Spkb-optics.ru

СПКБ Оптик
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Розетка для управления конвектором

Подключение электрических конвекторов через контактор

Рассмотрим правила и схемы подключения электрических конвекторов и обогревательных приборов через контакторы. Как правило, это требуется для управления отоплением через системы удалённого контроля типа CCU или «Кситал». При правильном использовании они делают работу отопления стабильной, незаметной и очень удобной для пользователя.

  • Функция контактора
  • Метод управления
  • Место установки и проводка
  • Электрический монтаж
  • Повышение гибкости работы системы

Wi-Fi модуль управления RM-3712

Модуль управления представляет собой компактное многофункциональное устройство, которое позволяет поддерживаемые устройства делать умными. Также может выступать в качестве центра управления, что дает возможность подключать датчики безопасности и управлять ими удаленно.

Питание5 V, 1 А
Интерфейс подключенияUSB Type-A
Интерфейс передачи данныхWi-Fi IEEE 802.11 b/g/n
Wi-Fi Directесть
Безопасное соединениеSSL
Светодиодный индикатор событийесть
Голосовое управлениеесть
Подключение датчиковRF 433 МГц
Рабочая температура0°С. +40°С
Габариты50х18х7,5 мм

Устройство поставляется в фирменной упаковке. На оборотной стороне имеется информация о вариантах подключения к устройствам и датчикам.

В комплект поставки входит:

  • модуль управления;
  • сетевой адаптер;
  • специальный ключ для активации кнопки сопряжения;
  • гарантийный талон и инструкция.

Внешне и по габаритам устройство напоминает простой USB-флеш-накопитель. На одной из сторон находится информационная наклейка с указанием MAC-адреса и пароль от HomeKit.

С обратной стороны устройства имеются краткие сведения и указатель на кнопку сброса, которая находится на торце устройства. Модуль управления работает от любого USB источника с питанием 5 В. Поэтому у пользователя не возникнут сложности с подключением модуля управления к питанию. Несмотря на это производитель позаботился и укомплектовал устройство штатным сетевым адаптером.

Внутренняя схемотехника устройства:

Модуль управления Rubetek RM-3712 на данный момент поддерживает следующие климатические устройства сторонних компаний:

  • кондиционеры от фирмы Haier, Midea, Electrolux;
  • конвекторы от фирмы Ballu, Midea, Electrolux;
  • бризер от фирмы Tion.

Превращение обычного электрического конвектора в беспроводной

Предыстория

Переделка

Как я уже сказал, я плотно занимаюсь беспроводкой и имею по этой теме наработки. Для мониторинга различных датчиков как нельзя лучше подходит ZigBee, а качестве ZigBee микроконтроллера я уже давно использую JN5148 фирмы Jennic (куплена NXP). Для быстрого изготовления макетов я сделал себе несколько модулей с этим микроконтроллером.

Схема модуля (кликабельна):

В схему модуля включен сам микроконтроллер, внешняя память программ для него (обязательный компонент для JN5148), кварц, конденсаторы по линиям питания, ВЧ часть с антенной. Для быстрого старта нужен только разъём программирования и питание 3.3 В. Платки заказывал в seeedstudio, дёшево и сердито. Для того чтобы быстро что-то сваять отлично подходят.
Датчик температуры тоже был сделан заранее и ждал своего часа.

Схема датчика (кликабельна):

В качестве измерителя температуры использована микросхема TMP102 фирмы Texas Instruments. Микросхема довольно недорогая, измеряет температуру с точностью 0.5 градуса в диапазоне -25..+85, имеет ток потребления 10 мкА в активном режиме и 1 мкА в спящем, очень компактная, а также работает в диапазоне напряжений питания от 1.4 до 3.6 В, что важно при питании от одной литиевой батарейки. В остальном схема датчика отличается от схемы модуля наличием батарейки, делителя для измерения её напряжения, включателя питания и разъёма для программирования.
Чтобы закончить с железом и перейти собственно к переделке, забегу вперёд и скажу, что сначала я хотел только измерять температуру, передавать его конвектору и каким то образом подсовывать её микроконтроллеру вместо его родного датчика. В последствии появилась идея устанавливать температурный порог так же удаленно, с ПК. Для этого я использовал USB свисток с тем же JN5148.

