Устройство для смешивания и дозирования воды

WaterMixer
Offline
Зарегистрирован: 26.01.2015

Добрый день, уважаемые форумчане.

Работаю над созданием устройства для смешивания и дозирования горячей и холодной воды.
В качестве мозгов используется Arduino Nano v3.0.
Устройство получает заданные параметры от компьютера, после открывает клапан (D4 24v 0.5A), включает электропривод (D5 24v 4A), подает управляющее напряжение (D6 0-10v).
Управляющнее напряжение на электропривод подается в завизимости от temp Wc (A0 4-20mA) и temp Wh (A1 4-20mA).
Расходометры flow C (D2) и flow H (D3) считают кол-во испульсов и приобразуют в литры. После наливания нужного кол-ва литров клапан закрывается, электропривод отключается.
Также по отдельной команде считывается temp D (A2).

Программаня часть готова. Если интерестно могу выложить.

Нарисовал плану в Sprint-Layout 6.0. (приложенна к посту)
В электронике к сожалению не очень силен, поэтому буду рад услышать критику, замечания, коментарии, поправки.
Знающие, подскажите будет ли все работать по такой схеме?

/sites/default/files/u11016/2015-01-26_115501.png (общий вид)

/sites/default/files/u11016/2015-01-26_115544.png (тыльная сторона)

/sites/default/files/u11016/2015-01-26_115606.png (лицевая сторона)

http://myfolder.ru/files/control/?file_id=42829659&code=1be93cf2d9b22149... (схема Sprint-Layout 6.0)

jeka_tm
jeka_tm аватар
Offline
Зарегистрирован: 19.05.2013

схема нужна. картинкой

WaterMixer
Offline
Зарегистрирован: 26.01.2015

По ссылкам доступна (первые три)

jeka_tm
jeka_tm аватар
Offline
Зарегистрирован: 19.05.2013

это не схема, а разводка/трассировка платы

WaterMixer
Offline
Зарегистрирован: 26.01.2015

Понял о чем идет речь. Буду рисовать.

Может подскажите в какой программе удобно нарисовать схему?

jeka_tm
jeka_tm аватар
Offline
Зарегистрирован: 19.05.2013

кому как, а мне нравится splan

WaterMixer
Offline
Зарегистрирован: 26.01.2015

Спасибо. Скачал версию 7.0.0.4. Нарисую схему - загружу изображение, или лучше в *.spl ?

jeka_tm
jeka_tm аватар
Offline
Зарегистрирован: 19.05.2013

картинку лучше. если получится большого размера по разрешению тогда на какой нибудь файло обменник так как здесь ограничение, и картинка автоматически сожмется

WaterMixer
Offline
Зарегистрирован: 26.01.2015

http://s018.radikal.ru/i519/1501/25/f57d6af908f6.jpg

Нарисовал схему.

D2, D3, D4, D5, D6, A0, A1, A2 - соответствующие пины ардуины.

 

jeka_tm
jeka_tm аватар
Offline
Зарегистрирован: 19.05.2013

вопросы и замечания:

1. аналоговый сигнал 0-10В генерируется через шим?

2. подключение датчиков 4-20 ма вызывает сомнения. да и защиты аналогового входа накакой. сколько портов сгорит пока ее поставишь?

3. почему где то рэле где то полевик стоит? если оба выхода 24В?

4. пины 2 и 3 (прерывания думаю собираешься использовать) лучше подтянуть к 5В. и мелкий конденсатор поставить от дребезга или программно учитывать

5. конденсаторы по питанию уж больно мелкие

да и схему бы перекомпоновать, а то читается тяжеловато

WaterMixer
Offline
Зарегистрирован: 26.01.2015

1. Хотелось бы максимально простым способом генерировать 0-10В. Нашел в сети информацию, что можно по такой схеме получить почти аналоговый сигнал, с помощью которого получается упралять электроприводом.

2. Поскажи какую схему лучше использовать. В сети везьде упоминается такая, или еще проще.

3.Там где реле там токи до 4A, там где полевик до 1A.

4. Пины 2, 3 - да использую прерывания. Для чего поддягивать к 5В ? Расходометры уже проверенны на практике. Работае без сбоев. Нужен ли при этом конденсатор и подтяжка к 5В?

5. На какие номиналы лучше заменить.

Извиняйте, если глупые вопросы задаю.

