Контроллер для горелки Бабингтона

Контроллер для горелки Бабингтона

Наш канал в YouTube

 

 

Использование отработки масла для обогрева в последнее время стало довольно популярным. Отработка имеет невысокую стоимость, а в летний период её зачастую можно найти вообще бесплатно. Вместе с тем, при сжигании отработки выделяется довольно большое количество энергии на единицу объема топлива, которую можно использовать для нужд обогрева гаража или даже дома в отопительный период. В сети предлагается много различных вариантов горелок, как промышленного производства, так и чертежей для самостоятельного изготовления в домашних условиях.

Рассматриваемый контроллер предназначен для автоматического управления температурным режимом при использовании горелки, работающей на отработке масла или других видах жидкого топлива. Несмотря на то, что устройство делалось по индивидуальному заказу для горелки, построенной по методу Бабингтона (рис. 1), его вполне можно использовать и для температурного регулирования в различных системах отопления, а так же в качестве термостата.

 

 

Рис. 1

 

 

Вначале рассмотрим принцип работы горелки. Топливо подогревается в баке нагревателем и с помощью циркуляционного насоса подается на форсунку, которая представляет собой полый шар с одним или несколькими очень маленькими отверстиями (0,3 мм). С другой стороны к форсунке подводится сжатый воздух. Топливо, текущее по шару, образует тонкую пленку, которая распыляется, а образовавшаяся смесь поджигается. Несгоревшее топливо поступает обратно в бак, создавая замкнутый цикл. Процесс горения контролируется по фотодатчику. Полученная в процессе горения топлива энергия используется для непосредственного нагрева воздуха (например, для отопления гаража) или для нагрева воды в котле системы отопления дома.

 

Более подробно о горелке Бабингтона можно почитать здесь - http://www.termoportal.ru/forum37/thread904.html

Для реализации алгоритма работы такой системы, необходимо обеспечить автоматическое управление подогревом топлива, циркуляционным насосом, подачей воздуха и воспламенением топливной смеси. Должно быть предусмотрено аварийное автоматическое отключение  в случае нештатной ситуации, сигнализация аварийного режима и ручное управление. 

На рис. 2 показано включение в схему исполнительных реле для управления элементами системы горелки. 

Рис. 2

 

Контроллер реализован на основе микроконтроллера 16F876A. Он имеет 2-х строчный 16-ти символьный алфавитно-цифровой дисплей, два датчика температуры (топлива и воздуха в помещении) DS18B20, семь каналов транзисторных ключей для управления реле К2-К8, кнопки установки параметров и сброса, входы контроля датчика пламени (фотодатчика) и состояния реле К1. Принципиальная схема устройства приведена на рис. 3

 

Рис. 3

 

На дисплей контроллера выводится температура топлива и воздуха в помещении, индикация режима работы (Р – ручной, А – автоматический), а так же состояние реле К1-К8. Пустой квадрат обозначает, что реле отключено, заполненный - включено (рис. 4). Индикация отображается на латинице с целью поддержки индикаторов, не имеющих знакогенератора кириллицы (именно такой индикатор используется в этом устройстве)

 

 

Рис. 4

 

Контроллер предполагает два режима работы – режим ручного управления и автоматический режим. В ручном режиме можно управлять горелкой с помощью кнопок «местного» управления, подключаемых непосредственно к исполнительным реле. 

В режиме ручного управления можно вводить параметры контроллера (уставки). Для ввода уставок необходимо в ручном режиме нажать и отпустить кнопку «Ввод». После этого кнопкой «Выбор» можно выбрать, а затем кнопкой «Ввод» ввести первую уставку – температуру топлива для включения циркуляционного насоса (рис. 5). 

 

Рис. 5

 

Затем происходит переход на ввод второй уставки и т.д. Каждая операция по изменению и вводу уставок подтверждается коротким звуковым сигналом бузера. Всего можно ввести шесть уставок:

Уставка 1 – температура топлива для включения циркуляционного насоса (20–40 ºС)

Уставка 2 – температура топлива для включения горелки (50-70 ºС)

Уставка 3 – максимальная (критическая) температура топлива (90-99 ºС) 

Уставка 4 – температура воздуха в помещении для отключения горелки (15-35 ºС)

Уставка 5 – температура воздуха в помещении для перезапуска горелки (14-34 ºС)

Уставка 6 – время задержки переключения насоса на пониженную скорость (1-9 минут)

Значение уставки 5 является зависимым от значения уставки 4. Для обеспечения гистерезиса включения / отключения нагрева, температура в помещении при перезапуске (включении) горелки должна быть хотя бы на 1 градус меньше температуры отключения. Программа ввода уставок построена таким образом, что максимальное значение уставки 5 всегда на единицу меньше введенного значения уставки 4. Например, если значение уставки 4 выбрано 25 ºС, то диапазон уставки 5 будет 14-24 ºС.

В случае пропадания напряжения, все значения уставок сохраняются в энергонезависимой памяти микроконтроллера.

Для перехода в автоматический режим необходимо нажать на кнопку «Пуск», реле К1 при этом становится с помощью контакта К1.1 в режим самоблокировки. Другой контакт К1.2 подключен к входу контроллера. 

Рассмотрим алгоритм работы автоматического режима по пунктам:

1. При запуске системы контроллер измеряет температуру топлива, и, если она меньше значения уставки 1, то включается подогрев топлива.

2. При достижении температуры значения уставки 1, включается насос на первой скорости.

3. Через время, равное времени значения уставки 6, насос переключается на вторую скорость.

4. При достижении температуры топлива, равного значению уставки 2, открывается воздушный клапан и происходит первая попытка электроподжига. На дисплее в это время дополнительно отображается соответствующая пиктограмма.

5. Если поджиг неуспешный (пламя контролируется по фотодатчику) происходит ещё две попытки поджига с интервалом в 3 секунды.

6. В случае трехкратного неуспешного поджига устройство переходит в ручной режим управления и срабатывает реле К8 (сирена). Отключить сирену можно кнопкой «Сброс».

7. Если поджиг успешный, то контролируется температура воздуха в помещении (уставка 4).

8. При достижении температуры воздуха в помещении значения уставки 4 происходит остановка работы горелки, перекрывается подача воздуха, останавливается насос.

9. Контролируется температура воздуха в помещении. Если она становится равной значению уставки 5, происходит повторное включение (перезапуск) горелки.

10. Во всех режимах контролируется максимальная (критическая) температура топлива (уставка 3). Если температура топлива становится равной этому значению, происходит переход в ручной режим и отключение горелки. 

11. Во всех режимах работы выполняется контроль наличия пламени фотодатчиком.

12. Из автоматического режима можно выйти в любой момент с помощью кнопки «Сброс»

13. Кнопка «Стоп», показанная на рис. 2, необходима для отключения системы отопления в ручном режиме.

Как уже отмечалось, контроль работы горелки осуществляется с помощью фотодатчика. Один из вариантов принципиальной схемы фотодатчика приведен на рис. 6. Обратите внимание, что при наличии пламени, на вход контроллера должен подаваться низкий уровень.

 

Рис. 6

Для использования контроллера в качестве термостата достаточно оставить один канал управления (К2), температура включения этого реле задается уставкой 5, отключение – уставкой 4. Вход фотодатчика и вход контроля реле необходимо подключить к общему проводу.

Внешний вид печатной платы контроллера со снятым дисплеем, показан на рис. 7

 

Рис. 7

ВНИМАНИЕ! Несмотря на то, что на сайте четко указано, что запрещается использовать авторские разработки в коммерческих целях, тем не менее этот контроллер серийно выпускается и продается без моего ведома и согласия, а так же без ссылок на первоисточник. Компанию-продавца указывать не буду, что бы не создавать им дополнительную рекламу. Поэтому, если вы встретите такой контроллер в продаже, то имейте ввиду, что я не имею к нему ни малейшего отношения и за последствия использования не отвечаю

В тоже время хочу выразить благодарность всем, кто собрал этот контроллер для личного пользования и прислал видео его работы с горелкой Бабингтона.