Схема (тоже кликабельна):

Схема свистка включает в себя схему модуля, рассмотренного выше и USB-UART конвертер на микросхеме FT232R, который одновременно является программатором для микроконтроллера.
Теперь перейдём к реверс-инжинирингу. В качестве подопытного использовался конвектор фирмы Ballu мощностью 1000 Вт с электронной системой управления. Разобрав конвектор, я обнаружил 2 платы: силовую и плату управления.

Силовая плата:

Плата управления:

На силовой плате расположен сетевой источник питания, стабилизатор напряжения +5В на L7805, 2 реле, которые включают либо нагрузку 500Вт (50%) либо 1000Вт (100%) и зуммер. Отдельно расположены термопредохранитель и ионизатор воздуха. На плате управления расположен микроконтроллер, кнопки, а также семисегментный индикатор температуры.
Осмотр показал, что для измерения температуры используется полупроводниковый диод, который, как известно, обладает довольно линейной зависимостью прямого падения напряжения от температуры. Диод включен в верхнее плечо делителя напряжения питания, а напряжение с делителя подаётся на вход АЦП микроконтроллера.

Исходя из этой схемы измерения, самый простой способ эмулировать датчик температуры — это подавать на АЦП конвектора напряжение с ЦАП, который имеется на борту JN5148. Т.к. напряжение питания (и одновременно опорное АЦП) контроллера в конвекторе составляет 5 В, а опорное у ЦАПа — 2.4, необходимо усилить напряжение с ЦАП при помощи операционника примерно в 2 раза. Исходя из этого рисуем схему эмулятора датчика температуры (кликабельна).

Читать еще:  Переходник для розетки айпад

Дополнительно к модулю она включает в себя усилитель на операционнике, преобразователь 5 В — 3.3 В для питания JN5148 и разъём программирования. Дальше изготавливаем плату: утюжим, травим, сверлим, лудим, паяем.


Устанавливаем плату на место и начинаем кодить. Кстати, то что плата управления отключается от силовой платы оказалось очень удобно. На неё достаточно подать +5 В и она может работать полностью автономно, поэтому в конвектор я её устанавливал после полной отладки работы системы.

Программирование

Опытным путём я снял зависимость температуры, измеренной конвектором, от напряжения на входе АЦП.

Видно, что в середине диапазона разница между реальной характеристикой и идеальной составляет примерно 1 градус, поэтому я принял решение записать соответствующие коды ЦАП в массив и в зависимости от температуры брать нужный код из массива и отправлять ЦАПу.

В качестве основы для программирования я использовал шаблон от фирмы Jennic — JN-AN-1123-ZBPro-Application-Template, который можно скачать здесь. В нём реализован весь базовый функционал сети ZigBee, которая работает на основе операционной системы JenOS, собственной разработке фирмы Jennic для её микроконтроллеров. Кому интересно, могут скачать шаблон и посмотреть, я же приведу здесь только самый важный код.
В данной системе представлены все типы устройств сети ZigBee: координатор (конвектор), маршрутизатор (USB свисток) и спящее оконечное устройство (датчик). Начнём с самого простого — с USB свистка. Он занимается тем, что сканит UART на предмет появления байта с компьютера и отправляет принятый байт координатору.
Функция сканирования представляет собой задачу операционной системы, которая запускается один раз в 50 мс. Она проверяет не пришла ли команда и выдаёт все пришедшие команды в очередь сообщений, которая обрабатывается основной задачей.

В основном цикле все пришедшие команды отправляются координатору.

Датчик температуры просыпается один раз в секунду (время, конечно, настраивается), измеряет температуру и напряжение батарейки, отправляет всё конвектору и снова засыпает.

Координатор в свою очередь определяет от кого пришли данные и если это температура, то устанавливает соответствующее напряжение на выходе ЦАПа, а если это команда с компьютера, то выдаёт импульсы на кнопки установки температуры (эмулирует нажатие).
Функция установки температуры:

И напоследок, видео работы системы:

И ещё, статья опубликована 7 мая, так что всех с днём Радио!

