Elpanna med pic & triac.

sebba · Inlägg av **sebba** » 26 december 2008, 21:12:06

Hej. Jag är ny här på forumet.

För några år sen byggde jag en elpanna till vårt hus med vattenburen värme. Elpannan är på 6kW och består till det fysiska av en 6kW elpatron, en 2" gängmuff svetsad till ett 2½" rör på 70cm. En rörvärmare helt enkelt.
Till elpannan har jag byggt en reglercentral som mäter utetemperaturen och pannans temperatur. Reglercentralen kopplar på och av strömmen till värmepatronen efter husets behov med tre TIC263M triac. Kopplingen är helt analog och består av en TL084 op-förstärkare, LM335 temperaturgivare, två potentiometrar (gain & offset) samt tre optokopplare med nollgenomgångsdetektering MOC3041.
Det har fungerat felfritt i ca5år. Nackdelar med det nuvarande systemet är:
- hela pannan på 6kW kopplas in och ur vid reglering
- när ärvärdet är nära börvärdet kopplas ibland endast halva växelspänningen in till pannan -> störningar i elnätet
- styrkretskortet är fotfarande i prototypstadiet

Min idé är att byta ut reglercentralens analoga kretskort till ett nytt kretskort med en pic mikrokontroller som hjärta för bättre reglering.
Samtidigt skulle en del nya egenskaper byggas in:
- lcd-display
- 1 till 3 värmemotstånd kopplas in efter behov och pwm-reglering med PI/PID sker på endast ett värmemotstånd i gången
- inkopplingsordningen för värmemotstånden varieras för att få längre livstid på elpatronen
Tillval:
- nattsänkning av temperatur
- borta-funktion
- larm vid för låg/hög temperatur
- serieport

Förutsättningar:
Jag har en pickit2-sats med 16f690 mikrokontroller. Programmering sker i mikroC.
Hittills har jag provat LCD, serial eeprom, knappsats, A/D-omvandling, DS1820-sensorer och serieport.

Val som inte är avgjorda:
- val av temperaturgivare? analoga LM335 eller digitala DS1820?
- inmatning av parametrar via analoga potentiometrar eller LCD-display med tryckknappar?

http://img147.imageshack.us/my.php?imag ... 472fv9.jpg
http://img227.imageshack.us/my.php?imag ... 420nm0.jpg

Icecap · Inlägg av **Icecap** » 26 december 2008, 21:45:36

Jag hade vald en DS18S20 som sensor, detta då temperaturen inte varierar med matningsspänningen.

Resten är "bara" ett programmeringsproblem.

För justering av parameter vill jag även föreslå lite knappar:
'+', '-', 'Meny' och kanske en 'OK', man kan ha ett "långt" tryck på 'Meny' som 'OK'.

TRIAC'erna bör styras med en noll-genomgånsstyrning, det finns färdiga sådana opto-DIAC, det ger minst störningar.

Sedan skulle jag göra en 3-fas PWM med mycket låg frekvens, det skulle betyda att varje värmeenhet kopplas in i sekvens.
Exempel:
Slinga A i 2 sek.
Ingen i 8 sek.
Slinga B i 2 sek.
Ingen i 8 sek.
Slinga C i 2 sek.
Ingen i 8 sek.
Börja om från början.

Detta ville sprida "slitaget" mest möjligt och se till att alla slingor belastas minst möjligt vilket även borde betyda att patronen skulle "ta slut" ung. samtidig på alla delar.

Om du vill dra serieporten "långt" skulle jag vilja rekommendera att du isolerar den med lite optokopplare för att säkerställa att störningar inte kommer in i enheten.

Och jag hade vald en PIC18Fxxxx, detta då den serie ofta har mer minne, lite bättre instruktionsset, mindre bankning och är mer moderna helt enkelt. Vill man kan PICKit2 även användas som ICD men då knappast via MikroC.

ristomemo · Inlägg av **ristomemo** » 26 december 2008, 23:13:57

Jag förstår att det tankesättet sprider slitaget jämt äver de 3 patronerna. Men borde det inte slita mera på patronerna att värmas upp o kylas ned så ofta? En pwm styrning med högre frekvens gör ju att patronens temp hålls stabilare.

v-g · Inlägg av **v-g** » 27 december 2008, 00:07:45

Icecap:Kan för info säga att DS1820 KAN ge fel temp om den inte får rätt matningsspänning

Men ger man den rätt spänning så fungerar den felfritt. (Hade lite glapp i matningsströmmen därför jag vet

)

Ska du köra digitalt (ds1820) är det bästa ju att hålla allt i mjukvaran vilket det egentligen alltid är. Det är ju alltid enklare att kompilera om än att göra ett nytt kort/byta komponenter.

En fiffig sak är en pulsgivare/rotationssensor med möjlighet att trycka på.

blueint · Inlägg av **blueint** » 27 december 2008, 02:48:59

Slå bara av och på vid positiv nollgenomgång. Så får man minst störningar. Bättre än en ren PWM lösning.

Seriekommunikationen bör ske med EIA-485 eller liknande, eller ev open collector. Överväg också multidrop (nätverk) så att flera enheter kan kommunicera på samma kabel.

Icecap · Inlägg av **Icecap** » 27 december 2008, 10:13:27

ristomemo: en PWM-cykeltid på kanske 10 sek ÄR hög frekvens med tanke på den termiska massan, vi pratar 2kW element i vatten men självklart kan man öka på PWM-frekvensen om man vill, det finns dock knappast någon anledning.

v-g: Jorå, klantar man sig tillräckligt kan allt fallera

blueint: Jag skrev ju "TRIAC'erna bör styras med en noll-genomgånsstyrning" så där är vi ganska överens.

Norpan · Inlägg av **Norpan** » 27 december 2008, 14:00:23

Är patronen Y-kopplad behöver du koppla y:et till noll för att kunna driva en slinga, eller driva 2 faser, som även fungerar med D-koppling.

sebba · Inlägg av **sebba** » 29 december 2008, 20:57:29

Jag tackar för en massa bra svar.
Jag har beslutat följande:
- ds1820 används som sensorer
- fyra tryckknappar och lcd-display används för att ställa in parametrar (tnx Icecap)
- moc3041 används för att styra triacerna
- än så länge finns ingen orsak att byta från pic16 till pic18

Pwm-regleringen funderar jag på ännu. Jag går på Ristomemos linje och försöker hålla temperaturen i motstånden jämn på så sätt att endast ett motstånd kör pwm medan de andra två antingen är på eller av.
För att sprida slitaget får motstånden byta ordning med några timmars intervall.

Jag inhandlar de nödvändiga delarna och börjar på. Om det blir problem så tar vi det i projekt-tråden, med hänvisning hit, ok?