ТермоМонитор - модуль контроля температурного режима технического устройства

Список разделов РАДИОТЕХНИЧЕСКИЙ ФОРУМ Источники питания и цифровая техника

Описание: Конструкции любых блоков питания, источников тока для любых назначений. Микроконтроллеры и все, что с ними связано
Модераторы: Алаев Ян, poty

#1 Алаев Ян » 19 марта 2018, 7:29

Предыстория проекта

Изображение

ТермоМонитор предназначен для контроля температуры в зонах расположения термодатчиков и формирования управляющего события: срабатывание встроенного реле, включение внешней нагрузки с помощью транзистора с открытым стоком, передача статуса события на гальванически развязанное сопряженное устройство с помощью оптрона. ТермоМонитор является элементом противоаварийной защиты технического устройства. Обеспечение правильного температурного режима крайне важно! Помните об этом! Увеличение температуры (устройства/компонента) на каждые 10 °С снижает ресурс работы (устройства/компонента) в два раза!

ТермоМонитор (прототип) может быть БЕСПЛАТНО предоставлен желающим в опытную эксплуатацию для тестирования в реальных условиях в составе технического устройства пользователя. После проведения тестовых испытаний проект будет реализован на заводской печатной плате.

Основные технические характеристики:
Спойлер
Измерительная часть:
1. Количество измерительных каналов: 8+1 (8 внешних подключаемых термодатчиков + 1 встроенный в плату);
2. Температурный диапазон измерений каждого термодатчика: -55...+125°С;
3. Точность измерений температуры: ±0,5°С (для диапазона -10...+85°С);
4. Дискретность измерения температуры каждого термодатчика: 0,0625 °С;
5. Тип используемых термодатчиков: DS18B20 Dallas Semiconductor (протокол обмена данными 1-Wire).
Параметры питания:
1. Питание - внешнее нестабилизированное (9...15) В с номинальным значением напряжения 12 В или стабилизированное 5±0,5 В (используемое напряжение питания зависит от схемы включения ТермоМонитора);
2. Потребляемый ток (данные приведены для одного термодатчика, каждый дополнительный термодатчик +1.5 мА к общему току потребления):
- базовое исполнение без модуля Bluetooth: не более 20 мА;
- исполнение с установленным модулем Bluetooth: не более 60 мА;
- в режиме с установленной связью с модулем Bluetooth: не более 25 мА, в режиме передачи данных не более 45 мА;
- режим включения сигнала перегрева: +10 мА к общему току потребления;
- режим включения аварийного реле: +20 мА к общему току потребления;
- максимальный ток потребления ТермоМонитора: не более 80 мА (к транзистору с открытым стоком дополнительная нагрузка не подключена).
Параметры связи и передачи данных:
1. Протокол беспроводной передачи данных: Bluetooth;
2. Радиус действия модуля Bluetooth: до 10 метров;
3. Скорость передачи данных: 9600 бит/сек;
4. Протокол проводной передачи данных: Arduino;
5. Интерфейс проводной передачи данных: USB - UART.
Параметры выходных цепей:
1. Выход транзистора с открытым стоком (ОС): Vmax=100 В, Imax=1.5 А, Pmax=0.5 Вт;
2. Выход оптрона: Vmax=55 В, Imax=0.05 А, Pmax=0.15 Вт;
3. Выход электромеханического реле SCHRACK RY211012: 250 VAC 8 A.
Размеры модуля и способ установки:
1. Габаритные размеры: 95х50 мм, высота модуля не более 20 мм;
2. Крепление модуля осуществляется с помощью четырех винтов М3.