Принцип работы электрического конвектора

В основе принципа работы теплового конвектора используется свойство воздуха, которое заставляет его при нагреве подниматься, при остывании вновь опускаться. Нагревательный элемент конвектора заставляет двигаться воздушную массу вокруг себя. Прогретые потоки устремляются к потолку, там остывают и опускаются. Цикл повторяется.

Термостаты позволяют поддерживать нужный температурный режим. Механический либо электронный датчики в системе управления регулируют работу конвектора. При механическом блоке контакты замыкаются при охлаждении контактной пластины, тем самым прогрев идёт дальше. Электронный управляющий блок включает и выключает устройство в зависимости от заданного температурного режима в определённый период времени.

Нагреватели различаются по способу монтажа. В продаже имеются настенные, встроенные, плинтусные и напольные модели.

Где установить контактор?

Хоть контакторы и имеют небольшие размеры, их обычно не устанавливают в жилых помещениях, чтобы не портить дизайн. Но это не является единственной причиной, так как такой прибор не работает тихо. В жилых помещениях такие приборы не удобно устанавливать, так как электрическое отопление работает от ВРУ, поэтому оптимальным вариантом будет установить устройства лучше там.

Вовсе не обязательно подключать через 1 контактор все электрические конвекторы в доме. Обычно для каждого жилого помещения собирается собственная схема, в которой применяется один многополюсный контактор или несколько однополюсных, все зависит от того сколько конвекторов используется. Не рекомендуется подключать на один полюс контактора несколько линий. Связано это с тем, что при проведении ремонтных работ на одном участке придется отключить всю группу.

В современном монтаже электрических приборов часто применяется подключение приборов большой мощности отдельными линиями. В электрической отопительной сети не применяют распределительные коробки в отличие от розеточных групп. К каждому конвектору прокладывается отдельный кабель от щитка управления. Размер кабеля – 2,5х3 мм 2 . К нему можно подключить только 1 нагревательный прибор.

Расположение электросети может быть разной в зависимости от плана дома. Например, если в большом здании можно разместить промежуточные щитки в общей зоне, то от ВРУ к ним будет устроено по 1-ой магистральной линии, которые будут защищены отдельными автоматами. Во всех щитках происходит сборка контакторов, которые подключаются сигнальными проводами к управляющему прибору. Затем прокладываются отдельные линии.

Разница блоков управления конвектором

Электрические конвекторы снабжаются разными блоками управления: механическим, электронным, инверторным. Есть большая разница блоков управления электрическим конвектором, которая выливается, как минимум, в удобство пользования конвектором, как максимум, оказывает значительное влияние на конечное энергопотребление. Большинство людей считает все блоки управления равнозначными, полагая, что есть привычная «крутилка», а остальное так, понты и просто переплата. Объясним, почему это не так и о том, что есть зависимость между используемым блоком и энергопотреблением электрического конвектора. Таким образом, если вас волнует счёт за электричество в конце месяца, внимательно читайте этот материал.

Читать еще:  Сколько нужно место розетки

Технические моменты:

Сперва немного вводной информации, которая сделает понятным весь далее изложенный материал.

  • КПД любого электрического обогревателя будет близко к 100%. Независимо от выбора блока управления.
  • Любой электрический обогреватель преобразует взятую из электросети энергию в тепло. Вопрос может задаваться только к способу теплоотдачи, хотя, если это конвектор, то тут без вариантов конвекция и ничего другого.
  • Если смотреть ситуацию по учебнику физики, то они все равнозначны в плане КПД и ни один из них не может называться более экономичным и ещё каким-либо. Но здесь не учитывается один фактор – теплопотери.

Блоки бывают:

Есть три вида блоков управления конвектором:

  • Механический
  • Электронный
  • Инверторный


Слева направо — инверторный, электронный, механический блоки управления конвектором.

Каждый из них представляет собой единицу, в которой совмещено несколько целевых функций:

  • Регулятор целевой температуры – показатель, до которого мы хотим прогреть воздух;
  • Термометр – определение текущей температуры;
  • Термостат – включение/выключение обогревателя по достижению заданной температуры;
  • Регулятор мощности – для ручного переключения обогревателя в режим ½ мощности;

Регулятор целевой температуры:

Пойдём по порядку. Регулятор целевой температуры. В рамках механического блока управления он не является самостоятельной единицей и этот функционал завязан на термостате. Мы вращаем поворотную кнопку от min до max, выставляя какую-то температуру на глаз. Нижняя граница – +5ºC, верхняя — +35ºC.


