Sterownik cyrkulacji ciepłej wody użytkowej CWU

[MichalWo]

Projekt własnego pomysłu sterujący pompą cyrkulacji ciepłej wody (żeby szybciej pojawiła się w kranie). Sterownik wykorzystuje 3 czujniki temperatury (na górze i w połowie bojlera oraz na powrocie) i czujnik przepływu umieszczony na dopływie zimnej wody. Bojler ogrzewany jest grzałką elektryczną zasilaną panelami więc czasem woda jest bardzo ciepła (można zapewnić sobie luksus „szybkiej ciepłej wody” cały czas ale często jest jej mało i tu chcemy oszczędzać (cyrkulacja jednak wychładza zbiornik.

Nie jestem elektronikiem jedynie hobbystycznie czasem zabieram się za takie projekty więc proszę o litość. Wiele rzeczy można było zrobić lepiej/inaczej no i ten nieszczęsny bascom jedyny język który trochę ogarniam . Ale sama idea chyba jest spoko i kilka miesięcy bezawaryjnie działa.

Sterownik posiada parę trybów pracy zmieniających się na podstawie odczytów z czujników ich progi są ustawiane w menu

Tryby ustawiane na podstawie czujnika w połowie zbiornika:

Tryb czuwanie: mało ciepłej wody cyrkulacja nie zadziała

Tryb przepływ: więcej ciepłej wody cyrkulacja włączy się jeśli temp powrotu jest niższa niż ustawiona w menu (-histereza) oraz wystąpiła określona ilość impulsów czujnika przepływu. Aby zapobiec przypadkowym załączeniom (krótkie mycie rąk) wprowadziłem opcje załączenia 2 ma seriami. Wchodzę do łazienki odkręcam wodę na sekundę zakręcam odkręcam zakręcam pompa się uruchamia. Gdy powrót osiąga zadaną temp pompa staje.

Tryb temperatury: dużo ciepłej wody więc temperatura powrotu jest utrzymywana na ustawionym poziomie cały czas

Tryby ustawiane na podstawie obu czujników:

Tryb przegrzanie: ZA CIEPŁO pompa chodzi cały czas w celu schłodzenia zbiornika

Tryb alarm: JESZCZE BARDZIEJ ZA CIEPŁO pompa chodzi cały czas, łapie stycznik awaryjnie odcinający grzałkę. Kupny sterownik paneli nie pozwoli na przegrzanie mój stycznik jest jedynie na wszelki wypadek

Tryby awaryjne mają też opcje sygnalizacji głośnej (nie tylko buzzer). Początkowo były ustawiane tylko na podstawie górnego czujnika ale okazuje się że w pionowym zbiorniku podczas grzania nie zawsze najgoręcej jest na górze.

Jest też tryb stop w wypadku awarii pompa nie będzie załączana, wykrywamy błąd odczytu i obecności3x DS18b20, zalanie i przepływ ciągły. Awarie zapisują się w historii a znaczek że jakaś wystąpiła pojawia się na ekranie głównym

Pozostałe funkcje to:

Wykrywanie zalania : wtyczka rzucona na podłogę gdy między bolcami występuje przejście, poprzez optotranzystor daje sygnał do atmegi

Wykrywanie przepływu ciągłego: ciągłe impulsy czujnika przepływu przez jakiś czas (sugeruje wyciek albo nie zakręcony kran)

Sterownik ma LCD 4x20 gdzie pokazuje bieżące temperatury, ustawione progi trybów,  bieżący tryb, znaczek awarii (czy jakaś była), znaczek pompy (nie działa/działa tu miga też ekran) oraz liczba serii do załączenia w trybie przepływ. 5 klawiszy sterujących od góry (na czas testów) oraz klawiatura membranowa na froncie. Lewo/prawo podświetli lcd, dół załączenie ręczne pompy na 5s, góra wejście w historię awarii, środkowy wejście w menu

 

Projekt płytki powstał w Eagle i wykonany przez firmę pcbway. Nie jest doskonały niektóre pady mogły by być większe, błędem było umieszczenie przekaźników blisko LCD, źle namalowane otwory pod przetwornicę (pierwszy raz tworzyłem element w Eagle) ale dało się to rozwiązać kawałkiem przewodu. Finalnie NIE WSZYSTKO ZGADZA SIĘ ZE SCHEMATEM dołożyłem później diodę Zenera i warystor na zasilaniu i parę kondensatorów choćby przy lcd.

