История о том, как я угольный котел автоматизировал
В холодные зимние вечера, когда температура на улице достигала -40 градусов. Я понял, что мне приходится совершать очень много однотипных действий, которые, на первый взгляд, очень просто автоматизировать.
Подробности о том, как не программист угольный котел оживлял ниже.
Постановка задачи
Для того, чтобы понять задачу, я в кратце опишу суть работы современных угольных котлов, таких как: Прометей, Bosh или Buderus:
В нижней части загрузочной камеры находятся подвижные колосники, которые по мере горения угля необходимо шевелить, для того чтобы зола выпала в отстойник, а на ее место попал новый уголь. Для этих целей сбоку от печи есть рычаг, к которому необходимо приложить определенные усилия.
По началу показалось все просто: берем, к примеру, привод от центр.замка автомобильной двери или любое похожее приспособление и по таймеру подаем на него питание.
Концепция устройства
Управляющим блоком было решено выбрать — Arduino, за всенародную любовь и большое количество материалов по нему. В интернете был заказан Arduino Uno, а также блок реле на 12В и блок питания на 2,5А.
Первый же эксперимент показал, что приводу центрального замка не хватает усилий и рычага. Поэтому пришлось брать привод стеклоочистителя от жигули. Как выяснилось в сборе с тягами он почти идеально подходит под поставленную задачу.
Из металлического уголка под него было подготовлено крепление к полу и сделана съемная насадка на рычаг.
Пришло время переходить к логике:
1. Если приложить мало усилий, то зола недостаточно освободит место для новой партии угля и может приостановить горение.
2. Если приложить усилий больше чем необходимо, то можно выкинуть в отстойник весь уголь.
Помимо этого, есть еще такие факторы:
— в зависимости от температуры на улице, меняется интенсивность горения и необходимо менять частоту срабатывания;
— при крупной фракции угля или при срабатывании при не догоревшем топливе, возможно заедание рычага.
С учетом этих факторов, к Arduino было решено добавить экран с кнопками для возможности программирования времени, частоты и продолжительности импульса.
с другой стороны:
А также добавить датчик тока для определения заедания рычага. При превышении которого рычаг меняет направление движения несколько раз, пока застрявший кусок угля не провалиться (начинает трястись).
Собираем все на место:
подгоняем все элементы
проверяем экран и управление
собираем все в кучу
/*
Prometey shaker
17.11.2014
*/
#include
#include
#include
#define SHAKERSTEPUPPIN 4 // Пин для кнопки Шаг++
#define SHAKERSTEPDOWNPIN 5 // Пин для кнопки Шаг—
#define MANUALSHAKE 6 // Ручной запуск/Меню ОК
#define POWERRELE 8 // Питания на Реле
int eppromaddr = 0;
int SHAKERSTEP = 300; // Шаг в секундах с которым будет увеличиваться/уменьшаться период встряхивания.
int sensorPin0 = A1; // select the input pin for the potentiometer
float stepValue = 0.0986328125; // step value per one of 0..1023 ((50A * 2 + 1)/1024)
int ZeroLevel = 514; // Zero level. Нулевоз значение АЦП для датчика тока (высчитывается в setup)
float CurrentLevel = 3; // Пороговое значение для тока (задается программно)
byte CURRSHAKE, LEFTSHAKE = 2; // Пин для активации встряхивателя вращение по часовой стрелки + текущий пин для встряхивания
byte RIGHTSHAKE = 3; // Пин для активации встряхивателя вращение против часовой стрелки
byte DOVOD = 12; // Пин для активации доводчика (Прометей)
int buttonState = 0; // Состояние нажатой кнопки
boolean buttonPressed = false;
boolean showMenu = false;
byte menuItem = 0;
volatile long mks100;
volatile long ms10;
volatile int cntr;
long tmillis,tms10=0;
unsigned long shaketimer, shaketime = 0;
byte stopshake; // Время работы шейкера
byte stpdvd; // Время работы доводчика (Прометей)
boolean flip = false; // Для отслеживания активности шейкера — стоит ли вызывать функцию проверки тока и включать реверс.
boolean flipD = false; // Для отслеживания активности доводчика — стоит ли вызывать функцию включения доводчика (Прометей)
byte shakerstepcount = 0;
long temp = 0; // временная переменная для отслеживания времени
boolean tempcurr = 0; // временная переменная для вывода сообщения об измерении тока
boolean isinit = true;
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,16,2);
void setup() <
Serial.begin(9600);
// инициализация портов для кнопок
pinMode(SHAKERSTEPUPPIN, INPUT);
digitalWrite(SHAKERSTEPUPPIN, HIGH);
pinMode(SHAKERSTEPDOWNPIN, INPUT);
digitalWrite(SHAKERSTEPDOWNPIN, HIGH);
pinMode(MANUALSHAKE, INPUT);
digitalWrite(MANUALSHAKE, HIGH);
lcd.init(); // Инициализация lcd
lcd.backlight(); // Включаем подсветку
lcd.print(«Version 3.0»);
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print(«13.11.2014»);
delay(1000);
lcd.clear();
pinMode(sensorPin0, INPUT); // Curent sensor
digitalWrite(sensorPin0, HIGH); // Включаем внутренний подтягивающий резистор
shaketimer = SHAKERSTEP;
mks100 = 0; // счетчик сотен микросекунд, переполнение счетчика примерно через 5 суток
ms10 = 0; // счетчик десятков миллисекунд, переполнение счетчика примерно через 16 месяцев
cntr = 0;
flip = 0;
flipD = 0; // просто добавил это здесь (Прометей)
pinMode(LEFTSHAKE, OUTPUT); // Подготавливаем порты для активации реле. Реле инвертное, срабатывает при подачи GND на контрольные пины.
