Садовый участок стал «умным» благодаря блоку BM8036

Виктор Чистяков, Калужская обл., г. Малоярославец

Блок управления BM8036 может быть использован в качестве центральной части системы управления отоплением, охлаждением, вентиляцией, а так же различными электроприборами по программе пользователя (32 шага программирования).

Технические характеристики

Основные возможности устройства

• Количество каналов управления: 8.
  • Управление по таймеру:
    • Включение нагрузки в определенном промежутке времени.
    • Управление нагрузками по определенным дням недели, дням месяца, или по выбранным месяцам.
  • Управление по температуре (термостатирование):
    • Управление как охладителем.
    • Управление как нагревателем.
  • Будильник: звук + свет (подсветка дисплея).
• Количество подключаемых датчиков температуры: 8.
• Энергонезависимые часы реального времени (полный календарь с учетом високосных лет).
• Сохранение всех настроек в энергонезависимой памяти. Продолжение правильной работы программы в случае временного отключения от сети.
• Выходы: оптоизолированный каскад на 2 А с возможностью подключения силовых симисторов для управления мощными нагрузками (от 500 Вт и более).
• Удаленное управление термостатом через СОМ-порт компьютера посредством специально разработанного ПО.
• Возможность обновления внутреннего программного обеспечения новыми версиями с сайта Мастер Кит.
• Индикация: 2-строчный 16-символьный ЖК-индикатор с возможностью программного управления контрастностью и яркостью подсветки.
• Звуковая индикация встроенным микро-динамиком.

Схема устройства, его внешний вид и блок-схема показаны на Рисунках 1, 2 и 3, соответственно.

Рисунок 1.	Схема электрическая принципиальная.

Рисунок 2.	Общий вид устройства.

Рисунок 3.	Схема внешних соединений.

Приведем пример практического применения устройства на даче для управления электробытовыми устройствами.

Автоматизация частного дома

Сейчас многие владельцы частных домов предпочитают содержать на своем приусадебном участке собственное тепличное хозяйство. Да это и понятно. Ухаживая за произрастающими в теплице культурами, человек получает не только моральное удовлетворение и отдых от суеты мирской, а еще овощи, фрукты и зелень к столу, практически, круглый год. Вместе с тем, каждый садовод, конечно же, знает, что для хорошего роста культур немаловажной задачей будет являться поддержание оптимальной температуры в теплице. Практически это сделать чрезвычайно трудно, поскольку в силу понятных причин ее круглосуточный контроль невозможен без специального оборудования. Для этой цели блок управления BM8036 подходит, практически, идеально. C его помощью садовод может организовать круглосуточное поддержание оптимальной температуры в своей теплице, в своем доме, организовать автоматическую подачу воды из колодца, нагрев воды в душе и т.д. Для этого, прежде всего, конструкцию необходимо правильно собрать и настроить.

Для удобства подключения питающего напряжения и датчиков температуры на печатной плате устройства управления предусмотрены разъемы XS2 и XS3, соответственно.

Прежде всего, вам необходимо определить место для размещения блока управления. Его расположение должно быть таким, чтобы обеспечить не только свободный обзор текстового индикатора, но и доступ к кнопкам управления.

Затем нужно правильно выбрать место установки термодатчиков DS18B20. Именно от них в большой мере будет зависеть точность поддержания заданной температуры в теплице и других помещениях. Лучше всего датчики разместить подальше от стен. После того, как датчики надежно закреплены, их подключают к блоку управления шлейфом через разъем XS3. Как правильно это сделать, показано на Рисунке 4.

Рисунок 4.	Подключение термодатчиков DS18B20 к блоку управления.

Теперь можно к блоку управления подсоединить и обогревательное оборудование. Однако тут есть некоторая особенность, на которую вам обязательно нужно обратить внимание. Дело в том, что все силовые выходы устройства BM8036, подключенные к разъемным контактам, рассчитаны на максимальный ток 2 А. Если суммарный потребляемый ток ваших тепличных обогревателей превосходит это значение, конструкцию устройства управления необходимо немного доработать. Проще всего это сделать, если к используемым выходам XS5-XS12 подключить мощные силовые симисторы (в комплект блока BM8036 они не входят) по схеме, приведенной на Рисунке 5.

Рисунок 5.	Способ подключения силовых симисторов.