Механический блок управления Ballu в современной интерпретации.

Вопреки устоявшемуся мнению, этот регулятор отвечает именно за желаемую температуру воздуха, а не за то, чтобы обогреватель грел сильнее. Температура нагревательного элемента не зависит от того, насколько сильно он будет выкручен.

Электронный и инверторный блоки управления – здесь температура устанавливается уже с шагом в 1ºC и целевой показатель отображается на дисплее. То есть вы точно можете понимать, что при выставленных +23ºC чувствуете себя прекрасно, это не слишком жарко и вам комфортно. В механическом блоке управления вы такого не добьётесь.


Электронный блок управления конвектором Ballu со встроенным расписанием.

Термометр:

Элемент, который тоже может быть реализован самым разным образом. В рамках конвектора с механическим блоком его как такового нет, его функцию выполняет термостат. Никакой речи о выносном самостоятельном датчике здесь нет. Технически здесь он будет представлен в виде пластинки и пружинки, которая в зависимости от температуры либо сжимается, либо разжимается.

Минус такой реализации заключается в том, что система со временем разбалтывается и получается очень заметная погрешность в удержании заданной температуры: он может как недогревать, так и перегревать и разница может достигать даже 5-7ºC, что чудовищно много.


Слева направо: выносной датчик инверторного и электронного блока (сверху и снизу), встроенный в корпус датчик у механического блока.

Электронный блок управления – здесь уже имеет термодатчик, который стабильно и точно (смотря какого качества) определяет температуру воздуха. Со временем не разбалтывается и не становится хуже. Он может быть как выносной, так и расположенный в нижней части конвектора.

Инверторный блок управления – всё то же самое, только он уже может не просто транслировать температуру в электронику прибора, обесточивая в нужный момент нагревательный элемент, а работать с этой температурой.

Термостат:

Устройство, которое призвано ограничить работу обогревателя по достижению заданной температуры воздуха. В механическом блоке управления всё делает наш универсальный термостат, в внутри которого находится пружинка, жёсткость которой мы меняем в зависимости от того, как сильно мы выкрутим регулятор.

В электронном блоке точность его срабатывания определяется исключительно датчиком определения температуры. То есть связка из термометра и термостата регулирует работу конвектора с электронным блоком таким образом, что при достижении заданной температуры обогреватель выключается, а при снижении – возобновляет работу. Такие итерации происходят постоянно и нагревательный элемент работает в режиме либо полной, либо нулевой загрузки.


Инверторный блок управления Ballu образца 2021 года.

В конвекторе с инверторным блоком управления термостата нет. Там нет устройства, которое в режиме вкл/выкл будет подавать питание на нагревательный элемент. Инверторный блок управления в автоматическом режиме будет сам понимать, какую мощность нагревательного элемента нам выставить, и одна из этих ступеней это ноль. В инверторном блоке нет термостата в традиционном его понимании.

Регулятор мощности:

Если конвектор мощный, то в некоторых моделях есть возможность ограничить работу нагревательного элемента. В конвекторах с механическим и электронным управлением можно включить режим половинной мощности, но те же модели из нижнего ценового сегмента такой опции лишены. И да, переключение мощности в половинный режим осуществляется самим человеком, а не автоматикой конвектора, сам конвектор в этот режим не переключится никогда.


Electrolux Rapid с инверторным блоком и Ballu Evolution с механическим.

Если это инверторный конвектор, то он может регулировать мощность нагревательного элемента частями и делать это в автоматическом режиме. На текущий момент, сентябрь 2021 года, это 5 ступеней мощности с шагом в 20%. Следующее логичное развитие этой технологии – увеличение количества этих ступеней.

Как видите, принципиальная разница между инверторным конвектором и любым другим заключается в том, что подвластный ему нагревательный элемент может работать в режиме частичной нагрузки. Именно поэтому термостат для включения и выключения прибора там почти никогда не используется, так как принцип работы инверторного конвектора заключается в непрерывном поддержании температуры и он работает всегда.

Где же экономия?

