ТермоМонитор - модуль контроля температурного режима технического устройства

Конструкции любых блоков питания, источников тока для любых назначений. Микроконтроллеры и все, что с ними связано

Модератор: Алаев Ян

Аватара пользователя
Алаев Ян
Основатель Форума
Сообщения: 2324
Зарегистрирован: 19 мар 2014, 12:05
Откуда: Саратов
Благодарил (а): 20 раз
Поблагодарили: 13 раз
Контактная информация:

ТермоМонитор - модуль контроля температурного режима технического устройства

#1

Сообщение Алаев Ян » 19 мар 2018, 07:29



Предыстория проекта

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
Показать
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
Показать
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!
https://vk.com/alaevlabs

Аватара пользователя
Алаев Ян
Основатель Форума
Сообщения: 2324
Зарегистрирован: 19 мар 2014, 12:05
Откуда: Саратов
Благодарил (а): 20 раз
Поблагодарили: 13 раз
Контактная информация:

#161

Сообщение Алаев Ян » 08 апр 2018, 23:35

ОК, тогда я делаю плату.
Стремление к совершенству рождает шедевры!
https://vk.com/alaevlabs

Аватара пользователя
Алаев Ян
Основатель Форума
Сообщения: 2324
Зарегистрирован: 19 мар 2014, 12:05
Откуда: Саратов
Благодарил (а): 20 раз
Поблагодарили: 13 раз
Контактная информация:

#162

Сообщение Алаев Ян » 11 апр 2018, 22:54

Совершенно непередаваемое чувство, когда ты можешь заниматься своими делами, а ЧПУ пилит проект для тебя...



Вот такая платка получилась после фрезеровки.
2018-04-11 23.32.06.jpg
Исходники здесь: https://cloud.mail.ru/public/D5Nz/TRYBZDx6g

Александр, давайте уточним на всякий случай - я правильно запомнил, что все 4 накала - это напряжение порядка 5В?
Стремление к совершенству рождает шедевры!
https://vk.com/alaevlabs

Аватара пользователя
Алаев Ян
Основатель Форума
Сообщения: 2324
Зарегистрирован: 19 мар 2014, 12:05
Откуда: Саратов
Благодарил (а): 20 раз
Поблагодарили: 13 раз
Контактная информация:

Модуль блокировки анодного напряжения

#163

Сообщение Алаев Ян » 12 апр 2018, 18:34

Александр, я помню, что Вы высказывали пожелания собрать данный модуль самостоятельно, но мне нужна рабочая плата для проверки работы транзистора, который будет открываться сигналом с этой платы, а работать с платой с напаянными проводочками ужас как не хочется, поэтому плату я собрал самостоятельно. Светодиоды установил неяркие нейтрального цвета свечения, чтобы они не сильно напрягали Вас своим излучением. :wink:
2018-04-12 19.24.46.jpg
Модуль блокировки анодного напряжения
2018-04-12 19.24.53.jpg
Модуль блокировки анодного напряжения
2018-04-18 12.30.33.jpg
Схема подключений
Теперь можно двигаться дальше и работать над созданием основной платы ТермоМонитора.
Стремление к совершенству рождает шедевры!
https://vk.com/alaevlabs

Аватара пользователя
seurf
Активный
Активный
Сообщения: 627
Зарегистрирован: 12 май 2016, 19:54
Откуда: Волгоград
Благодарил (а): 7 раз
Поблагодарили: 15 раз

#164

Сообщение seurf » 12 апр 2018, 20:13

Александр, давайте уточним на всякий случай - я правильно запомнил, что все 4 накала - это напряжение порядка 5В?
Все четыре лампы имеют по datasheet напряжение накала 6,3 В, а по факту, из за применения источника тока на накалах мощных ламп 5,1 В, а входных около 5,6 В. Могу точно измерить.
поэтому плату я собрал самостоятельно. Светодиоды установил неяркие нейтрального цвета свечения, чтобы они не сильно напрягали Вас своим излучением.
Я могу повлиять на этот процесс? Уже нет. Значит проехали.
Плата будет стоять в подвале самого корректора. Не знаю вообще, что то будет видно? Скорее всего нет. Светодиоды можно будет лицезреть в процессе монтажа и настройки. Ну мож из какой щели. Или, думал об этом, вытащить их на отдельной платке на лицо корректора. Тогда надо будет думать над внешним оформлением. Пока не знаю.
Александр

Аватара пользователя
Алаев Ян
Основатель Форума
Сообщения: 2324
Зарегистрирован: 19 мар 2014, 12:05
Откуда: Саратов
Благодарил (а): 20 раз
Поблагодарили: 13 раз
Контактная информация:

#165

Сообщение Алаев Ян » 12 апр 2018, 20:33

seurf писал(а):Все четыре лампы имеют по datasheet напряжение накала 6,3 В, а по факту, из за применения источника тока на накалах мощных ламп 5,1 В, а входных около 5,6 В. Могу точно измерить.
не нужно, мне этого достаточно.
seurf писал(а):Или, думал об этом, вытащить их на отдельной платке на лицо корректора. Тогда надо будет думать над внешним оформлением. Пока не знаю.
нет смысла на них смотреть, это нужно только чтобы убедиться, что все правильно подключили и входной ток течет через оптроны.
Стремление к совершенству рождает шедевры!
https://vk.com/alaevlabs

Аватара пользователя
Алаев Ян
Основатель Форума
Сообщения: 2324
Зарегистрирован: 19 мар 2014, 12:05
Откуда: Саратов
Благодарил (а): 20 раз
Поблагодарили: 13 раз
Контактная информация:

#166

Сообщение Алаев Ян » 17 апр 2018, 08:07

Александр, а что у нас с размерами под основную плату ТермоМонитора? Хотелось бы прикинуть по ширине, длине и особенно высоте. У меня есть большое желание модуль Bluetooth и FTDI разместить вертикально.
Стремление к совершенству рождает шедевры!
https://vk.com/alaevlabs

Аватара пользователя
seurf
Активный
Активный
Сообщения: 627
Зарегистрирован: 12 май 2016, 19:54
Откуда: Волгоград
Благодарил (а): 7 раз
Поблагодарили: 15 раз

#167

Сообщение seurf » 17 апр 2018, 09:41

Высота корпуса в подвале 83 мм!
Вычитаем 7 мм на монтажные стойки и 5 мм до дна. Остаётся 71 мм. Ну 5 мм можно убрать из вычитания, если это принципиально повлияет на решение вопроса. Тогда 83-7= 76мм. Или оставить 2 мм. Не знаю о каких порядках цифр идёт речь.
Площадка 100 x154 мм. При желании 154 мм может легко трансформироваться в 200 мм. Это снизу у меня такие пустые аэродромы. Как знал, берег!

Упомянул 7 мм стойки на автомате. Надо глянуть, если есть 5 мм, то ....

Нашёл 6 мм.

И даже 5 мм. Есть в тумбочке.
Александр

Аватара пользователя
Алаев Ян
Основатель Форума
Сообщения: 2324
Зарегистрирован: 19 мар 2014, 12:05
Откуда: Саратов
Благодарил (а): 20 раз
Поблагодарили: 13 раз
Контактная информация:

#168

Сообщение Алаев Ян » 17 апр 2018, 18:08

ОК. Высота модуля Bluetooth и FTDI, будучи установленными вертикально - приблизительно 45 мм, будем считать, что не более 50 с учетом небольшого запаса. Модуль FTDI я планирую передать Вам, чтобы иметь возможность оперативно и удаленно изменить прошивку устройства, если это потребуется в ходе тестирования/эксплуатации.
Стремление к совершенству рождает шедевры!
https://vk.com/alaevlabs

Аватара пользователя
seurf
Активный
Активный
Сообщения: 627
Зарегистрирован: 12 май 2016, 19:54
Откуда: Волгоград
Благодарил (а): 7 раз
Поблагодарили: 15 раз

#169

Сообщение seurf » 17 апр 2018, 21:26

Значит по высоте проблем нет. Отлично.
То есть я буду в процессе тестирования перепрограммировать контроллер? Класс!
Но конечно под Вашим руководством и Вашими инструкциями.
Александр

Аватара пользователя
Алаев Ян
Основатель Форума
Сообщения: 2324
Зарегистрирован: 19 мар 2014, 12:05
Откуда: Саратов
Благодарил (а): 20 раз
Поблагодарили: 13 раз
Контактная информация:

#170

Сообщение Алаев Ян » 17 апр 2018, 22:47

seurf писал(а):Значит по высоте проблем нет. Отлично.
Я думаю, что самая высокая часть может быть радиатор источника тока, но мы что-нибудь придумаем... надо прикинуть, какое там тепловыделение будет. Я завтра этим займусь. Скорее всего радиатор потребуется небольшой.
seurf писал(а):То есть я буду в процессе тестирования перепрограммировать контроллер? Класс!
В идеале нет, но если вдруг появится такая необходимость я решил, что лучше иметь такую возможность, нежели не иметь ее.
Стремление к совершенству рождает шедевры!
https://vk.com/alaevlabs

Аватара пользователя
Алаев Ян
Основатель Форума
Сообщения: 2324
Зарегистрирован: 19 мар 2014, 12:05
Откуда: Саратов
Благодарил (а): 20 раз
Поблагодарили: 13 раз
Контактная информация:

