HRP950296A2 - Programing apparatus for timely regulation of temperature and apparatus control - Google Patents

Description

Uvod

Glavni poticaj realizaciji opisanog uređaja bila je želja za učinkovitim nadzorom potrošnje energije. Misao vodilja bila je ne ograničiti upotrebu energije i boraviti u mračnom i hladnom prostoru, već optimirati njezino korištenje smanjivši nepotrebno rasipanje energije pregrijavanjem, grijanjem u vrijeme kada to nije potrebno ili uključivanjem rasvjete po danu i povećati udobnost korisnika. Smanjenje potrošnje energije uklapa se u suvremene tendencije zaštite čovjekove okoline i smanjenje financijskih troškova.

Iz želje da se što je moguće više optimira potrošnja energije u kućanstvu i industriji nastala je ideja za razvoj programatora za vremensko reguliranje temperature i upravljanje uređajima. Bit ideje je održavanje željene temperature prostora u kojem se boravi samo u vrijeme kada je to potrebno. Tokom razvoja uređaja pokazalo se da je, osim kontrole temperature, bez dodatnih troškova moguće ostvariti i upravljanje nekim uređajima (npr. za zagrijavanje vode). Dodatni zahtjev bio je načiniti mali, kompaktan uređaj koji će biti široko primjenljiv i neupadljiv u interijeru, bilo da se radi o stanu, kući, poslovnom prostoru ili industrijskom postrojenju. Široka primjenljivost smanjuje troškove eventualne proizvodnje istog uređaja za različite namjene.

Područje tehnike u koje uređaj spada i osnovne tehničke karakteristike uređaja prikazane su u glavi 2.1. Rješenje tehničkog problema opisano je u glavi 2.2. Glava 2.3. daje prikaz postojećih tehničkih rješenja koja su korištena u razradi ideje. Bit i novosti izuma te prednosti korištenja gotovog uređaja sa nekoliko primjera izneseni su u glavi 2.4. Glava 2.5. detaljno opisuje princip rada uređaja sa izborom svih bitnih elemenata. Način korištenja uređaja sa primjerima njegovog rada prikazan je u glavi 2.6. Patentni zahtjev sa uvodnim i karakterističnim djelom postavljen je u glavi 3. Sažetak cijelog tehničkog rješenja sadrži glava 4. Električne sheme uređaja prikazane su na kraju na slikama 1, 2 i 3. Slike 4 i 5 prikazuju tiskane pločice gotovog uređaja, a slike 6 i 7 prikazuju raspored elemenata na tiskanim pločicama. Slika 8 prikazuje mogući vanjski izgled gotovog uređaja u mjerilu 1:1.

Opis izuma

Područje tehnike

Programator za vremensko reguliranje temperature i upravljanje uređajima je elektronički sklop. Za svoj rad koristi procesorsku upravljačku jedinicu i elektroničke prekidače za uključivanje, odnosno isključivanje nekog uređaja.

Procesorsku upravljačku jedinicu čini sklop sa programabilnim integriranim krugom (mikrokontroler) tvrtke “Intel” familije MCS48 sa pripadajućim komponentama, integrirani krug koji ima funkciju sata tvrtke “Philips”, sklop pojačala za pogon indikatora, pokazivača, tipkovnice i elektroničkih prekidača, osjetilo temperature sa pripadajućim pojačalom, analogno-digitalni pretvarač tvrtke Texas Instruments", tipkovnica sa LED indikatorima i četiri sedamsegmentna LED pokazivača

Mjerenje temperature ostvareno je poluvodičkim osjetilom koristeći princip ovisnosti napona poluvodiča o promjeni temperature.

Elektronički prekidači sadrže pobudni sklop tvrtke “Motorola” i TRIAC kao elektroničku sklopku sa pripadajućim elementima za filtriranje smetnji za izmjenično napajanje. Za upravljanje trošilima koja koriste istosmjerno napajanje, kao prekidači koriste se snažni bipolarni tranzistori sa izoliranim upravljačkim krugom (IGBT) sa odgovarajućim pobudnim krugom.

Tehnički problem

Programator za vremensko reguliranje temperature i upravljanje uređajima zamišljen je kao višenamjenski uređaj koji nakon zadavanja parametara (vremenski intervali i temperature) održava zadanu temperaturu prostora u zadanom vremenskom intervalu i upravlja uređajima koji su priključeni na programator. Vremenskim reguliranjem temperature smanjuje se potrošnja energije za zagrijavanje ili hlađenje prostorija uz optimalnu temperaturu, a upravljanje optimira zagrijavanje vode, uključivanje rasvjete, strojeva, alarma, kontrolu cjevovoda i slično, kako u kućanstvu, tako i u poslovnim prostorima i industrijskim postrojenjima.

Programator se sastoji iz procesorske upravljačke jedinice i potrebnog broja elektroničkih prekidača za uključivanje, odnosno isključivanje priključenih uređaja.

Procesorska upravljačka jedinica za napajanje koristi istosmjerni ne stabilizirani napon iz vanjskog ispravljača. Stabilizator potrebnog pogonskog napona sastavni je dio upravljačke jedinice.

Procesorska upravljačka jedinica koristi programabilni integrirani krug (u daljnjem tekstu mikrokontroler) za izvršavanje glavnih funkcija sklopa. Program koji se ugrađuje u mikrokontroler upravlja cijelim sustavom programatora. Program je načinjen tako da omogućava postavljanje vremena, vremenskih intervala, temperature i dr. Sam program ugrađuje se prema specifičnim zahtjevima primjene čime se dobiva velika iskoristivost uređaja jer isti sklopovi izvršavaju različite funkcije, ovisno o ugrađenom programu. Ova karakteristika ostvaruje relativno nisku proizvodnu cijenu uređaja i veliku širinu primjene.

Točno vrijeme i memorija u kojoj su pohranjeni vremenski intervali i temperature sadržano je u posebnom integriranom krugu male potrošnje struje čime je postignut ispravan rad sklopa i u slučaju prekida električnog napajanja. U tu svrhu u programator je ugrađen poseban izvor za napajanje vremenskog sklopa i memorije. Ovisno o zahtjevima postavljenim na trajanje prekida napajanja, isti sklop kao poseban izvor napajanja koristi specijalne visokokapacitivne kondenzatore, Ni-Cd akumulatore ili litijevu bateriju. Točnost vremena jamči oscilator sa kvarcnim kristalom koji je sastavni dio sklopa.

Mjerenje temperature ostvareno je poluvodičkim integriranim osjetilom koristeći princip ovisnosti napona poluvodiča o promjeni temperature. Napon osjetila pojačava se operacionim pojačalom i vodi na analogno-digitalni pretvarač.

Iz pretvarača se digitalni podatak razmjeran temperaturi vodi u mikrokontroler gdje se dalje obrađuje.

Komunikacija programatora i čovjeka koji ga koristi ostvarena je preko tipkovnice, indikatora i četveroznamenkastog sadamsegmentnog pokazivača. Preko tastature unose se zahtjevi za izvršenje ili očitanje stanja koje se prikazuje na LED indikatorima. Točno vrijeme, datum, vremenski intervali, temperatura i sl. prikazuju se na pokazivaču.

Upravljanje uređajima riješeno je pogonskim sklopovima koji su spojeni direktno na izlaz mikrokontrolera. Pogonski sklopovi djeluju kao elektroničke tranzistorske sklopke uključujući određene upravljačke linije.

Elektronički prekidači koriste upravljački napon iz procesne jedinice kojim preko pobudnog sklopa uključuju TRIAC-e. Pobudni sklop sadrži elemnt za potpuno galvansko odvajanje upravljačkog niskonaponskog kruga od napona mreže. Sklop ujedno uključuje TRIAC u trenutku prolaza napona napajanja kroz nulu. Ovime se smanjuje razina smetnji kod uključenja, a trošila se štite od strujnih udara, posljedica čega je njihov dulji vijek trajanja. Elektronički prekidači su posebni odvojeni dijelovi programatora, postavljaju se neposredno uz trošilo čime se isključuje opasnost od strujnog udara električne veze od programatora do priključka trošila. TRIAC je odabran kao sklopni element jer isključuje probleme koji se javljaju kod mehaničkih kontakata: vrijeme uklapanja, iskrenje, mehanička oštećenja kontakata, visoka cijena.

Stanje tehnike

Osnovna struktura sklopa bazira se na:

◾ mikrokontroler 8749H,

◾ analogno-digitalni pretvarač TLC549,

◾ vremenski sklop PCF8583,

◾ naponska referenca LM336Z2.5,

◾ temperaturno osjetilo LM335

◾ integrirano operaciono pojačalo LM324

Mikrokontroler 8749H na tržište je plasirala tvrtka “Intel”. Radi se o 8 bitnom procesoru sa 2 kB interne programske memorije (ROM), 128 byteova radne memorije (RAM), jednim 8 bitnim brojačem vremena ili impulsa, dva test ulaza i jednim ulazom za prekid (interrupt ulaz) i 3 osambitne ulazno-iziazne linije. Mikrokontroler je projektiran tako da uz dodatak vanjskog oscilatora ili rezonatora radi bez dodatnih komponenti.