Итак, мы разобрались с принципиальными отличиями функционирования конвекторов, в зависимости от выбранного блока. За счёт чего же происходит экономия электроэнергии электронным или инверторным блоком? Два момента:

  • Точность определения температуры
  • Максимально точное поддержание целевой температуры

Даже электронный блок по сравнению с механикой будет работать экономичнее только за счёт более точного определения температуры и за счёт точности установления температуры. Экономия может составлять ДО 40%. Это экономия за период: неделя / месяц / сезон.


Схематичное сопоставление работы инверторного (голубая линия) и обычного конвектора (серая).

Инверторный блок управления конвектором. Поскольку он практически никогда не отключается, а работает в режиме частичной загрузки, он всегда находится где-то на уровне или около заданной вами температуры. Не будет резких скачков вверх или вниз. Он работает наперёд, определяя изменения температуры в динамике, отдавая ровно столько тепла, сколько нужно для поддержания заданной температуры.

Кто-то скажет – без разницы, даже если он перегреет, этот перегретый воздух останется в помещении и это большее число киловатт просто будет потрачено чуть заранее, КПД одно и то же! Если смотреть узколобо – да, так оно и есть, но как мы сказали в самом начале, есть ещё фактор теплопотерь. Так вот, чем выше D между уличным воздухом и воздухом в помещении, тем выше будут теплопотери! Это значит, что перегрев помещения оказывает нам медвежью услугу и мы тратим больше. Поэтому важна точность поддержания температуры.

Также отметим, что точность поддержания температуры влияет на наше ощущение комфорта. Если в помещении температура воздуха постоянно скачет на 3-4ºC, то такие «качели» организмом позитивно восприняты не будут.

И это всё выливается в конкретные деньги. Инверторный блок управления может оптимизировать расход электроэнергии. В сравнении с электронным блоком можно сокращать расход до 30%. С механическим – до 70%. Просто представьте, что у вас появляется легальная возможность платить за электричество на 1/3 меньше. Ну не прелестно ли это?

Итоги:

Каждый час работы, когда идет использование обычного обогревателя, стоит денег. Киловатт за киловаттом идёт перерасход электричества, за которое придётся заплатить. Подойдём к вопросу осознанно, купим инверторный конвектор!

Кассеты программаторы: преимущества эксплуатации

Управляющее устройство руководит работой каждого прибора в соответствии с заданной программой: производит переключение из одного режима в другой, выключает или включает прибор и т.д. Как правило, изначально на каждом конвекторе устанавливается базовый режим, в качестве которого чаще всего используется «Комфортный». При этом температура может устанавливаться индивидуально даже для каждого прибора в системе. Соответственно, работа конвектора в режиме «Экономичный» будет зависеть от этого показателя. Например, если базовая комфортная температура равна 25°C, то в экономичном режиме конвектор будет поддерживать 21 °C, то есть первый показатель определяет второй на 4°C ниже. Режим «Антизамерзание» рекомендован для использования только в случае длительного отсутствия и не позволяет дому промерзнуть.

Установив кассету-программатор, можно полностью доверить управление системой отопления автоматике, предварительно внеся корректировки в зависимости от суточного или недельного распорядка. Например, владельцам загородного дома, проживающих в нем только в выходные дни можно выбрать следующий алгоритм программы: на 5 дней устанавливается режим «Антизамерзание», а на 2 выходных дня – «Комфортный» или «Экономичный» в зависимости от средних показателей температуры на улице. В случае постоянного проживания в доме программирование целесообразнее выполнять в зависимости от времени суток – утром и вечером устанавливается режим «Комфортный», а ночью и днем – «Экономичный».

Правильное и грамотное использование возможностей управляющих устройств позволяет сократить потребление электроэнергии на 30-40%. Но чтобы добиться такого эффекта потребуется помощь специалиста, которую легко можно получить у нас, воспользовавшись услугой обратной связи на сайте интернет-магазина «Alfatep». Там же, не выходя из дома, можно купить конвектор понравившейся модели, при этом выбрав удобный вид оплаты. Дополнительно можно воспользоваться услугами нашей транспортной службы по доставке оборудования на объект и заказать профессиональный монтаж и настройку интеллектуальной управляющей системы отопления дома.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector