Автоматическое регулирование напольного отопления. Часть 2
Если рассмотреть классическую схему простого автоматического управления комбинированной системой отопления (рис. 1), в которой комнатные термостаты управляют сервоприводами термостатических клапанов коллекторных блоков, то возникает вопрос: что случится, когда все клапаны окажутся закрытыми?
Рис. 1. Регулирование комбинированной системы отопления с помощью комнатных термостатов и сервоприводов
Очевидно, что в этой ситуации откроются перепускные клапаны на контурах и теплоноситель будет циркулировать по малым циркуляционным кольцам через байпасы. При этом насосы будут расходовать электроэнергию впустую. Если же контуры не оборудованы байпасами с перепускными клапанами, то циркуляционные насосы будут работать «на закрытую задвижку», тратя энергию только на нагрев самих себя и теплоносителя в ограниченном пространстве. Циркуляционные насосы VT.RS оборудованы встроенными датчиками перегрева, которые отключат насос при нагреве обмотки статора свыше 150 °С, однако это является аварийным режимом, и его регулярное повторение всё-таки приведёт к межвитковому замыканию обмоток.
В насосно-смесительном узле VT.DUAL на этот случай предусмотрен предохранительный термостат, который отключает насос при достижении заданной пользователем температуры (от 30 до 90 °С), но у остальных узлов такого термостата нет.
Для предотвращения работы насоса «вхолостую» и «на закрытую задвижку», а также для удобной увязки работы сервоприводов с остальным оборудованием системы отопления разработан зональный коммуникатор VT.ZC8 (рис. 2).
Рис. 2. Зональный коммуникатор VT.ZC8
К коммуникатору подводятся провода от каждого комнатного термостата, и он передаёт принимаемые сигналы на соответствующий сервопривод или группу сервоприводов. При отсутствии запроса на отопление (все термостатические клапаны коллектора находятся в закрытом положении), коммуникатор отключает циркуляционный насос или теплогенератор (в зависимости от тепломеханической схемы системы).
Коммуникаторы выпускаются двух типов: для сервоприводов с питающим напряжением 24 и 220 В.
Рис. 3. Пример схемы подключения коммуникатора VT.ZC8
Назначение клеммных пар, переключателей и светодиодов в коммуникаторе следующее (рис. 3):
К1 – подача электропитания (220 В или 24 В в зависимости от модификации коммуникатора;
К2–K9 – подключение комнатных термостатов. К одному коммуникатору можно подключить восемь термостатов;
J1–J8 – переключатели передачи сигнала. В положении OFF управляющий сигнал передаётся на клеммную пару управления сервоприводами, расположенную напротив (K2–K13–C1; K3–K14–C2 и т.д.). В положении ON сигнал на клеммную пару управления сервоприводами передаётся от соседнего (расположенного cлева) термостата. Это позволяет одним термостатом управлять сразу несколькими сервоприводами. Например, на рисунке 3 сервоприводами С2, С3 и С4 управляет один термостат Т2 через клеммную пару К3, а сервоприводами С5, С6 и С7 управляет термостат Т3 через клеммную пару К6;
К10 – передаёт питание на соседний коммуникатор при объединении их в группы (рис. 4);
К11 – при объединении нескольких коммуникаторов принимает информацию о состоянии сервоприводов от соседнего коммуникатора для управления циркуляционным насосом;
К12 – управление циркуляционным насосом. При подаче команды закрытия сервоприводов на всех клеммных парах насос отключается;
К13–K20 – подключение сервоприводов термостатических клапанов коллектора;
J9–J16 – переключатели типа сервопривода. В положении OFF подключаются нормально закрытые приводы, в положении ON – нормально открытые;
К21 – передача информации о состоянии сервоприводов на соседний коммуникатор при объединении их в группы (рис. 4);
G1 – переключатель принудительного отключения насоса (ON – насос включён для управления коммуникатором; OFF – насос принудительно выключен);
S1–S8 – индикаторы горят при подаче питания на привод;
S9 – индикатор горит при подаче питания на клеммную пару K1;
S10 – индикатор горит при включённом циркуляционном насосе.
Рис. 4. Схема соединения двух коммуникаторов
Автоматика управления отоплением дома своими руками. Часть 1
Многофункциональные устройства BM8036 и NM8036 производства Мастер Кит могут быть использованы в качестве центральной части системы управления отоплением, охлаждением, вентиляцией и т.п. На основе NM8036 один из наших покупателей решил сделать автоматику управления отоплением дома и подробно описал процесс реализации своей идеи:
«Я в статье Автоматика отопления для дома писал о том, какая нужна автоматика для системы отопления с водяным тепловым аккумулятором (ВТА). Исходя из желаемого алгоритма и особенностей работы системы отопления такого рода я пришел к выводу, что нужен программируемый блок управления, выполняющий не только функции терморегулятора, но и таймера с календарем.