Program napisany w bascomie też nie idealny ale działa J

Problemy przy uruchomieniu płytki? Oj było tego :

1.      Częste błędy odczytu niektórych czujników rozwiązałem tym że dopiero po 3 błędnych odczytach z rzędu sygnalizowana jest awaria

2.      Zrezygnowałem po wielu niepowodzeniach z zapisu błędów do eeprom . Moja atmega była kupiona jako używana i chyba eeprom był już „zużyty” pewnie lepiej było by kupić tutaj Atmega32  

3.      Wyzwaniem było wykrzaczanie się lcd podczas puszczania przekaźników. I nie chodziło tu nawet o cewki a o prąd płynący przez styki. Ekran wykrzaczał się nawet gdy do styków podłączony był sam przewód ok 4 metrów bez odbiornika (pompa, stycznik odcięcia grzałki, żarówka sygnalizująca awarię). Ostatecznie  przekaźniki przeniosłem poza płytkę. Możliwe że LCD był mocno wrażliwy na zakłócenia ale no można było przewidzieć i inaczej zaprojektować płytkę lub nie kupować najtańszego lcd

 

A tak na potrzeby konkursu chyba wszystkie elementy można było kupić w botland choćby rezystory 4,7k do czujników DS REZYSTOR 4,7K

Bądź buz zer z generatorem 5v BUZZER

PS gdyby ktoś chciał pliki z eagle/bascom to chętnie podeślę bo tych załączników nie mogę dodać

 

[Christophorus]

Mam również w domu cyrkulację ciepłej wody użytkowej i jakiś czas temu myślałem nad sterownikiem do pompki. Doszedłem do wniosku, że najlepszym rozwiązaniem jest przekaźnik czasowy sterowany pilotem (pilotami) z kuchni i łazienek. Włączy on pompkę na kilka - kilkanaście minut, aby przepchnąć ciepłą wodę w instalacji. Późniejsza praca pompki nie jest już potrzebna bo ciepła woda jest w obiegu.

Póki co zauważyłem u siebie w domu, że gdy ciepła woda osiągnie temperaturę powyżej 55 stopni to zaczyna ona sama krążyć w instalacji grawitacyjnie bez potrzeby wspomagania pompką.

Warto wiedzieć, że obieg grawitacyjny CWU ją wychładza i ciągły jej obieg z tego powodu nie jest korzystny. W moim przypadku można by rozważyć elektrozawór blokujący obieg grawitacyjny i zbędne schładzanie CWU oraz sterowanie pompką, kiedy ciepła woda jest potrzebna.

Dostępne są też czujniki przepływu CWU i taki czujnik może włączyć pompkę kiedy odkręcimy kran, gdy ciepła woda jest potrzebna. Ewentualnie czujnik ten może włączyć przekaźnik czasowy, który po zadziałaniu pompki podtrzyma jej działanie przez kilka minut. 

[MichalWo]

U mnie instalacja jest duża (na ciepłą wodę czasem trzeba z minutę poczekać) do tego opór pompy i zaworu zwrotnego grawitacyjnie to nie rusza ale to dobrze.

Najpierw chciałem właśnie jakieś piloty i czasówka / pomiar temperatury do wyłączenia. Ale starsze osoby u mnie po prostu by tego nie używały  no i 4 łazienki do ogarnięcia a pilocik jakieś zasilanie czy to bateryjki by musiał mieć które trzeba czasem wymienić. Ale fakt myśle że to najprostrze i najoszczędniejsze wyjście.

Dlatego taki z pozoru skomplikowany wytwór żeby było oszczędnie wtedy gdy trzeba oszczędzać a im więcej ciepła tym więcej komfortu no i chciałem mieć też te dodatkowe funkcje jak wykrycie zalania w kotłowni i ciągłego przepływu wody a najlepiej to wszystko w jednym.

[Christophorus]

W moim domu instalacja też jest raczej z tych większych. Od zbiornika CWU do ostatniego kranu jest kilkanaście metrów rur doprowadzających wodę. Mimo to woda krąży grawitacyjnie, gdy temperatura na zbiorniku przekracza 55 stopni Celsjusza. Minusem tego jest wychładzanie się ciepłej wody. W ciągu dnia, gdy jest ogrzewana przez prąd z instalacji fotowoltaicznej nie ma to dużego znaczenia. Jednak dziś rano z ciekawości włączyłem pompkę CUW przy wychłodzonym po nocy 300 litrowym zbiorniku ciepłej wody. W ciągu około 30 minut temperatura wody w zbiorniku spadła o około 8 stopni Celsjusza. Oczywiście spadek temperatury zależy od różnych czynników. 

Ja też początkowo myślałem, aby zamontować u siebie sterownik czasowy włączający pompkę w określonych godzinach. Tylko nie ma potrzeby, aby pompka pracowała rano na przykład dwie godziny. Tym bardziej, że może się okazać, że potrzebujemy ciepłej wody nieco wcześniej lub później niż czas jej włączenia. Tak doszedłem do tego, że najlepszy będzie układ czasowy włączający pompkę na kilka - kilkanaście minut. Tak aby przepchnęła wodę w całym obiegu. 