В схеме можно использовать симисторы с током включения не более 1 А в пике. Постоянный ток нагрузки при этом не должен превышать 100 мА. Для такой цели хорошо подойдут симисторы MAC223-MAC224 или BT134-BT139, в зависимости от мощности подключаемой нагрузки (см. Таблицу 1). Если мощность нагрузки превышает 500 Вт, то симисторы требуется установить на радиатор, площадь которого должна обеспечить достаточный отвод тепла от корпуса прибора.

Поскольку в устройстве BM8036 реализована возможность установки одного и того же датчика на несколько каналов управления, можно подключить часть обогревателей к другим выходным каналам, используя дополнительные симисторы, что даст повышение надежности работы силовой части конструкции за счет перераспределения суммарного тока нагрузки по другим каналам устройства управления. На этом установку «железа» для вашей системы управления теплицей можно считать оконченной. Но для нормальной работы термостата этого пока недостаточно. Его еще необходимо запрограммировать, иными словами, проделать ряд действий, предписывающих микропроцессорному устройству термостата, как действовать при определенных условиях, и по какому алгоритму. Эти действия представляют собой, своего рода, «обучение» нашего «железа».

Убедившись, что все подключения сделаны верно, подайте напряжение питания на схему устройства управления через гнездо XS2. На индикаторе правильно настроенного блока управления вы должны будете увидеть поочередное переключение между режимами вывода времени (с полной датой) и вывода температур всех четырех каналов. Оба режима показаны на Рисунке 6.

Рисунок 6.	Отображение информации на экране блока управления.

Начать программировать термостат следует, зайдя в меню блока управления. Для этого вам нужно нажать на кнопку «Меню». При этом становятся доступными следующие режимы: «Установка часов», «Программа», «Поиск датчиков», «Параметры», «Подсветка» и «Контрастность». Навигация осуществляется клавишами «вверх»/«вниз», а клавиша «ввод» позволяет изменять и запоминать соответствующие параметры для данного пункта меню. На Рисунке 7 показана индикация этих режимов:

Рисунок 7.	Индикация режимов работы устройства управления.

«Обучение» термостата начинается с предварительной установки текущего времени, для чего вам необходимо зайти в режим «Установка часов». Затем можно перейти и к непосредственной инициализации (обнаружению) температурного датчика DS18B20. С этой целью вам следует выбрать режим «Поиск датчиков». При входе в данное подменю происходит задержка на несколько секунд, поскольку микроконтроллер производит поиск всех датчиков, подключенных к шине.

Если вы правильно подключили термодатчик DS18B20 к блоку управления, он будет найден устройством, а на экране индикатора появится информация о нем.

Далее стрелками «влево»/«вправо» производится выбор выходного канала, а стрелками «вверх»/«вниз» выбирается термодатчик для данного канала. Нажатием на «ввод» вы осуществляете запоминание определенного датчика для выбранного канала. Повторное нажатие «ввод» позволяет вам удалить настройки датчика из памяти на данный канал. Как уже было упомянуто выше, при программировании датчиков предусмотрена возможность установки одного и того же датчика на несколько выходных каналов управления.

Для удобства пользователя в 8-канальном микропроцессорном устройстве управления организована энергонезависимая память, позволяющая сохранять все настройки даже при отключении питания на длительное время. Кроме того, при отключении датчиков или подключении новых датчиков не будет происходить смещение нумерации и «путаница», так как их запоминание и присвоение к каналам происходит на уровне серийных номеров.

После определения термодатчика и программирования его на работу по выбранному вами каналу остается задать необходимые условия работы термостата, то есть, научить его работать так, как вам нужно. Для этого в основном меню вам надо зайти в подменю «Программа» (см. Рисунок 8). На экране индикатора появится примерно следующее:

Рисунок 8.	Экран индикатора устройства управления в режиме «Программа».

Рисунок 9.	Отображение на экране устройства управления информации о текущем состоянии температурного датчика.

При входе в это меню стрелками «вверх»/«вниз» производится выбор канала программы, а при нажатии на кнопку «ввод» происходит вход в режим установки выбранной записи программы управления.

При первом «вводе» происходит вход в меню установки времени включения нагрузки, а при следующем – переход на установку отключения нагрузки. Этот режим в данном случае не представляет для нас интереса, поскольку включение-выключение нагрузки (тепличных нагревателей) происходит только в зависимости от температуры.