Analogno-digitalni pretvarač TLC549 proizvod je tvrtke “Texas Instruments”. Radi se o 8 bitnom pretvaraču koji radi na principu sukscesivne aproksimacije, a digitalni podatak očitava se serijski.

Vremenski sklop PCF8583 proizvodi “Philips” kao elektronički integrirani krug koji vrši funkciju sata i kalendara sa ukupno 256 byteova memorije. Prvih 16 byteova memorije koristi se za funkcioniranje sata i kalendara, dok se preostali dio memorije slobodno koristi. Sklop karakterizira mala potrošnja struje što je u ovom slučaju važno kod nestanka napajanja. Sklop se povezuje sa mikrokontrolerom serijski preko I2C standarda.

Naponska referenca LM336Z2.5 je niskošumni stabilni izvor napona 2,5V.

Temperaturne osjetilo LM335 je precizno osjetilo temperature sa naponom direktno proporcionalnom temperaturi. Napon osjetila iznosi 2,732 za 0°C, a promjena napona je 10mV/K.

Integrirano operaciono pojačalo LM324 je sklop sa četiri odvojena operaciona pojačala. Karakterizira ga mogućnost rada sa jednostrukim napajanjem i izlaznim naponom vrlo blizu napona napajanja (minimalni izlazni napon je 8mV veći od negativnog napona napajanja, a maksimalni izlazni napon je 1,4V niži od napona napajanja.

Bit i novost izuma

Bit programatora za vremensko reguliranje temperature i upravljanje uređajima je smanjenje troškova za utrošenu energiju uređaja kojima programator upravlja uz povećanje efikasnosti i udobnosti. Programator za vremensko reguliranje temperature i upravljanje uređajima karakerizira mogućnost dvostrukog programiranja:

a) programiranje mikrokontrolera koje određuje namjenu uređaja i ostaje nepromijenjeno tokom korištenja programatora, a vrši se u procesu proizvodnje uređaja,

b) programiranje parametara (temperatura, vremenskih intervala, modova rada i sl.), a provodi se kontinuirano prema potrebi za vrijeme rada programatora pomoću programa ugrađenog u mikrokontroler.

Programator za vremensko reguliranje temperature i upravljanje uređajima koncipiran je kako bi se ostvarila ušteda, i to:

a) efikasnim i ekonomičnim postizanje optimalne temperature prostora,

b) optimalnim korištenjem priključenih uređaja,

c) uštedom električne energije,

d) smanjenjem troškova proizvodnje samog uređaja.

Optimalnom temperaturom prostora podrazumijeva se ona temperatura koja je potrebna za boravak ili rad, odvijanje nekog procesa, čuvanje ili skladištenje itd. Ekonomično postizanje temperature podrazumijeva održavanje potrebne temperature samo u potrebnom vremenu, na primjer, grijanje ili hlađenje radnih prostorija samo u vrijeme dok u njima borave djelatnici bez posebne potrebe za svakodnevnim ručnim uključivanjem uređaja za zagrijavanje, odnosno hlađenje. Efikasno postizanje temperature podrazumijeva automatsku regulaciju i održavanje određene temperature u željeno vrijeme.

Posebnu cjelinu čini programator namijenjen upravljanju termoakumulacionim pećima. Termoakumulaciona peć zagrijava prostor sa onoliko topline koliko je akumulirala tokom rada svojih grijača. Kako termoakumulaciona peć nije idealno toplinski izolirana, ona isijava toplinu i u vrijeme kada to nije potrebno. Programator za upravljanje termoakumulacionim pećima zamišljen je tako da ovo nepotrebno isijavanje svede na minimum.

Pod optimalnim korištenjem uređaja smatra se, na primjer, uključivanje električnog bojlera u vrijeme korištenja niže tarife električne energije, isključivanje preko noći kako se hlađenjem vode ne bi gubila energija i uključivanjem u željeno vrijeme kako bi uvijek bilo dovoljno tople vode.

Primjer uštede električne energije je kontrola rasvjete izloga. Programator automatski uključuje rasvjetu u željeno vrijeme, a ujutro prije dolaska jutarnje smjene rasvjetu isključuje. Manji izlog Sja je rasvjeta snage oko 2kW, za prosječno 1 sat ranije isključivanje rasvjete troši preko 600kWh manje struje godišnje.

Programator za vremensko reguliranje temperature i upravljanje uređajima zamišljen je kao višenamjenski uređaj. Krajnju namjenu uređaja određuje program koji se ugrađuje u mikrokontroler, a koji ne ovisi o komponentama samog uređaja. Drugim riječima, sklopovski dio zajednički je i potpuno jednak za sve namjene uređaja. Iz toga proizlazi mogućnost izrade programatora u relativno velikim serijama što smanjuje proizvodnu i nabavnu cijenu programatora.

Opis rada i sheme sklopa

Programator za vremensko reguliranje temperature i upravljanje uređajima čine dvije fizički odvojene cjeline:

I. Procesorska upravljačka jedinica sa kontrolnim panelom

II. Elektronički beskontaktni prekidač

Za rad uređaja potreban je ispravljeni filtrirani napon od 7 do 10V i struja 350mA. Ispravljač koji daje ovaj napon može biti posebna cjelina ili smješten zajedno sa beskontaktnim prekidačem.

Procesorska upravljačka jedinica sa kontrolnim panelom

Glavninu cijelog programatora čini procesorska upravljačka jedinica sa kontrolnim panelom. Kompletna elektronika uređaja osim temperaturnog osjetila i izvora besprekidnog napajanja smještena je na dvije tiskane pločice dimenzija 58x88 mm. Obje tiskane pločice popunjene elementima moguće je smjestiti u kutiju unutrašnjih dimenzija 59x115x40mm. Temperaturno osjetilo smješteno je izvan kutije i dvožilnim kablom priključeno na tiskanu pločicu procesorske upravljačke jedinice zbog točnijeg mjerenja temperature. Besprekidni izvor napajanja učvršćuje se na kućište uređaja i dvožilnim kablom spaja na sklop. Električni priključak sklopa izvodi se dvorednim kutnim konektorom na tiskanoj pločici i “flat” kabelom do posebnog konektora smještenog na kućište ili u kućište što ovisi o primjeni uređaja.

Osnovne karakteristike procesorske upravljačke jedinice prema shemi na slici 1 su:

1. Mikrokontroler familije MCS48 sa maksimalno 2kB programske memorije, 128B radne memorije i jednim 8 bitnim timerom,

2. Precizni kvarcni elektronički sat PCF8583 sa 256B memorije ili PCF8593 male potrošnje (I=1μA), bez memorije, oba sa I2C serijskim standardom povezivanja,

3. Priključak za vanjski neprekidno napajanje elektroničkog sata +Ub, s mogućnošću punjenja NiCd akumulatora,

4. Stabilizator napajanja 5V,

5. Sklop za nadzor rada mikrokontrolera (tzv. watch dog timer),

6. Osambitni analogno-digitalni pretvarač s podesivim ulaznim analognim naponom u bilo kojem području između 0 i 5V otpornicima R7, R8, R9 i R11,

7. Jedan analogni ulaz 0-5V čije karakteristike pojačanja i posmaka ulaznog napona određuju otpornici R3, R4 i R5,

8. Osam digitalnih ulaza ili osam izlaza (IIZLAZ MAX=300mA) P00-P07,

9. Osam digitalnih ulaza ili osam izlaza (IIZLAZ MAX=300mA) P10-P16, P24,

10. Jedan digitalni ulaz ili jedan izlaz (IIZLAZ MAX=1000mA) P25,

11. Četiri digitalna ulaza/izlaza P20-P23,

12. Jedan digitalni ulaz TEST.

Osnovne karakteristike kontrolnog panela prema shemi na slici 2 su:

1. Četiri znamenke izvedene sa sedamsegmentnim LED pokazivačima visine 15mm u formi digitalnog sata sa upravljivom dvotočkom između prve i druge grupe znamenki,

2. Sedam LED indikatora sa rasterom priključnih nožica 2,54mm,

3. Osam tipki smještenih u dva reda.

Cijeli sklop dijeli se na šest osnovnih podsklopova:

I. Stabilizator pogonskog napona

II. Upravljačka jedinica

III. Elektronički sat sa memorijom i besprekidnim napajanjem

IV. Mjerni sklop sa analogno digitalnom konverzijom

V. Pogonske jedinice

VI. Pokazivač sa tipkovnicom

Stabilizator pogonskog napona, upravljačka jedinica, elektronički sat sa memorijom, mjerni sklop i dio pogonskih jedinica smješteni su na jednoj tiskanoj pločici čija shema se nalazi na slici 1. Pogonske jedinice dijela pokazivača i tipkovnice te pokazivač sa tipkovnicom smješteni su na drugu tiskanu pločicu, a njihova shema prikazana je na slici 2.