Pilot radiowy do sterowania to najprostsza opcja, gdy nie chcemy wiercić i kuć w ścianach. Nie musi to być pilot taki jak do TV, tylko pilot, a najlepiej kilka pilotów, w kuchni i w łazienkach w formie włącznika natynkowego zamontowany w odpowiednim miejscu na ścianie. Można wykorzystać też czujnik zbliżeniowy i już samo wejście do łazienki włączy pompkę. Istnieją też proste rozwiązania jak czujnik przepływu wody. Wówczas po odkręceniu kranu zostanie włączona pompka, ale tu od razu nie będzie ciepłej wody tylko z pewnym opóźnieniem. Są też produkowane inteligentne pompki do CWU, które uczą się na podstawie zachowania użytkowników i dostosowują do tego zachowania włączanie pompki CWU.

Dnia 29.07.2025 o 06:39, MichalWo napisał:

Nie jest doskonały niektóre pady mogły by być większe,

Małe pola lutownicze to jest przypadłość wielu jeśli nie większości współczesnych programów EDA. Spójrz na rysunek poniżej. Pochodzi on z programu DipTrace, gdzie pierścień pola lutowniczego oryginalnej biblioteki to zaledwie 0,3 mm! To grubość 2-3 kartek papieru do drukarki. Takie płytki są trudne do wykonania w warunkach domowych (trawienie i wiercenie otworów) i trudne w lutowaniu oraz ewentualnym serwisowaniu. Poniżej oryginalnego pierścienia pola lutowniczego są dwa powiększone pola lutownicze. Widać dużą różnicę. W większości współczesnych programów EDA trzeba dostosować biblioteki elementów w tym element płytkowe (footprinty) do swoich wymagań odpowiednio powiększając rozmiar pól lutowniczych.

[_LM_]

23 minuty temu, Christophorus napisał:

Widać dużą różnicę. W większości współczesnych programów EDA trzeba dostosować biblioteki elementów w tym element płytkowe (footprinty) do swoich wymagań odpowiednio powiększając rozmiar pól lutowniczych.

Ja zaznaczam wszystkie pola danego układu i w opcjach zmieniam przeważnie na (H W) 80*60mils zwłaszcza że większość płytek wykonuję samodzielnie. Dla okrągłych pół ustawiam minimum 40*40mils a jesli da się więcej to 60*60

Edytowano Lipiec 31, 2025 przez _LM_

[Christophorus]

W edytorze PCB Eagle (do wersji 7.x.x) można wybrać menu Tools -> DRC... i w oknie które się otworzy zakładkę Restring. Modyfikując parametry w zaznaczonej czerwoną ramką polach można zmienić globalnie rozmiar wszystkich pól lutowniczych na całej płytce drukowanej. Przy ścieżkach prowadzonych pomiędzy polami lutowniczymi może to spowodować naruszenie reguł DRC, a nawet zwarcia. Z tego co pamiętam był też chyba skrypt ULP (change-pad-in-lbr.ulp ?) uruchamiany z poziomu edytora bibliotek, który pozwalał na modyfikację pól lutowniczych footprintów. Chyba lepiej pod tym względem wypada program DipTrace, gdzie bezpośrednio z poziomu edytora PCB możemy modyfikować parametry nawet pojedynczych pól lutowniczych elementów. Bez konieczności modyfikacji oryginalnych elementów bibliotecznych.

[MichalWo]

u mnie to nie wynikało z tego że nie wiedziałem jak zmienić (chociaż nie wiedziałem). Jak ktoś mało ma doświadczenia z tą tematyką i program wstawi pole jakiejś wielkości to mu się ufa i dopiero na żywo wychodzą niektóre sprawy. Ale no tragedii nie ma a wiadomo na co zwrócić uwagę następnym razem.

[Christophorus]

Oryginalne biblioteki programów EDA są zoptymalizowane pod przemysłową produkcję płytek drukowanych. Stąd małe pola lutownicze bo przekłada się to na oszczędność spoiwa lutowniczego. W jakimś stopniu pozwala to na zwiększenie gęstości upakowania elementów. Na ekranie komputera wydaje się wszystko dobrze. Dopiero w praktyce wychodzą różne problemy. Ten zrzut ekranu z programu DipTrace, który zamieściłem powyżej wyraźnie to obrazuje. Pole lutownicze o szerokości pierścienia 0,3 mm. Jeśli płytkę będziemy wykonywać w domu to mogą być problemy z jej wykonaniem. Wiertło mające tak zwane bicie promieniowe może zniszczyć podczas wiercenia takie miniaturowe pole lutownicze. Do tego dochodzą podtrawienia i ryzyko słabego odbicia na laminacie tak małego pola lutowniczego przy termotransferowej metodzie wykonywania płytek drukowanych.