Давно хотелось что то написать, поделиться проделанной работой, что бы зря не пропал опыт. Опыт человека без профессионального образования. По образованию я инженер-конструктор, но никак не электрик, никак не программист. Так уж получилось, что упёрлись мои хотелки и в то и в другое, пришлось лезть изучать. Признаюсь, настраивался, приглядывался, изучал азы довольно долго, может год, а проект длился ещё дольше. На то были причины, как у всех, связанные с отсутствием времени в основном.
Начать хочу с того, что зачем понадобилась эта переделка, кроме "чисто спортивного интереса"? По натуре я люблю рассуждать на тему, а вот можно сделать вот так, а можно вот так... На это близкие обычно говорят, ты ... сделай хоть что нибудь. Пришлось делать.
В общем, есть гараж. Гараж топится дровами, бумагой, масляными тряпками, топливо горит не постоянно, быстро прогорает. Тепло от печки то жарит максимально, то совсем слабо, потому что прогорело. При этом имелся циркуляционный насос Unipump 32-40(он уже стоял на трубе). К насосу претензий нет, отлично работал. В доме стоит такой же, но хотелось, что бы он реализовывал КПД печки(так сказать) получше. Дом отапливается газом, поэтому выставил на одну скорость и забыл. В гараже так же работало, но... в насосе же 3 режима, как же так, что 2 из них никогда не работают(м да)? Кстати сейчас у этой фирмы есть насосы с переменным расходом, серия LPA, если не ошибаюсь.
Первым делом я оценил свои силы и решил, если не составлю электронной схемы, дальше идти нет смысла. В голове что то мелькало по поводу устройства, главную роль в котором будет играть микроконтроллер, а управлять он будет .. транзисторами, реле или оптопарами пока не важно. Не буду повествовать здесь о том сколько вариантов перепробовал... Идеи были хорошие, но полное отсутствие опыта ставило на них крест. Реле слишком большие, транзисторов я еще боялся, а оптопары мне показались самым понятным вариантом. Использовались симисторные оптопары, рассчитанные на работу с переменным сетевым напряжением. Судя по интернету оптопары являются самой надёжной конструкцией. По схеме ниже, взятой из даташита, была составлена соответствующая обвязка, при чем RC цепь перед симистором необходимо убрать, я ставил без нее. Она нужна при средних и больших нагрузках, а у меня насос, максимальная мощность которого 72W(0.33А). Проверил я это по предохранительной лампе. Она горела явно сильнее, чем без RC, что указывало на больший уровень помех(ну а на что это еще указывает?).
Управляет этим мегамозг (микроконтроллер), в моём случае Attiny45. Был у меня такой, решил использовать его, но можно и другие, например Attiny2313. Замер температуры происходит по аналоговому датчику TMP-36 с обвязкой от тройки(красивенький датчик на белой плате). Датчик не герметичный. И тут встаёт резонный вопрос, почему не герметичный? Да много с чем связано, прежде всего был такой датчик, хотелось применить его, а так же... Интерфейс I2С. Все популярные герметичные датчики - цифровые, имеют подобный интерфейс, а я не знаю как его программировать. Аналоговый датчик знаю, а цифровой нет. Ещё, потому что микроконтроллеры, использующие I2С, в основном "многоногие", по 16 ног и выше, мне жаль поставить атмегу 8 с 24 ножками и использовать только 4, да, такой я сноб. Да и ставить его в тесные габариты насоса, искать место на плате тоже проблема.
Датчик находится не непосредственно в теплоносителе, а висит близко над трубой в импровизированном ложе, привареном полуавтоматом. Вся надежда на потоки воздуха, которые будут проходить по трубе вверх, обволакивая датчик. Разработано специальное хитрое крепление с поджимной гайкой. К датчику подводим трехжильный провод минимального сечения. Обязательно экранированный, поводки и наводки нам не нужны.
При снятии показаний выяснилось следующее. При 50 градусов в печи - на датчике 35. Отставание 15 градусов. Зависимость, скорее всего линейная, но выяснять это и строить график не стал. Замеры производились по ранее изготовленному термометру... но это уже совсем другая история... (смотри видосы на ютубе, как построить термометр с помощью микроконтроллеров иии так далее. Когда нибудь я напишу о нем).
