Контроллер для системы отопления. Горелка Бабингтона

Использование отработки масла для обогрева в последнее время стало довольно популярным. Отработка имеет невысокую стоимость, а в летний период её зачастую можно найти вообще бесплатно. Вместе с тем, при сжигании отработки выделяется довольно большое количество энергии на единицу объема топлива, которую можно использовать для нужд обогрева гаража или даже дома в отопительный период. В сети предлагается много различных вариантов горелок, как промышленного производства, так и чертежей для самостоятельного изготовления в домашних условиях.

Рассматриваемый контроллер предназначен для автоматического управления температурным режимом при использовании горелки, работающей на отработке масла или других видах жидкого топлива. Несмотря на то, что устройство делалось по индивидуальному заказу для горелки, построенной по методу Бабингтона (рис. 1), его вполне можно использовать и для температурного регулирования в различных системах отопления, а так же в качестве термостата .

Вначале рассмотрим принцип работы горелки. Топливо подогревается в баке нагревателем и с помощью циркуляционного насоса подается на форсунку. которая представляет собой полый шар с одним или несколькими очень маленькими отверстиями (0,3 мм). С другой стороны к форсунке подводится сжатый воздух. Топливо, текущее по шару, образует тонкую пленку, которая распыляется, а образовавшаяся смесь поджигается. Несгоревшее топливо поступает обратно в бак, создавая замкнутый цикл. Процесс горения контролируется по фотодатчику. Полученная в процессе горения топлива энергия используется для непосредственного нагрева воздуха (например, для отопления гаража) или для нагрева воды в котле системы отопления дома.

Более подробно о горелке Бабингтона можно почитать здесь - http://www.termoportal.ru/forum37/thread904.html

Для реализации алгоритма работы такой системы, необходимо обеспечить автоматическое управление подогревом топлива, циркуляционным насосом, подачей воздуха и воспламенением топливной смеси. Должно быть предусмотрено аварийное автоматическое отключение в случае нештатной ситуации, сигнализация аварийного режима и ручное управление.


На рис. 2 показано включение в схему исполнительных реле для управления элементами системы горелки.

Контроллер реализован на основе микроконтроллера 16F876A. Он имеет 2-х строчный 16-ти символьный алфавитно-цифровой дисплей, два датчика температуры (топлива и воздуха в помещении) DS18B20. семь каналов транзисторных ключей для управления реле К2-К8. кнопки установки параметров и сброса. входы контроля датчика пламени (фотодатчика) и состояния реле К1. Принципиальная схема устройства приведена на рис. 3

На дисплей контроллера выводится температура топлива и воздуха в помещении, индикация режима работы (Р – ручной, А – автоматический), а так же состояние реле К1-К8. Пустой квадрат обозначает, что реле отключено. заполненный - включено (рис. 4). Индикация отображается на латинице с целью поддержки индикаторов, не имеющих знакогенератора кириллицы (именно такой индикатор используется в этом устройстве)

Контроллер предполагает два режима работы – режим ручного управления и автоматический режим. В ручном режиме можно управлять горелкой с помощью кнопок «местного» управления, подключаемых непосредственно к исполнительным реле.

В режиме ручного управления можно вводить параметры контроллера (уставки). Для ввода уставок необходимо в ручном режиме нажать и отпустить кнопку «Ввод». После этого кнопкой «Выбор» можно выбрать, а затем кнопкой «Ввод» ввести первую уставку – температуру топлива для включения циркуляционного насоса (рис. 5).