Funkciju stabilizatora pogonskog napona 5V obavlja integrirani krug IC8 i elektrolitski kondenzator C9. Na raspolaganju stoje dvije varijante:

1. L7805 ili

2. L4941

U prvoj varijanti dobiva se stabilizator vrlo niske cijene uz veću potrošnju struje koja može uzrokovati dodatno zagrijavanje okoline sklopa i dovesti do manjih pogrešaka u mjerenju temperature.

L4941 je precizni 5V regulator (tolerancija napona je 2%), a karakterizira ga mali pad napona pa je pogodan za rad sa niskim ulaznim naponima. Kao posljedica navedenog proizlazi mala potrošnja, a time i manje zagrijavanje nego u prvoj varijanti.

Upravljačku jedinicu čini mikrokontroler 8749H sa vanjskim elementima oscilatora: kristal X1 frekvencije rezonancije između 4 i 6 MHz i kondenzatori C5 i C6 i sklop za nadzor rada mikrokontrolera IC4 sa elementima C8, R13, C9 i R14.

Mikrokontroler radi u internom modu (koristi samo unutrašnju programsku memoriju) što određuje nožica EA (7) vezana na masu. Kristal X1 određuje osnovni takt procesora, a time i brzinu odvijanja ugrađenog programa. Sklop za nadzor rada mikrokontrolera projektiran je pomoću dva monostabila u integriranom krugu IC4 (CD4098) i ima dvije funkcije:

1. Osigura pravilan start mikrokontrolera u trenutku uključenja uređaja,

2. Osigura restart programa u slučaju neregularnog funkcioniranja ugrađenog programa (tzv. “watch dog timer”).

Rad mikrokontrolera počinje generiranjem reset impulsa. Reset impuls aktivan je sa niskim nivoom. Jedan od monostabila upotrijebljen je za generiranje reset impulsa (nožica 7). Trajanje reset impulsa određeno je kondenzatorom C9 i otpornikom R14. Uključenjem napona napajanja monostabil automatski generira jedan impuls čime starta mikrokontroler u trenutku uključenja.

Drugi monostabil iskorišten je za aktiviranje prvog monostabila preko izlaza na nožici 10. Ulaz drugog monostabila stalno se pobuđuje iz mikrokontrolera sa izlaza na liniji P2.0 i P2.1 tako da je izlaz monostabila neprekidno u visokom nivou. Ako dođe do nepravilnosti u radu mikrokontrolera, njegovi izlazi na liniji P2.0 i P2.1 prestaju pobuđivati monostabil, njegov izlaz padne u stanje logičke nule i aktivira prvi monostabil koji generira reset impuls. Poslije reset impulsa mikrokontroler ponovo starta izvršavanje svojeg programa, pobudi drugi monostabil koji podiže svoj izlaz u stanje logičke jedinice.

Na ulazno-izlaznim linijama P1.7 i P2.7 mikrokontroler programski emulira I2C protokol za komuniciranje sa elektroničkim satom IC6. Linija INT precizno prati promjenu vremena u IC6.

Test ulaz T0 serijski očitava analogno-digitalni pretvarač, a linija P2.6 daje takt za očitavanje.

Pokazivač i tipkovnica upravljaju se multipleksom frekvencijom između 50 i 70 Hz. Povoljnije je da je frekvencija viša da se izbjegne treperenje pokazivača. Frekvencija multipleksiranja određuje se ugrađivanjem u program. Mikrokontroler preko izlaznih linija P1.0-P1.6 upravlja pogonskim sklopovima za pogon sedam segmenata svih pokazivača. Indikatorske diode upravljaju se izlaznim linijama P2.4 i P2.5. Četiri grupe na pokazivaču (po jedna znamenka, dvije indikatorske diode i dvije tipke) upravljaju se izlaznim linijama P2.0 i P2.1 na koje je priključen dekoder (tiskana pločica 2). Po dvije tipke svake grupe očitavaju se ulaznim linijama P2.2 i P2.3.

Pobuda pogonskih sklopova za beskontaktne elektroničke prekidače vrši se paralelno preko 8 linija izlaza DB0-DB7.

U integriranom krugu IC5 nalazi se elektronički sat i dodatnih 240 byteova memorije.

Za rad elektroničkog sata koristi se kristal X2 rezonantne frekvencije 32,768 kHz.

Pomoću mikrokontrolera sat se programira da na svojem izlazu INT svake minute generira impuls i drži ga tako dugo dok mikrokontroler ne očita vrijeme. Isti se izlaz koristi za određivanje duljiti vremenskih perioda, na pr. programiranje rada od zadanog dana (točka 2.6.9.). Dva od pet otpornika u otpornoj mreži RN2 električki zaključuju linije SDA i SCL I2C standarda.

U memoriji su pohranjeni svi intervali i temperature koje zadaje korisnik uređaja. Mikroprocesor ove podatke učitava svakim iniciranjem rada uređaja. Svaka promjena intervala ili temperature od strane korisnika uređaja odmah se upisuje u memoriju kako bi se podaci osigurali u slučaju nestanka vanjskog napajanja.

Dioda D1 i otpornik R6 odvajaju sklop elektroničkog sata od ostalih pod sklopova za vrijeme prekida napajanja. Otpornik R6 ujedno služi kao ograničenje struje punjenja Ni-Cd baterije ili elektrolitskog kondenzatora.

Ako se uređaj koristi stalno priključen na vanjsko napajanje, kao izvor besprekidnog napajanje može poslužiti visokokapacitivni kondenzator specijalne izvedbe sa zlatnim elektrodama čiji se kapacitet kreće do 1 farada uz dimenzije ф21x9 mm. U testiranju, uređaj je sa ovim kondenzatorom izdržao prekid od 24 sata bez gubitka podataka i greške u vremenu.

Za uređaje koji se često isključuju sa napajanja koristi se mali Ni-Cd akumulator napona 3,6V i kapaciteta oko 100mAh s kojom memorija zadržava podatke i točno vrijeme preko 100 sati.

Za mjerenje temperature koriste se integrirani krug IC3 koji sadrži četiri operaciona pojačala, pripadajući otpornici za postizanje potrebnih naponskih pojačanja, analogno-digitaini pretvarač TLC549, naponska referenca LM366Z2.5 i temperaturne osjetilo LM335 koje se ne nalazi na tiskanoj pločici, a priključuje se između ulaza SENS (I2, nožica 15 i 17) i mase.

Naponsko osjetilo LM335 konstruirano je tako da za 0°C daje napon 2.732V koji se mjenja sa 10mV/K. Za mjerno područje od -19° do 44°C napon osjetila iznosi od 2,545 do 3,172V. Ovaj se napon vodi na nožica 5 operacionog pojačala gdje se pojačava sa dodatkom posmaka pa se dobije napon između 0,1 i 3,5V koji se vodi na ulaz analogno-digitalnog pretvarača. Raspon i pojačanje ovog napona određeni su otpornicima R3, R4 i R5. Tri operaciona pojačala integrirang kruga IC3 sa pripadajućim otpornicima, naponskom referencom VREF i kondenzatorom C3 služe za generiranje referentnih napona potrebnih za analogno-digitalnu konverziju. Naponska referenca VREF generira 2,5V koji se pojačava prvim operacionim pojačalom na 3,56V. Pojačanje je određeno otpornicima R16 i R17. Preostala dva operaciona pojačala rade kao naponska sljedila jediničnog pojačanja, izravno generirajući referentne napone za analogno-digitalni pretvarač. Eventualna odstupanja vrijednosti otpornika, odstupanje napona naponske reference i temperaturnog osjetila eliminiraju se podešavanjem referentnih napona REF+ i REF- analogno-digitalnog pretvarača trimerpotenciometrima R8 i R11.

Za podešavanje uređaja potrebni su precizni voltmetar i termometar. Voltmetrom se na poznatoj temperaturi izmjeri napon temperaturnog osjetila. Iz poznate temperature izračunaju se minimalni i maksimalni napon osjetila za željeno područje. Pomoću višeokretajnog potenciometra koji se spoji u krug umjesto osjetila namjeste se izračunate vrijednosti. Trimerpotenciometrom R8 namjesti se napon REF+ jednak naponu AIN za postavljenu gornju granicu napona na višeokretajnom potenciometru, a trimerpotenciometrom R11 na namjesti se napon REF- jednak naponu AIN za postavljenu doljnju granicu napona na višeokretajnom potenciometru. Podešavanje je lakše i točnije ako se mjeri napon između REF+ i AIN, odnosno REF- i AIN.

Otpornici R3, R4 i R5 odabrani u konkretnom slučaju pokrivaju temperaturni opseg od -19°C do 44°C. Donju temperaturnu granicu analogno-digitalno pretvarač očitava kao nulu pa se programski mora riješiti korektno pokazivanje temperature. Iz ovog zahtjeva proizlazi da na izlazu pojačala (nožica 7) napon na donjoj granici temperaturnog opsega mora bit blizu 0V, dok na gornjoj granici iznosi blizu maksimalnog izlaznog napona operacionog pojačala uz napon napajanje 5V (oko 3,6V).