Так как в стандартный корпус мы должны уместить дополнительно пару плат, нужно прочертить корпус, куда будем прятать это добро. Из инвентаря был только штангенциркуль, поэтому точные размеры детали не угадал(R400 большой радиус...). Держатель под плату питания лучше перечертить самому, врятли у вас найдется такая же платка от зарядки телефона, как у меня. Учтите, что бы она поместилась в корпус.
После печати подрезаем ножом где мешается(от неточностей при проектировке никто не застрахован), главное что бы собралось. Вообще, лучше отдать детали насоса на 3D сканирование, что бы вам предоставили нормальные модели и по ним вы чертили детали. Тогда и гадать не придётся. Работать приятнее с имеющейся базой. Такой подход грамотнее.
В качестве питания для МК использовал старую зарядку от телефона на 500mA(хватило бы и на 350). Так же на плате имеется светодиод питания(горит постоянно зелёным при наличии питания) и RGB светодиод. Ножки RGB питаются от ножек управления оптопарами, поэтому мы всегда знаем какая скорость работает(синяя -1 скорость, зелёная - 2, красная... 3я). По идее, если запитывать RGB непосредственно со стороны нагрузки, мы были бы более уверены, что у нас не просто горят лампочки, но и работают скорости насоса. Однако решил отказаться, слишком громоздко получается. Со стороны нагрузки напряжение не 5v и пришлось бы добавлять много лишних элементов для каждого цвета светодиода. Я посчитал это лишним и не стал делать.
Логика работы такая: при температуре ниже 12 градусов насос не работает, RGB не горит. При возрастании температуры переключаются скорости 1(синий)-2(30градусов - зелёный)-3(больше 62 градусов - красный) в обратном направлении немного по другому. Это удобно для контроля скоростей и если забыл выключить насос, он выключится при остывании. А память у меня плохая и такое бывало, что насос впустую работает ночь. А если я нахожусь в деревне только по выходным?
Кстати с режимами переключения скоростей не всё так просто. Не стал перегружать вводную часть, подробно о электрической части и прошивке будет описано в следующей статье.
При сборке корпуса винты, прикасающиеся к плате, обязательно перекладывайте бумажными шайбами. В моей схеме головки винтов и гайки попадали на дорожки. Либо используйте винты с потайной шляпкой, она треугольная и не должна опираться на плоскость. Это очень важно.
При испытании выяснилось, что во первых, конструкция работает(сам в шоке). При этом действительно удобно - включил выключатель на стене утром, вечером выключил. Или не выключил, насос не работает при остывшей печке. Пошёл растопил печь, пока она дойдет до своей температуры(тут такое моё эстетическое удовлетворение)... Красивые лампочки горят, их видно от входа в гараж. Самое интересное, этот франкенштейн с насосом повысил КПД печи. Я однозначно стал меньше бегать подкладывать дрова. Связано с тем, что остывающая печь хуже нагревает воду в трубе, не успевает это делать. Если поставить скорость ниже, вода по трубопроводу будет течь медленнее и времени для нагрева хватает. В этом и заключается изящество электроники. При грамотном использовании мы получаем плюсы по всем направлениям. Я очень доволен.
Из минусов... конструкция получилась сложная. Как не крути, самостоятельная разработка плат, дело не простое. Нужно много чего учитывать, в частности как располагать элементы, провода. Провод от датчика хоть и тонкий, но я его еле согнул под нужным углом. Тщательнее прорабатывайте расположение, размеры деталей выбирайте удобными для использования. Плату управления пришлось запиливать на наждачном круге и подгонять по месту. Влезло и ... ладно. Плотная компоновка не очень хорошо при работе. Зато мы получили минимальные размеры.
Так же, из за сложности конструкции никто, кроме автора в ней не разберется...При поломке платы насос выключиться и теплоноситель закипит. Нужен аварийный режим, но я не смог его спроектировать ввиду отсутствия знаний. Вам рекомендую такую возможность продумать. А так всё в порядке, я доверяю конструкции и считаю ее надёжной. Эти минусы скорее из рода спорить на какой машине лучше ездить, карбюраторной или инжекторной. Кто то скажет "я карбюратор починю в каждой деревне" а ему в ответ можно сказать"инжектор не ломается".
Кто захочет повторить, ждите вторую часть, в ней покажу электронную схему и программу. Кто дочитал до конца, благодарю вас за это, надеюсь было интересно)) и... соблюдайте осторожность, если будете повторять, высокое напряжение все же.