Protoplaści SPA
Baseny, w których budowie uczestniczyłem, najczęściej wyposażone były w sterownik pomp obiegowych przedstawiony na poniższym zdjęciu4:
Rysunek 13 – „Digital pool controller”
Zadaniem tego urządzenia jest sterowanie dwiema pompami obiegowymi w cyklu dobowym oraz elektrozaworem wymiennika ciepła i elektrozaworem dopuszczania wody. Sterownik wyposażony był w zegar RTC oraz obsługiwał cyfrowy czujnik temperatury DS18B20. W przypadku istnienia znacznej odległości od czujnika, wykorzystywano dodatkowy moduł odczytu temperatury „ST-1” (rysunek nr 14), który wysyłał dane do głównego sterownika za pomocą magistrali RS485.
Rysunek 14 - "ST -1", moduł umożliwiający przesłanie
danych z termometru DS18B20 na dużą odległość.
Wszelkie parametry pracy urządzenia, wraz z efektowną animacją ekranową prezentowane były na dużym monochromatycznym wyświetlaczu graficznym. Niestety urządzenie to, pomimo moich rozmów z jego projektantem, posiadało kilka wad:
uszkodzenie sterownika skutecznie unieruchamiało cały basen,
wyjścia zrealizowane były na przekaźnikach, co wprowadzało do sieci zakłócenia w momencie załączania i wyłączania styczników,
układ nie był należycie zabezpieczony przed zakłóceniami i przepięciami w sieci energetycznej. Powodowało to, iż zastosowany wyświetlacz przestawał działać w momencie równoczesnego wyłączenia 2 styczników pomp. Pojawiający się w chwili wyłączenia obciążenia indukcyjnego pik napięciowy przedostawał się poprzez obwody zasilania do układu i powodował zgubienie synchronizacji pomiędzy wyświetlaczem i mikrokontrolerem sterującym. Co prawda urządzenie nadal działało i spełniało swoje funkcje, jednak brak możliwości odczytu aktualnych parametrów był dosyć uciążliwy dla obsługi basenu. Aby przywrócić sterownik do normalnej pracy potrzebne było jego wyłączenie i ponowne włączenie.
Również drugi ze sterowników tej samej firmy, „Timer Pneumatic” (rysunek nr 15)nie spełniał naszych wymagań. Wyjście przetwornika ciśnienie / napięcie podłączone było do zwykłego portu IO mikroprocesora, zamiast do przetwornika analogowo cyfrowego. Czułość urządzenia reguluje się potencjometrem montażowym umieszczonym wewnątrz obudowy.
Rysunek 25 - "Timer Pneumatic" wraz z dedykowaną hermetyczną obudową zawierającą wszystkie współpracujące moduły.
Takie rozwiązanie powodowało, że układ jest całkowicie zależny od zmian ciśnienia atmosferycznego. Przy dużym ciśnieniu pompy atrakcji działały cały czas, zaś przy niskim nie chciały się załączyć. W takiej sytuacji potrzebna jest interwencja serwisu i kłopotliwe manipulowanie we wnętrzu sterownika będącego pod napięciem. Również w tym sterowniku wyjście zrealizowane jest na przekaźniku. Układ programowany jest za pomocą czterech klawiszy, a czas wskazywany jest na wyświetlaczach siedmiosegmentowych. Co ciekawe w każdym z modułów klawisze były inaczej przyporządkowane. Powodowało to zdenerwowanie osób usiłujących zaprogramować czas pracy.
Na bazie tego samego obwodu drukowanego co „Timer pneumatic”, zrealizowany był także układ wskaźnika wysokości słupa wody w zbiorniku przelewowym „SW – 1” (rysunek nr 16) , oraz układ przesyłający dane z czujnika DS18B20 po magistrali RS485 (moduł „ST – 1”) – różnice dotyczą tylko oprogramowania i obsadzonych elementów.
Rysunek 16 - "SW - 1" Wskaźnik wysokości słupa wody.
Przedstawione wyżej sterowniki posiadały jeszcze jedną wspólną wadę. Wielu inwestorów życzyło sobie, aby w pomieszczeniu ratownika zamontowane były dodatkowe włączniki atrakcji i oświetlenia basenu. Chodziło o to, aby zarówno osoba pływająca w basenie jak i ratownik miały możliwość załączenia i wyłączania urządzeń. Przy czym najczęściej ratownik miał mieć możliwość wyłączenia atrakcji na stałe. Opisane sterowniki nie umożliwiały tego. Należało zatem do każdej pompy doprowadzić dodatkowy kabel sterowniczy do ręcznego sterowania stycznikiem a w pomieszczeniu ratownika umieścić nieestetyczną baterię włączników. Powodowało to niepotrzebną komplikację w obwodach sterowania i utrudniało późniejsze serwisowanie tablic sterowniczych.
Po przeanalizowaniu wszystkich napotkanych problemów postanowiłem zaprojektować dedykowane do tego zastosowania urządzenia pracujące w oparciu o sieć RS485. Rozbicie funkcjonalności na poszczególne bloki współpracujące ze sobą w sieci powoduje mniejsze problemy w przypadku awarii. Gdy uszkodzeniu ulegnie jeden sterownik, pozostałe nadal działają i basen może wciąż funkcjonować. Ponadto praca w sieci umożliwia użytkownikowi zdalną obsługę wszystkich dołączonych urządzeń – eliminuje przesadne skomplikowanie obwodów sterowniczych w tablicach rozdzielczych i potrzebę schodzenia do maszynowni w celu zmiany konfiguracji sterownika.
Wzorując się na poprzedniku, przyjąłem za najkorzystniejsze rozwiązanie stworzenie uniwersalnego obwodu PCB. Starałem się zminimalizować liczbę potrzebnych elementów poprzez rozbudowę programu sterującego. Położyłem przy tym duży nacisk na zabezpieczenie układu przed zakłóceniami pochodzącymi z sieci zasilającej oraz mogącymi zaindukować się w przewodach magistralnych. W zaprezentowanych urządzeniach magistrala RS485 stanowiła jedynie opcję, do tego możliwą do wykorzystania dopiero po zgłoszeniu tego faktu projektantowi. W moim rozwiązaniu magistrala komunikacyjna jest standardem – wymagania co do jej niezawodności są większe. Warto również zauważyć fakt różnego podejścia do jej wykorzystania. W opisanych urządzeniach stanowiła ona jedynie „przedłużenie” magistrali 1Wire. Moja koncepcja zakładała od samego początku możliwość zdalnego sterowania i zarządzania każdym z zainstalowanych modułów.
Stworzone przeze mnie rozwiązanie umożliwia załączenie każdego z dołączonych urządzeń na jeden z trzech sposobów:
dołączenie do wejścia ZEW napięcia 230V AC,
wysłanie odpowiedniej komendy z komputera za pomocą terminala lub oprogramowania „SPA – Soft”,
wyzwolenie wyjścia w wyniku wykrycia wciśnięcia przycisku pneumatycznego, zmiany wysokości słupa wody, lub przekroczenia zadanych progów temperatury.
Ponadto daje użytkownikowi możliwość samodzielnej, łatwej zmiany trybu pracy urządzenia (np. z termometru na włącznik pneumatyczny), bez potrzeby zakupu nowego, dedykowanego egzemplarza.
komentarze
Copyright © 2008-2010 EPrace oraz autorzy prac.