Ракетный котел - 2

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Нормально сконструированное китайское железо, не сложно переделывается в наше железо. Нам от Китайцев фактически надо только железку под ПО и Иошники, а перефирию можно и самим слепить с использованием нормальных проводов и пр. атрибутов. У них как правило на плате под детали место всегда есть, а вод деталей самих часто нет, но кто мешает к примеру на вход усилителя термопары поставить пару индуктивностей и тройку конденсаторов, если под их установку место есть, а полученный из Китая аппарат термопару как антенну использует. Для брендов электронику тоже Китайцы делают, только там детали все на своих местах стоят.

 

Просто надо читать отзывы и не хватать самое дешевое... Частенько в отзывах про "эконом-варианты" пишут, а "полные" версии стоят всего на пол доллара - доллар дороже.
Хотя, бывают варианты.
Кстати, похоже, что дроны для удара по базе Хмеймима тоже на Ардуинах собирали: UNO, пара рулевых машинок и блок GPS... 40...50 долларов на всю электронику...

 

PIC контроллеры. промка.

 

У доброго человека свои проекты есть, он только спонсировать хотел, а не сам что-то организовывать. Нельзя объять необъятное.
Готов поспорить, что я знаю больше людей готовых купить готовый продукт)

Термопара стоит на уровне входной щели, но не внутри бункера, а просто касается снаружи одного из кирпичей футеровки. Так что измеряет именно температуру кирпича в этой области.

Сегодня собирал "домашний" контроллер:


Маленькая коробочка получилась. Внутри плата контроллера, трансивер на 2.4 ГГц, дисплей, динамик и пара светодидов.
На экране - достаточная подборка информации о работе котла:
Температура райзера, бункера, воды, установленная температура, время работы и углы сервоприводов.
Была мысль туда еще поставить датчик комнатной температуры, может и поставлю, позже.

А вчера решил чуть "дать котлу свободу", позволил одну загрузку поработать на повышенной мощности и устроить в доме весьма летнюю погоду.
График получился такой:

То есть, просто дольше получается открытой первичка по времени с начала запуска. Дает чуть больший "разгон" бункеру. А дальше как обычно - глушится в "ноль".
Следовательно, вот этот первоначальный этап работы и определяет дальнейший выход мощности. Добавить еще мощности в дальнейшем процессе можно (просто еще на несколько минут включится первичка), но уменьшить - не получится.

Да, меня неоднократно просили помочь разобраться с чертежами котла - постараюсь найти время и снять ролик - инструкцию по использованию СкетчАп... Или уже есть такая инструкция где-то на Ютубе? Ну да ладно, сниму еще одну, индивидуально для модели котла.

А чертежей с размерами каждой детали у меня нет. Такие чертежи есть только на цеху, где делали мне котлы. Вот просто открывали модель котла и "рулеткой" замеряли нужные размеры, записывая от руки на кучу разрозненных листочков. Но их понять сможет только местный технолог. Да и не дадут они эти листочки.

 

Сегодня встречался с технологом. Вроде изготовление "моего" котла (большая мощность) стронулось с места...
Сейчас технолог смотрит чертежи, если изменений не будет, я выложу то, что я наделал...

UPD: Сначала думал использовать для бункера 321 сталь (колосниковые трубы), потом посмотрел, что у 304 жаропрочность такая же (600...650С постоянного нагрева и 750...800С кратковременный нагрев)... Всю 321 заменил на 304, а "холодную" зону заменил на 201 сталь, у которой рабочая температура до 350С.

 

голубенькая - это положение заслонки вторички?
оно изменяется от 0 до 180?

 

Я правильно понял, что судя по графику вся закладка сгорела за 2 с небольшим часа?

 

Так точно. Но программно там не бывает ровно 0 или 180 градусов. 0 это разве что когда котел вообще не работает, а 180 если стабильно держится выше 1000 градусов.

Нет, конечно, просто показал самый интересный участок графика. Вся закладка горела часа 4 с половиной. Ну как закладка... 5 поленьев там было небольших.

