Обогреватель на дистанционном управлении. Часть1
Возможно, в каждом доме найдется обыкновенный электрический обогреватель. Скорее всего, он не плохо справляется со своей основной задачей — обогревом. Но как на счет щелканья, шума вентилятора, контроля температуры, удаленного использования… Давайте посмотрим, как можно избавить самый дешевый обогреватель от всех недостатков и, кроме того, сделать его частью вашего «умного дома».
Прежде чем перейти к сути, хочу заметить, что моей целью является показать, насколько может быть увлекательна электроника. Особенно тем, кто стоит в начале пути. Пробуйте, ошибайтесь и результат вас обязательно порадует. Все что нужно для сборки, в наше время, стало гораздо доступней и дешевле. Вопрос зачастую только в желании. Я, как обычно, попробую последовательно, шаг за шагом объяснить свои идеи. Если что-то упустил или не понятно пишите в комменты, будем разбираться.
Чтобы не сильно удлинять статью разобьем ее на несколько частей.
В первой части рассмотрим:Во
второй части разберемся со светодиодной индикацией, рассмотрим логику работы.И
в третьей части посмотрим, что получилось в результате сборки и подключим обогреватель к системе умного дома.Эта статья является логическим продолжением статьи
«Модуль YK04 — основа для дистанционного управления нагрузками». В этом проекте я буду использовать этот модуль для подачи сигналов дистанционного управления. Обогреватель, который буду переделывать, выбран абсолютно случайно (т.е. тот, что был под рукой). В моем случае это будет так называемый воздухонагреватель RedVerg RD-EHS2. Нагревательный элемент на двух тэнах по 1 кВт. Обогреватель в целом неплохой, но лопасти его пропеллера больно уж шумные. На ночь оставлять только с тампонами в ушах. Придется избавиться от такого вентилятора. Вместо него буду использовать 12 вольтовый малошумный компьютерный вентилятор диаметром 120 мм (если возьмете 140 мм будет только лучше).
Запитывать всю схему буду от импульсного блока питания с выходным током в 1А и напряжением 12 вольт. На Aliexpress такого добра полно и не дорого (ссылка на магазин). Импульсный блок питания имеет небольшие размеры, а в условиях малого пространства это важно.Что мы получим в результате
Итак, как все будет работать. При подключении прибора к сети 220 вольт он перейдет в дежурный режим. При этом выведенные наружу светодиоды белого цвета будут изредка медленно загораться и гаснуть. Питание подано только на часть схемы, отвечающую за прием управляющего сигнала.
Напомню, что сигналов управления у нас четыре
A, B, C, D. При подаче сигнала A включается вентилятор, светодиоды синий и зеленый перемигивают демонстрируя вращение вентилятора. Сам вентилятор вращается в двух режимах, которые переключается сигналом B.Первый режим работы вентилятора – вентилятор начинает вращение со скоростью выше средней, по мере разогрева тэна скорость увеличивается.
Но при этом тэн немного охлаждается и скорость замедляется. После отключения тэна вентилятор продолжает его охлаждать. Что не даст еще горячему тэну нагревать корпус обогревателя. Синий и зеленый светодиод перемигивают быстро. Прогрев помещения максимально эффективный, несколько шумноват.Второй режим работы вентилятора (ночной режим) – при отключенном тэне вентилятор вращается медленно. При разогреве скорость вентилятора плавно нарастает до среднего значения, достаточного для охлаждения нагревателя. При этом уровень шума остается низкий. При остывании тэна вентилятор постепенно переходит к вращению с минимальной скоростью. Синий и зеленый светодиод перемигивают медленно. Эффективность движения теплого воздуха уменьшается, но шум минимальный.Сигнал
C включает тэн или спираль, т.е. непосредственно запускает обогрев. Загораются красные светодиоды, демонстрируя нагрев. Ну, и сигнал D будет отключать или включать светодиодную подсветку.
Что полезно для работы в ночное время. (Индикаторный красный светодиод включения обогрева все же оставлю в любом случае).Доработка схемы включения триггера
В
предыдущей статье мы остановились на схеме триггера на микросхеме CD4013:Все бы хорошо, но в схеме есть один важный недостаток. Каждый раз при включении, на выходе триггера значение «1» или «0» будет устанавливаться произвольно. Такая непредсказуемость совсем не к месту. Нам нужен «0» на прямых выходах триггера и соответственно «1» на инвертированных выходах. К счастью, проблема легко решается. В нашем случае на выводы RESET триггеров, через конденсаторы необходимо подать питающее напряжение + 5 вольт.
Сразу при включении конденсаторы разряжены и пока не зарядятся через них будет протекать ток, устанавливая «1» на выходах RESET. При этом на выходах Q установится «0». Вся информация по установке значений на выводах триггера находится в его даташите.
Скорость заряда будет зависеть от величины резистора и емкости конденсатора. Чем выше их номиналы, тем дольше происходит заряд. При отключении питания конденсаторы разряжаются через те же резисторы. Номиналы конденсаторов и резисторов, представленные на схеме, отлично справляются со своей задачей.Подведем итог: при подключении к сети на выходах А1, В1, С1, D1 устанавливается «0» — напряжение близко к нулю, на инверсных выводах триггера А0, В0, С0, D0 устанавливается «1» — напряжение близко к напряжению питания триггера (+5 вольт). Для построения схемы пригодятся как прямые, так и инверсные выходы.
Схема включения вентилятора
Поскольку нагрев тэнов обогревателя без работы вентилятора может привести к перегреву, включение вентилятора должно быть первоочередным. К тому же вентилятор может работать и в жаркую погоду, просто перемешивая воздух.
Управлять вентилятором я буду с помощью ШИМ-контроллера или преобразователя DC-DC на основе микросхемки MP2315 (аббревиатура на микросхеме IAGCH) (
на алиэкспрессе)У контроллера хорошие температурные показатели, что важно при размещении в корпусе обогревателя.
К тому же на плате распаяны резисторы для снятия фиксированного выходного напряжения. Этим можно воспользоваться для задания различных режимов работы. Внешний вид модуля справа и его схема приведена ниже:Как видно из схемы задать необходимое напряжение на выходе модуля очень просто. Необходимо изолировать построечный резистор и вместо него подключить необходимый фиксированный. Например, чтобы задать 5 вольт нужно соединить перемычкой слева и разрезать справа (см. рисунок ниже)
Для работы в малошумном режиме соединим перемычки в точке «А», а для работы вентилятора в более быстром, но и более шумном режиме – в точке «В».
Вот только спаивать эти места мы не будем. Соединение будет происходить с помощью MOSFET транзисторов. Посмотрим схему ниже.
Истоки транзисторов соединены между собой. Напряжение на стоках относительно земли приблизительно 0,8 В. Значит при напряжении на затворе 5 вольт, управляющее напряжение составит 4,2 вольта.
Что, в общем, вполне достаточно для нормальной работы транзисторов в ключевом режиме. Управляющий сигнал на транзисторы необходимо подавать таким образом, чтобы в любой момент времени был открыт только один из них.Замечание: не стоит выбирать для работы в малошумном режиме слишком малое напряжение, оборотов должно быть достаточно для охлаждения тэнаЕсли для управления переключением транзисторов имеется только один сигнал, можно применить схему с простым инвертором.
В нашем случае она не потребуется.
Если расположить между землей и стоками транзисторов датчик температуры, то можно добавить дополнительный эффект. При росте температуры сопротивление датчика будет уменьшаться, а напряжение на вентиляторе расти. С помощью построечного резистора можно более точно настроить начальное напряжения на вентиляторе.
К сожалению, термодатчик даст возможность изменять напряжения только в пределах 1.5 вольт и то, если установить два датчика по 10 кОм последовательно друг другу.
Самым эффективным решением будет выпаять smd резистор и заменить его на терморезистор. Смотрите ниже на рисунок.При этом размах изменения напряжения увеличится фактически вдвое, но придется повозиться с мелкими контактами.
Если вдруг появятся пульсации, выраженные писком вентилятора, можно дополнительно установить конденсатор побольше емкости параллельно выходу контроллера. Это не уберет совсем, но снизит помеху. Впрочем, если все спаять правильно шумов быть не должно. Для переключения я использовал транзисторы IRF1404. Но думаю подойдут и другие с низким сопротивление сток/исток и напряжением открытия от 4 вольт.
Для запуска контроллера потребуется еще один MOSFET, включенный истоком и стоком между общей «землей» и «землей» контроллера. Включаться он будет при появлении управляющего напряжения на контакте А1. Транзистор откроется и на контроллере появится входное напряжение от 12 вольтового блока питания. Таким образом схема примет вид:
Устанавливать резистор на затворе не обязательно, т.
к. скорость переключения явно не будет высокой. И все же я их установил с параметрами рекомендуемыми в даташите. Можете считать меня параноиком, но токи включения/выключения никто не отменял.Схема в структурном виде:
Схема включения силовой нагрузки (нагревателя)
Лучшим способом включения высоковольтной нагрузки с помощью управляющего напряжения малой мощности, будет использование симисторной оптопары. Подробно работа схемы описана в статье «
Симисторная оптопара. Управление симистором.»Озвучу лишь некоторые нюансы, касающиеся нашего случая. Я использовал в схеме оптосимистор MOC3083. Напомню его внутреннюю структуру.
Озвучу лишь некоторые нюансы, касающиеся нашего случая. Я использовал в схеме оптосимистор MOC3083. Его внутренняя структура на рисунке справа.
Для нормального включения оптрона необходим ток 10 мА, с учетом ослабления свечения внутреннего светодиода от времени.
Замеры показали, что ток нашего управляющего сигнала 5мА. И хотя его достаточно для включения оптосимистора, его может не хватить со временем.Поэтому в схему включения я добавил транзистор (в моем случае 2N5551). После транзистора ток усилится с избытком, поэтому необходим ограничительный резистор. С учетом падения напряжения на транзисторе, 330 Ом будет как раз то, что нужно.
Объединим со схемой включения вентилятора получим:
В структурном виде:
Теперь у нас есть схема включения основных элементов, необходимых для работы обогревателя. Светодиодная индикация добавит как визуальных эффектов, так и понимания в каком режиме находится обогреватель. Продолжим рассмотрение в
следующей части.Ссылки на основные компоненты:
Импульсный блок питания AC-DC 12V 1A
DC-DC преобразователь на МР2315
Оптосимисторы МОС3083 и др.
Симистор BTA41-600B
Статьи по теме:
Блок питания с микроконтроллерным управлением
Главная » Советы и опыт
Классификация лабораторных источников питания
Лабораторные источники питания можно классифицировать по самым разным параметрам.
Наиболее популярный метод классификации – по принципу действия, в соответствии с которым все источники питания можно разделить на импульсные и линейные. Последние также называют трансформаторными.
Каждый из типов блоков имеет свои преимущества. Так, к примеру, импульсный блок питания характеризуется высоким коэффициентом полезного действия и значительно большей мощностью по сравнению с трансформаторными агрегатами. В тоже время линейный источник питания обладает такими достоинствами как простота и надежность конструкции, а также низкая стоимость ремонта и ценовая доступность запчастей.
Схема БП с регулировкой тока и напряжения
Изначально на фото печатной платы автора были ошибки, печатка была скопирована и доработана, ошибки устранены.
Вот фото моего варианта БП, вид готовой платы, и можно посмотреть как примерно применить корпус от старого компьютерного ATX. Регулировка сделана 0-20 В 1,5 А. Конденсатор С4 под такой ток поставлен на 100 мкФ 35 В.
При коротком замыкании максимум ограниченного тока выдается и загорается светодиод, вывел резистор ограничителя на переднюю панель.
Советы по оформлению корпуса
Корпус Kradex Z4A позволяет выводить элементы управления и индикации, как на лицевую, так и на боковые панели. Ручки регулировки, индикатор лучше всего устанавливать на лицевую панель. Разъем для выходного напряжения можно крепить где угодно.
Внешний вид самодельного ИБП
Собранный своими руками лабораторный блок питания с использованием мощных полевых транзисторов и импульсных трансформаторов незаменим для работы. В качестве индикаторов желательно использовать цифровые электронные ампервольтметры.
Видео ролик подключения вольтамперметра DSN-VC288
на 100В и 10А (подробное описание дам в отдельной статье):
Инструменты, которые пригодятся при изготовлении нашего прибора:
1. Паяльник. 2. Отвертки. 3. Сверлильный станок или дрель. 4. Сверла. 5. Напильник или надфиль.
5. Наждачная шкурка. 6. Канцелярский нож. 7. Гаечные ключи. 8. Измерительный инструмент, как минимум линейка. 9. Начертательный инструмент, карандаш. 10. Кернер. 11. Пассатижи или плоскогубцы. 12. Отрезная машинка (болгарка) с отрезным кругом и шлифовальным.
Нужные Расходные материалы:
1. Припой. 2. Паяльная кислота. 3. Болты и гайки. 4. Монтажные провода. 5. Повышающий преобразователь напряжения. 6. Вольтамперметр 100В, 10А. 7. Вилочки, разъемчики и прочая мелочь. 8. Выключатель. 9. Переменный резистор. 10. Термоусадочные трубки.
Порядок изготовления регулируемого блока питания:
1. Найти старый, рабочий компьютерный блок питания. 2. Вскрыть, основательно, но аккуратно почистить от накопившейся пыли и грязи. 3. Выпаять из связки лишние провода, оставить черный минус питания, желтый 12В плюс, оранжевый 3.3В плюс, красный 5В плюс, и зеленый для включения блока питания. 4. На лицевой панели блока питания высверлить и развернуть напильником отверстия для монтажа приборов контроля, ручек управления и разъемов снятия напряжения с нашего прибора.
5. Выпаять из повышающего преобразователя напряжения подстроечный резистор, на его место впаять переменный резистор 10 ком. 6. Провести пайку проводов блока питания, подробно показано в видео ролике, не пугайтесь, все очень просто, главная проблема не обжечь пальцы паяльником :-). 7. На лицевой панели разместить и закрепить вольтамперметр, ручку управления, выключатель и разъемы снятия напряжения. 8. Подключить подготовленные провода к вольтамперметру, ручке управления, выключателю и разъемам снятия напряжения. 9. Подключенный через монтажные провода повышающий преобразователь напряжения разместить и зафиксировать в нашем блоке питания. Штатное место показано в видеоролике. 10. Собрать корпус получившегося блока питания. 11. Подключить блок питания к сети 220В. 12. Щелкнуть тумблером включения прибора. 13. На вольтамперметре должно высветится напряжение. 14. Провести настройку и тестирование регулируемого блока питания под нагрузкой.
Технический анализ:
Плюсы:
1.
бюджетные затраты на комплектующие конструкции. 2. достаточная компактность. 3. Простота изготовления. 4. Простота эксплуатации.
Минусы:
1. Недостаточная точность прибора, от 10 мА. 2. Напряжение регулируется от 12В. 3.3 и 5В фиксированное напряжение. Но над этим работаем.
Рейтинг
( 2 оценки, среднее 4 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Питание электронагревателей постоянным током
Каждый тип нагревателя, который мы продаем в OEM Нагреватели могут быть изготовлены в соответствии с вашими требованиями для работы на постоянном токе. Мы предоставили нагреватели для работы при напряжении от 3В до 84В постоянного тока. Некоторые типичные нагреватели из силиконового каучука на 12 В и кабели обогрева на 12 В доступны для онлайн-покупки со скидками. Скоро выложим обогреватели на 24В. Если у вас есть особые требования, позвоните нам по телефону (866) 685-4443 , заполните одну из наших контактных форм или отправьте нам электронное письмо.
Могу ли я включить этот обогреватель на 12 вольт постоянного тока?
Этот вопрос мы часто слышим. Если обогреватель рассчитан на работу от 120В, то ответ такой: «Можно, но сильно не нагреется». Однако, если у вас есть нагреватель, рассчитанный на 12 вольт переменного тока, то ответ будет: «Да, вы можете!»
Имеет ли значение, использую ли я переменный или постоянный ток?
Нет, при условии, что напряжение переменного тока эквивалентно напряжению постоянного тока. Напряжение переменного тока (переменного тока) обычно представляется как его среднеквадратичное значение или среднеквадратичное значение. К счастью, напряжение переменного тока имеет синусоидальную форму, а среднеквадратичное значение можно легко рассчитать, не прибегая к сложным математическим уравнениям — все, что вам нужно, это простое умножение ниже (где В Среднеквадратичное значение — среднеквадратичное значение, а В пик — пиковое напряжение):
Напряжения, указанные для электрических розеток и приборов, указаны как среднеквадратичное значение.
Таким образом, стандартная американская розетка на 120 В фактически обеспечивает пиковое напряжение около 170 В. Интересное историческое примечание: среднеквадратичное значение сигнала переменного тока обычно называют «теплотворной способностью» сигнала из-за того факта, что мощность — или, если хотите, тепло, — рассеиваемая сопротивлением, была одинаковой независимо от того, приложенное напряжение было постоянным или переменным. На приведенном ниже графике показана форма сигнала переменного тока по сравнению со среднеквадратичными и пиковыми значениями:
Как подаваемое напряжение влияет на выходную мощность вашего нагревателя
Начнем с основ: электрический нагреватель представляет собой резистивное устройство; то есть он обеспечивает противодействие протеканию тока при приложении напряжения. При этом мощность рассеивается в виде тепла. Мы можем рассчитать, какую мощность резистивная нагрузка может выдержать, используя следующее уравнение:
Как показано в уравнении, максимальная мощность, которую может обеспечить нагреватель, зависит от тока, который может быть подан.
Этот ток ограничен токоведущей способностью источника питания, но также может быть ограничен сечением провода. При этом низковольтным нагревателям постоянного тока потребуется больший ток для подачи такого же количества энергии, как и нагревателю, работающему от 120 В или 240 В. Если у вас есть существующий нагреватель, который вы хотели бы использовать при более низком напряжении постоянного или переменного тока, вы можете рассчитать новую мощность, используя приведенное ниже уравнение:
В качестве примера предположим, что у нас есть картриджный нагреватель на 120 В 1000 Вт, и нашему клиенту нужен нагреватель такого же типа и размера, но на 24 В. Если мы подставим эти числа в наше уравнение, мы сможем рассчитать, что нагреватель будет иметь тепловую мощность 40 Вт при подключении к источнику питания 24 В. Использование этого уравнения может быть полезно для клиентов, которые ищут нагреватели с более низким напряжением и мощностью, но не имеют времени или денег, чтобы изготовить для них специальный нагреватель.
Каковы некоторые распространенные области применения нагревателей постоянного тока?
- Кварцевые генераторы — Многие устройства бытовой электроники полагаются на кварцевые генераторы для обеспечения часов реального времени или других измерений, связанных со временем. Для обеспечения точности кварцевые генераторы должны храниться в кристаллической печи с регулируемой температурой.
- Удаленные приложения — Батареи и солнечные панели могут использоваться в качестве источника питания, когда сетевое напряжение недоступно в удаленных местах, таких как сараи, хижины и парковые посты. Аккумуляторы в квадроциклах, жилых домах на колесах и лодках также могут обеспечивать питание, когда необходимы обогреватели салона.
- Отводящие нагрузки — Ветровая, гидро- и солнечная энергия используют отводящие нагрузки для перенаправления избыточной мощности на нагревательный элемент. В ветровых или гидроэлектростанциях избыточная мощность может привести к превышению скорости и возможному повреждению оборудования, а применение отводящей нагрузки может предотвратить это.
Какие типы нагревателей постоянного тока можно приобрести?
Здесь, в O.E.M. Нагреватели, мы можем изготовить на заказ нагреватели практически любого напряжения. Наиболее распространенными нагревателями, требуемыми для приложений постоянного тока, являются гибкие нагреватели из силиконовой резины и картриджные нагреватели. Если вы все еще не уверены, какой продукт вам подходит, мы будем рады помочь вам разобраться. Позвоните нам по номеру (866) 685-4443 , отправьте нам электронное письмо по адресу [email protected] или заполните контактную форму.
3000W AC220V-250V to DC 48V 62A ZVS Импульсный источник питания с подогревом R48-3000e3 Fo Продажа
Советы: Этот продукт является источником питания для базовой станции связи, которая должна иметь коммуникационное соединение с шасси. Если у вас нет связи, желтый свет будет мигать, что является нормальным явлением и не влияет на нормальную выходную мощность.
Характеристика:
Высокая эффективность, снижение энергопотребления для снижения эксплуатационных расходов
Полная выходная мощность (3 кВт) до +45°C позволяет сэкономить на системе климат-контроля и эксплуатационных расходах
Широкий диапазон входного напряжения диапазон для работы в самых сложных условиях
Возможность «горячей» замены — облегчает будущие расширения и простоту обслуживания
Соответствует мировым стандартам — обеспечивает качество, производительность и надежность независимо от того, что требует приложение или местоположение
Описание:
Высокоэффективный выпрямитель мощностью 3000 Вт (модель R48-3000e3) предназначен для преобразования стандартного напряжения питания переменного тока в стабильное номинальное напряжение -48 В постоянного тока, которое регулируется в соответствии с потребностями применения.
R48-3000e3 представляет собой выпрямитель постоянной мощности, разработанный с использованием новейшей запатентованной технологии переключения режимов и использующей функции DSP (цифровой сигнальный процессор) для эффективной работы.
Для большей нагрузочной способности возможно параллельное подключение выпрямителей и добавление интеллектуального управления с помощью отдельного контроллера.