 

Видео работы горелки Бабингтона под управлением контроллера:

 

 

 

Описание прошивок микроконтроллера:

 

term_1_0 - базовая версия прошивки в соответствии с описанием в статье

term_1_1 - уставка 3 (70 - 79 ºС) определяет температуру отключения ТЭНа (без перехода в ручной режим). Добавлена уставка 7 (90 - 99 ºС) - критическая температура масла (с переходом в ручной режим)

 

Добавлено 30.12.2015. Версия 1.2.

В результате обсуждения работы контроллера на форуме, был выработан новый алгоритм работы устройства. В частности, добавлены новые параметры, изменены диапазоны уставок, логика переключения скоростей работы насоса. В версии 1.2 назначение и диапазоны уставок имеют следующие значения:

Уставка №1 - температура масла для запуска насоса (диапазон 20°C...70°C)
Уставка №2 - температура масла для запуска горелки (диапазон (уставка №1)°C...75°C)
Уставка №3 - температура масла для отключения ТЭНа (диапазон 20°C...80°C)
Уставка №4 - температура масла для включения ТЭНа (диапазон 10°C...(уставка №3 - 1)°C)
Уставка №5 - максимальная (критическая) температура масла (диапазон 81°C...99°C)
Уставка №6 - температура воздуха (воды) в помещении для отключения горелки (диапазон 11°C...90°C)
Уставка №7 - температура воздуха (воды) в помещении для включения горелки (диапазон 10°C...(уставка №6 - 1)°C)
Уставка №8 - время для переключения насоса на 2-ю скорость (1...9 минут), о - задержки нет
Уставка №9 - возврат на 1 скорость после поджига (ON/OFF)
Уставка №10 - выбор на дисплее среды контроля AIR/H2O

Прошивка term_1_2_ust идет с уже с предустановленными параметрами уставок, записанными в область EEPROM с адресами 0х01...0х09 (выделено синим цветом на скриншоте). Прошивка term_1_2 - без предустановленных параметров (во всех ячейках значение FF)

Уставка №1 - 60°C
Уставка №2 - 70°C
Уставка №3 - 80°C
Уставка №4 - 60°C
Уставка №5 - 95°C
Уставка №6 - 22°C
Уставка №7 - 18°C
Уставка №8 - 1 минута
Уставка №9 - возврат на 1 скорость включен (ON)
Уставка №10 - индикация на дисплее AIR

Разумеется, эти все параметры изменяются в заданных пределах диапазонов.
 

 

 

Принципиальная схема, печатная плата, прошивки микроконтроллера 

Обсуждение контроллера на форуме

Категория: | Просмотров: 38973 | Добавил: Admin | Теги: Горелка Бабингтона, контроллер системы отопления, отработка масла для отопления | Рейтинг: 4.9/10 | - Оценить - Отлично Хорошо Неплохо Плохо Ужасно
Всего комментариев: 49

1 2 3 »

Порядок вывода комментариев: По умолчанию Сначала новые Сначала старые

46 Admin   (06.11.2015 18:05) 0 Написал прошивку с вводом уставки №7 - критическая температура масла. Диапазон уставки №7 - 90-99 градусов. С целью оптимизации количества прошивок изменил их нумерацию и в архиве оставлены только две: 1_0 - в соответствии с описанием в статье и 1_1 - последняя версия с уставкой №7. Описание прошивок добавил в основной текст статьи. Внимание! Прошивка проверена только в симуляторе.

49 shirokiy   (07.11.2015 18:36) 0 Спам Симуллируете в Proteus. Можете выложить файл проекта?

43 jerj   (01.11.2015 17:09) 0 Спам Сегодня все подключил. Все вроде работает. Есть ручной режим и автоматический. Есть возможность менять установки. Куда выслать плату для навесного монтажа и фотки. Может выложите и кто то воспользуется.

