Разработка GSM модуля для управления электрокотлом

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Вот и предложение последовало:

Наше предложение для простого варианта получилось следующим:
Связь с котлом - проводная, в комплекте - один прецизионный термодатчик (точность +/- 0.5 град), дополнительный вход для внешнего термостата,
блок питания 220 / 12, руководство по эксплуатации, упаковка.
Возможности:
- управление котлом в суточном или недельном или фиксированном режиме
- управление котлом от внешнего термостата
- наличие голосового интерфейса при дозвоне
- настройка параметров с мобильного телефона
- настройка параметров через WEB интерфейс с компьютера
- просмотр параметров системы с помощью мобильного телефона
- просмотр параметров системы через WEB интерфейс с помощью компьютера
- предупреждение дозвоном или СМС при выходе температуры из разрешенного диапазона

Цена комплекта - 2300 ... 2400 руб.
При согласовании предварительной цены готовы поставить первую партию изделий в конце мая - начале июня (до 10 июня).
Мои замечания, сейчас директору зашлю:
Нечего заморачивыаться прецезионным термодатчиком;
Пару входов надо бы иметь для сигнала аварии - просто реагирует на замыкание сухих контактов.
а може компьютер не надо задействовать?
Господа, ваше мнение.

 

До завтра, домой ухожу. Завтра тока после обеда подключусь, на Warmos c утра. В цех, где их собирают. Заморочки с новым Warmos RX. Пока ещё ни одного не выпустили.

 

Да, один канал на проток и один на давление (сигнализация). И еще одно - ВЫКЛЮЧЕНИЕ котла - реле в цепь управления реле перегрева. Котел пошел в разнос - залипло реле или ТН вытек, а остановить - только понижением температурной уставки. При этом насос будет работать дальше. Надо бы иметь возможность дистанционного обесточивания.

Да никакой он не прецизионный - обычный DS1820

Да нет, лучше с компом. Так ломает общаться при настройках с электронной женщиной СМСками.
Цена уже получше - хорошо бы тыщи в 4 на выходе уложиться!

 

А это уже заморочки. Пока погодим.

 

Принято.
Во первых - на GSM модуле программировать недельные графики, то хронотермостат не нужен. А он стоит таких же денег.
Во вторых - потребитель через интернет регистрируется на сайте производителя GSM модуля и через код связывается со своим GSM модулем - всё отображается на экране компьютера. Кофигурируй как хочешь. У разработчика это уже существует для транспорта, частный пример рефрежераторы. Так что Мастеркит не катит.
Обещаю держать в курсе. Сегодня был техсовет у директора. С изложенными здесь коррекциями даём добро на разработку. Могу пообещать дать Вам один из первых образцов на опробирование и изложение замечаний и пожеланий. Забирать назад конечно не буду.

 

Так это другое дело, мастеркит не замахивается на такое. Он делает независимую систему. Грёкнется этот производитель со своим сайтом - и все, выкидывай приблуду. Но тем не менее интересно. Я бы купил, чтобы пощупать. Сделать интерфейс под андрюшку, ну и огрызок не забыть

 

Он ставит климатконтроль на Волги. Да и не позволим грёкнуться, перехватим.
Пару месяцев ждёмс. Ежели обстоятельства позволят, то бесплатно передам, с Вашими отзывами конечно взамен.

 

Жаль зима кончилась...

 

А Вы не задумывались над тем, что у всех разные не только котлы но и телефоны? Готовое решение гарантирующее нормальную работу котла может дать только его производитель. Такое решение для котлов ZOTA есть:
"Модуль GSM позволяет устанавливать и менять основные параметры котлов (температуру теплоносителя, температуру в помещении, мощность котла и режим работы), контролировать параметры системы отопления и получать сообщения о сбоях в работе системы отопления. Для сотовых телефонов, работающих на платформе Android и телефонов Apple, написаны специальные программы, позволяющие максимально удобно представить процесс управления котлом. Их можно скачать бесплатно на сайтах Google Play или Apple Store. Для телефонов, поддерживающих Java, написана программа для упрощения отправки смс, а телефоны не поддерживающие Java, работают с котлами посредством отправки и приема cмс."
Надо ли изобретать велосипед?
Другое решение - использовать готовые системы, например GSM Сапсан. Тогда можно объединить функции управления и контроля за электрокотлом и охранную сигнализацию.
Если говорить про цену изделия, то себестоимость - это не конечная цена, умножьте на 2, тогда получите минимальную розничную цену.

 

Мы не о Зота, мы о ЭВАН. Функционал, который Вы процитировали и предлагается к реализации. Чего повторять то. Велосипед? Так когда это делала Зота это УЖЕ было велосипедом, и ничего, торгуют. С ЭВАНовским велосипедом ситуация иная. Он идет к половине котлов, продаваемых в России. А Зота - только к Зоте (сам котел нормальный, но сколько их продается - не знаю). Наверное таки стоит произвести этот велосипед, раз у него уже готовый рынок сбыта.