Vrijednosti otpornika određuju se prema zahtjevu da na doljnjoj granici temperaturnog opsega napon nožice 6 operacionog pojačala IC3 odgovara naponu temperaturnog osjetila na doljnjoj temperaturnoj granici uvećan za minimalni izlazni napon operacionog pojačala (oko 10mV, točka 2.2.). Napon nožice 6 odgovara produktu referentnog napona nožice 1 operacionog pojačala i omjeru praielne kombinacije otpornika R4 i R5 i zbroja otpornika R3 i paralelne kombinacije R4 i R5:

[image]

Pojačana razlika napona osjetila na gornjoj i donjoj temperaturnoj granici na izlazu operacionog pojačala (nožica 7) ne smije prelaziti maksimalni mogući izlazni napon operacionog pojačala (3,6V u konkretnom slučaju). Naponsko pojačanje određuje omjer paralelne kombinacije otpornika R4 i R5 i zbroja otpornika R3 i paralelne kombinacije R4 i R5:

[image]

Iz ove dvije jednadžbe i uvjeta da ulazni otpor bude oko desetak kilooma mogu se odrediti vrijednosti svih otpora uz napomenu da je ulazni otpor sklopa jednak paralelnoj kombinaciji sva tri otpornika:

[image]

Pogonske jedinice upravljačkog izlaza i pokazivača koriste integrirano polje sa 8 tranzistora s otvorenim kolektorom kao izlazom (IC6 i IC7). Pokazivač je spojen direktno na izlaz polja, a upravljački izlaz pritegnut je otpornom mrežom RN1 prema pozitivnoj stezaljki ne stabiliziranog napona napajanja. Ovaj način spajanja upravljačkog izlaza daje niz prednosti:

◾ svi izlazi su sigurno neaktivni (izlazni napon jednak je nuli) u trenutku uključenja uređaja jer mikrokontroler za vrijeme trajanja reset impulsa sve izlaze postavlja u stanje logičke jedinice pa pogonski sklop vodi spajajući izlaz praktički na nulu,

◾ otpornici u otpornoj mreži ograničavaju struju kratkog spoja izlaza pa nema opasnosti od uništenja uređaja nepažljivim priključivanjem,

◾ otpornici otporne mreže ujedno ograničavaju struju upravljanja beskontaktnim elektroničkim prekidačima,

◾ svi beskontaktni prekidači imaju nulu kao zajedničku točku, što je povoljnije nego da je zajednička točka pozitivan kraj ne stabiliziranog napona napajanja,

◾ spajanje otporne mreže RN1 na nestabilizirani napon dodatno smanjuje opterećenje stabilizatora napajanja za 8x20mA, koliko iznosi potrebna struja upravljanja beskontaktnih prekidača.

Pokazivač je spojen direktno (teret prema pozitivnom naponu) zbog multipleksiranja pokazivača. Deveti izlaz za uključivanje LED indikatora izveden je tranzistorom T1.

Pokazivač sa tipkovnicom izveden je na drugoj tiskanoj pločici čime je izbjegnuto komplicirano kabliranje tipki i indikatora. Veza između pločica je dvoredni konektor zalemljen direktno na svaku tiskanu pločicu, s time da se na pločici pokazivača lemi s donje strane.

Pokazivač i indikatori pobuđuju se multipleksom frekvencije veće od 50Hz. Ista se frekvencija koristi za očitavanje stanja 8 tipki. Ovime se dobiva pobuda za svih 7 segmenata svih znamenki, osam LED indikatora i osam tipki sa samo trinaest ulazno izlaznih linija.

Za selektiranje grupe (znamenka, indikator i po dvije tipke) koristi se dekoder IC1 (shema 2). IC1 (74LS156) je dvostruki dekoder dva na četiri. Polovica IC1 koristi se za pobudu izlaznih tranzistora Q1-Q4 pokazivača dok se druga polovica IC1 koristi za pobudu linija za očitavanje tipki. Ovim spojem izbjegnuta je inače neophodna upotreba dioda kod multipleksiranja pokazivača i tipki, a posao obavlja jedan element (IC1).

Tranzistori Q1-Q4 dovode pozitivni napon na pokazivač koji radi u spoju zajedničkih anoda. Pojedine katode međusobno se vežu zajedno, a svijetlit će segment one znamenke čija anoda je uključena tranzistorom i katoda vezana na masu preko IC6 na shemi 1.

Određenoj tipki se preko dekodera dovodi potencijal mase koji se prenosi na ulaznu liniju kontrolera ako je tipka stisnuta čime se tipka očitava. Treperenje kontakta kod stiskanja rješava se u programu mikrokontrolera čime se izbjegava upotreba složenijih sklopova ili filtara za otklanjanje ove pojave. Otpornici RA-RG, RLED1 i RLED2 ograničavaju struju segmenata pokazivača i idikatora na dozvoljenu vrijednost (20mA u konkretnom slučaju). Otpornici R22 i R23 povlače ulaze za očitavanje tipki na visoki logički nivo.

Elektronički beskontaktni prekidač

Elektronički beskontaktni prekidač je sklop kojim se uključuje neko trošilo i udovoljava sljedećim zahtjevima:

◾ galvanske odvajanje upravljačkog niskonaponskog kruga od mrežnog napona napajanja (zaštita od strujnog udara), mogućnost uklapanja dovoljno jake struje (do oko 25A),

◾ način uklapanja koji omogućava dulji vijek trajanja priključenog uređaja,

◾ mala cijena koštanja,

◾ male dimenzije,

◾ velika pouzdanost,

◾ minimalno održavanje.

Iz navedenih zahtjeva izvedeno je rješenje prikazano shemom na slici 3. Glavni element za uklapanje je TRIAC, a na tržištu ga je moguće naći za potrebne struje uz prihvatljivu cijenu. Kod uklapanja većih struja TRIACu treba dodati i odgovarajući hladnjak.

Za pobudu TRIACa koristi se optoizolirani integrirani sklop MOC3041. Njime se ostvaruje galvanske odvajanje upravljačkog kruga sa zaštitnim naponom od 2500V, potrebna je mala pobudna struja (15mA), a karakterizira ga uključenje TRIACa samo u trenutku prolaska periode sinusoide napona kroz nulu. Ovime se otklanjaju naponski udari koji nastaju uključenjem uređaja običnom sklopkom bez dodatne kontrole trenutne vrijednosti napona napajanja, a kao krajnji rezultat dobiva se povećani vijek trajanja priključenog uređaja (posebno žarulja sa žarnom niti) i smanjenje smetnji kod uključenja. Pobudni sklop jednak je za sve vrste korištenih TRIACa.

Sam sklop nema pokretnih mehaničkih dijelova pa otpada potreba za održavanjem kao kod klasičnih sklopnika ili releja (otpadaju problemi iskrenja na kontaktima).

Pravilnim dimenzioniranjem TRIACa i njegovog hladnjaka postiže se visokopouzani sklop. Elemnt sa 600V probojnog napona i 40% zalihe maksimalne struje sigurno će godinama obavljati svoju funkciju. Na pr., za TRIAC koji će uklapati grijač snage 5500W (25A) odabran je TRIAC BTA41/600 sa hladnjakom toplinskog otpora 2K/W.

Dimenzije sklopa diktira hladnjak. Za uklapanje manjih trošila (rasvjeta, grijači do oko 1000W) povoljnije je i po cijeni i po dimenzijama uzeti strujno jači TRIAC i smanjiti potrebu za korištenjem hladnjaka. Posebnu pažnju valja posvetiti izboru TRIACa za uklapanje reaktivnih opterećenja (elektromotori, transformatori). U tom slučaju treba koristiti TRIACe predviđene za ovu upotrebu (na pr. BTA16CW) ili dodati tzv. snuber zaštitni sklop.

Način primjene

Način primjene opisuje rukovanje programatorom za vremensko reguliranje temperature i upravljanje uređajima. U glavi 2.6.1 opisane su mogućnosti programatora. Glava 2.6.2 ukratko opisuje sve funkcije, komande i signalizaciju programatora. U trećem dijelu opisano je ponašanje programatora prilikom prvog uključenja na električnu mrežu. Glave 2.6.4, 2.6.5, 2.6.6, 2.6.7, 2.6.8 i 2.6.9 opisuju rukovanje i programiranje, a glava 2.6.8 sadrži i četiri primjera programiranja intervala u automatskom modu. Glava 2.6.10 opisuje instaliranje programatora. U glavi 2.6.11 navedeni su svi važniji tehnički podaci.

Uvodne napomene

Jedna od primjena programatora je regulacija temperature i upravljanje nekim uređajima za stambene ili poslovne prostore i bit će detaljno opisana.

Programator održava osam različitih temperatura u rasponu između 0 i 30°C u osam različitih dnevnih intervala. Na raspolaganju stoje dvije grupe po osam intervala koje se mogu rasporediti po danima u tjednu. Ovo se, na primjer, praktično koristi tako da se grupa A pridjeli radnim danima u tjednu, a grupa B vikendu kada su potrebe za grijanjem različite od onih u radne dane. Najjednostavniji način korištenja automatskog moda je postavljanje samo dva intervala, jedan dnevni i jedan noćni.

Trenutno postavljena temperatura prostorije može se povisiti ili smanjiti pritiskom tipke, a idućeg dana grijanje će raditi sa prije zadanom temperaturom. Automatski rad može se isključiti pa se programator ponaša kao običan termostat i stalno održava postavljenu temperaturu. Postavljena temperatura može se smanjiti ili povećati u bilo kojem trenutku jednostavnim pritiskom na jednu od tipki.

Programator sadrži tri vremenska sklopa sa po tri vremenska intervala za upravljanje tri uređaja (na pr. električni bojler, rasvjeta izloga, infra grijalica i sl.) ili dva vremena za uključenje, npr. alarma budilice. Dodatna funkcija je uključivanje grijanja u određeni dan. Takvim programiranjem grijanje, priključeni uređaji i pokazivač se isključuju do programiranog dana u 0:00 sati kada programator upućuje grijanje na programirani automatski ili termostatski rad, a uređaje uključuje u potavljeno vrijeme.

Programator prepoznaje prestupnu godinu kao i zadnju nedjelju u ožujku kada u 2:00 postavlja ljetno vrijeme (sat naprijed), a zadnju nedjelju u rujnu u 3:00 postavit će zimsko vrijeme (sat natrag) tako da nikakve korekcije vremena nisu potrebne.

Sve kontrolne linije prema trošilima su nisko naponske i zaštićene od kratkog spoja tako da nema opasnosti od strujnog udara po rukovatelje. Grijaći se, ovisno o njihovoj snazi, uključuju pomoću beskontaktnih elektroničkih prekidača za snage do 5kW. Na već izvedeno grijanje programator se može priključiti umjesto postojećeg sobnog termostata istim žicama bez preinake postojećih instalacija pazeći da ukupna snaga koju se preklapa ne prelazi maksimalnu dozvoljenu.

Grijač se uključuje čim temperatura prostorije padne ispod postavljene temperature, a gasi se nakon što temperatura prijeđe barem četvrtinu stupnja iznad postavljene. Ovo se može vidjeti iz signalizacije preniske temperature i uključenja grijača. Uz signalizaciju preniske temperature grijač i signalizacija grijača uvijek su uključeni, ali kad se temperatura prostorije izjednači sa postavljenom temperaturom, signalizacija preniske temperature se gasi, a grijač i signalizacija grijača ostaju uključeni sve dok temperatura ne prijeđe zadanu za četvrtinu stupnja.

Posebno razvijeni program za mikrokontroler namijenjen je primjeni programatora za upravljanje termoakumulacionim pećima. Program je načinjen tako da programator posebno upravlja ventilatorom termoakumulacione peći, a posebno grijačima termoakumulacione peći. Upravljanje ventilatorom identično je upravljanju grijanjem. Ventilator se uključuje ako u određenom vremenskom intervalu temperatura prostorije padne ispod namještene. Za kontrolu grijača na raspolaganju stoje tri vremenska intervala. Izvan postavljenih vremenskih intervala grijači su bezuvjetno isključeni. Unutar postavljenih intervala grijači će se uključivati tako da ukupno vrijeme uključenosti grijača ne prelazi dvostruko vrijeme ukupnog trajanja rada ventilatora. Ova jednostavna formula primijenjena je iz razloga što se koriste termoakumulacione peći različite snage u različitim volumenima prostorija koje se zagrijavaju. Fino podešavanje prepušteno je korisniku koji postavljanjem vremenskih intervala određuje vremenske intervale rada grijača čime se izbjegava nepotrebno isijavanje peći (na primjer, u jutro kad su ukućani odsutni grijači se isključuju, a uključuju se oko podne kako bi peć akumulirala energiju za grijanje u vrijeme jeftinije tarife cijene električne energije). Ako peć ipak isijava previše topline, a ventilator ne radi, smanjit će se potreba za radom ventilatora u željeno vrijeme što automatski skraćuje i vrijeme rada grijača. Postavljanje intervala rada grijača jednako je postavljanju intervala za upravljanje uređajima.

Funkcije programatora

Prednja ploča programatora u mjerilu 1:1 prikazana je na slici 8.

U normalnom radu na pokazivaču programatora prikazano je vrijeme. Sve potrebne funkcije programator izvršava i signalizira na panelu. Indikatori su označeni funkcijom koju signaliziraju:

◾ AUTO automatski mod rada

◾ PRGDAT programirani automatski start zadanog datuma

◾ HLADNO temperatura prostorije je niža od postavljene

◾ GRIJAČ uključeno grijanje

Vrijeme se ispisuje na pokazivaču sa dvotočkom između sati i minuta sa prikazom 0:00 u ponoć i 23:59 na kraju dana. Datum se ispisuje bez dvotočke, prvo dan, zatim mjesec Temperatura se ispisuje bez decimale sa oznakom “°C” na desnim znamenkama pokazivača.

Programatorom se upravlja pomoću četiri tipke ispod pokazivača. Komande mogu biti jednostavne ili složene, a sve su ispisane ispod tipki. Tri su jednostavne komande, a izvršavaju se pritiskom na samo jednu tipku i izvršavaju najčešće potrebne funkcije, a označene su tekstom u prvom redu ispod tipki u odvojenim okvirima:

◾ TMP/DT prikaz trenutne temperature prostorije i datuma,

◾ T+ povećanje postavljene temperature prostorije,

◾ T- smanjenje postavljene temperature prostorije,

Složene komande izvršavaju se pritiskom više tipki određenim redom i odnose se na programiranje pa sve počinju pritiskom na tipku PROG. Složenim komandama programiraju se vremena, vremenski intervali i željene temperature prostorije koju kontrolira programator. Funkcije programiranja označene su zajedničkim okvirima u drugom i trećem redu teksta: u drugom redu su funkcije koje se odnose na vrstu rada i točno vrijeme, a u trećem redu su funkcije koje se odnose na programiranje intervala.

Postavljanja vremena, datuma i temperatura konačno se obavljaju prema oznakama u četvrtom redu teksta i odvojenim okvirima, a vrijednost koja se mijenja signalizira se njenim žmiganjem na pokazivaču:

◾ + povećati iznos

◾ - smanjiti iznos

◾ DALJE sljedeća veličina (na pr. postavljanje sati nakon postavljanja minuta)

IZLAZ završetak programiranja i povratak prikaza točnog vremena

Složenim komandama može se programirati sljedeće funkcije:

◾ PROG MOD uključenje ili isključenje automatskog moda

◾ PROG PRGDAT programiranje datuma za početak grijanja

◾ PROG VRIJEME postavljanje točnog vremena, dana, mjeseca i godine

◾ PROG INT A/B biranje grupe intervala

◾ PROG INT INT A programiranje dnevnih vremenskih intervala i temperatura grupe A za grijanje prostorije,

◾ PROG INT INT B programiranje dnevnih vremenskih intervala i temperatura grupe B za grijanje prostorije,

◾ PROG INT INT JEDNA OD PREOSTALIH TIPKI

programiranje intervala jednog od tri vremenska sklopa ili intervala rada grijača termoakumulacione peći.

U nastavku će biti opisana svaka pojedina funkcija programatora.

Prvo uključenje

Prvim uključenjem se programator postavlja u inicijalno stanje: 0:00 sati, 1. siječnja 1995. godine. Brojke sata žmigaju kao upozorenje da sat ne ide dobro. Radna temperatura postavljena je na 0°C (isključeno), a temperature svih intervala postavljene su na 20°C, svi intervali su postavljeni na 0:00 sati (isključeno), a rad počinje sa isključenim automatskim modom. Grijanje će biti isključeno. Postavljanje točnog vremena prekinut će žmiganje pokazivača.

Postavljanje točnog vremena i kalendara

Za ispravno funkcioniranje, osim sata i minuta svakako treba postaviti točan datum i godinu kako bi pribrajanje prestupnog dana kao i prebacivanje zimskog i ljetnog vremena normalno funkcioniralo. Iz ovih podataka programator sam određuje dan u tjednu.

◾ pritisnuti tipku PROG. Na pokazivaču se ispisuje poruka “Pr”,

◾ stisnuti tipku VRIJEME. Na pokazivaču piše “Ur” za vrijeme držanja tipke. Kad se tipka pusti, na pokazivaču se pojavljuje vrijeme, a minute žmigaju.

◾ tipkama + ili - postaviti minute. Tipke se mogu stiskati i puštati ili držati. Ako se tipka drži, tempo promjene je otprilike jedna minuta svakih pola sekunde.

