Например TDA7294
Z
Z
Z
2
2
2
2
2
2
16 ? !

РадиоКот >Конкурсы >Поздравь Кота по-человечески 2021! >

Теги статьи: Добавить тег

Дачный ИТП

Автор: mixon46
Опубликовано 03.10.2021
Создано при помощи КотоРед.

В начале данное устройство разрабатывалось как походная печь с контролем температуры в палатке. Но в дальнейшем данная идея частично перекочевала в другое устройство. Это устройство - газовый котел с PID регулятором на балонном газе. В своем составе котел имеет водонагревательный бак, горелку и контроллер. А так же газовый баллон с пропаном на 5 литров и для питания контроллера используем повер банк . Попробуем описать каждый из элементов.
 
1. Водонагревательный бак

Состоит бак из внутренней трубы 57 диаметра и наружней диаметром 67 мм. Внутренняя труба распилена на куски по 8 см. Внутрь каждого участка трубы вварены по три пластины к центру для лучшего отбора тепла. Куски труб сварены вместе. На край трубы вваривается прямоугольный бачек с двух сторон. К нижнему прямоугольнику крепится горелка. В верхней же части вварена самодельная гильза под датчик температуры (п. 3). Так же в прямоугольники вварены резьбы 15 мм для подачи и выхода воды. Между внутренней и наружней трубой протекает вода отбирая тепло у сгораемого газа.
 
 

На фотографии котел установлен в мойку. На мойке установлены так же клавиши для пуска и остановки работы котла. Есть полка для установки баллона и аккумулятора вместо повер банка. Подвод воды сделан так что в смеситель мойки подводится как холодная так и горячая вода. В душ идет горячая вода. И пока водой не пользуешься работает отопление. В душе установлен регистр из 57 трубы. Так же можно оставить в работе горелку и открыть бакчто бы набрать горячей воды для купания. для того что бы тепло не выходило потолок душа закрыт стеклом 5 мм толщиной и установлен на герметик. 
 
 
2. Горелка

Горелка имеет сопло с пятью отверстиями под жиклеры с калиброванным отверстием 1.2 мм. Внутри сопла проходит центральное отверстие по которому подается газ к жиклерам. Снизу сопла подходит воздух с избыточным давлением от вентилятора. За счет чего происходит смешивание газа с воздухом для получения горючей смеси. 
 
 
Так же помимо сопла и вентилятора горелка имеет корпус на котором распологаются сервопривод, электроды поджига и ионизации, блок поджига (реле, аккумулятор 18650 и генератор высокого напряжения (п.3), кран подачи газа, клапан электромагнитный, патрубки, клеммники для подключения к контроллеру. А так же штуцер для подвода газового шланга.
 
 
PID регулятор рассчитывает значение для угла поворота сервопривода от 1 до 180. Кран при этом поворачивается в диапазоне 70 градусов за счет понижающего передаточного отношения шестеренок. Что обеспечивает необходимое усилие на кран. Вентилятор управляется ШИМ и не имеет фиксированных оборотов. В линейной зависимости ШИМ перестаивается со значением угла поворота сервопривода. Это обеспечивает спокойное горение газа при слабо открытом кране так как вентилятор снижает обороты. Клапан подачи газа тоже управляется ШИМ. При потере питания или при затухании пламени, если такое происходит, запирается, и газ перестает подаваться. При поджиге происходит продувание камеры сгорания. После чего сервопривод открывает кран полностью и подается искра на электрод. В течении очень короткого промежутка времени открывается клапан. Газ поступает в камеру и зажигается. Искра прерывается. Далее происходит проверка наличия пламени. Контроллер опрашивает блок контроля ионизации и пишет в циклический массив состояние горения. Если успешных опросов будет более половины контроллер переходит в режим контролирования горения.
 
При перегреве котла (значение температуры стало более температуры установки на 10 градусов цельсия) происходит контролируемое отключение подачи газа. При этом в контроллере записывается флаг автоподжига. Если температура станет на 1 градус меньше температуры установки произойдет процесс запуска. Так же для автоподжига предусмотрен счетчик неудачных попыток розжига. При исчислении которого выводится ошибка на дисплей.
 