44 shirokiy   (05.11.2015 20:28) 0 Спам Всем добрый вечер. Собрал контроллер с минимумом обвязки, при подключении на дисплее светятся все символы, т.е. не работает. Были у кого-нибудь подобные проблемы? Может прошиваю что неправильно, пробовал все представленные прошивки. Прошивал в ICProg, процесс проходит нормально. Может с конфигурацией напутал. http://smages.com/images/yzyhhh.jpg

45 jerj   (06.11.2015 07:28) 0 Спам Я прошивал китайским программатором К150, и пока первой прошивкой. У меня все заработало сразу. Попробуйте R11 покрутить. В данный момент жду четвертую прошивку с установкой "критической температуры".

48 shirokiy   (07.11.2015 18:23) 0 Спам Когда R11 в крайнем положении (на максимальной контрастности) на дисплее светятся все ячейки, при снятом контроллере так же. Программатор проверенный ранее не раз, попробую WinPic, хотя Pony Prog тоже пробовал.

47 zampol   (07.11.2015 00:56) 0 Спам ICProg криво шьёт, пробуй WinPic.У меня были такие траблы.

34 jerj   (27.10.2015 08:08) 0 Спам Уважаемый Админ. Прошу Вас описать что Вы исправили.  Так же хочу сказать что нагрев топлива (отработанного масла) теном (нагревательным элементом) должен отключатся при температуре 80-85 градусов.  И только если после отключения тена если температура продолжает повышатся и достигает значения установки № 3, только в этом случае аварийный режим.  Прошу Вас подправить (только для меня) прошивку и выслать на электронную почту. (Температура отключения тена 80 градусов Цельсия). Спасибо

35 Admin   (27.10.2015 19:29) 0 Не понял, исправил что? Ничего я не исправлял. Что касается алгоритма работы. Я не могу обсуждать, как должна лучше работать горелка Бабингтона, при какой конкретной температуре должен включаться или отключаться нагрев топлива - для этого есть куча специализированных форумов и я в этот деле дилетант. Передо мной стояла задача реализовать алгоритм в соответствии с конкретными техническими требованиями "заказчика". Что и было сделано. Развитие данного проекта не предполагается (не вижу перспективы), схемотехника и прошивка после практической реализации контроллера были выложены на сайте "как есть". Что касается "правки прошивок", пожалуйста, прочтите вот это сообщение #58 - http://lock.3dn.ru/forum/5-2-6137-16-1414173254

36 jerj   (28.10.2015 09:33) 0 Спам Да прочитал. Все как то нелепо получилось. Я и думать не мог что предложенный Вами вариант контролера является результатом реализации алгоритма под конкретные технические требования "заказчика". Я не пытаюсь обсуждать при какой конкретной температуре должен отключатся нагрев топлива. Я просто констатирую-нагрев топлива должен отключатся. В противном случае система будет уходить в аварийный режим при температуре равной значению установки №3. Представ те себе электрочайник  который не отключается. Что касается меня то прошу Вашего совета как правильно поступить: Представленый Вами контролер собран мною почти полностью (фотографии и все остальное могу прислать). Потрачены средства и время ,куплен программатор. И тут выясняется то что описано выше. 1. Выучить Асемблер и переделать прошивку. Ну наверное это возможно, но растянется на год или два. 2. Ввести в цепь нагревательного элемента дополнительный датчик и девайс отключающий тен при нужной температуре. Тоже выход, но зачем имея датчик температуры и реле К2.1.  Остается просить Вас сделать сто первую прошивку при этом я не собираюсь исчезать с сайта, а и помочь чем смогу, тем кто решится собрать это устройство. Прекрасно понимаю что это нелегко. Но уверен что данной прошивкой (которую я прошу) будут пользоваться посетители сайта

37 Admin   (28.10.2015 18:25) 0 Да, что называется ввел я всех, а самое главное самого себя в заблуждение . Просто этих правок уже столько было, что все хрен и вспомнишь... Сегодня внимательно пересмотрел все варианты прошивок, которые корректировал ранее. И выяснил, что в последней прошивке от 25.01.2013 уставка 3 переработана именно на управление ТЭНом - т.е без перехода в аварийный ручной режим. Температура по уставке 3 задается в диапазоне 70...79 градусов.

38 jerj   (29.10.2015 07:53) 0 Спам Это уже на много лучше. Спасибо огромное. Я уже приготовился изучать Асемблер http://labkit.ru/html/Assembler_for_PIC Но остается маленький вопрос: при какой температуре в прошивке term_2_0.HEX система перейдет в аварийный режим т.е сработает нормально замкнутое реле К7.1.  Я предлагаю из своего не очень большого опыта установить температуру 95 градусов( без установок). Почему? После 95 градусов отработка начинает сильно испарятся и неприятно вонять. Если такое возможно.

39 Admin   (29.10.2015 16:34) 0 А зачем? Я как бы не вижу теперь особого смысла в прошивке в параметре "критическая температура". Поясню. Температура масла в уставке 3 (управление ТЭНом)контролируется абсолютно так же, как и до этого контролировалась "критическая температура масла". Отличие только в том, что снижен диапазон уставки и нет перехода в "аварийный" (ручной) режим. Следовательно, если ТЭН по какой-то причине (неисправность датчика температуры масла, обрыв датчика) не отключится при достижении уставки 3, то он не отключится и при любом другом более высоком значении (критической температуре). Безусловно, добавить фиксированное значение 95 можно, но смысла в нем не будет - в любом случае отключение ТЭНа произойдет до достижения этой температуры по уставке 3. P.S. Что касается связи (электронной почты), то на сайте есть "Обратная связь" и в форуме существует система личных сообщений.

40 jerj   (30.10.2015 10:34) 0 Спам Объясняю как можно подробно: Несмотря на то что тен (нагревательный элемент) отключился (при значении установки 3). температура топлива (отработанного масла)    может продолжить повышение за счет прогрева масла на шаре от факела и может достигнуть температуры 150 гр. и выше. При этом горелка начинает работать не стабильно (тут целый букет не буду описывать), в котельной (либо месте где установлена горелка без противогаза и проветривания) делать нечего. Что нужно делать? Остановить, подать сигнал аварии (для этого у ВАС есть реле 7.1 и 8.1) и отрегулировать горелку (увеличить давление воздуха, увеличить обороты масло насоса, поставить диафрагму между факелом и форсункой и т.д)   Вот какой смысл в значении температуры 95 градусов- контролировать работу горелки и не допускать аварийных ситуаций. Если бы была возможность добавить этот параметр как установку то это бы было супер. Но если я правильно понял установок больше нет?

41 Admin   (30.10.2015 15:01) 0 Аргументы довольно весомые, согласен. Действительно, в контроллере больше нет ПРОГРАММИРУЕМЫХ уставок, но вполне можно ввести ФИКСИРОВАННОЕ значение критической температуры прямо в программе, например, 95 градусов. В принципе, можно было бы добавить и ещё одну программируемую уставку 90-95, но насколько это актуально? ОК, собирайте пока контроллер и остальную схему, прошивку я доработаю.

42 jerj   (31.10.2015 12:58) 0 Спам Спасибо большое за изменения которые Вы сделали и планируете сделать.  Я считаю что еще одна установка на температуру 90=95 актуальна. Почему? отработка бывает разная у одних с СТО по замене масла у других от грузовиков. Соответствено и температура начала активного испарения отработки разная. Имея эту установку пользователь сможет расширить диапазон управления и контроля за горелкой. Поэтому ждем изменений в прошивку.

30 jerj   (22.10.2015 13:57) 0 Спам Уважаемый Админ. Прошу Вас и мне ответить. По какому алгоритму контролер управляет нагревом топлива. Я уже задавал вопрос 13.03.15 ответа так и не было.