Содержание:
Спойлер
1. Полная принципиальная схема /viewtopic.php?f=106&t=410#p19470
2. Габаритные размеры, внешний вид и описание состава ТермоМонитора /viewtopic.php?f=106&t=410&p=19472#p19472
3. Как применить ТермоМонитор в своем проекте? /viewtopic.php?f=106&t=410&p=19472#p19476
4. ТермоМонитор глазами тепловизора /viewtopic.php?f=106&t=410&p=19506#p19506
5. Чтение измеренных значений ТермоМонитора /viewtopic.php?f=106&t=410#p19515
6. ТермоМонитор, контроллер питания фонокорректора /viewtopic.php?f=16&t=410&p=19640#p19640
7. Блокировка анодного напряжения /viewtopic.php?f=16&t=410&p=19821#p19821
8. Предварительное ТЗ на согласование /viewtopic.php?f=16&t=410&start=120#p19868
9. Модуль блокировки анодного напряжения (принципиальная схема) /viewtopic.php?f=16&t=410&start=120#p19888
10. ТермоМонитор, контроллер питания фонокорректора. Вер. 2 /viewtopic.php?f=16&t=410&p=20136#p20136
11. OneWireViewer /viewtopic.php?f=16&t=410&p=20160#p20160
12. Автоматическое переключение питания вентилятора /viewtopic.php?f=16&t=410&start=180#p20242
13. Инструкция по обновлению встроенного ПО ТермоМонитора /viewtopic.php?f=16&t=410&start=200#p21071
14. Проведение температурных измерений с помощью тепловизора /viewtopic.php?p=21149#p21149
15. Температурные испытания для режима CCS2 = 87 мА /viewtopic.php?p=21149#p21175
16. Руководство по эксплуатации ТермоМонитора /viewtopic.php?f=16&t=410&start=220#p21334
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 34
Откуда: Саратов
Репутация: 63 (+63/−0)
Лояльность: 177 (+178/−1)
Сообщения: 2283
С нами: 4 года 6 месяцев


Автоматическое переключение питания вентилятора

#181 Алаев Ян » 25 апреля 2018, 13:42

Вместо резистора R16 можно запаять диод, тогда в этом случае, если внешнее питание вентилятора отвалится, цепь будет запитана автоматически от входного питающего напряжения.
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 34
Откуда: Саратов
Репутация: 63 (+63/−0)
Лояльность: 177 (+178/−1)
Сообщения: 2283
С нами: 4 года 6 месяцев

#182 seurf » 25 апреля 2018, 18:35

А сейчас там перемычка?
seurf
Опытный
Опытный
Аватара
Возраст: 61
Откуда: Волгоград
Репутация: 39 (+39/−0)
Лояльность: 0 (+0/−0)
Сообщения: 558
Темы: 7
С нами: 2 года 4 месяца

#183 Алаев Ян » 25 апреля 2018, 19:33

Фраза "сейчас" не очень корректна, потому что плата еще не разведена.
Скажем так, предусмотрены следующие варианты:
1. R16 не запаивается (обрыв) - в этом случае вентилятору требуется внешнее питание.
2. R16 запаивается перемычкой, в этом случае можно не устанавливать разъем U11, так как питание на вентилятор будет подаваться от входного питания ТермоМонитора.
3. Если вместо R16 установить диод, тогда внешнее питание вентилятора будет запирать диод, если оно больше на 0,7В, чем входное напряжение ТермоМонитора. Например, входное напряжение ТермоМонитора 12В, а внешнее питание вентилятора 13В. В этом случае, если вдруг произойдет обрыв внешнего питания, то вентилятор начнет потреблять энергию от входного напряжения ТермоМонитора.

В Вашем случае, Александр, будет п. 1. Я просто озвучил разные варианты включений, возможно, кому-то еще они будут полезны.
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 34
Откуда: Саратов
Репутация: 63 (+63/−0)
Лояльность: 177 (+178/−1)
Сообщения: 2283
С нами: 4 года 6 месяцев

На согласование

#184 Алаев Ян » 26 апреля 2018, 23:37

Александр, я прежде чем разводить плату решил показать Вам предполагаемое расположение элементов и рассказать некоторые свои соображения.
Плату решил сделать квадратной размером 100х100 мм. Так ее можно будет крутить в любом направлении и разместить наиболее удобным способом.
Привожу скрины относительно которых расскажу где что находится. Расположение деталей приблизительное и неровное, не обращайте на это внимания, это предварительное расположение.

Предполагаемый вид платы.
Скриншот 2018-04-26 23.24.52.png
Вид сверху
Скриншот 2018-04-26 23.25.35.png
Вид снизу


Скриншот 2018-04-26 23.23.37.png
Вид сверху


Верхняя часть платы отведена под подключение (слева-направо) датчиков температуры, статусного индикатора и тумблера управления.
Левая часть платы (сверху-вниз): разъем блокировки анодного напряжения, модуль Bluetooth, биппер, разъем входного питания, разъем дополнительного питания для вентилятора.
Нижняя часть платы (слева-направо): разъем для подключения вентилятора и остальная область отведена под полигон охлаждения управляющего транзистора источника тока.
Правая часть платы (сверху-вниз): разъем анодного питания, разъем питания накала.
В середине платы разъем внутрисхемного программирования, разъем для подключения модуля FTDI для самостоятельного обновления прошивки.
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 34
Откуда: Саратов
Репутация: 63 (+63/−0)
Лояльность: 177 (+178/−1)
Сообщения: 2283
С нами: 4 года 6 месяцев

