);
//***************************************************************************************************
DeltaTemp = myTemp — Temp; // Вычисляем разницу между установленной температурой и температурой датчика
//***************************************************************************************************
//чем меньше разница
myPWM = (DeltaTemp * 25); // тем меньше мощность подаваемая на котел)
if(myPWM < 0) {myPWM = 0;}; //Ограничение ШИМ в меньшую сторону, чтоб не уйти в минус
if(myPWM > 255) {myPWM = 255;};//Ограничение ШИМ в большую сторону, чтоб не переполнять регистр
if(DeltaTemp < 0) {myPWM = 0;};
if(Temp > 80) {myPWM = 0;}; //Ограничиваем максимальную температуру +80 град.
P_Kotla = ((myPWM * 40)/255); // Вычисляем примерную мощность в кВт
//****************************************************************************************************
sprintf(lcd_buffer,»PWM=%i»,myPWM); // Выводим на дисплей разницу температур
lcd_gotoxy(0, 1); //Это чисто для контроля и настройки
lcd_puts(lcd_buffer);
delay_ms(50);

if(P_Kotla > 40) {P_Kotla = 40;};
sprintf(lcd_buffer,»Pk=%i.%u» «kW»,P_Kotla/10,P_Kotla%10); // Выводим на дисплей разницу температур
lcd_gotoxy(8, 1);
lcd_puts(lcd_buffer);
delay_ms(300);
//*****************************************************************************************************
OCR1A = 0;
OCR1B = 0;

for(c = 0; c < myPWM; c++) //Плавно увеличиваем мощность котла при включении в сеть
{
OCR1A = c;
OCR1B = c;
delay_ms(15);
}
//***************************************************************************************
//***************************************************************************************
while (1) //Начинается бесконечный цикл…
{
// Place your code here
//***************************************************************************
myTemp = read_adc(0)/11; // Измеряем напряжение на регулировочном РЕЗИСТОРЕ
//***************************************************************************
for(c = 0;c < 5; c++)
{
// #asm(«cli»)
Temp=ds18b20_temperature(0); // читаем температуру
// #asm(«sei»)
if (Temp>1000){ // если датчик выдаёт больше 1000
Temp=4096-Temp; // отнимаем от данных 4096
Temp=-Temp;
}
j=’+’;
if (Temp<0)
{
j=’-‘;
Temp=-Temp;
};

}
//*********************************************************************************
sprintf(lcd_buffer,»T2=%c%i\xdf» «C»,j,Temp); // записываем в массив показания
lcd_clear();
lcd_gotoxy(8, 0); // Выводим курсор в 8,0
lcd_puts(lcd_buffer); // выводим массив на LCD
delay_ms(5);
//***************************************************************************************************
sprintf(lcd_buffer,»T1=%i\xdf» «C»,myTemp); // Выводим на дисплей значение установленной температуры
lcd_gotoxy(0, 0);
lcd_puts(lcd_buffer);
delay_ms(5);
//***************************************************************************************************
DeltaTemp = myTemp — Temp; // Вычисляем разницу между установленной температурой и температурой датчика
//***************************************************************************************************
//чем меньше разница
myPWM = (DeltaTemp * 25); // тем меньше мощность подаваемая на котел)
if(myPWM < 0) {myPWM = 0;};
if(myPWM > 255) {myPWM = 255;};
if(DeltaTemp < 0) {myPWM = 0;};
if(Temp > 80) {myPWM = 0;};
P_Kotla = ((myPWM * 40)/255); // Вычисляем примерную мощность в кВт
//****************************************************************************************************
sprintf(lcd_buffer,»PWM=%i»,myPWM); // Выводим на дисплей разницу температур
lcd_gotoxy(0, 1);
lcd_puts(lcd_buffer);
delay_ms(5);

if(P_Kotla > 40) {P_Kotla = 40;};
sprintf(lcd_buffer,»Pk=%i.%u» «kW»,P_Kotla/10,P_Kotla%10); // Выводим на дисплей разницу температур
lcd_gotoxy(8, 1);
lcd_puts(lcd_buffer);
delay_ms(300);
OCR1A = myPWM; //Выводим сигнал управления семисторами
OCR1B = myPWM;

}
}

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *