Термостат для газового котла, плюс погодное регулирование

К  газовым котлам имеется много видов разных термостатов, разной ценовой категории за EUR , USD, RUB, UAH  и если у таких термостатов добавляется хоть какой-то интеллект в байтах, то с каждым байтом оного, цена растет все более и более.

Кое-кто такой термостат уже собрал сам, но количество собранных самостоятельно схем, не ошибусь, если скажу что это  меньше 1-го% от всего количества реализуемых через торговлю, на самом деле тут, не все так сложно. Я  также долго пользовался покупным термостатом LT-08. Но как пользователь могу сказать (и не только я), из положительных моментов, есть и отрицательные: включение котла по команде термостата производится периодически, и при  некотором времени простоя  котла радиаторы становятся холодными, в такие периоды, например моему организму не совсем комфортно, вероятная причина такого дискомфорта отсутствие инфракрасного излучения от батарей.

  Так вот, после некоторой паузы простоя, и при понижении температуры термостат  подает команду котлу на включение, котел начинает нагонять  температуру  до нужного уровня, это теперь уже скачок комфортности и получается весь отопительный сезон, состоит из таких температурных колебаний. Так вот,  схема  рассматриваемая в статье, как раз и предназначена для сглаживания этих пауз комфорта и  дискомфорта, с регулировкой циклов зависящих  от внешней температуры.

Конечно дело тут не только, в каком либо навороченном термостате, первым делом  жилое помещение должно быть нормально утеплено. 

Также следует понимать, что жилое помещение очень инерционно  на прогрев и остывание, и обычный выносной термостат как раз работает от крайней точки остывания, до крайней точки прогрева помещения,  как раз в таком случае и наблюдаются длительные паузы простоя отопительного агрегата. Не считаю правильным такую экономию, если полдня не топить вообще, а потом нагонять температуру до уровня комфортной,  как ни крути чтобы поддержать в помещении постоянную Х — температуру, нужно израсходовать N-е количество газа, которое можно израсходовать, протопив помещение, например два раза в сутки, или это же N-е количество газа расходовать за двадцать раз в сутки, я за второй способ.

Кто-то скажет, что тут еще придумывать,  да у меня котел и так микропроцессорный, да современные котлы в принципе для сегодняшнего дня полнофункциональны, и модернизировать там, что-либо пользователю, нечего. Но в первую очередь производитель направляет большую часть функционала на безопасную работу и повышения КПД своего теплогенератора, за пользователями этих агрегатов только и остается выбор, какую температуру поддерживать в помещении. Вот тут можно и управлять своим агрегатом на свое усмотрение. Например, выбирать, топить постоянно это будет полный комфорт, только на практике это получается накладно, или, исходя из реалий сегодняшнего дня (да и в ближайшем будущем)  приходится экономить, как я уже говорил топить  порционно, используя эту схему с привязкой к наружной температуре воздуха.  

В некоторых котлах заложена именно такая функция, вариантов может быть несколько. Самый простой,  это климат-менеджер. Но цена такого устройства, такова, что не каждый считает это полезное устройство нужным вообще. 

Еще способ: переходник — адаптер, который подключается к основной плате котла, обмен данными по специальной  программе, и к нему  уже подключаются датчики. По внешнему виду  платы видно, что собрать её  можно и самому, одна микросхема и не большое количество обвязки, но вот что за микросхема,  и чем она заряжена это секрет производителя,  да и саму плату можно посмотреть только в каталоге, ведь  из -за бугра пока ее привезут сюда, она, почему то равняется половину стоимости самого котла. 

Общем вывод   ….: во всяком случае, лучше уж с термостатом, чем без него, а если применять хитрый термостат, так это уж точно лучше….

Схема, которую я предлагаю вашему вниманию, я думаю, понравится и любителям МК, и любителям логических элементов, в частности микросхемы 555, к которой можно применить  N-е количество вариантов настройки.

Основной состав схемы это МК Atmega-8 в корпусе TQFP-32 ЖК-индикатор16х2 и микросхема 556 (предвижу, как уже кто-то затопал ногами, «Фи» скоро микросхеме 50 лет, а ей всё находят применение. А что поделаешь, если вещь сделана удачно, так почему бы ее не применять…. Да и вкус у каждого, например, до сих пор люди слушают аудио треки на лампах,  и видят при этом превосходство такого звука над цифрой……. )

Задача схемы следить за температурой в помещении датчик U-1, это просто термостат вых. РВ7 (ниже определенного значения температуры 23.3°C (гистерезис 0.3°C)  всегда включит котел на обогрев).

