Усовершенствование автоматики на базе РМ-2 и ИРТ-4К

[Игорь]

Коллеги, прошу откликнуться тех, кто автоматизировал колонну с помощью именно этих двух устройств - ИРТ-4к и РМ-2.
Хочу услышать мнения о работе такого комплекта, узнать, чего не хватает, что хотелось бы добавить в набор имеющихся функций.

[Игорь]

Информация может быть полезна тем, кто пользуется автоматикой на базе РМ-2 и ИРТ-4к, разобрался с настройками этих устройств, но видит те недостатки, которые я пытаюсь ликвидировать.

Пока задумано и реализовано такое.

В коробку с РМ-2, ИРТ4К и симистором на радиаторе добавляется 3 элемента.
1. Плата мозгов ставится прямо на морду лицевую панель блока управления.
2. Плата коммутации имеет выступающие контакты, которые вставляются в винтовые разъемы РМ-2 и ИРТ-4к, и на этих разъемах держится.
2. Трансформатор с платой питания, который двумя винтами крепится на свободном месте в коробке.

Плата мозгов соединяется с силовой платой одним 10-контактным штекером.
На плате мозгов расположен 7-сегментный индикатор, кнопка управления, и пищалка с выключателем. Все это выходит на лицевую панель.

Плата коммутации получает сигналы от 4-х реле ИРТ-4 и от внешнего датчика потопа, и передает эти сигналы мозгам. Она-же получает сигналы от мозгов и управляет нагревом, отбором и подачей воды.

На этой плате установлены разъемы для подключения 220-вольтового крана воды (от стиралки), 220-вольтового нормально закрытого клапана отбора, и для подключения управления симистора.
Кроме того, на этой плате есть разъемы для подключения питания (220 и 5 вольт). Сигналы от ИРТ-4к плата получает прямо с разъемов этого устройства.

Из устройства полностью убирается вся путанина проводов, остаются только силовые провода симистора. С меня картинка.

Функции такие.

Управление нагревом - трехпозиционное - полный нагрев, отсутствие нагрева и нагрев со сниженной мощностью (от РМ-2).
Управление подачей воды - двухпозиционное (вкл - выкл).
Управление отбором - ШИМ, изменяемый по мере необходимости по алгоритму, задаваемому "мозгами".

Алгоритм управления отбором, нагревом и охлаждением может быть любым, от очень простого до очень навороченного, но это слишком длинная тема. Здесь возможные варианты зависят только от фантазии. Если есть доступ к компьютеру, на котором имеется LPT-порт, смена прошивки "мозгов" займет считанные минуты.

Пошел рисовать картинку.

[Игорь]

Обещанный рисунок.
Поленился делать подписи крупные подписи под рыжими стрелками, но там есть мелкие надписи над ними. Чтобы из стало видно, нужно не просто кликнуть по маленькому рисунку, а кликнуть правым кликом и выбрать "открыть в новой вкладке.
Будет неясно - спрашивайте.

[Игорь]

Спаял плату "мозгов".
Осталось только подрезать плату в месте, где на корпусе коробки стоит защелка. Это то место, которое я гламурно обошел дуговыми дорожками.
Но это уже потом.
Берусь за силовую плату.

[Игорь]

Спаял коммуникационную плату. Получилась маленькой, так как использовал SMD элементы.
Шлейф с "расческой", которая будет вставляться в верхний разъем ИРТ-4к пока не паял.

Если говорить точнее,  это не только коммуникационная, но и силовая плата.
Она собирает сигналы с реле и датчика потопа, и передает их "мозгам".
Она-же получает сигналы от "мозгов" и преобразует их в напряжение 220 вольт для клапанов отбора и подачи воды, а также для управления симистором - отключения его, включения на полную мощность и переключения его на управление от РМ-2.

Теперь предстоит работа по изменению под эти платы уже опробованной и откатанной прошивки контроллера размером чуть больше 1000 ассемблерных слов. Но это уже будет скорее арифметика, а не программирование.

[Игорь]

Отвлекся на другие задачи, эта тема как-то подвисла в воздухе.

Комплект плат, который на фото, сделал несколько дистилляций и 4 полноценные ректификации. Это дало возможность увидеть и исправить некоторые моменты и в прошивке, и в "железе".

Сегодня комплект, сделанный уже с учетом всего нового, уже уехал на ПМЖ к одному из коллег, и я выкладываю "инструкцию по сборке".

[Игорь]

[attach=1]	Первая плата - силовая. Раньше я крепил ее прямо к зажимам РМ-2 и ИРТ-4к. Мне показалось это не совсем удобным. Плата немного изменилась - получила шлейф с многозубыми вилками для подключения к упомянутым устройствам и ножки для крепления внутри корпуса блока автоматики.
[attach=2]	Начинаем сборку. В первую очередь надо поставить РМ и ИРТ на DIN-рейку. Шлейф силовой платы нужно пропустить под рейкой.
[attach=3]	Шлейф разделен на две ветви - низковольтную и высоковольтную. Перекручивать их между собой не желательно. Вилку с контактной колодкой нужно выпустить в сторону верхних контактов ИРТ.
[attach=8]	Вставить вилку в контакты и плотно, но без фанатизма зажать. Надписи на вилке соответствуют надписям на ИРТ. В винтовой котнактный зажим на этой вилке потом нужно будет подключить 220 вольт.
[attach=4]	После этого нужно включить нижние вилки в РМ и ИРТ. Они обе четырехзубые, но различить их не сложно - расстояние между "зубами" вилки для РМ больше, чем для ИРТ.
[attach=5]	Надписи на вилках должны оказаться сверху и соответствовать надписям на РМ и ИРТ.
[attach=6]	На вилке РМ написаны номера контактов.
[attach=7]	На вилке ИРТ написаны номера реле. Два правых контакта ИРТ остаются свободными - в них надо будет подключить провода от датчиков.
[attach=11]	Пора разобраться с силовой платой. На ней есть черный 10-контактный разъем для соединения со второй платой и две группы винтовых зажимов.
[attach=9]	Зеленая группа - высоковольтная. Первые 2 контакта предназначены для подключения к симистору - к его 2-й и 3-й ножкам. Остальные 3 ножки предназначены для подключения 220-вольтовых клапанов воды и отбора. Клапан воды подключается между контактами, обозначенными "N" и "В", клапан отбора - между "N" и "О"
[attach=10]	Синяя группа низковольтная.На контакты "+" и "-" нужно подать 5 вольт от стабилизированного источника. В смысле - с КРЕН5А или L7805. Ток потребления не измерял, думаю, наверное не больше 100 миллиампер. Измерю и подкорректирую. Контакты "потоп" предназначены для подключения датчика потопа.
[attach=14]	14 Нормальное место для установки силовой платы - на нижней стенке корпуса, так, чтобы синие и зеленые контакты выступали над плоскостью установки лицевой панели. На фото видно, что даже если винтовые контакты полностью будут выступать над краем стенки, это не помешает установить на место лицевую панель. В нижней стенке нужно просверлить 4 отверстия д.4 мм, и винты М3 длиной 8-10 мм вкрутить в резьбовые отверстия стоек. Расстояния по центрам отверстий должны быть 55 х 37 мм. возможно, когда я сверлил в плате отверстия под стойки, эти размеры немного поплыли.
[attach=12]	Теперь о второй плате. На ней расположены микроконтроллер, индикатор, единственная кнопка управления и пищалка с тублером ее отключения. Все остальные детальки - на обратной стороне, поверхностный монтаж. Для соединения с силовой платой служит шлейф и черная 10-контактная вилка
[attach=13]	Вилка уже в розетке.
[attach=15]	Вторая плата разработана для установки в лицевую панель коробки фирмы "VIKO", которая на 8 автоматов. Она выглядит как на фото. Не обращай внимания на лишние отверстия - это панель уже использовалась для одной из предыдущих версий автоматики, новой панели у меня под руками нет.
[attach=16]	На коробках этой фирмы в нижнем правом углу лицевой панели есть логотип
[attach=17]	Место установки платы - с правой стороны лицевой панели, примерно вот так, но с обратной стороны панели. Для установки платы на место нудно проделать в панели 3 отверстия - под индикатор, кнопку и тумблер.
[attach=18]	Отверстия для кнопки и тумблера нужно просверлить на одной оси с крепежным винтом, расстояния и диаметры - на фото. Надо учесть, что пластмасса очень мягкая, и сверло уходит от центра. Можно сверлить отверстия, последовательно увеличивая диаметр сверл, я предпочитаю проковыривать отверстия ножиком, постоянно сверяя центровку по удлиненным осям.
[attach=19]	Индикатор должен выглядывать в правом верхнем углу коробки. Вот разметка окна для него.
[attach=20]	Сделать окно можно любым способом. Я делаю четыре отверстия по краям...
[attach=21]	Затем острым ножом вырезаю серединку (соединяю отверстия)...
[attach=22]	Потом тем-же ножом довожу размеры окна до нужных. Особых затруднений это не вызывает. Время от времени нужно вставлять индикатор в рождающееся окошко. Это позволяет увидеть где еще нужно подрезать отверстие, а где уже достаточно
[attach=23]	С обратной стороны видно, что отверстие доходит как раз до ребра боковой стенки, как изнутри, так и снаружи.
[attach=24]	Пора ставить плату на место. Индикатор припаян на "длинных ножках", поэтому его можно немного, в пределах миллиметра, сдвинуть относительно платы. Верхнюю гайку тумблера нужно открутить, нижнюю выставить примерно как на фото. После установки подкорректировать ее положение так, чтобы плата устойчиво легла на коробочку замка.
[attach=25]	Пора установить плату на место и закрутить верхнюю гайку тумблера. Очень важно проследить, чтобы кнопка перемещалась в отверстии свободно, не клинила.
[attach=28]	Индикатор нужно выставитьзаподлицо с плоскостью панели, или на миллиметр выше.
[attach=27]	Осталось впрыснуть немного термоклея между индикатором и платой, и...
[attach=26]	прикрепить термоклеем индикатор к передней панели. Фанатизм тут тоже не нужен. Достаточно нанести тонкую полоску на зону их соединения там, где можно достать. Фото приклеивания нет, я не клеил, а платы уехали к новому хозяину через 20 минут после "фотосессии"
[attach=29]	И напоследок - еще одна штучка. Это программатор. Он сделан в вилке LPT. Если будет необходимость как-то изменить программу управления или залить новую прошивку, этот программатор понадобится.
[attach=30]	Для перепрошивки нужно снять переднюю панель, вынуть вилку из гнезда силовой платы и вставить в гнездо программатора. Останется подключить все это к компьютеру и залить присланный мной код. Или вернуть старый, если новый не подошел.

[Игорь]

К сообщению прикреплена полная схема устройства. Надо бы ее причесать, сделаю это позже, разделю на платы.

Несколько важных моментов.
1. К зеленым контактам на верхней вилке ИРТ нужно подключить 220 вольт, строго соблюдая полярность. Схемой предусмотрено, что контакт, отмеченный буквой "L", будет соединен с тем-же проводом сети, с которым соединена первая ножка симистора. Желательно постараться, чтобы это была фаза.

Другими словами, все управляемые потребители 220 вольт - ТЭН и два клапана - соединены напрямую с нулевым проводом, а управление производится отключением или подключением фазного провода.

2. Выходы для клапанов 220 вольт рассчитаны на работу с маломощной нагрузкой, какими такие клапана и являются. Если к такому выходу подключить нагрузку мощнее 50 - 100 ватт, он испортится.
Если есть необходимость вместо клапана подачи воды подключить вентилятор и циркуляционный насос автономной системы охлаждения, нужно использовать любое промежуточное реле с катушкой на 220 вольт.

Наверное надо уделить немного внимания схемотехнике силовой платы.

Все устройства управляются через опторазвязки МОС, поэтому напряжение фазы не может попасть на низковольтную часть схемы.
Использованы 4 моськи, две из них управляют симистором ТЭНа, еще две - клапанами воды и отбора (по одной моське на брата).

За закипанием следит четвертое реле ИРТ. Пока оно замкнуто (куб не закипел), с минусовым проводом соединена только одна моська - та, которая обеспечивает полный нагрев. Если контроллер даст разрешение на нагрев, на плюсовые входы обеих мосек нагрева будет подан плюс, но откроется только одна моська, та, которая полностью открывает симистор.

Даже если в это время контроллер даст разрешение на открытие клапанов  воды или отбора, ничего не произойдет, так как в это время минусовые контакты светодиодов мосек отсоединены от минуса. Пока куб не закипел, нам не нужна ни вода, ни отбор.

Как только куб закипит, четвертое реле ИРТ разомкнется, минусовая ножка моськи полного нагрева окажется отключенной от минуса питания, а минусовые ножки всех остальных мосек через транзисторный ключ будут подключены к минусу. если в это время контроллер даст разрешение на нагрев, подачу воды или открытие клапана отбора, соответствующая моська выполнит эту команду - включит нагрев через РМ-2, откроет клапан воды, откроет клапан отбора.

Все остальные функции берет на себя контроллер. Он следит за состоянием первых трех реле ИРТ и (через транзисторный ключ) за состоянием датчика потопа. В соответствии с зашитой программой  он отрабатывает тот или иной алгоритм действий, назначенный оператором.
Об алгоритмах обязательно надо написать, и я это сделаю, но уже не в этом году.

[Игорь]

aleh,  с завтрашнего дня берусь за твои платы.

Дело пошло. Работаю по этой двухфазной схеме с двумя симисторами.

Для нагрева используем блок-ТЭН 3х1,5 кВт.

На верхнем по схеме симисторе, который управляет сиреневой фазой L2, сидит 2 ТЭНа (3 кВт). В режиме разгона (пока куб не закипел) этот симистор отключен от РМ-2 и открыт внешней моськой (четвертой сверху). При закипании этот симистор переключается на РМ-2 и дает стабилизированный нагрев.

На нижнем по схеме симисторе, который управляет красной фазой L1, сидит третий ТЭН 1.5 кВт. Пока куб не закипел, этот симистор открыт моськой (пятой .сверху), ТЭН греет на полную.. Когда куб закипает, эта моська закрывает симистор и он не участвует в нагреве.

Питание ИРТ-4к и контроллера, а также клапанов отбора и подачи воды происходит от первой, красной, менее нагруженной фазы.

Задача на сегодняшний вечер - развести плату силовой части схемы.

[aleh]

Игорь, может будет иметь смысл делать схему сразу под 3-х фазную линию?
Дело в том, что я изначально акцентировал вопрос под 2 фазы исходя из того, что тэн, к-й ты мне выслал 2х2,25кВт. Он себя ведет в общем нормально, но счетчик аж стрекочет (при работе любого из тэнов 2,25 на полную мощь).
Когда увидел, что у тебя появились тэны 3х1,5 - появилось желание поменять и загрузить равномерно все три фазы.
Вот и мысль такая, если еще не поздно добавить еще один симистор с моськой?
Или для рабочего режима 1,5кВт по каким либо причинам будет недостаточно?
Если плата у тебя уже готова, то пусть будет так как есть.

офф топ - я уже и потерял надежду и даже вчера начал сборку автоматики без контроллера, ну в смысле только ирт4м и рм2

[Игорь]

Использовать три фазы с нагрузкой по 1.5 кВт не получится. РМ-2 управляет только одной фазой, а 1.5 кВт - это мало для ректификации на 50-й трубе - колонне нужно порядка 1.7-1.8 кВт.

Более того.
В сети может быть меньше 220 вольт.
Половинка ТЭНа 4.5 кВт (2.25 кВт) даст 1.8 кВт при напряжении в сети 200 вольт, и если напряжение падает ниже двухсот, ТЭНа 2.25 будет недостаточно для ректификации. Именно поэтому я нарисовал в цепи РМ-2 два полуторакиловаттных ТЭНа плюс один дополнительный на разгонной фазе.

Надо думать...

[Игорь]

Единственный вариант, который я пока вижу, это отказ от включения полной мощности на РМ-2 во время разгонного режима. Пусть пара ТЭНов 1.5+1.5 кВт всегда работают на ограниченной мощности (1.7-1.8 кВт) - и при разгоне, и при ректификации. До закипания будет запрещена подача воды и подключен дополнительный ТЭН 1.5 укВт на отдельной фазе.
При закипании включается вода и отключится полуторакиловаттный ТЭН, а пара ТЭНов 1,5+1,5, управляемые РМ-2, так и остаются на стандартной ректификационной мощности.

Думаю дальше.

[aleh]

Да, у меня тоже такие мысли появились.
Но в общем, можно попробовать так планировалось сразу. А там будет видно что подправить.

[Игорь]

Надо сразу принимать решение. "Потом подправить" - это переделывать силовую плату.

Еще один вопрос.
Какое охлаждение ты предполагаешь - водопровод, насос или автономка?

[aleh]

Начну с конца  :)
Дома я использую водопровод. Я считаю под него и нужно рассчитывать. Давление практически постоянно находится 2-2,2бар.
Но... как всегда есть некоторые моменты. С этими моментами кроме всего прочего связаны и другие вопросы.
Я живу в небольшом городке, в своем доме и у меня есть дом в деревне. Существуют некоторые различия.
Так дома у меня водопровод (выше упоминал), а в деревне свой местный - насос в колодце, а на чердаке бак.

Второй вопрос, к-й так же оказывает существенное влияние - электричество. И дома и в деревне 3фазы. Но в деревне гораздо большие просадки - конец линии.
Здесь вопрос в том, что дома я плачу первые 150кВт по одному тарифу, следующие 150 процентов на 30 больше, а что за 300кВт - примерно в 2 раза больше чем первые 150.
А в деревне дешевый тариф идет до 300 кВт, да и я там практически не потребляю электричества.

В общем это все лирика, к-я затрудняет принятие четких решений.

Заниматься все таки наверное нужно дома, так что и планировать систему под домашние условия.
Я немного затрудняюсь с выбором по управлению тэнами - надо думать.. может ты и прав - ограничить изначально мощность на рабочие тэны.

А по воде - проясни, в чем принципиальная разница - управлять клапаном или насосом подкачки
Или я не догоняю чего то?

п.с. я понимаю, что когда пользуешься телефоном и телевизором. то совершенно не обязательно знать все его устройство и работу, но тут несколько другое - если можно тыкни где мне пообразовываться насчет работы и программирования процессора, а то пришлешь мне автоматику, а я себя слепым котенком ощущаю!
Когда то в институте (90-95гг) писали программки для калькулятора и на бэйсике чуть.