#185 poty » 27 апреля 2018, 0:00

А есть причина столь больших расстояний между элементами? Напряжения - мизерные (за исключением одной части платы), детали - маленькие, да ещё и SMD многие из них. Не критикую, просто хочу понять, в чём причина?
Владислав
poty
Профи
Профи
Аватара
Возраст: 52
Откуда: Россия, Москва
Репутация: 79 (+79/−0)
Лояльность: 42 (+43/−1)
Сообщения: 3217
Темы: 1
С нами: 4 года 5 месяцев

#186 Алаев Ян » 27 апреля 2018, 0:26

poty писал(а):А есть причина столь больших расстояний между элементами? Напряжения - мизерные (за исключением одной части платы), детали - маленькие, да ещё и SMD многие из них. Не критикую, просто хочу понять, в чём причина?
Основная причина - технология изготовления платы на ЧПУ. В данный момент у меня нет центровочных сверл, они где-то потерялись на просторах нашей Родины и я похоже буду ждать новую посылку. Их отсутствие не позволяет мне делать двухсторонние платы, где требуется переворот после фрезеровки одной из сторон. Поэтому, плата должна быть односторонней с использованием перемычек. Второй критерий - толщина дорожки. Станок может делать тонкие дорожки при необходимости, но это накладывает определенные трудности, которые хочется избежать, если, например, есть свободное место, как сейчас у Александра. Я не пытаюсь занять его все, но по небольшому опыту фрезеровки могу сказать, что дорожки толщиной менее 0,5 мм делать сложно. Вот эти два фактора - один слой и дорожки от 0,5 мм и выше накладывают определенный зазор между деталями, чтобы можно было все это развести. Конечно, если бы речь шла о промышленной плате, все можно было бы сделать значительно более компактным. Данная плата имеет предварительные размеры, если получится сделать меньше - я обязательно этим воспользуюсь.
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 34
Откуда: Саратов
Репутация: 63 (+63/−0)
Лояльность: 177 (+178/−1)
Сообщения: 2283
С нами: 4 года 6 месяцев

#187 seurf » 29 апреля 2018, 20:57

Фото монтажной платы из поста 177 мы игнорируем. Не сходится с крайним расположением коммутации.

Добавлено спустя 17 минут 20 секунд:
Взял листок бумаги, нарисовал входа/ выхода по крайнему фото и описанию. Кручу/верчу. Провода гнутся в любую сторону. Сама плата получилась не большая, помещается в свободное пространство. Высоту мы согласовывали. Поэтому как будет, так и разведу.
PS.
Если совсем офанареть от желаний, было бы удобней ( меньше длина проводов), если анодное питание+накальное питание+ датчики температуры были на противоположной стороне от блокировки анодного питания. Но это уже перебор желаний!
Думаю окончательное решение, как лучше, придёт только в процессе монтажа. Заранее трудно предугадать.

Добавлено спустя 53 секунды:
Все мысли вслух по 184 посту.
seurf
Опытный
Опытный
Аватара
Возраст: 61
Откуда: Волгоград
Репутация: 39 (+39/−0)
Лояльность: 0 (+0/−0)
Сообщения: 558
Темы: 7
С нами: 2 года 4 месяца

#188 Алаев Ян » 30 апреля 2018, 8:33

seurf писал(а):Взял листок бумаги, нарисовал входа/ выхода по крайнему фото и описанию. Кручу/верчу. Провода гнутся в любую сторону. Сама плата получилась не большая, помещается в свободное пространство. Высоту мы согласовывали. Поэтому как будет, так и разведу.
PS.
Если совсем офанареть от желаний, было бы удобней ( меньше длина проводов), если анодное питание+накальное питание+ датчики температуры были на противоположной стороне от блокировки анодного питания. Но это уже перебор желаний!
Думаю окончательное решение, как лучше, придёт только в процессе монтажа. Заранее трудно предугадать.
Вот этого я пытался от Вас добиться в посте 177, чтобы Вы взяли листок с ручкой и прикинули. Это бы сэкономило мое и Ваше время.