Затем происходит переход на ввод второй уставки и т.д. Каждая операция по изменению и вводу уставок подтверждается коротким звуковым сигналом бузера. Всего можно ввести шесть уставок:

Уставка 1 – температура топлива для включения циркуляционного насоса (20–40 ?С)

Уставка 2 – температура топлива для включения горелки (50-70 ?С)

Уставка 3 – максимальная (критическая) температура топлива (90-99 ?С)

Уставка 4 – температура воздуха в помещении для отключения горелки (15-35 ?С)

Уставка 5 – температура воздуха в помещении для перезапуска горелки (14-34 ?С)

Уставка 6 – время задержки переключения насоса на пониженную скорость (1-9 минут)

Значение уставки 5 является зависимым от значения уставки 4. Для обеспечения гистерезиса включения / отключения нагрева, температура в помещении при перезапуске (включении) горелки должна быть хотя бы на 1 градус меньше температуры отключения. Программа ввода уставок построена таким образом, что максимальное значение уставки 5 всегда на единицу меньше введенного значения уставки 4. Например, если значение уставки 4 выбрано 25 ?С, то диапазон уставки 5 будет 14-24 ?С.

В случае пропадания напряжения, все значения уставок сохраняются в энергонезависимой памяти микроконтроллера.

Для перехода в автоматический режим необходимо нажать на кнопку «Пуск». реле К1 при этом становится с помощью контакта К1.1 в режим самоблокировки. Другой контакт К1.2 подключен к входу контроллера.

Рассмотрим алгоритм работы автоматического режима по пунктам:

1. При запуске системы контроллер измеряет температуру топлива, и, если она меньше значения уставки 1, то включается подогрев топлива.

2. При достижении температуры значения уставки 1, включается насос на первой скорости.

3. Через время, равное времени значения уставки 6, насос переключается на вторую скорость.

4. При достижении температуры топлива, равного значению уставки 2, открывается воздушный клапан и происходит первая попытка электроподжига. На дисплее в это время дополнительно отображается соответствующая пиктограмма.

5. Если поджиг неуспешный (пламя контролируется по фотодатчику) происходит ещё две попытки поджига с интервалом в 3 секунды.

6. В случае трехкратного неуспешного поджига устройство переходит в ручной режим управления и срабатывает реле К8 (сирена). Отключить сирену можно кнопкой «Сброс».

7. Если поджиг успешный, то контролируется температура воздуха в помещении (уставка 4).

8. При достижении температуры воздуха в помещении значения уставки 4 происходит остановка работы горелки, перекрывается подача воздуха, останавливается насос.

9. Контролируется температура воздуха в помещении. Если она становится равной значению уставки 5, происходит повторное включение (перезапуск) горелки.

10. Во всех режимах контролируется максимальная (критическая) температура топлива (уставка 6). Если температура топлива становится равной этому значению, происходит переход в ручной режим и отключение горелки. Так же постоянно выполняется контроль наличия пламени фотодатчиком.

11. Из автоматического режима можно выйти в любой момент с помощью кнопки «Сброс»

12. Кнопка «Стоп», показанная на рис. 2, необходима для отключения системы отопления в ручном режиме.

Как уже отмечалось, контроль работы горелки осуществляется с помощью фотодатчика. Один из вариантов принципиальной схемы фотодатчика приведен на рис. 6. Обратите внимание, что при наличии пламени, на вход контроллера должен подаваться низкий уровень.

Для использования контроллера в качестве термостата достаточно оставить один канал управления (К2), температура включения этого реле задается уставкой 5, отключение – уставкой 4. Вход фотодатчика и вход контроля реле необходимо подключить к общему проводу.

Внешний вид печатной платы контроллера со снятым дисплеем, показан на рис. 7

ВНИМАНИЕ! Несмотря на то, что на сайте четко указано, что запрещается использовать авторские разработки в коммерческих целях. тем не менее этот контроллер серийно выпускается и продается без моего ведома и согласия, а так же без ссылок на первоисточник. Компанию-продавца указывать не буду, что бы не создавать им дополнительную рекламу. Поэтому, если вы встретите такой контроллер в продаже, то имейте ввиду, что я не имею к нему ни малейшего отношения и за последствия использования не отвечаю

В тоже время хочу выразить благодарность всем, кто собрал этот контроллер для личного пользования и прислал видео его работы с горелкой Бабингтона.

Видео работы горелки Бабингтона под управлением контроллера:

По материалам сайта: http://electromost.com