Датчик U-2, по температуре наружного воздуха происходит периодическое включение котла,  с  изменяемыми периодами  паузы и отдельно периоды включения котла,  вот здесь и используется микросхема 556. Таймеры IC1, IC2.

В данной схеме  роль этих таймеров очень важна, таймеры IC1, IC2 , определяют периоды включения котла и  периоды пауз, если вы понимаете принцип работы таких таймеров (NE555 ) вам не составит труда  подкорректировать  работу схемы под свои условия эксплуатации, без вмешательства в программу МК,  в настройке работы этих таймеров, вам помогут реализованные в МК два измерителя  которые в % соотношении наглядно отображают работу таймеров  IC1, IC2.

Зависимость от температуры и работу таймеров, на графике можно показать примерно так.

U-3 датчик, установлен на вводе теплоносителя в котел (обратка), при превышении температуры  37.0°C (гистерезис 4.0°C )  котел получит команду на отключение ( данные от  U-3  имеют приоритет над  IC2 и над данными от U-1).

Принципиальная схема.

Программно на МК  Atmega-8 реализовано.

Соблюдение температурных заданий и заданных условий (приоритетов) работы.

 Показания на ЖКИ от датчиков U-1,  U-3 , с точностью до 0.1°C, показания датчика  U-2  с точностью 1°C .

 Распределение температурного диапазона на включение таймеров  IC1, IC2. Отображение  на ЖКИ в % соотношении, периода работы каждого из  таймеров IC1, IC2.

Часть  схемы с фоторезистором, вносит  условие в работу МК  день ?? ночь,  это дает днем смещение температурного графика на 2°C по всему температурному диапазону (днем  в сторону увеличения периода паузы IC1 , и уменьшения периода включения таймера IC2).

Номиналы показание на схеме, цепи заряда конденсатора С-1 (таймер IC1) пауза от 30 минут до 240 минут. 

Конденсатор С-2 (таймер IC2) период включения котла  от 10 минут до 20 минут, как написано выше пользователь по своим условиям эксплуатации и своим расчетам  может откорректировать эти периоды, заменив в линейке резисторов нужные номиналы (резисторы R1.1 – 1.9 и R2.1 – 2.9 перед монтажом на плату, стоит проверить по факту! на соответствие номинала).

Кстати, позволю себе заметить, что для реализации на практике таймером IC1,пауз  длительностью до 4 часов, в которых задействован непосредственно конденсатор С-1 емкостью  1000мкф., тут не весь ширпотреб можно для этого применить, вот на фото конденсатор который справа (был новый, не б/у), при длительной паузе заряжался только до 12% и все

проверка измерителем емкости, такой брак у меня не выявляет, конденсатор  звонится как полноценный 1000мкф……

Все производимые действия внутри и на выходе МК отображаются на ЖКИ определёнными знаками и символами.

Эта схема поддержания и регулирования температуры, подключается  в котле к клеммам наружного выносного термостата. Каждый котел предусматривает подключение такого термостата. При использовании такого типа регулирования, при положительных температурах котел не будет перерасходовать топливо на ненужный перегрев,  и будет работать экономичнее, и сгладит ощутимые перепады температуры в помещения, во время отопительного сезона.

FUSE которые соответствуют работе от внутреннего генератора 4MHz.

Немного пояснения, что отображает символами дисплей ЖКИ.

 Варианты схемных решений.   

 С имеющейся прошивкой, в схеме можно применить и МК Atmega-8 в корпусе DIP-28, работать устройство будет полнофункционально, только  не будет возможности  визуально наблюдать на экране ЖКИ время заряда С1 и С2 в %  соотношении.

Если есть необходимость использования реле для управления котлом  конечный каскад  схемы будет выглядеть так.

Вариант подключения схемы, если вы задумаете ее использовать со своим прежним термостатом

В этом случае используем прошивку версии 1.1

В этой схеме нужно добавить два резистора , 10 ком это подтяжка входа PD6 на общий питания, (резистор 1ком это просто страховка , так как если МК запрограммировать прошивкой V1.0 , МК может быть от этого не очень хорошо , так как в таком случае там   PD6  это выход термостата, который отсутствует в прошивке   V1.1)   

Схема также может эксплуатироваться  на один ЖКИ совместно с другими схемами.  Управление этой функцией происходит с 1-й ноги МК (PD3) на ноль, отключается  инициализация активности ЖКИ  (на печатной плате, для использования этой функции и согласования этой схемы с другими схемами, дополнительно установлены семь диодов 1n4148, если вам не требуется такое использование схемы, вместо этих диодов, просто установить перемычки). В это  время  все функции схемы,  термостатов и погодного регулирования, продолжают работать в прежнем режиме.  

Скачать  схема, прошивка,модель в proteus, печатная плата