Теперь по делу.

seurf писал(а):было бы удобней ( меньше длина проводов), если анодное питание+накальное питание+ датчики температуры были на противоположной стороне от блокировки анодного питания.
Я правильно понимаю, что это означает, что мы анодное, накальное питание и датчики температуры выводим на одну сторону платы. До этого Вы просили, чтобы на этой стороне ничего кроме высоковольтного питания не было. Мне нужны Ваши пожелания по размещению.
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 34
Откуда: Саратов
Репутация: 63 (+63/−0)
Лояльность: 177 (+178/−1)
Сообщения: 2283
С нами: 4 года 6 месяцев

#189 seurf » 30 апреля 2018, 16:03

Так получается. Плата будет стоять по центру между боковыми сторонами, но ближе к краю, откуда уже выходят хвосты на питание корректора. Две анодки и накальные. Оттуда, по накальному хвосту придут провода контроля накала и отключения анодки, если накал не включён.
А с противоположной стороны платы придут высоковольтные сетевые провода и контроль всех контрольных точек тоже будет тянуться оттуда.
На одну сторону с сетевыми проводами, я не хотел ничего ставить из за наводок, сетевого питания. Потом осознал, на сигналы от датчиков температуры они вряд ли что то наведут. Тем более сетевое приведу в скрутках.

Добавлено 30 апреля 2018, 16:00:
Извиняюсь за эскиз, по быстрому начеркал. Так понятнее будет.

image.jpeg


Добавлено спустя 4 минуты 22 секунды:
Вот если на эскиз смотрим, все объекты контроля температуры слева: кенотроны, анодные тр-ры сверху, накальные тр-ры штрихпунктиром тороидальные в подвале. И сетевое на левой вертикальной стенке разведено. Между тр-Рами и стенкой. А контроль включения накалов уходит с платы вправо в накальный хвост. Остальное все не особо принципиально. Где расположено.
seurf
Опытный
Опытный
Аватара
Возраст: 61
Откуда: Волгоград
Репутация: 39 (+39/−0)
Лояльность: 0 (+0/−0)
Сообщения: 558
Темы: 7
С нами: 2 года 4 месяца

#190 Алаев Ян » 30 апреля 2018, 16:35

Такая компоновка Вас устроит?

Скриншот 2018-04-30 16.30.32.png
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 34
Откуда: Саратов
Репутация: 63 (+63/−0)
Лояльность: 177 (+178/−1)
Сообщения: 2283
С нами: 4 года 6 месяцев

#191 seurf » 30 апреля 2018, 19:33

Более чем! Устроит!
seurf
Опытный
Опытный
Аватара
Возраст: 61
Откуда: Волгоград
Репутация: 39 (+39/−0)
Лояльность: 0 (+0/−0)
Сообщения: 558
Темы: 7
С нами: 2 года 4 месяца

#192 seurf » 17 мая 2018, 20:27

Ян, если руки до термомонитора не доходят, я готов сам забить плату, кроме программирования контроллера. А настройку и отладку уже будем делать вместе. И доукомплектовать в том числе, по Вашей спецификации.
seurf
Опытный
Опытный
Аватара
Возраст: 61
Откуда: Волгоград
Репутация: 39 (+39/−0)
Лояльность: 0 (+0/−0)
Сообщения: 558
Темы: 7
С нами: 2 года 4 месяца

#193 Алаев Ян » 17 мая 2018, 22:13

Александр, вот скрин текущего состояния

Скриншот 2018-05-17 22.05.53.png


осталось развести десяток связей. Я все доделаю сам. Подобные паузы - мой стиль работы.
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 34
Откуда: Саратов
Репутация: 63 (+63/−0)
Лояльность: 177 (+178/−1)
Сообщения: 2283
С нами: 4 года 6 месяцев

#194 seurf » 18 мая 2018, 9:06

Хотел помочь. Но в этом вопросе я конечно не помощник. Тогда терпеливо жду завершения работы.
seurf
Опытный
Опытный
Аватара
Возраст: 61
Откуда: Волгоград
Репутация: 39 (+39/−0)
Лояльность: 0 (+0/−0)
Сообщения: 558
Темы: 7
С нами: 2 года 4 месяца

#195 Алаев Ян » 26 мая 2018, 0:15

Схема, по которой была сделана разводка платы.

TermoATMEGA328DIP_ver.2.jpg
ТермоМонитор, контроллер питания фонокорректора. Вер. 2

Схема имеет высокое разрешение и для нормального просмотра необходимо нажать на схему после чего "Открыть картинку в новой вкладке", появится возможность масштабирования, или сохраните схему на свой ПК и откройте любым графическим редактором.