32 Admin   (23.10.2015 12:12) 0 Ответил в вопросе от 13.03.2015

26 Dedushkaserg   (19.10.2015 23:07) 0 Спам Здравствуйте. У Вас был пробный проект управления горелкой на ардуино. по какой причине Вы от него отказались если не секрет. ведь ардуинка просто спасение для тех, кто не дружит с паяльниками и программаторами ))) плюс наличие готовых блоков реле и самих ардуин на этом же алиэкспрессе

27 Admin   (20.10.2015 13:17) 0 Вы что-то путаете. Я вообще никогда ничего не делал на ардуинах.

28 Dedushkaserg   (21.10.2015 02:15) 0 Спам возможно просто на ютуб наткнулся на это https://www.youtube.com/watch?v=ZPaKXGi9LIE и второй видос был как раз с Вашим контроллером  https://www.youtube.com/watch?v=_uqYWD1S8ck под ним была ссылка на Ваш сайт вот и решил что ардуинка была "первый шар" так сказать

29 Dedushkaserg   (21.10.2015 02:22) 0 Спам немного ошибся со 2 ссылкой https://www.youtube.com/watch?v=8jsuo_QctZk ))

24 danyobil   (12.04.2015 14:47) 0 Спам Добрый день. подскажите как подключить датчик пламени к контроллеру ?? и почему греется  микросхема к561лн2 на датчике пламени  когда просто датчик подключен к питанию ??питание обычный блок питания 12 вольт

25 zampol   (16.06.2015 21:51) 0 Спам Питание DA1 выв 7 должен быть (-) выв 14 (+)

33 Admin   (23.10.2015 12:17) 0 Спасибо, исправил

23 jerj   (13.03.2015 09:22) 0 Спам Добрый день. Хочу задать еще вопросы т.к. собираюсь повторить схему. Извините но не нашел ответа в описании. В описании сказано: 1. При запуске системы контроллер измеряет температуру топлива, и, если она меньше значения уставки 1, то включается подогрев топлива. Чуть выше сказано: Уставка 1 – температура топлива для включения циркуляционного насоса (20–40 ºС) Вопрос1: Если если температура топлива (т.е отработки) 42 градуса т.е больше значения установки 1, то подогрев топлива не включается? На указанном вами сайте http://www.termoportal.ru/forum37/thread904.html  сказано что оптимальной температурой для поджига и горения отработки является температура 70-85 градусов.  Вопрос2: При какой температуре топлива включается и выключается подогрев топлива. Спасибо.

31 Admin   (23.10.2015 12:11) 0 Уставка №1 определяет только температуру масла, при которой произойдет пуск насоса подкачки. А подогрев масла в авторежиме включен фактически постоянно и отключается только при критическом значении температуры масла (уставка №3).

22 656   (02.03.2015 14:13) 0 Спам Здравствуйте ,можно изменить в прошивке температура воздуха в помещении для включения и отключения горелки на 20-99 ºС ,хочу использовать датчик температуры теплоносителя .

20 jerj   (21.02.2015 17:04) 0 Спам Добрый день. Спасибо за быстрый ответ. Подскажите на рисунке 7 справа от зуммера и слева от микроконтроллера установлены элементы "черные прямоугольники". Подскажите что это. Спасибо

21 Admin   (22.02.2015 10:16) 0 Слева - транзистор VT1, справа - разъем подключения подсветки (как раз те выводы 15-16)

18 jerj   (20.02.2015 11:52) 0 Спам Добрый день. У самого дисплея 16 выводов.  http://ru.aliexpress.com/item/FREE-SHIPPING-2PCS-LOT-LCD1602-LCD-1602-yellow-blue-screen-with-backlight-LCD-dis play-1602A-5v/2036163938.html, получается 15 и 16 не используются или я не правильно смотру дисплей.

19 Admin   (20.02.2015 22:38) 0 Выводы 15 и 16 дисплея - это подсветка. На схеме они обозначены как А (анод) и К (катод)

1-10 11-20 21-23