NAPOMENA: Sat kreće onoga trenutka kada je završeno namještanje tipkom IZLAZ ili DALJE pa za u sekundu točno namještanje vremena treba postaviti minutu unaprijed i potvrditi namještanje vremena tipkom IZLAZ ili DALJE točno u postavljeno vrijeme.

◾ postavljanje sata počinje pritiskom na tipku DALJE. Minute prestanu žmigati, a sati počnu žmigati. Ako sat nije potrebno postavljati, postavljanje minuta može se završiti tipkom IZLAZ čime je postavljanje vremena završeno, žmiganje pokazivača prestaje, a sat tog trenutka krene.

◾ tipkama “+” ili “-“ postaviti sat. Tipke se mogu stiskati i puštati ili držati. Ako se tipka drži, tempo promjene je otprilike jedan sat svakih pola sekunde.

◾ pritiskom tipke IZLAZ postavljanje vremena završava, žmiganje pokazivača prestaje, a sat istog trenutka krene. Pritiskom tipke DALJE sat istog trenutka krene, a programator prelazi na postavljanje datuma. Na pokazivaču se ispisuje dan i mjesec bez dvotočke među njima, dan žmiga.

NAPOMENA: Ako za vrijeme postavljanja minuta i sata nijednom nije pritisnuta tipka + ili -, tekuće vrijeme neće se mijenjati. Ako je, na primjer, potrebno samo namještanje datuma, postavljanje minuta i sata preskače se pritiskom na tipku DALJE dva puta, vrijeme se ne mijenja, a odmah se prelazi na postavljanje datuma.

◾ tipkama + ili - postaviti dan. Tipke se mogu stiskati i puštati ili držati. Ako se tipka drži, tempo promjene je otprilike jedan dan svakih pola sekunde.

◾ postavljanje mjeseca počinje pritiskom na tipku DAU6. Dan prestane žmigati, a mjesec počne žmigati. Ako mjesec nije potrebno postavljati, postavljanje dana može se završiti tipkom IZLAZ čime je postavljanje vremena završeno i žmiganje pokazivača prestaje.

◾ tipkama + ili - postaviti mjesec. Tipke se mogu stiskati i puštati ili držati. Ako se tipka drži, tempo promjene je otprilike jedan mjesec svakih pola sekunde.

◾ pritiskom tipke IZLAZ postavljanje datuma završava, a žmiganje pokazivača prestaje. Pritiskom tipke DALJE programator prelazi na postavljanje godine. Na pokazivaču se ispisuje godina žmigajući.

NAPOMENA: Pokušaj programiranja nepostojećeg datuma (npr. 31. 04.) programator ne dozvoljava i u takvom slučaju vraća se na točku postavljanja dana očekujući promjenu datuma. Postavljanje datuma i godine potrebno je zbog automatskog prebacivanja ljetnog i zimskog vremena i funkcije uključivanja grijanja u programirani dan.

◾ tipkama + ili - postaviti godinu. Tipke se mogu stiskati i puštati ili držati. Ako se tipka drži, tempo promjene je otprilike jedna godina svakih pola sekunde.

◾ pritiskom tipke IZLAZ postavljanje vremena, datuma i godine završava, žmiganje pokazivača prestaje i programator prelazi u normalan rad s ispisom točnog vremena. Pritiskom tipke DALJE programator prelazi na postavljanje minuta i cijeli se ciklus ponavlja od treće točke.

Temperatura prostorije i datum

Programator će pokazati trenutnu temperaturu prostorije, a zatim i datum ako se to od njega zatraži. Postupak je sljedeći:

◾ pritiskom na tipku TMP/DT na pokazivaču se ispisuje temperatura prostorije. Prikaz ostaje na pokazivaču desetak sekundi nakon što se tipka pusti. Raspon pokazivanja temperature je od -19 do +44°C .

◾ pritiskom tipke TMP/DT još jednom za vrijeme prikaza temperatura, na pokazivaču se ispisuje datum. Prikaz ostaje na pokazivaču desetak sekundi nakon što se pusti tipka. Pritiskom bilo koje tipke dok je datum na pokazivaču, programator se vraća u normalan rad prikazujući točno vrijeme

Promjena temperature prostorije

Da bi se promijenila temperatura prostorije, programiranu temperaturu treba povećati ili smanjiti. Rezultat ovakve promjene ovisi o modu u kojem programator radi. U običnom termostatskom modu nova programirana temperatura ostaje sve do sljedeće promjene temperature pritiskom na tipku ili do promjene moda rada u automatski mod. U automatskom modu, promjena programirane temperature utjecat će samo na vremenski interval u kojem je promjena nastala. Promjena ne mijenja sadržaj programske memorije, tako da će idućeg dana u istom vremenskom intervalu programator raditi sa postavljenom istom temperaturom koja je bila prije promjene bila programirana. Drugim riječima, promjena temperature u automatskom modu omogućava trenutnu jednokratnu promjenu bez utjecaja na svakodnevni rad. Trajna promjena temperature u automatskom modu moguća je jedino programiranjem vremenskih intervala i temperatura (vidi točku 2.6.8).

◾ pritiskom tipke T+ na pokazivaču se ispisuje trenutna programirana temperatura. Držanjem tipke programirana temperatura se povećava sa tempom od °C u osmini sekunde (1°C u pola sekunde), a kratim uzastopnim pritiscima iste tipke programirana temperatura se diže s korakom od °C. Na pokazivaču se temperatura ispisuje samo cjelobrojno tako da se prikaz mijenja tek nakon četvrtog kratkog pritiska tipke. Ako je programirana temperatura veća od temperature prostorije, upalit će se indikator HLADNO.

◾ pritiskom tipke T- na ekranu se ispisuje trenutna programirana temperatura. Držanjem tipke programirana temperatura se smanjuje sa tempom od °C u osmini sekunde (1°C u pola sekunde), a kratim uzastopnim pritiscima iste tipke programirana temperatura se spušta s korakom od °C. Na pokazivaču se temperatura ispisuje samo cjelobrojno tako da se prikaz mijenja tek nakon četvrtog kratkog pritiska tipke. Ako je programirana temperatura manja od temperature prostorije, indikator HLADNO neće svijetliti.

NAPOMENA: Indikatorom termostata HLADNO može se provjeriti postavljanje programirane temperature u odnosu na temperaturu prostorije jer svijetli čim iznos programirane temperature postane veći od temperature prostorije.

◾ trajnim otpuštanjem tipke nakon nekog vremena programator sam vraća točno vrijeme na pokazivač. Trenutno vraćanje točnog vremena na pokazivač moguće je pritiskom tipke IZLAZ.

Biranje moda rada

Na raspolaganju stoje dva moda rada, obični termostatski mod i automatski mod. U termostatskom modu programator se ponaša kao običan sobni termostat, a temperatura prostorije konstantno se održava na programiranoj vrijednosti između 0 i 30°C. U automatskom modu moguće je odabrati do 8 dnevnih vremenskih intervala i programirati temperaturu u rasponu od G do 30°C za svaki pojedini vremenski interval. Programator u svako doba dana održava temperaturu prostorije prema zahtjevu operatera. Automatski mod rada prepoznaje se po uključenom indikatoru AUTO na panelu programatora.

◾ pritiskom na tipku PROG počinje biranje moda rada. Na pokazivaču se ispisuje poruka “Pr”.

◾ pritiskom tipke MOD programator mijenja mod rada, termostatski u automatski i obratno što se vidi po indikatoru moda rada. Na pokazivaču ostaje točno vrijeme. Ako je nastavak rada u termostatskom modu, programator nastavlja održavati temperaturu prostorije koja je bila do tada. Ako je nastavak rada u automatskom modu, postavlja se temperatura programirana za trenutni vremenski interval i grupu.

Programiranje dnevnih intervala i temperature

U automatskom modu moguće je programirati dvije grupe sa do 8 vremenskih intervala sa različitim programiranim temperaturama. Vremenski interval ima minimalni korak od 10 minuta (nije moguće postavljati manje intervale!). Intervale treba zadati po redu, od najranijeg prema najkasnijem. Ako to nije slučaj, programator shvaća da je kod nižeg vremena od prethodnog završetak i na tom mjestu ograničiti broj intervala. Tako je moguće postaviti kombinaciju sa dva intervala, npr. dnevni i noćni (vidjeti primjer 4).

PRIMJER 1: Programirana su sljedeća vremena i temperature:

1. vrijeme 6:40 temperatura 20

2. vrijeme 9:30 temperatura 17

3. vrijeme 12:00 temperatura 20

4. vrijeme 16:30 temperatura 22

5. vrijeme 19:00 temperatura 23

6. vrijeme 18:50 temperatura 19

7. vrijeme 23:20 temperatura 18

8. vrijeme 2:40 temperatura 15

OBJAŠNJENJE: U vremenu od 6:40 do 9:30 prostorija se grije na 20°C. Od 9:30 do 12:00 prostorija se grije na 17°C. U vremenu od 12:00 do 16:30 temperatura prostorije će biti 20°C, a od 16:30 do 19:00 u prostoriji će biti 22°C.

Budući da je 6. vrijeme (18:50) manje od 5. vremena (19:00), programator će ignorirati posljednja 3 intervala i u vremenu od 19:00 do 6:40 idućeg dana održavat će temperaturu od 23°C. Ovako programirani automatski mod imat će ukupno 5 vremenskih intervala.

PRIMJER 2: 6. vrijeme iz gornjeg primjera promijenjeno je:

1. vrijeme 6:40 temperatura 20

2. vrijeme 9:30 temperatura 17

3. vrijeme 12:00 temperatura 20

4. vrijeme 16:30 temperatura 22

5. vrijeme 19:00 temperatura 23

6. vrijeme 21:50 temperatura 19

7. vrijeme 23:20 temperatura 18

8. vrijeme 2:40 temperatura 15

OBJAŠNJENJE: Prva četiri intervala (do 19:00 sati) ostaju nepromijenjena, a zatim slijedi 5. interval od 19:00 do 21:50 sa 23°C, 6. interval od 21:50 do 23:20 sa 19°C, 7. interval od 23:20 do 2:40 idućeg dana sa 18°C i 8. interval od 2:40 do 6:40 (ovo je 1. vrijeme) sa 15°C.

PRIMJER 3: treći interval iz primjera 2 želi se izbaciti (12:00-16:30), sve ostalo ostaje isto.

OBJAŠNJENJE: Ova želja ostvariva je na dva načina. Jedna je mogućnost da se temperatura u trećem vremenu (20°C) postavi na temperaturu 2. vremena (17°C), dok je druga mogućnost da se 3. vrijeme (12:00) postavi jednako ili manje od 4. vremena. Ako je vrijeme jednako (3. vrijeme je 16:30), 3. interval trebao bi trajati od 16:30 do 16:30 tako da programator odmah nastavlja rad u 4. intervalu od 16:30 do 19:00 sati sa temperaturom od 22°C.

PRIMJER 4: najjednostavnija varijanta automatskog moda je korištenje dnevne i noćne temperature (samo dva intervala).

1. vrijeme 6:40 temperatura 22

2. vrijeme 22:30 temperatura 17

3. vrijeme 7:00 temperatura nema značenje

OBJAŠNJENJE: U vremenu od 6:40 do 22:30 u prostoriji se grije na 22°C. Noću od 22:30 pa ujutro do 6:40 temperatura će se održavati na 17°C. Treće vrijeme potrebno je postaviti između prvog i drugog vremena (u ovom primjeru 7:00) da programator razumije da se intervali 3-8 ne koriste. Temperatura trećeg intervala nije važna i ne treba je namještati.

Osim programiranja, ovim se postupkom mogu pregledati vremena intervala i temperatura. U tom se slučaju neće koristiti tipke + i -. Postupak programiranja vremenskih intervala i temperatura je sljedeći:

◾ pritiskom tipke PROG otvara se pristup programiranju. Na pokazivaču se ispisuje poruka “Pr”.

◾ pritiskom tipke INT započinje programiranje intervala. Na pokazivaču se ispisuje poruka “Pr In”.

◾ na raspolaganju stoje tri mogućnosti: programiranje grupe intervala, programiranje vremena i temperatura grupe intervala A i programiranje vremena i intervala grupe B.

Programiranje grupe intervala:

◾ programiranje grupe intervala po danima u tjednu nastavlja se pritiskom na tipku A/B,

◾ na pokazivaču se ispisuje skraćenica dana u tjednu (Pn, Ut, Sr, Ct, Pt, Sb, nd) i trenutno postavljena grupa intervala (A ili b).

◾ pritiskom tipke INT A ili INT B bira se željena grupa intervala i prikazuje na pokazivaču.

◾ pritiskom tipke A/B prelazi se na programiranje grupe sljedećeg dana, što se vidi i na pokazivaču.

◾ pritiskom tipke IZLAZ ponovo se na pokazivač vraća točno vrijeme, a programator izvršava sve eventualne promjene ako radi u automatskom modu.

Programiranje intervala vremena i temperatura grupe A i grupe B:

◾ programiranje osam intervala i temperatura grupe A nastavlja se pritiskom na tipku INT A,

◾ programiranje osam intervala i temperatura grupe B nastavlja se pritiskom na tipku INT B.

◾ na pokazivaču se za vrijeme držanja tipke ispisuje poruka “In A1” ili “In b1”, ovisno o grupi, označavajući grupu i broj intervala koji se programira. Puštanjem tipke na pokazivaču se ispisuje vrijeme početka prvog intervala. Minute žmiganjem označavaju mogućnost njihovog namještanja.

◾ tipkama + ili - postaviti minute. Tipke se mogu stiskati i puštati ili držati. Ako se tipka drži, tempo promjene je otprilike deset minuta svakih pola sekunde. Korak promjene je 10 minuta (intervale kraće od 10 minuta nije moguće programirati).

◾ postavljanje sata počinje pritiskom na tipku DALJE. Minute prestanu žmigati, a sat počne žmigati.

◾ tipkama + ili - postaviti sat. Tipke se mogu stiskati i puštati ili držati. Ako se tipka drži, tempo promjene je otprilike jedan sat svakih pola sekunde.

◾ pritiskom na tipku DALJE namještanje početka intervala završava i počinje namještanje temperature intervala. Na pokazivaču se žmigajući ispisuje trenutna programirana temperatura.

◾ tipkama + ili - postaviti temperaturu. Tipke se mogu stiskati i puštati ili držati. Držanjem tipke programirana temperatura se mijenja sa tempom od °C u osmini sekunde (1°C u pola sekunde), a kratim uzastopnim pritiscima iste tipke programirana temperatura se mijenja s korakom od °C. Na pokazivaču se temperatura ispisuje samo cjelobrojno tako da se prikaz mijenja tek nakon četvrtog kratkog pritiska tipke.

◾ Kada je željena temperatura intervala postavljena, pritiskom tipke DALJE završava se programiranje početka intervala i temperature, a prelazi se na programiranje vremena kraja intervala, odnosno vremena početka sljedećeg intervala. Za vrijeme držanja tipke DALJE stisnutom na pokazivaču se ispisuje grupa i broj intervala koji se počinje programirati. Puštanjem tipke na pokazivaču se ispisuje vrijeme početka intervala sa žmigajućim minutama.

◾ za programiranje ostalih vremena intervala i temperature ponoviti postupak od četvrte točke do prethodne točke. Kod programiranja treba voditi računa o redoslijedu vremena intervala (vidjeti Primjer 1).

◾ ako se poslije programiranja temperature zadnjeg intervala pritisne tipku DALJE cijeli postupak se ponavlja od treće točke.

◾ programiranje je moguće završiti u bilo kojem trenutku pritiskom tipke IZLAZ. Na pokazivač se vrati točno vrijeme, a programator nastavlja rad sa novoprogramiranim vremenima i temperaturama ako radi u automatskom modu.

NAPOMENA: Redoslijed namještanja intervala uvijek ide redom od prvog do osmog. Vraćanje intervala (prijelaz sa višeg na niži) nije moguće. U takvom slučaju može se uzastopnim stiskanjem tipke DALJE doći do željenog intervala.

Programiranje starta određenog dana

Ova je funkcija praktična kod duljeg izbivanja (više od dana) iz prostora koji se grije. Datum početka rada može se programirati do godinu dana unaprijed.

Programiranjem datuma uključenja grijanja automatski se isključuju svi upravljački izlazi do programiranog datuma bez obzira na mod rada. Oko pet minuta nakon programiranja datuma programator isključi pokazivač i sve indikatore osim PRGDAT. Ponovo aktiviranje pokazivača moguće je pritiskom na bilo koju tipku, a aktivan je sljedećih 5 minuta. Poništenjem programiranog dana ili programiranog dana u 0:00 sati programator se vraća u normalan rad i uključuje sve potrebne upravljačke izlaze radeći u onom modu u kojem je bio u trenutku programiranja datuma (automatskom ili termostatskom).

Postupak programiranja dana je sljedeći:

◾ pritiskom tipke PROG otvara se pristup programiranju. Na pokazivaču se ispisuje poruka “Pr”.

◾ pritiskom tipke PRGDAT započinje programiranje datuma uključenja grijanja. Na pokazivaču se ispisuje tekući datum. Dan žmiganjem označava mogućnost njegovog namještanja.

◾ tipkama + ili - postaviti dan. Tipke se mogu stiskati i puštati ili držati. Ako se tipka drži, tempo promjene je otprilike jedan dan svakih pola sekunde.

◾ postavljanje mjeseca počinje pritiskom na tipku DALJE. Dan prestane žmigati, a mjesec počne žmigati. Ako mjesec nije potrebno postavljati, postavljanje dana može se završiti tipkom IZLAZ čime je programiranje datuma uključenja grijanja završeno (vidjeti zadnju točku).