Самый худший вариант готовой системы.

Верно. Даже 5 тыс. цена проходная. У Зоты дороже.

 

В прошлом году ЗОТА продала почти 40 тысяч котлов, и из них около 15 тысяч - на которых может быть установлен модуль GSM.
Общее количество проданных котлов ЗОТА публикует на своем сайте.

 

Наше руководство признаёт, что основной конкурент в России, это ЗОТА. Лет 8 назад был Руснит. Я тоже немало сил приложил, что бы оставить в зади Руснит. Теперь очередь за ЗОТОЙ.
А почему Брянск? Вы что, торговый представитель? Котлы то делают в Красноярске.
Ещё в 6 году я за вас (не к Вам конкретно) взялся. Не услышали меня. Чёй то не грузится в вёрде.

 

Да, 40 тыс. это уже не мало. Интересно, сколько купили GSM модулей? Насколько товар востребован?

 

Попробую прямо сюда.

АНАЛИЗ СХЕМЫ КОТЛА UNITERM
ЭВТ-6

Мощность котла составляет 6 кВт, питание 220В, однофазное. Нагрев теплоносителя осуществляется с помощью блока ТЭНов, состоящего из трёх ТЭНов по 2 кВт мощности.
Котёл имеет клеммы для подключения циркуляционного насоса и клеммы для подключения воздушного датчика.
Изделие имеет следующие датчики:
1. Воздушный термодатчик LM335 для контроля температуры в отапливаемом помещении.
2. Термодатчик LM335 для контроля температуры теплоносителя, расположен в верхней части колбы в защитной трубке, заполненной термопастой.
3. Аварийное термореле ТК24-02-1-95˚С с самовозвратом для отключения силового питания при превышении температуры теполоносителя 95˚С.
В состав котла входит автомат защиты по силовому напряжению.
Рассмотрим структурную электрическую схему котла:
1. Узел коммутации (включение, отключение) силового напряжения.
2. Узел низковольтного питания для узла автоматики.
3. Узел автоматики и управления с датчиками.

Узел коммутации силового напряжения.
Узел коммутации конструктивно расположен на отдельной печатной плате, которая при возникновении неисправности легко заменяема.
Коммутация силового напряжения осуществляется с помощью электромагнитных реле типа NT90RNCE 220 CV 40A 250V, каждый ТЭН подключается к силовому напряжению своим реле. Питание обмоток применяемых реле составляет 220В переменного напряжения, максимальный коммутируемый ток 40А (три реле эквивалентны одному пускателю на 40А).
Для гальванической развязки узла коммутации силового напряжения от узла автоматики и управления (силовое напряжение 220В со стороны узла коммутации не попадает на узел автоматики даже через большое сопротивление) применяются оптосимисторы МОС 3063, выполняющие дополнительно функцию включения и отключения ТЭНов в момент равенства нулю питающего переменного напряжения. Применение оптосимисторов декларировано в рекламном буклете завода изготовителя электрокотла UNITERM, как “симисторная схема искрогашения”. По данному моменту есть некоторые замечания:
1. Нагрузка оптосимисторов носит индуктивный характер – обмотка реле, а нагрузка защищаемых контактов реле носит активный характер – нагревательный элемент (ТЭН). По причине разного характера нагрузок между переменными токами, протекаемыми через обмотку реле (оптосимистор) и через контакты реле (ТЭН), будет наблюдаться разность фаз – нулевые значения напряжения не совпадают. Чем больше индуктивность обмотки реле и меньше активное сопротивление ТЕНов, тем больше значение напряжения, при котором происходит замыкание и размыкание контактов реле. Величина искры прямо зависит от величины коммутируемого напряжения.
2. Отрезок времени между двумя ближайшими нулевыми значениями напряжения (50 Гц) составляет 10 миллисекунд. Величина задержки срабатывания контактов реле даже для слаботочных реле составляет: по справочнику для реле РСМ 5÷25 миллисекунд. При таких значениях задержки срабатывания реле эффект искрогашения с помощью подачи переменного напряжения на обмотку реле через симистор с коммутацией напряжения при нулевых значениях сводится на нет.
3. Конструкция электромагнитных реле, обмотки которых запитываются переменным напряжением, предусматривает не размыкание контактов при кратковременном нулевом значении напряжения (нулевое значение сетевое напряжение с частотой 50 Гц принимает каждые 10 миллисекунд). При подаче переменного напряжения на обмотку реле, управляемого по паспортным данным постоянным напряжением, будет наблюдаться дребезг контактов с частотой 100 Гц.
Следуя принципу “практика – критерий истины”, необходимо нагрузить реле мощными ТЭНами, демонтировать (разломать) корпус одного из реле и визуально оценить процесс коммутации.
Истинное назначение функции включения и отключения ТЭНов в момент равенства нулю питающего переменного напряжения будет рассмотрено далее (Узел автоматики и управления с датчиками).

Узел низковольтного питания для узла автоматики.
При формировании низковольтного питания (вторичный источник) понижающий трансформатор не применяется. Понижение переменного напряжения осуществляется с помощью последовательной RC-цепочки. Далее напряжение выпрямляется и подаётся на маломощный стабилизатор напряжения 78LO5. Микроконтроллер узла автоматики запитывается постоянным напряжением 5 В от стабилизатора 78LO5.

Узел автоматики и управления с датчиками.
Узел автоматики и управления состоит из микроконтроллера PIC16F870-1/SP, который управляет оптосимисторами МОС 3063 и организует работу индикаторов, расположенных на панели управления. Основное назначение микроконтроллера – контроль температуры теплоносителя и контроль температуры в отапливаемом помещении.
Информация о значениях температур в микроконтроллер поступает с термодатчиков LM335 (изготовитель National Semiconductor): при изменении температуры на один градус изменяет напряжение, поступающее с термодатчиков на микроконтроллер, на 0,01 В. Такой тип термодатчиков называется аналоговым. Слабым моментом аналоговых датчиков является чувствительность к паразитным электрическим наводкам, особенно при работе на малых токах.
Ранее было отмечено, что со стороны узла коммутации микроконтроллер имеет гальваническую развязку по сетевому напряжению. Со стороны низковольтного питания такой развязки нет (бестрансформаторное питание). Все помехи, паразитные наводки по силовому напряжению берёт на себя стабилизатор напряжения 78LO5. Постоянным источником электрических наводок в изделии являются цепи коммутации катушек (обмоток) реле (индуктивности): возникшая при подключении или отключении катушек реле к сетевому напряжению, паразитная помеха поступает через стаблизатор напряжения 78LO5 на микроконтроллер и, в частности, на цепи подключения термодатчиков LM335. Для устранения данного нежелательного процесса коммутация катушек реле производится с помощью оптосимисторов МОС 3063, которые включают и отключают катушки реле в моменты равенства нулю сетевого напряжения (с искрогашением ничего общего не имеет), что существенно уменьшает уровень паразитных наводок от коммутации катушек реле.
Опишем алгоритм работы узла автоматики. На панели управления можно задать:
1. Температуру теплоносителя (термодатчик котла).
2. Температуру в отапливаем помещении (воздушный датчик).
3. Количество рабочих ступеней (1, 2, 3, отображается суммарная мощность, для нашего случая 2, 4, 6 кВт).
В процессе работы котла, независимо от режима включен или не включен нагрев, на индикаторе можно увидеть текущую температуру теплоносителя и температуру отапливаемого помещения. Узел автоматики поддерживает режим нагрева при температуре теплоносителя и при температуре в отапливаемом помещении меньше заданных величин. При достижении текущей температуры заданных значений, для какого либо датчика происходит отключение нагрева. Алгоритм допускает работу котла без воздушного датчика.
Алгоритм работы с тремя рабочими ступенями предусматривает последовательное отключение (включение) ступеней: в режиме нагрева текущая температура (повышается) меньше заданной на 2 градуса – отключается одна ступень (ТЭН), меньше на 1 градус – отключается ещё одна ступень; в режиме охлаждения текущая температура (понижается) меньше заданной на 2 градуса – включается одна ступень, меньше на 3 градуса – включается вторая ступень, меньше на 4 градуса – включается третья ступень. Такой алгоритм работы при правильном выборе мощности котла для конкретного отапливаемого помещения позволяет отопительной системе автоматически выйти на оптимальный режим по потребляемой мощности и свести к минимуму частоту коммутации нагревательных элементов.
Микроконтроллер отслеживает время работы каждого ТЭНа. В режиме работы котла с включёнными одной, двумя ступенями для равенства времён работы каждого ТЭНа происходит переключение рабочих ТЭНов (ротация).
В аварийном режиме работы (узел автоматики неисправен, ТЭНы постоянно включены) при достижении температуры срабатывания аварийного термореле узел автоматики отключается, подача сетевого напряжения на оптосимисторы прекращается, силовые реле отключают ТЭНы, на панели управления загорается индикатор “перегрев”.
Обрыв цепей рабочих термодатчиков индицируется на цифровом индикаторе двумя прочерками.
Узел автоматики с цепями низковольтного питания микроконтроллера конструктивно выполнен на отдельной печатной плате, совмещённой с панелью управления. При возникновении неисправности узел автоматики легко заменяем.
Датчик наличия теплоносителя, декларируемый в рекламном буклете завода изготовителя, на самом деле отсутствует.
Индикация целостности предохранителя цепи питания циркуляционного насоса, декларируемая в рекламном буклете завода изготовителя, на самом деле отсутствует.
Колодка для подключения пульта дистанционного управления в конструкцию котла не входит.
Ремонтопригодность изделия высокая. Ко всем конструктивно законченным узлам имеется свободный доступ. Количество разъёмов сведено к мнимому. При необходимости можно заменить микроконтроллер, не демонтируя узла автоматики.
Немного о себестоимости электронной части. Стоимость комплектующих примерно не превышает 500 рублей. Такая низкая стоимость электронной части с такими большими функциональными возможностями изделия достигнута благодаря применению микроконтроллера. Практически всю схемотехнику узла автоматики заменили математической программой, записанной в микроконтроллер. Для более полной оценки себестоимости электронной части необходимо к стоимости комплектующих прибавить стоимость интеллектуальной собственности завода изготовителя: программная часть изготавливаемого котла.
Надёжность изделия. Практически надёжность узла автоматики целиком зависит от грамотности программиста-электронщика, который вёл разработку и отработку рабочей программы. Квалификация его мне неизвестна. Здесь уместно привести цитату из Интернета:
Если говорить о надёжности ПЛК (программируемые логические контроллеры, применяемые в промышленной электронике), то она сопоставима с надёжностью простого микроконтроллера, реализованного в виде интегральной схемы. В обоих случаях всё зависит от квалификации программиста. Методы, препятствующие зацикливанию программ, которые свойственны ПЛК, абсолютно реализуемы на микроконтроллере.
Испытания котла проводились на стенде с циркуляционном насосом. Отопительный контур открытого типа с расширительным бачком. С естественной циркуляцией и с закрытой системой отопления испытания не проводились, конструкция стенда не предусматривает этого. Отказов при испытаниях не наблюдалось.
Для более детального исследования необходимо было приобрести электрокотёл с трёхфазным питанием 380 В.
Вывод.
К сожалению следует признать, что компания “ЭВАН” сильно отстаёт по отношению к фирме “Красноярскэнергокомплект” в области разработки электрокотлов, отвечающих современным требованиям к бытовой технике. Прежде всего это касается применению микроконтроллеров в разрабатываемой продукции и отсутствия отладочного оборудования, необходимого для программирования микроконтроллеров. Заказ узлов автоматики для разрабатываемых изделий сторонним организациям влечёт за собой серийное изготовление их также на стороне, что влечёт за собой увеличение себестоимости электрокотла. Про экономическую независимость тоже не следует забывать. Изменение цен на покраску серийно выпускаемой продукции – это цветочки по сравнению с изменением цен на программируемые узлы автоматики для серийно выпускаемой продукции.-
Применение микроконтроллеров в разработках новых изделий влечёт за собой совершенно новый подход к процессу разработки. Паяльник заменяется компьютером. При выпуске серийной продукции большинство необходимых доработок схемотехники сводится к коррекции программы на компьютере. Доработанные таким образом микроконтроллеры можно отсылать в сервисные центры для замены в ранее изготовленной продукции. Индивидуальные требования клиентов так же легко выполнимы путём коррекции программы.
В настоящий момент отставание в области разработки (это не касается выдачи готового изделия) можно преодолеть за 4÷6 месяцев с затратами на оборудование, комплектующие и зарплату 400÷600 тысяч рублей на базе лаборатории теплотехники.