В принципе, можно просто взять старый компьютер, какой-нибудь пентиум 2-й, написать для него программу, которая будет выполнять все желаемые функции — да и делу конец. Признаюсь, у меня до сих пор еще не пропало такое настроение. Однако я вдруг вспомнил о такой фирме, где можно купить массу разных комплектов для самых разнообразных задач. Это Мастер Кит.
А надо сказать, что эта фирма поставляет разные комплекты для сборки радиоэлектронных устройств. Что такое комплект? Это, как правило, печатная плата и набор деталей для сборки. Правда, есть и уже собранные, готовые приборы. Я, собственно, раньше пользовался этим сервисом, что-то собирал… И вот, совсем немного порывшись в его каталоге, я обнаружил устройство, которое в общем и целом вполне соответствует моим требованиям. Это 4-х канальный таймер-термостат NM8036.
Есть там в каталоге и аналог такого термостата, но уже на 8 каналов: BM8036.
*прибор поставляется в спаянном виде с установленными силовыми ключами в комплекте с корпусом и 8-ю датчиками температуры
Если поближе познакомиться с тем и другим вариантом, то лично мой выбор: 4-х канальный. Почему? Его легко расширить до 12 каналов. Точнее, оба устройства можно переделать в 12-канальный вариант. То есть, установить под его управление 12 устройств. И это не мое изобретение, на сайте Мастер Кит обо всем этом говорится. Мой выбор пал на NM8036, так как он дешевле. Однако использование того или иного варианта зависит от задач, умения паять и т.д. (кому то будет проще и удобнее использовать готовое устройство).
Какие это могут быть устройства? Ну, например, электроклапаны системы отопления, циркуляционные насосы, электротэны, вентиляторы, электрически управляемые задвижки… Эка меня разнесло. Задвижки, вентиляторы… Дык, это я уже прикидываю, что термостат сей будет не только системой отопления управлять, но и поддерживать оптимальную для овощей температуру хранения в подвале.
Не лишне заметить при этом, что ко входам этого аппарата можно подключить просто огромное количество датчиков температуры. Цифровых датчиков, обладающих высокой точностью. А для гурманов от электроники еще предусмотрена возможность подключения и еще пары аналоговых датчиков ко входам АЦП.
Но изюминка этого агрегата даже не в этом. Его программное ядро позволяет программировать работу без знания каких-либо языков программирования. Все на уровне человеческого понимания на русском языке. Хотя, конечно, далекому от таких вещей человеку, наверное, будет трудновато с этим справиться. По крайней мере, не сразу, не с налета.
Но что мне особенно понравилось, так это то, что этот аппарат можно подключить к компьютеру и изгаляться над ним уже не с помощью его штатных кнопок, а с клавиатуры компьютера. Просматривать программу, изменять ее, заливать новые версии прошивок… Сложно, Мастер? Не знаю, мне так не кажется. Сегодня век такой, что 12-летние внуки, вон, уже не глядя на кнопки по клавиатуре лупят. А я что ж, тупее их, что ли? Дудки, нас не догонят!
Ну, короче, я этот аппарат собрал, отладил. Теперь осталась мелочь: расставить по местам датчики температуры и создавать программу по тому алгоритму, который мне необходим для работы системы. И это вовсе не является несбыточным делом. Посмотри, Мастер, почитай, сколько людей уже пользуются этим термостатом. Я никакого открытия тут не сделал, просто нашел то, что мне нужно, и по приемлемой цене.
Ну так а что же требуется для полной сборки моего блока управления? Я так прикинул на свои хотелки-мотелки и решил задействовать сразу все 12 каналов. Может быть, не сразу, но блок управления надо собрать полный. Поэтому:
1. Таймер-термостат NM8036 1 шт
2. Блок исполнительных реле NM4411 3 шт
3. Блок питания PW1220D 1 шт
4. Датчик температуры цифровой DS1822 4 шт
Это все я купил в интернет-магазине. Датчики температуры, собственно, идут в комплекте с таймером, там их уже 4 штуки. Но я на расширение еще взял 4. Лишними не будут. А еще в местном магазине присмотрел корпус для блока управления, куда можно воткнуть все эти компоненты.
Сам Мастер Кит торговлей не занимается, это делают различные дилеры-магазины, в том числе и интернет-магазины. В моем поселке нет супермаркетов, потому я пользуюсь интернет-магазинами.
Вот процесс сборки
Теперь поговорим о самой сборке и запуске блока управления отоплением на основе NM8036.
У Мастер Кита имеется очень хорошая инструкция для работы с набором. На странице описания набора в конце есть на нее ссылка.
Но сегодня я не для того рассказ затеял, чтобы инструкцию эту повторять. Есть разные подводные камешки и булыжники, о которых в инструкции не говорится, а я по практике своей или натыкался, или чудесным образом избежал такового, но мог наткнуться. Вот об этом и речь поведу.
Я не буду рассказывать и показывать, как припаивать элементы к печатной плате. Разумеется, это делается не с помощью паяльной лампы и определенный минимальный навык, конечно же, весьма желателен. Тут правила простые: аккуратность и внимательность, выводы и контактные площадки стараться не перегревать.