pinMode(RIGHTSHAKE, OUTPUT); // Подготавливаем порты для активации реле. Реле инвертное, срабатывает при подачи GND на контрольные пины.
CURRSHAKE = LEFTSHAKE;
digitalWrite(LEFTSHAKE, HIGH); // Подготавливаем порты для активации реле. Реле инвертное, срабатывает при подачи GND на контрольные пины.
digitalWrite(RIGHTSHAKE, HIGH); // Подготавливаем порты для активации реле. Реле инвертное, срабатывает при подачи GND на контрольные пины.
pinMode(SHAKERSTEPUPPIN, INPUT); // Подготавливаем порты для кнопки
digitalWrite(SHAKERSTEPUPPIN, HIGH);
pinMode(SHAKERSTEPDOWNPIN, INPUT); // Подготавливаем порты для кнопки
digitalWrite(SHAKERSTEPDOWNPIN, HIGH);
pinMode(POWERRELE, OUTPUT); // Подаем питание на реле (Прометей)
digitalWrite(POWERRELE, HIGH);
pinMode(DOVOD, OUTPUT); // Подготавливаем порт на доводчик (Прометей)
digitalWrite(DOVOD, HIGH);
// Включаем нужный нам режим таймера/счетчика — нормальный
TCCR2A = 0; //нормальный режим (по умолчанию 1 — ШИМ с коррекцией фазы?)
// Предделитель таймера/счетчика настраиваем на 16 — // это позволит «тикать» таймером каждую микросекунду
// (в предположении, что сердце микроконтроллера стучит с
// частотой 16.000.000 ударов в секунду)
TCCR2B = 2; // 010 — fclk/8 (по умолчанию 100 — fclk/64)
//TCCR2B = 7; // 111 — fclk/1024 (по умолчанию 100 — fclk/64)
TCNT2=59;//55;
TIMSK2 |= (1 99) <
ms10++;
cntr = 0;
>
>
float getCurrent() <
int sensorRead = 0;
for (int i=0; i = CurrentLevel) <
stop_shake();
if (CURRSHAKE == LEFTSHAKE) <
CURRSHAKE = RIGHTSHAKE;
> else <
CURRSHAKE = LEFTSHAKE;
>
start_shake();
>
// Проверяем значение датчика тока. Если значение больше порогового (расчетное 5А),
// то деактивируем шейкер, меняем CURRSHAKE на противоположное (LEFTSHAKE, RIGHTSHAKE)
// и активируем по-новой.
>
void start_shake() <
digitalWrite(CURRSHAKE, LOW); // Подаем сигнал на активацию шейкера
shaketime = 0;
flip = true;
delay(500);
>
void stop_shake() <
digitalWrite(CURRSHAKE, HIGH); // Подаем сигнал на деактивацию шейкера
flip = false;
// stopshake = 0;
>
void startdovod() <
digitalWrite(DOVOD, LOW); // Подаем сигнал на активацию доводчика (Прометей)
flipD = true;
>
void stopdovod() <
digitalWrite(DOVOD, HIGH); // Подаем сигнал на деактивацию доводчика (Прометей)
flipD = false;
>
void lcdTimer() <
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print(«shake:»);
lcd.setCursor(6, 0);
lcd.print(SHAKERSTEP/60 — shaketime/60);
lcd.print(«/»);
lcd.print(SHAKERSTEP/60);
lcd.print(» «);
>
void lcdCurrent() <
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print(«C:»);
lcd.setCursor(2, 1);
lcd.print(getCurrent(), 1);
lcd.print(«/»);
lcd.print(CurrentLevel, 1);
>
int buttonRead() <
int readState = 0;
int returnCode = 0;
readState = !digitalRead(SHAKERSTEPUPPIN);
returnCode = readState;
readState = !digitalRead(SHAKERSTEPDOWNPIN) * 2;
returnCode+=readState;
readState = !digitalRead(MANUALSHAKE) * 4;
returnCode+=readState;
if (returnCode > 0) < delay(200); >
//lcd.setCursor(0,0);lcd.print(returnCode);
return returnCode;
>
void lcdMenu() <
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print(«1.Timer set»);
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print(«2.Current set»);
lcd.setCursor(0, 0);
>
void lcdCurrentMenu() <
lcd.clear();
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print(«Current lvl:»);
lcd.print(CurrentLevel,1);
>
void lcdTimerMenu() <
lcd.clear();
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print(«Timer set:»);
lcd.print(SHAKERSTEP/60);
>
void buttonProcced(byte buttonState) <
// Ручной shake
if ((buttonState == 4)&&(!showMenu)) <
start_shake();
>
// Ручной dovod
if ((buttonState == 3)&&(!showMenu)) <
startdovod();
>
// вызов меню
if (buttonState == 3) <
menuItem = 1;
lcd.clear();
showMenu = !showMenu;
if (showMenu) <
lcd.blink();
lcdMenu();
>
if (!showMenu) <
byte lowByte = ((SHAKERSTEP >> 0) & 0xFF);
byte highByte = ((SHAKERSTEP >> 8) & 0xFF);
EEPROM.write(eppromaddr, lowByte);
EEPROM.write(eppromaddr+1, highByte);
EEPROM.write(eppromaddr+2, CurrentLevel*10);
lcd.noBlink();
lcdTimer();
lcdCurrent();
>
>
// кнопка вниз в основном меню
if ((showMenu)&&(buttonState == 2)&&(menuItem =8)
lcdCurrentMenu();
>
// кнопка Ок в меню тока
if ((menuItem == 4)&&(buttonState == 4)) <
buttonState = 0;
menuItem = 1;
lcd.clear();
lcdMenu();
>
// кнопка Ок — выбор меню таймера
if ((menuItem == 1)&&(buttonState == 4)) <
menuItem = 3;
buttonState = 0;
lcdTimerMenu();
>
// кнопка вниз в меню таймера
if ((menuItem == 3)&&(buttonState == 2)) <
SHAKERSTEP-=300;
if (SHAKERSTEP 3600)
lcdTimerMenu();
>
// кнопка вверх в меню таймера
if ((menuItem == 3)&&(buttonState == 1)) <
SHAKERSTEP+=300;
// if (SHAKERSTEP > 0)
if (SHAKERSTEP > 3600)
lcdTimerMenu();
>
// книпка Ок в меню таймера
if ((menuItem == 3)&&(buttonState == 4)) <
menuItem = 1;
lcd.clear();
lcdMenu();
>
>
void inits() <
ZeroLevel = 0;
for (int i=0; i 0) < buttonProcced(buttonState); >
if (ms10>tms10) <
tms10 = ms10;
if (tms10%1000==0) < // выполнение каждые 10 сек
shaketime += 10;
if (!showMenu) <
lcdTimer();
lcdCurrent();
>
>
Физически все готово. После нескольких танцев с бубном при соединении контактов, система заработала. В определенный промежуток по времени срабатывал таймер, рычаг шевелился и при заедании начинал движение в обратном направлении. После чего на экране высвечивался обратный отсчет до следующего запуска.
Отладка
Но отладить логику оказалось немного сложнее. Система делалась под два котла: «Прометей» и «Buderus». С виду они похожи, но система колосников совершенно разная на практике. «Buderus», допускает частое и продолжительное шевеление колосниками, в отличие от «Прометея», который легко выкидывает содержимое топки. Также в «Прометее» необходимо обязательно вернуть в обратное положение рычаг колосников.
Поэтому в коде для «Прометея» было решено задействовать еще одну возможность автомобильного стеклоочистителя — третий контакт, который возвращает дворники на место.
Система работает второй год. Когда на улице -40 реально выручает, а то приходилось несколько раз за ночь вставать и дергать этот рычаг. Код программы далеко не идеальный, но к сожалению я не программист, как и тот человек который это придумал и начал воплощать первый вариант. Если будет конструктивная критика — то можете помочь его оптимизировать для тех, кому он может пригодиться.
Источник
Установка встряхивателя колосников на Будерус
Для просмотра онлайн кликните на видео ⤵
Внесение изменений в конструктив вертикального колосника твёрдотопливного котла Dakon Bosch Buderus.Подробнее
будерус прометей даконПодробнее
Колосник для котла Buderus (производитель ПК Агро-деталь Барнаул)Подробнее
Автоматический встряхиватель колосников котла Zota CarbonПодробнее
Как поменять колосник на budruseПодробнее
Обзор и установка котла Buderus Review and installation of the boiler BuderusПодробнее
Обзор комнатных регуляторов Buderus серии EMS plusПодробнее
Обзор котла Zota Carbon и автоматического встряхивателя колосниковПодробнее
Автоматический встряхиватель колосников, )подробноПодробнее
Как исправить Зависание угля в шахте котла buderus logano s111-2 12квт (часть 2)Подробнее
BUDERUS LOGANO S111-2 12 ОТЗЫВ ЗА 7 ЛЕТ ЭКСПЛУАТАЦИЙ В СИБИРИ.Подробнее
Отопление дома газовым котлом Buderus. Преимущества газового котла.Подробнее
Монтаж стального котла Buderus Logano S131 HПодробнее
Обзор котла Zota carbon 60кВт. встряхиватель автоматическийПодробнее
Небольшая презентация наших колосников для котлов Bosh, Buderus, Dakon (Бош, Будерус, Дакон)Подробнее
Почему Будерус — лучший. И немного болтовни.Подробнее
Мастер Юнаш. Установка котла BUDERUS в деревянном доме!Подробнее
Источник