#171

Сообщение Алаев Ян » 18 апр 2018, 13:30

На всякий пожарный еще раз перепроверил предложенную схему CCS.
Скриншот 2018-04-18 14.20.23.png
CCS_for_TM.pdsprj
(12.09 КБ) 19 скачиваний
У меня получились параметры токов 94 мА/75 мА против 83 мА/65 мА, которые просимулировал Владислав.
Разные программы, разная симуляция, но я больше доверяю LTSpice в данном случае.
По рассеиваемой мощности - на транзисторе максимум 0,21 Вт, на токозадающем резисторе 0,15 Вт максимум.
Наверное, под BD139 можно предусмотреть мааааааленький радиаторчик.
Стремление к совершенству рождает шедевры!
https://vk.com/alaevlabs

Аватара пользователя
poty
Профи
Профи
Сообщения: 3376
Зарегистрирован: 24 мар 2014, 10:00
Откуда: Россия, Москва
Благодарил (а): 13 раз
Поблагодарили: 32 раза

#172

Сообщение poty » 18 апр 2018, 13:58

Для таких случаев бывает полезно параллельно R1 и R4 предусмотреть резервное место под резисторы. Можно будет немного потюнить.
Владислав

Аватара пользователя
Алаев Ян
Основатель Форума
Сообщения: 2324
Зарегистрирован: 19 мар 2014, 12:05
Откуда: Саратов
Благодарил (а): 20 раз
Поблагодарили: 13 раз
Контактная информация:

#173

Сообщение Алаев Ян » 18 апр 2018, 16:16

poty писал(а):Для таких случаев бывает полезно параллельно R1 и R4 предусмотреть резервное место под резисторы. Можно будет немного потюнить.
ок

Проверил платку блокировки анодного напряжения.
2018-04-18 16.47.30.jpg
На 4 переходах КЭ падает 0,25В. Управляющий транзистор IRLL110 стабильно открывается.
Алаев Ян писал(а):Наверное, под BD139 можно предусмотреть мааааааленький радиаторчик.
пожалуй, я просто сделаю под него полигон на печатной плате, уж слишком маленькая рассеиваемая мощность.
Стремление к совершенству рождает шедевры!
https://vk.com/alaevlabs

Аватара пользователя
Алаев Ян
Основатель Форума
Сообщения: 2324
Зарегистрирован: 19 мар 2014, 12:05
Откуда: Саратов
Благодарил (а): 20 раз
Поблагодарили: 13 раз
Контактная информация:

ТермоМонитор, контроллер питания фонокорректора. Вер. 2

#174

Сообщение Алаев Ян » 19 апр 2018, 16:29

Закончил с принципиальной схемой.
На согласование...

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.
TermoATMEGA328DIP_ver.2.jpg
ТермоМонитор, контроллер питания фонокорректора. Вер. 2
Я внес несколько доработок:
1. Вывел на контроллер статус модуля Bluetooth. Некоторые модули поддерживают сигнал статуса. Я не проверял, но если работает, то можно будет как-то проинформировать пользователя о том, что модуль Bluetooth успешно повязался с внешним устройством (планшет/смартфон).
2. Добавил контроль входного напряжения, контроль стабилизированного напряжения и контроль внешнего напряжения подаваемого на вентилятор.
Учитывая тот факт, что данное устройство выступает в роли защитного, то неплохо сообщить пользователю, что, например, напряжение на вентилятор не поступает и крутиться он не будет, даже если подан сигнал на включение. Конечно, от этого защитит уставка перегрева, но были свободные пины контроллера и я решил их чем-нибудь загрузить.
Функции можно не задействовать, если в них нет необходимости.
Стремление к совершенству рождает шедевры!
https://vk.com/alaevlabs

Аватара пользователя
seurf
Активный
Активный
Сообщения: 627
Зарегистрирован: 12 май 2016, 19:54
Откуда: Волгоград
Благодарил (а): 7 раз
Поблагодарили: 15 раз

#175

Сообщение seurf » 19 апр 2018, 21:27

Функции можно не задействовать, если в них нет необходимости.
Любая дополнительная функция, расширяет возможности пользователю более полно использовать устройство. Мы покупаем телефон, к которому существуют сотни тысяч программных приложений в виртуальном магазине ( AppStore например). Это не факт, что пользователь озаботится ими всеми? Но у него появляется возможность выбора. А пользователи имеют разные предпочтения.
Поэтому, если есть возможность, она должна быть реализована. А уж насколько часто она будет востребована конкретным пользователем, пусть даже единожды, выбор остаётся за ним!
Александр

Аватара пользователя
Алаев Ян
Основатель Форума
Сообщения: 2324
Зарегистрирован: 19 мар 2014, 12:05
Откуда: Саратов
Благодарил (а): 20 раз
Поблагодарили: 13 раз
Контактная информация:

OneWireViewer

#176

Сообщение Алаев Ян » 20 апр 2018, 16:34

Данный пост мало относится к обозначенной теме, но некоторой стороной все же ее касается, поэтому, чтобы не заводить новой темы, в которой, по сути и обсуждать то нечего - пишу здесь.
Очень частый вопрос - как проверить работоспособность датчиков DS18B20 и как считать с них ID?
Недавно мне попался на просторах сети OneWireViever (просмоторщик устройств, поддерживающих передачу данных по шине OneWire).
Скачать его можно здесь: https://www.maximintegrated.com/en/prod ... /index.cfm
Главная идея этой программы - можно обойтись без микроконтроллера и почти напрямую подцепить термодатчик к ПК.
Некоторые мысли о том, как подключить датчики к железу можно найти здесь: https://alcodistillers.ru/forum/viewtopic.php?id=459
Я подключил два термодатчика DS18B20 к модулю FTDI232 и решил посмотреть, на что способна представленная выше программа.
2018-04-20 17.23.07.jpg
Подключение термодатчиков к FTDI
1.png
Внешний вид программы OneWireViewer
Сама программа мне не понравилась, у нее много минусов:
1. Работает тормозно и даже если поставить период опроса датчиков 1 раз в секунду - временные интервалы явно больше. Не знаю с чем это связано, но значения обновляются значительно дольше.
2. Я не смог вывести на один график два измеренных значения с двух термодатчиков. Либо один, либо другой. Тоже криво, так подобной прогой могли бы пользоваться те, кто не дружит с контроллерами.
3. Весьма скудные настройки, почти ничего нельзя изменить.

Но есть и плюсы!
1. Можно считать ID термодатчика - левый верхний угол картинки.
2. Можно оперативно убедиться в том, что девайс живой. Мне за время работы над ТермоМонитором удалось загубить один термодатчик, я так и не понял, чем и как я его сломал... :-)
Возможно, кому-то будет полезен данный материал.
Стремление к совершенству рождает шедевры!
https://vk.com/alaevlabs

Аватара пользователя
Алаев Ян
Основатель Форума
Сообщения: 2324
Зарегистрирован: 19 мар 2014, 12:05
Откуда: Саратов
Благодарил (а): 20 раз
Поблагодарили: 13 раз
Контактная информация:

#177

Сообщение Алаев Ян » 21 апр 2018, 22:47

seurf писал(а):Площадка 100 x154 мм.
Александр, а какие пожелания будут по поводу расположений разъемов? Было бы неплохо, если бы нарисовали эскиз. С какой стороны подвод питания, с какой стороны выходы реле и так далее. По образу и подобию этого viewtopic.php?p=14398#p14398
2016-07-30 01.07.25.jpg
Укажите только те расположения разъемов, которые принципиальны для Вас. Остальное я сделаю сам.
Стремление к совершенству рождает шедевры!
https://vk.com/alaevlabs

Аватара пользователя
seurf
Активный
Активный
Сообщения: 627
Зарегистрирован: 12 май 2016, 19:54
Откуда: Волгоград
Благодарил (а): 7 раз
Поблагодарили: 15 раз

#178

Сообщение seurf » 22 апр 2018, 10:05

А я и растерялся. Принципиально сделать наиболее короткими и прямыми провода сетевого напряжение. Без петель по корпусу. Поэтому оптимально бы было все сетевые, высокие напряжения, сосредоточить на одной стороне платы. Тогда я бы мог её расположить в корпусе этой стороной к сетевым входам. И провода пойдут наиболее коротким путём. А все сигнальные, управляющие и прочие разъемы допускают тонкие провода, которые не фонят и не требуют особых условий: гни, веди куда и как хочешь!
Александр

Аватара пользователя
Алаев Ян
Основатель Форума
Сообщения: 2324
Зарегистрирован: 19 мар 2014, 12:05
Откуда: Саратов
Благодарил (а): 20 раз
Поблагодарили: 13 раз
Контактная информация:

#179

Сообщение Алаев Ян » 22 апр 2018, 10:35

У нас из высокого только два разъема - реле накала, реле анода. Их мы расположим с одной стороны платы. Все остальные разъемы будут на других сторонах платы. Все правильно понял?
Стремление к совершенству рождает шедевры!
https://vk.com/alaevlabs

Аватара пользователя
seurf
Активный
Активный
Сообщения: 627
Зарегистрирован: 12 май 2016, 19:54
Откуда: Волгоград
Благодарил (а): 7 раз
Поблагодарили: 15 раз

#180

Сообщение seurf » 22 апр 2018, 13:38

Да, конечно. Это я и хотел озвучить!
Александр

Ответить