При последующем нажатии на кнопку «ввод» вам нужно выбрать номер канала управления, а также один из четырех режимов (охладитель/нагреватель/без нагрузки/будильник) и установить температуру включения и отключения нагрузки. Выбираем режим «Нагреватель» (на экране появляется кружок) и выставляем максимальную и минимальную температуры. Интервал между этими двумя значениями и будет являться заданным оптимальным диапазоном температур, который устройство управления будет выдерживать внутри теплицы с высокой точностью.

Последним шагом программирования устройства управления является установка времени действия режима термостатирования. Для этого достаточно выставить время действия с 2000 по 2099 год. Система контроля температуры в вашей теплице настроена и готова к работе.

Помимо основной функции, такой, как поддержание оптимальной температуры, можно без труда заставить устройство BM8036 обеспечивать полив произрастающих в теплице культур строго в соответствии с заданным вами графиком. Для этого, прежде всего, вам будет необходимо выбрать один из свободных каналов управления, а затем «обучить» устройство управлять подключенной к выбранному каналу нагрузкой, в качестве которой может использоваться электромагнитный клапан, отвечающий за подачу воды в систему полива.

Чтобы реализовать вышесказанное, потребуется зайти в меню выбора режимов, нажав на кнопку «Меню». Вам откроется уже знакомая картинка. Выбирайте кнопками «вверх»/«вниз» режим программирования, после чего жмите на кнопку «ввод». На индикаторе появляется картинка, также знакомая вам. Теперь можно непосредственно приступить к программированию таймера, который будет управлять клапаном подачи воды.

С помощью кнопок «вверх»/«вниз» вам потребуется найти свободный канал, к которому вы в дальнейшем подключите клапан, и нажать на кнопку «ввод». Номер канала запомнится в памяти устройства.

Далее необходимо ввести время старта, например, 14:00:00, а затем, после повторного нажатия на «ввод», время останова 14:30:00. Далее устанавливаются дата, месяц и год. Дальнейшее нажатие на «ввод» позволит вам выбрать типа управления. В этом пункте меню устанавливаем символ «крестик» и номер канала, к примеру, «4», после чего снова жмем «ввод». Появляется меню срабатывания по периоду. Поскольку полив в теплице нужно производить либо каждый день, либо по строго определенным дням недели, выберите периодичность срабатывания таймера: «по определенным дням недели» и отметьте те дни, когда должен осуществляться полив. Чтобы возвратиться в предыдущее меню, вам следует нажать клавишу «Меню».

Итак, вы запрограммировали устройство управления на периодический полив по заданным дням недели с 14:00 ч. До 14:30 ч. Остается лишь подключить электромагнитный клапан к выбранному вами при программировании каналу управления. Система «Термостат – автоматический полив» готова к работе!

И последний момент. Устройство управления BM8036, как вы уже, наверно, поняли, изучив его технические характеристики, приведенные в начале этой статьи, имеет возможность подключения к персональному компьютеру посредством разъема XS1, расположенного на основной плате, через последовательный СОМ-порт ПК. Это может успешно использоваться вами для дистанционного контроля за работой устройства управления. Для реализации подобной идеи вам потребуется спаять кабель связи. Приобретите в любом радиомагазине две розетки типа DB9F и изготовьте кабель необходимой длины. Схема распайки кабеля приведена на Рисунке 10.

Рисунок 10.	Распайка кабеля для соединения с компьютером.

Чтобы заставить компьютер «увидеть» блок управления, вам потребуется специальное программное обеспечение, которое необходимо установить на ПК. Программа управления выложена на сайте Мастер Кит. Если блок управления BM8036 подключен к СОМ-порту компьютера без ошибок, а необходимое программное обеспечение правильно установлено и запущено, на экране ПК вы сможете наблюдать за работой системы «термостат – автоматический полив» и, если нужно, изменять необходимые настройки устройства управления.

При использовании 8-канального микропроцессорного устройства управления очень важной может оказаться поддержка полного календаря, что позволяет запрограммировать управление нагрузками на несколько лет с точностью включения и отключения ±1 с. Разрешающая способность измерения температуры устройством составляет 0.1 °C, а точность соответствует заявленной точности на датчики Dallas и равна 0.5 °C.

Рисунок 11.	Блок-схема подключения к BM8036 различных исполнительных устройств на даче.

Мастер Кит