Схемы с наборами имеются, перечни элементов вложены, наименования на элементах написаны — имей, как говорится, глаза и руки. Но об одном хочу напомнить: после сборки, очистки и промывки не спеши сразу включать. Возьми, Мастер, лупу покрупнее и самым тщательным образом проверь каждую пайку. КАЖДУЮ! Чтобы кружочек был ровненьким, чтобы от него не тянулись замыкающие сопли припоя на другие контакты. Львиная доля неисправностей возникает именно от некачественной пайки.
Правильно вставь в разъем процессор (контроллер). Это самая большая микросхема, у нее есть на торце выемка, обозначающая начало выводов. На монтажной схеме нарисовано, куда должна смотреть эта выемка.
Собрал? Проверил? Теперь еще раз проверь. Контрольный выстрел перед запуском. Стрельнул? Ну что ж, перекрестись на образа и тычь разъем питания. Только учти, что если не туда вставишь, удовольствие будет сомнительное, да и результат не тот.
Смотри, около разъема СОМ два разъемчика поменьше — справа и слева. Тот, что справа — это разъем для подключения датчиков. А разъем питания — это тот, что слева от COM. Так вот, разъем питания очень хорошо тычется в разъем датчиков. Будь внимателен, иначе рискуешь нарваться на неприятности.
Разъем COM. Для чего? Для соединения с компьютером… и не только. К контактам этого же разъема подведены выходы контроллера для управления нагрузками OUT0, OUT1, OUT2 и OUT3 (смотри разъем XS1 на схеме). То есть, эти 4 выхода можно использовать напрямую с этого разъема.
Неплохо, конечно, но если ты их не используешь здесь, а используешь разъем только для соединения с компьютером, то не пытайся применять абы какой кабель для соединения. В этом кабеле могут быть припаяны и провода к контактам выходов. Неизвестно, чем это может кончиться. Сказано в инструкции, как надо распаять кабель для соединения с компьютером — так и делай.
Далее. Вот эти синенькие клеммнички (XS6 — XS9), что слева от разъемов, можно вообще не устанавливать, если ты намерен для управления использовать наборчики NM4411. Мало того, можно также не припаивать и все элементы, которые предусмотрены в этих выходных каскадах. Все, что имеются на этом фрагменте схемы NM8036 (тут еще 8 резисторов и 4 оптрона).
Эти элементы не нужны (меньше паек — надежней прибор). А как же тогда соединять выходы контроллера со входами NM4411? Дык, как… напрямую.
Я ведь говорил, что штатно в этом наборе только 4 выхода, к которым, соответственно, можно подключить только 4 нагрузки. А программное обеспечение, прошивка контроллера может обеспечить работу с 12-ю нагрузками. При этом каждая из них подключается напрямую к контактам контроллера (хотя, конечно, первые 4 могут быть взяты с COM-разъема, штатно).
Если посмотреть на плату NM8036 со стороны паек, то ее вид будет примерно таким, как на этом рисунке (для увеличения щелкни по нему). Выходы каналов управления от 1-го до 12-го пронумерованы соответствующими цифрами. Пронумерованы также и два аналоговых входа (А1 и А2), которые также обрабатываются новой прошивкой контроллера.
Если, Мастер, ты смотрел видеоролик сборки, то, конечно, заметил жгутик проводов, припаянный к выводам контроллера с обратной стороны платы. Посредством этого жгутика я соединил указанные выводы с разъемом на дополнительной плате.
А там уже пошел другой жгут, от этого разъема на платы исполнительных реле NM4411 и два переключателя, кои соединились с аналоговыми входами контроллера. Для чего переключатели? Их я поставил для переключения режимов работы системы отопления.
Управление отоплением частного дома с котлом и тепловым аккумулятором не решается однозначно. Тут ведь не просто „включил-выключил“. Работа котла по накоплению тепловой энергии — это уже отдельный режим, отличный от режима потребления тепла. Первый мой переключатель — это включение/отключение режима „Котел“, который как раз соответствует работе котла.
Второй переключатель в моем случае включает нагрев бани. В дежурном режиме в помещениях предбанника, мойки и сауны поддерживается температура на уровне 16 градусов. При включении нагрева температура в мойке повышается до 35 градусов.
Схема переключателя режимов простенькая, это пара резистров номиналом 1 ком, подпаянных к тумблеру. Верхний по схеме резистор подключен к выводу 10 контроллера (VCC, питание +5в), а нижний — к выводу 11 (GND, общий).
Осталось дополнить эту статью соображениями по выбору корпуса. Очень удачным в моем случае оказался выбор пластикового корпуса, который попался в одном из местных магазинов электротоваров. Некоторая тесноватость в нем вполне компенсировалась довольно уместным прозрачным окном для размещения под ним блока NM8036 с дисплеем. В нем же разместился и блок питания, и 3 платы управления NM441 по 4 канала каждая.
Клавиатуру и тумблеры переключателей режимов удалось закрепить на внутренней стороне крышки. Таким образом получился неплохой блок управления отоплением частного дома.