◾ tipkama + ili - postaviti mjesec. Tipke se mogu stiskati i puštati ili držati. Ako se tipka drži, tempo promjene je otprilike jedan mjesec svakih pola sekunde.

◾ Pritiskom tipke DALJE programator ponovo prelazi na postavljanje dana i proces se ponavlja od treće točke.

NAPOMENA: Pokušaj programiranja nepostojećeg datuma (npr. 31. 04.) programator ne dozvoljava i u takvom slučaju vraća se na treću točku očekujući promjenu datuma.

◾ pritiskom tipke IZLAZ programiranje datuma uključenja grijanja završava. Indikator PRGDAT se pali ako je programirani datum različit od tekućeg, a programator trenutno isključuje grijanje ako je radilo, isključi sve upravljačke linije, a nakon otprilike 5 minuta gasi pokazivač i indikatore osim indikatora PRGDAT.

◾ nakon isključenja, prikaz točnog vremena na pokazivač se vraća pritiskom bilo koje tipke. Pokazivač i indikatori rade sljedećih 5 minuta.

◾ promjena programiranog datuma uvijek je moguća. Ponoviti proces od prve točke.

◾ poništavanje programiranog datuma moguće je ponavljanjem prve i druge točke. Nakon što se na pokazivaču pojavio tekući datum, tipkom IZLAZ potvrditi tekući datum. Programator isključi indikator PRGDAT i prelazi u normalan rad.

Instaliranje

Instaliranje programatora izvodi se tako da se nalazi na mjestu koje nije izloženo propuhu, suncu, isijavanju topline radijatora ili grijalice ili hladnom zidu jer se uz programator nalazi osjetilo temperature.

Beskontaktni elektronički prekidači ugrađuju se u neposrednoj blizini grijalica ili uz uređaj kojim se upravlja. Spajanje programatora i elektroničkog prekidača izvodi se dvožilnim kablom presjeka žice 0,5mm ili više, pazeći na polaritet upravljačkog napona.

Ako beskontaktni prekidač upravlja cijelom linijom grijača, najbolje ga je ugraditi uz razvodnu ploču gdje može biti smješten i ispravljač programatora, a programator se u tom slučaju spaja sa tri žice: +, zajednička i upravljačka žica.

Tehnički podaci

Napon napajanja 7,5V istosmjerno

Struja napajanja 400mA

Potrošnja 3,6W/sat

Broj izlaznih kontrolnih linija 8

Upravljački napon +7,5V

Maksimalno opterećenje

izlazne linije 20mA,

zaštita od kratkog spoja

Raspon mjerenja temperature -19°C do 44°C

Raspon regulacije temperature 0°C do 30°C

Korak mjerenja temperature 0,25°C

Histereza termostata 0,5°C

Modovi rada termostatski

automatski

Broj intervala automatskog

moda 2x8, regulacija bilo koje temperature u raspon od

0°C do 30°C

Minimalni vremenski

korak intervala 10 minuta

Vremenski period za programira

nje vremena uključenja 1 godina

Sat minute i sati,

kontroliran kristalom, automatsko prebacivanje

ljetnog i zimskog vremena zadnju nedjelju u ožujku

u 2.00 sata, odnosno u rujnu u 3:00 sata

Kalendar dan, mjesec i godina, programiran do 2155.

godine, automatsko određivanje dana u tjednu

Pokazivač 7 segmentni

četveroznamenkasti LED pokazivač, crvena, žuta ili

zelena boja, visina znamenke 15 mm

Tastatura 4 membranske tipke sa “click” oprugama i 4 ugrađena indikatora

Indikatori

automatski mod u boji pokazivača

programirani datum u boji pokazivača

termostat zeleni

žuti ako je pokazivač zeleni

grijanje crveni

žuti ako je pokazivač crveni

Izbor izvršnih elemenata:

Centralno grijanje relej, pumpa max 500W

Električno upravljanje beskontaktni prekidač, max 5500W

beskontaktni prekidač, max 2500W

beskontaktni prekidač, max 1200W

Claims (14)

1. Programator za vremensko reguliranje temperature i upravljanje uređajima (slika 9), naznačen time da posjeduje regulator pogonskog napona (5), mikrokontroler sa PROMom i memorijom (1), sklop za nadzor rada mikrokontrolera (3), generator vremenske baze (2), analogno-digitalni pretvatrač (4) vezan na mikrokontroler, temperaturni osjetnik sa analognim pojačalom (8) vezan na anlogno-digitalni pretvarač, komandnu tipkovnicu (10), numeričko-signalni pokazivač (11), ulaz (6), izlaz (7) i sučelje prilagođeno serijskoj komunikaciji s vanjskim uređajem (9).

2. Programator za vremensko reguliranje temperature i upravljanje uređajima kao što je opisan u zahtjevu, 1 naznačen time da mikrokontroler (1) pomoću signala iz generatora vremenske baze (2) koji je vezan na mikrokontroler, generira sat realnog vremena, kalendar s prepoznavanjem dana u tjednu, prestupne godine i korekcijom ljetnog i zimskog vremena.

3. Programator za vremensko reguliranje temperature i upravljanje uređajima kao što je opisan u zahtjevu 2, naznačen time da sadrži elektronički krug sa sekundarnim istosmjernim izvorom energije za pohranu svih programiranih parametara i rad vremenske baze u slučaju prekida napajanja iz mreže.

4. Sklop za nadzor rada mikrokontrolera (3) kao što je opisan u zahtjevu 1, naznačen time da vraća procesor u normalan rad iz nedefiniranog stanja ako do njega dođe uslijed vanjske smetnje u napajanju.

5. Ulaz (6) programatora za vremensko reguliranje temperature i upravljanje uređajima kao što je opisan u zahtjevu, 1 naznačen time, da je vezan na mikrokontroler i posjeduje 8 ulaznih linija prilagođenih prijemu električnog unipolarnog signala.

6. Izlaz (7) programatora za vremensko reguliranje temperature i upravljanje uređajima kao što je opisan u zahtjevu 1, naznačen time da je vezan na mikrokontroler i posjeduje 8 izlaznih linija prilagođenih upravljanju pomoću električnog signala.

7. Programator za vremensko reguliranje temperature i upravljanje uređajima kao što je opisan u zahtjevu 1, naznačen time da sadrži u PROM mikrokontrolera upisan izvršni program kojim korisnik preko komandne tipkovnice (10) vezane na mikrokontroler ili izvana preko serijskog sučelja (9) vezanog na mikrokontroler može formirati vlastiti program rada sustava priključenog na izlaz programatora.

8. Programator za vremensko reguliranje temperature i upravljanje uređajima kao što je opisan u zahtjevu 7, naznačen time da omogućuje rad sustava u automatskom radu ili u neautomatskom radu ako korisnik automatski rad ne želi koristiti.

9. Programator za vremensko reguliranje temperature i upravljanje uređajima kao što je opisan u zahtjevu 7, naznačen time da u automatskom radu sadrži od korisnika promjenljive: a) vremensko-temperaturni kriterij za upravljanje sustavom grijanja/hlađenja priključenim na izlaz prilagođen upravljanju električnim signalom i b) vremenski kriterij za upravljanje uređajima priključenim na izlaz prilagođen upravljanju električnim signalom.

10. Vremensko-temperaturni kriterij programatora za vremensko reguliranje temperature i upravljanje uređajima kao što je opisan u zahtjevu 9a, naznačen time da korisnik svakom danu u tjednu pridružuje jednu od 8 vremensko- temperaturnih programskih grupa po želji, a svakoj grupi pridružuje do dnevnih vremenskih intervala sa svakom intervalu pridruženom temperaturom po želji.

11. Automatski rad programatora za vremensko reguliranje temperature i upravljanje uređajima, koji koristi od strane korisnika programirane vremensko- temperaturne intervale, kao što je opisan u zahtjevu 10, naznačen time da u programiranom vremenskom intervalu uključjuje sustav grijanja ako je izmjerena temperatura manja od programirane za taj vremenski interval ili je izmjeren pad temperature koji bi mogao uzrokovati pad temperature ispod unutar intervala programirane temperature.

12. Automatski rad programatora za vremensko reguliranje temperature i upravljanje uređajima kao što je opisan u zahtjevu 9b, naznačen time da sadrži do 8 dnevnih vremenskih intervala za upravljanje električnim signalom do 4 različita uređaja u programiranom vremenskom intervalu.

13. Programator za vremensko reguliranje temperature i upravljanje uređajima kao što je opisan u zahtjevima 9b i 12, naznačen time da uređaje stavlja u pogon u automatskom radu u programiranom vremenskom intervalu ili uvijek ako je automatski rad isključen.

14. Programator za vremensko reguliranje temperature i upravljanje uređajima kao što je opisan u zahtjevu 7, naznačen time da sadrži inicijalno postavljene parametre rada sustava priključenog na programator kako bi programator mogao upravljati sustavom ako korisnik ne želi upisivati vlastite parametre rada priključenog sustava.