Всё-таки установил еще и датчик комнатной температуры. Пришлось его вынести наружу, так как электроника тоже тепло выделяет и внутри корпуса температура получается чуть выше наружной.
Выглядит внешне теперь так:

Датчик вот в том углублении на крышке расположен. Это не кнопочка!

И еще внесу ясность:
Это система из нескольких отдельных контроллеров, построенная на беспроводной связи.

Главный контроллер - с большим экраном, в нем основной алгоритм управления процессами котла и все нужные для работы настройки. Дополнительно он также обрабатывает данные с датчиков температуры подачи и обратки.

"Нижний" контроллер отвечает за работу сервоприводов (принимает от главного контроллера углы сервоприводов и переводит эти цифры в сигналы управления, понятные для сервоприводов). Напрямую управлять с главного контроллера сервоприводами по проводам невозможно - слишком длинные провода получатся, и там помех больше возникает, чем полезного управляющего сигнала. Даже если делать экранирование кабеля. Также этот контроллер обрабатывает данные с термопар бункера и райзера, и передает в главный контроллер значения температур с этих датчиков.

"Домашний" контроллер занят приемом данных с главного контроллера и передачей этих данных в понятном для пользователя виде на собственный экранчик и через ЮСБ на компьютер. Также имеет световую и звуковую сигнализацию, призванную сообщить пользователю о необходимости каких-то действий (загрузить котел или пойти проверить лично, когда что-то там "не так", с чем автоматика почему-то сама не может справиться).

 

Концепция контроллеров не понятна. Вроде главный контроллер должен около котла находится, чтобы мог управлять горением в одиночку. А остальные, при необходимости, сервисные.

 

Главный контроллер и управляет всем процессом. Однако, чтобы он мог надежно управлять сервоприводами через ШИМ, провода, по которым этот ШИМ передается, не должны быть очень длинными. Уже где-то с 300 мм начинают проскакивать помехи в сигнале, и с увеличением длины сервоприводы все более "колбасит". Особенно те сервоприводы, которые дешевле 20 долларов за штуку (на проект по авиации общей стоимостью более 3К долларов не грех ставить сервы по 50-80 долларов, но для котла это как-то дороговато).
Я много чего пробовал для защиты от помех при передаче ШИМ по длинным проводам - ставил экранированные кабели, всякие фильтры подбирал... пока не определил для себя более простой и, в результате, более дешевый по затратам времени и усилий способ: передавать по длинным проводам не ШИМ, а цифровое значение, которое уже рядышком с сервоприводами кодируется в ШИМ.
Теперь я мог, например, установить исполнительный механизм на самом конце 6-ти метрового крыла самолета Cessna и без помех управлять тем механизмом с контроллера на приборной панели.
Такой способ стоил просто дополнительных 5 долларов за какую-то "Ноно" возле сервоприводов. И исчезла необходимость покупки дорогих и более стабильных сервоприводов. По надежности... ну пока в авиации не было ни одного отказа такой системы или "глючного" поведения сервоприводов. Главное, максимально укротить провода, по которым ШИМ передается. Нередко сам контроллер я вообще креплю на корпус сервопривода, и длина тех проводов получается в пару сантиметров.
Что еще удобно - таким образом можно управлять и двумя, и даже шестью сервоприводами (по количеству доступных ШИМ выходов Ардуино Нано) всего по трем проводам.

Когда делал котловый контроллер, сначала тоже сделал всё на одном главном контроллере и подключил сервы прямо к нему проводами. Но первое же включение показало, что так делать нельзя - сервы буквально с ума сходили. Заменил кабеля на экранированные - чуть помогло, но все равно было мало работоспособным. Сервы жили собственной жизнью, мало зависящей от сигналов управления с контроллера.

Ставить главный контроллер на полу, возле приводов, я не хотел - это неудобно. А чтобы было удобно, нужно вести к сервам чуть ли не 2 метра проводов.