 
3. Контроллер
 
 Управляет горением блок контроля на ARDUINO UNO подаренным когда то давно мне радиокотом. Очень приятно было честно и не ожиданно. Схему составил в стиле любителей ардуино. Просто и понятно интуитивно. Далее в конце обязательно прошивку приложу.
 
 
Что мы тут видим? Модули, модули... Такие как преобразователь для LCD по I2C, плата с 12 битным АЦП так же по шине TWI. Преобразователь DC-DC повышающий. Полевики с опторазвязкой, модуль реле, контроллер заряда литий ионного аккумулятора. Повышающий китайский преобразователь. Сервопривод и блок контроля горения о котором тоже поговорим.
 
Посмотрим как выглядит блок повышающий на фотографии.
 
 
3.1 Блок повысительный
 
Преобразователь берет большой ток. Поэтому установлен подзаряжаемый контроллером заряда аккумулятор. Что бы искра не давала помех контроллеру стоит фильтр по питанию и сам блок экранирован. Очень важным хочется отметить что искра при малом расстояни  между корпусом и электродом влияет на контроллер. Он может слететь и перезагрузится. На данный момент с этим недостатком справился. Контроллер замыкает модуль реле и ток от аккумулятора идет к преобразователю. Один конец высоковольтного провода к корпусу. Другой конец идет на электрод
 
3.2 Блок АЦП
 
Термосопротивление Pt100 установлен в мостовую схему. И подключен к двум входам модуля. Запрограммирован он в дифференциальный режим работы. Соответственно может отображать и отрицательную температуру. 
 
3.3 Блок контроля ионизации
 
 
Данный блок рассчитывался под напряжение 12В. Поиски схемы на данное напряжение не привели к результату. Выполнен он по схеме с триггером ШМИТТА. Чувствительность подстраивается потенциометром. Вместо оптопары использован светодиод и селеновый "глазок" обжатый в термоусадку черного цвета. Работает замечательно. Раньше я использовал такие штуки в генераторе ВИНА для перестройки частоты синусоиды.
 
4. Подводим итоги, приводим рассчеты.

1. Для начала я решил посчитать сколько можно получить энергии из двух киллограм сжигаемого газа.
При удельной теплоте сгорания равной для пропана 47,54 МДж/кг получим для 5 литрового баллона 95,08 МДж/кг.
 
 
Переведем в знакомые нам килловаты. Итог получаем 26,41 квт/час. А теперь предположим что КПД 70 %. Теоретически получаем.
 
 
Выходит 18,48 кВт/час. Теперь нам нужно узнать какую мощность развивает котел в пике. А затем и посчитаем время работы если топить на всю катушку. Откроем кран и запустим печь. Температуру устанавливаем по максимому до 80 градусов. Замечяем температуру воды приходящую и уходящую в протоке. Например получается что вода приходит температурой 10 градусов а выходит температурой 30 градусов. Разница 20 градусов. Теперь посмотрим за сколько времени наберется 1.5 литра бутылка водой. Например 20 сек. Тогда за час вытекет 270 литров. Это выходит 0,27 куба.
 
Теперь имея у себя данные по температуре и расходу можем посчитать теплоту.
 
 
Получим всего лишь 0.0054 Гкал. Не такое уж и большое число получается. Переведем в кВт. Итого 6,28 кВт/час. Вроде не дурно. Теперь узнаем на сколько времени хватит баллона при сжигании газа в таком количестве.
 
 
Время действия баллона 2,93 часа. Тоесть примерно 3 часа. Примерно за такое время я и сжег весь имеющийся в баллоне газ когда проводил тесты на открытом воздухе.
 
 
Пожалуй на этом и все. Внизу прикладываю прошивку для желающих собирать дачный котел. Ну или гаражный на крайний случай. Всем спасибо. Поздравляю коте с 16 лет. Спасибо за замечательный сайт. Всего хорошего!

Файлы:
Фотография
Сопло снизу
Внутри под крышкой
Фотография
Прошивка для котла


Все вопросы в Форум.




Как вам эта статья?

Заработало ли это устройство у вас?

15 12 2