Скриншот 2018-05-26 00.08.25.png
Top
Скриншот 2018-05-26 00.02.41.png
Bottom
Скриншот 2018-05-26 00.05.55.png
Top
Скриншот 2018-05-26 00.06.44.png
Bottom
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 34
Откуда: Саратов
Репутация: 63 (+63/−0)
Лояльность: 177 (+178/−1)
Сообщения: 2283
С нами: 4 года 6 месяцев

#196 Алаев Ян » 30 мая 2018, 15:36

Железка собралась...
Теперь можно "вдыхать" в нее жизнь.

2018-05-30 16.29.43.jpg
Вид сверху
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 34
Откуда: Саратов
Репутация: 63 (+63/−0)
Лояльность: 177 (+178/−1)
Сообщения: 2283
С нами: 4 года 6 месяцев

#197 seurf » 30 мая 2018, 19:11

Классно. С надстройкой в виде небоскреба!
А снизу подглядеть можно?

Добавлено спустя 1 минуту 45 секунд:
А надстройка, я так понимаю, блю туз модуль?

Добавлено спустя 1 минуту 52 секунды:
ATMEGA 328 извлекается и перепрошивается, далее снова устанавливается?
seurf
Опытный
Опытный
Аватара
Возраст: 61
Откуда: Волгоград
Репутация: 39 (+39/−0)
Лояльность: 0 (+0/−0)
Сообщения: 558
Темы: 7
С нами: 2 года 4 месяца

#198 poty » 30 мая 2018, 20:14

Насколько я помню, Ян предусмотрел разъем для программирования без извлечения процессора.

Добавлено спустя 1 минуту:
Небоскреб убирается с помощью углового разъема.
Владислав
poty
Профи
Профи
Аватара
Возраст: 52
Откуда: Россия, Москва
Репутация: 79 (+79/−0)
Лояльность: 42 (+43/−1)
Сообщения: 3217
Темы: 1
С нами: 4 года 5 месяцев

#199 Алаев Ян » 30 мая 2018, 21:57

seurf писал(а):А снизу подглядеть можно?
завтра выложу

seurf писал(а):А надстройка, я так понимаю, блю туз модуль?
он самый
как-то он несуразно смотрится в таком расположении...
зато так он меньше всего занимает места на плате. За обозначенные границы (кажется, 60 мм) он не выходит. Я мерил высоту платы вместе с модулем - у меня получилось около 48 мм, снизу нужны будут небольшие стоечки, думаю, около 5 мм снизу, так что размер около 55 мм. Если такое расположение напрягает, можно сделать небольшой удлинитель на проводочках и расположить модуль горизонтально, хотя, с точки зрения его антенны - стоит оптимально, "свистит" во все стороны.

seurf писал(а):ATMEGA 328 извлекается и перепрошивается, далее снова устанавливается?
нет, извлекать контроллер не нужно. Запрограммировать его можно либо через разъем внутрисхемного программирования ICSP, либо через бутлодер для обновления прошивки. Я чуть позже нарисую где-что и дам точные указания, как подключить и что делать.

poty писал(а):Небоскреб убирается с помощью углового разъема.
скорее всего он встанет неудобно, проще сделать небольшой удлинитель на проводочках и расположить модуль горизонтально в нужном месте, если такое размещение окажется неприемлемым.
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 34
Откуда: Саратов
Репутация: 63 (+63/−0)
Лояльность: 177 (+178/−1)
Сообщения: 2283
С нами: 4 года 6 месяцев

#200 seurf » 30 мая 2018, 21:57

хотя, с точки зрения его антенны - стоит оптимально, "свистит" во все стороны.
У меня корпус блока питания деревянный ( точнее из толстой фанеры), поэтому, кроме моточных изделий ( трансформаторы) и силовых полей, там глушить сигнал модуля некому.

Добавлено спустя 2 минуты 2 секунды:
Насколько я помню, Ян предусмотрел разъем для программирования без извлечения процессора.
Похоже на то. Увеличил максимально возможно фото, на грани различимости, но вижу припой по ножкам.
seurf
Опытный
Опытный
Аватара
Возраст: 61
Откуда: Волгоград
Репутация: 39 (+39/−0)
Лояльность: 0 (+0/−0)
Сообщения: 558
Темы: 7
С нами: 2 года 4 месяца

Пред.След.

Вернуться в Источники питания и цифровая техника



Кто сейчас на форуме (по активности за 5 минут)

Сейчас этот раздел просматривают: 1 гость

cron