Поэтому вспомнил тот вариант, который применяю для авиации, и влепил возле сервоприводов еще одну Ардуинку. И сразу всё заработало, как нужно. Без помех. Вот так и работает у меня до сих пор.

Но все равно от главного контроллера идет более десятка проводов к нижней части котла - это и провода питания/управления сервоприводами, и провода для двух усилителей термопар (удлинять сами термопары компенсационными проводами, чтобы расположить усилители в главном контроллере - идея более догорая и весьма неразумная).

Но, получается, что "нижний" контроллер работает на очень малую долю от своих возможностей - всего лишь управляет сервоприводами, обрабатывая поступающий по последовательной шине сигнал от главного контроллера. Логично было возложить на "нижний" контроллер и работу с усилителями термопар, расположенными прямо рядышком. Тогда будет достаточно всего четырех проводов меду контроллерами: +6 V, ground, rx, tx.
Но... не люблю я что-то цеплять на "rx" контроллера - тогда при перепрошивке приходится этот контакт отсоединять, а это лишняя суета. Нет, можно, конечно, сделать соединение и через программный последовательный порт, чтобы не трогать "железячный rx"...

Однако, пришла другая идея: у меня ведь все равно будет радиомодуль в главном контроллере - ну не тянуть же несколько метров кабеля для подсоединения к домашнему компьютеру и сигнализатору, да и не хотелось сам сигнализатор навеки "прибивать гвоздями" к одному определенному месту в комнате.

Например, днем я кладу сигнализатор у себя над рабочим столом, а на ночь забираю ближе к месту моего сна.

Сигнализатор нужен как воздух - к котлу мне ходить далеко, а посматривать, что там происходит, все равно нужно.

Так вот, если радиомодуль все равно будет, по что стоит сделать связь с "нижним" контроллером беспроводным способом? По дополнительным расходам на "железо" стоит всего 1 доллар - именно такова цена одного трансивера на 2.4 ГГц

И не нужно тянуть провода через весь котел. Даже питание, в случае чего, от главного контроллера тянуть не нужно - можно "нижний" контроллер запитать совершенно индивидуально.

В общем, всё дело в расстояниях. На сегодняшний день, если нужно тянуть 4-5 и более проводов на несколько метров куда-то, то удобнее (и гораздо надежнее) поставить "на том конце" еще один контроллер, и организовать передачу данных либо по одному-двум проводам, либо вообще без проводов.

Сейчас даже проводным домашним телефоном мало кто пользуется в быту - провода не удобны. А беспроводные способы передачи стали на порядок доступнее как по цене, так и по удобству изучения/применения.

Вот потому и 3 контроллера получается. Если захочу подключить данные с уличной погоды (температура, влажность...), то будет еще и четвертый контроллер где-то вне помещения.
Если захочу управлять насосом (он у меня в кухне стоит), то будет и пятый контроллер с трансивером. Гипсокартонные стены я уж точно сверлить не буду, чтобы провести туда кабель. А розетка с 200 Вольт рядом найдется. Больше и не нужно ничего, чтобы заработало.

 

Поначалу использовал такой же сервопривод. Пару месяцев работал при длине проводов 6 метров. Глюков не замечено. Отказался в пользу более дешевого и надежного ШД. Уже два года работает в жестких условиях, ничем не защищенный, с нанятыми истопниками. И умирать пока не собирается.

 

Руслан, фактически заслонке нет смысла открываться в диапазоне 0...180:
- 0 - заслонка закрыта "|"
- 45 - промежуточное положение "/"
- 90 - заслонка полностью открыта "-"
- 135 - промежуточное положение с обратной стороны "\"
- 180 - заслонка опять закрыта с "обратной стороны" "|"
Достаточно работать в диапазоне 0...90:
- 0 - закрыто
- 90 - полностью открыто.
Причем степень "открытия" заслонки в диапазоне от 60 до 90 градусов практически не влияет на проходное сечение... Т. е. количество воздуха при 60 и при 90 градусах открытия заслонки практически одинаково.
Кроме того, насколько я знаю, сама машинка работает в диапазоне ±60 (всего 120 градусов - "This high-torque standard servo can rotate approximately 120 degrees (60 in each direction)."), т. к. на шестерне установлен упор, предотвращающий дальнейший проворот (который, впрочем, может быть удалён).
UPD: Кстати, с форума:
"Евгений (19.10.2017)
Как добиться 180 град? Запустил стандартный пример ардуино servo sweep, где for (pos = 0; pos < 180; pos += 1) и for (pos = 180; pos>=1; pos-=1), но при этом визуально крутится именно на 120 градусов!
Источник https://arduino-ua.com/prod272-MG996R_servo_15_kg "

 

Такое обилие контроллеров и проводов сильно на любителя. Думаю, достаточно, просто выносного пульта с комнатным датчиком температуры с индикатором и диодом " подкинуть дров". Даже ручное управление заслонкой думаю будет лишним. Провожу опыт с модулем НС-12. Дальность до километра.

 

Даже и комнатного датчика с индикатором много, тем более если индикатор перегорит, то человек может замёрзнуть пока будет ждать когда он загорится.
Лучше всего написать просто в инструкции - как холодно стало - иди подбрасывай дрова иначе замёрзнешь.

 

@StarykovMih, в данном случае задается угол поворота тяги сервопривода.
0 сервопривода соответствует 0 на заслонке
180 сервопривода соответствует 90 на заслонке
90 сервопривода, соответственно, соответствует 45 на заслонке.
Но и то, приблизительно. Главное, что 0 на сервоприводе должен соответствовать полностью закрытой заслонке. А дальше уже подбирается длиной "плечей" так, чтобы 180 сервы соответствовало максимальному полезному открытию заслонки. Полезному - в том смысле, что если, к примеру, максимально открытая заслонка дает 50 см2 сечения, а дальше канал моет пропускать только 30 см2, то при 180 градусов на серве нужно установить зазор по заслонке не 50 см2, а меньше, ближе к 30 см2, так как регулировка самой заслонки выше 30 см2 не особо скажется на работе котла и возникнут логические противоречия с алгоритмом управления.
Как пример, вот сервопривод вторички сработал на 180 градусов, но при этом заслонка вторички открылась примерно на 60-70 градусов (если смотреть на саму заслонку, а не на ее внешний рычаг):


То есть, система работает в "масштабе", где "0" общий, а дальше углы уже идут в соотношении.

И эти сервы работают на 180 градусов (производят их многие, бывает и 160 градусов, но те, что у меня оказались, сделаны на 180 и не требуют переделок).

Так я же и есть тот самый любитель
И вообще, в данной теме почти поголовно одни любители, профессионалов раз-два и обчелся.

По опыту, что полезно для меня видеть, не вставая с рабочего места:
- время работы закладки топлива
- температура в бункере
- температура в райзере
это чтобы примерно прогнозировать, через сколько часов нужно оказаться у котла с новой порцией дров.
Например, если в райзере 600 градусов, а в бункере меньше 400, то можно смело уезжать в город по делам. Если в бункере 450 и выше, значит, через час-два уже нужно будет грузить. Если при этом и в райзере ниже 500 градусов, то грузить придется менее, чем через час.

Температура по воде у меня сейчас не особо меняется, поэтому по ней прогнозировать стало затруднительно, как я это делал раньше.

Еще нередко смотрю на угол поворота первички - если там больше 160 градусов и при этом уже прошло несколько часов с момента загрузки, значит, не хватает топлива, или снова же, скоро грузить.

Возможно, под вдохновение пропишу и этот алгоритм прогнозирования, чтобы выводить на домашний дисплей примерное время до следующей загрузки, не знаю, посмотрим...

А вот что сильнее и сильнее хочется - так это поставить счетчик воды и выводить точное значение мощности котла на экран.

И, наверное, еще сделаю так, чтобы можно было устанавливать температуру воды прямо на компьютере, дистанционно, без посещения котла. Думаю, будет полезным.

Еще вчера проверял дальность радиосвязи на 2.4ГГц, то при минимальной мощности покрывает всю площадь моего дома - вплоть до дальних углов, где я мог подключиться к розетке. Но, в принципе, мощность можно и добавить, если что.

Писал, что поставил датчик комнатной температуры на "домашний" контроллер, но он, скорее всего, будет только "для протокола". Управлять мощностью котла на основе его данных - спорная идея в моем случае. Чтобы это делать адекватно, нужно еще учитывать и уличную температуру. И делать "интеллектуальный прогноз", чтобы "вывести" почти точную требуемую мощность в соответствии с реальными теплопотерми помещения. Если давать тепла заведомо больше, чем нужно, чтобы просто за час-два прогреть воздух до установленной температуры, будет явный перерасход топлива.

Вообще, если изменить установку по температуре воды всего на 1-2 градуса, котел очень сильно меняет характер своей работы. А если позволить термостату в течение одного часа пару раз поменять это значение на те же 1-2 градуса, это очень даже сильно дестабилизирует работу: я уже писал и показывал на графиках, что добавить мощности не сложно, а вот уменьшить ее - совсем не просто.

Я еще на газовых котлах экспериментировал с термостатами - и теми, что с котлами продавались, и с отдельными, покупными. Не понравилось. По экономичности не понравилось. Котлы начинают работать в циклическом режиме. Поэтому всё перевел на управление по температуре воды в системе. Счетчики газа стоят - потому было наглядно. Самое экономное было, когда котлы работают постоянно, на малой мощности, на самом малом пламени. И самое неэкономичное - когда "жарят" почти на полную, чтобы быстро нагреть воздух, а потом надолго отключаются, так как за этот период нагревания воздуха вода в системе перегревается гораздо больше, чем реально нужно для обогрева помещения.

И я с этими термостатами наигрался, и родственники, и соседи. В результате все те термостаты отключены и остались на добрую память. И все котлы управляются только по температуре воды.

Конечно, можно и здесь попробовать, но боюсь, результат будет примерно таким же.

ЗЫ: шаговики не ставил, так как шаговый двигатель без "калибровки нулевой позиции" - вещь опасная, приходится ставить концевой выключатель и калибровать позицию при каждом включении (или перебоем с электричеством, например). А в сервоприводе обратная связь уже встроена в сам механизм.
То есть, шаговый двигатель + плата драйвера + концевик (а лучше потенциометр, чтобы уж наверняка) = заметно сложнее, чем один сервопривод, где всё это уже есть внутри.

В других проектах, где мне нужно что-то точно вращать, я тоже не использую шаговые двигатели (как ни странно), вместо этого ставлю двигатель постоянного тока с редуктором и энкодер - в сумме тот же сервопривод, но чуть с большими возможностями. Благодаря этому я всегда уверен, что то, что должно повернуться, таки реально повернулось, и именно настолько, насколько нужно. А если что-то сбилось от внешнего физического воздействия, то автоматика его вернет сама в нужное положение. По крайней, мере, будет знать, что что-то пошло не так. А чисто шаговик не имеет постоянной обратной связи, и ему всё равно, произошло ли что-то в реальном мире, или не произошло.

Кстати, я по роду своей предыдущей деятельности ездил по разным предприятиям, смотрел станки с ЧПУ... так вот, станки более "любительского" класса делаются только на шаговиках, а вот более дорогие и "серьезные", от которых требуется крайне высокая точность, скорость и надежность, строятся на сервоприводах - ради наличия постоянной обратной связи.

По опыту с котлом - бывало в процессе экспериментов вручную устанавливал сервы, просто проворачивая их рычаги, или отсоединял/ присоединял при включенном контроллере... но контроллер затем сам возвращал всё в нужное положение. С шаговиками такие вольности были бы уже не позволительными.