Анализ схемотехники и испытания котла провёл:

Ведущий инженер-разработчик_/А.Н. Антонов/

 

Ставил на даче контроллер управления электр. котлом по GSMсети. Представляет из-себя корпус на дин рейку. Настраивается очень просто, вернее настроек и нет. Работает месяца 3. Буду на даче сфотографирую щит с контроллером.
Выполняемые функции
1.) Два датчика температуры. По одному из датчиков температуры, происходит управление, второй датчик температуры просто как информационный.
2.) 4 дискретных гальванически изолированных выхода. 1выход – термостат, 2 – индикатор охр. системы, 3 – сирена, 4 – выход управляемый командой СМС.
3.) 3 гальванически изолированных входа. 1вх – постановка на охрану, 2вх – контроль сети 220В, 3вх. – Авария.
4.) 4 входа подключения охранных и пожарных датчиков, причем на шлейфе 24В и можно подключить двух проводной дымовой датчик, который питается по шлейфу.
Оповещение и команды по СМС. Из настроек только номера телефонов.
Собранный щит представляет из-себя законченный шкаф управления котлом и охранной системой на 4 шлейфа. Рабочий диапазон контроллера GSM -40 до +85.
Контроллер к котлу подключается вместо комнатного термостата.

Самое интересное, что контроллер ни как не вмешивается в работу котла, а только работает как комнатный термостат. Прост в настройке, обслуживании, монтаже. Поставил и забыл.