P.S. Схему набросал на скорую руку. Перекомпоную потом.

jeka_tm
jeka_tm аватар
Offline
Зарегистрирован: 19.05.2013

1. да это возможно, но там вроде еще калибровку делать, да и частоту повыше

2. я не против такой схемы если она рабочая. но вот защиту входа нужно поставить. если замкнуть вход на вход ардуины придет 24В, и резистор 200ом не спасет, который как нагрузка

3. изза токов))) ну это весело . почитай даташит на полевик и посмотри сколько он максимально через себя может пропустить тока

4. если все четко то тогда нет

5. сам выбирай. например 220мкф электролиты или танталы плюс керамика 0,1мкф

 

WaterMixer
Offline
Зарегистрирован: 26.01.2015

1. Калибровку надо делать так как при ШИМ = 0 - 0,15В, а ШИМ = 236 - 10В, хотя расчетно (255/12 * 10) 10В должны получиться при ШИМ = 212.

2. Посоветуйте как защитить правильно вход?

3.1. Посмотрел даташит, получается с могу использовать полевить вместо реле, и не переживать?

3.2. Надо ли ставить диод после полевика, если он управляет электроклапаном или нет?

4. Ну считает четко. Но иногда может проскользнуть какой то дребезг. Установкой кондера решу проблему или лучше сделать поддяжку к 5В ? Как выбрать номинал кондера и резистора?

5. Т.е. перед стабилизаторами ставим 220мкф электролит и 0,1мкф, а после стабилизаторов?

6. Как расчитать какой ток пойдет через ногу МК? (ведь допустимый до 40mA) Ведь я кроме транзиторов, еще цепляю светодиоды для дублирования состояни. Не грозит ли это сожженными выводами у МК ?

jeka_tm
jeka_tm аватар
Offline
Зарегистрирован: 19.05.2013

1. ага

2. http://cxem.net/beginner/beginner108-14.gif

3. ага. ага параллельно клапану

4. подтяжка нужна чтобы помехи не ловить. но я не знаю что внутри твоих датчиков. может уже все есть. конденсатор не пропустит крохотные всплески

https://www.google.ru/search?q=%D0%B4%D1%80%D0%B5%D0%B1%D0%B5%D0%B7%D0%B...

5. перед и после каждого если хочешь быть уверен что помехи по питанию не будут нарушать работу

6. не боись. входной ток транзистора мал. для тока коллектора 100ма достаточно 1ма на базе))

WaterMixer
Offline
Зарегистрирован: 26.01.2015

2. Диоды 4007 подойдут ведь? После выхода датчика перед резисторами и кондером, или место установки не имеет значение?

4. Разберусь что внутри датчиков. Если датчиты приметивные, буду делать поддяжку. Резистора на 10кОм хватит? Кондер на 0,1мкф керамика подойдет?

5. До и после, могу ставить одинаковые номиналы? Надо и после LM8712, и перед LM7805 ставить конденсаторы?

Спасибо за оперативные и понятные ответы.

jeka_tm
jeka_tm аватар
Offline
Зарегистрирован: 19.05.2013

2. подойдут . перед входом арудины после резисторов. но лучше ставить шотки, чтобы было минимальное падение на pn переходе

4. резистор выбирать исходя из выхода датчика, 0,1 многовато скорее всего. надо проверять. и нужно знать максимальную частотут входных сигналов

5. да можешь. 3 группы. до 7812, между 7812 и 7805, и после 7805

WaterMixer
Offline
Зарегистрирован: 26.01.2015

Спасибо за помощь. Вечером перерисую схему и разводку платы, учитывая все замечания и поправки.

Может есть какие то замения или советы по разводке платы?

По ходу изготовления устройства буду писать, о возникающих проблемах/решения. Может кому то полезно будет.

jeka_tm
jeka_tm аватар
Offline
Зарегистрирован: 19.05.2013

по разводке: хз. я делаю немного по другому, но я не знаю как это объяснить. да и использую smd компоненты в основном

trembo
trembo аватар
Offline
Зарегистрирован: 08.04.2011

Вообще-то входные диоды уже и так внутри процессора присутствуют, достаточно только резистора. Ток через них ограничить. Я бы больше 0.5 миллиампера не давад,  поэтому с 12 вольт входного ставил бы килоом 20 и всё.

http://www.scienceprog.com/using-current-limiting-resistors-on-avr-io-pins/

Но если что-то более высоковольтное может прилететь, если линия длинная.... тогда, конечно, внешние диоды.

И резистор побольше, но учитываем что РЦ цепочка получается из резистора и суммарной ёмкости входа и диода. И если короткий импульс- может исказится его длина

WaterMixer
Offline
Зарегистрирован: 26.01.2015

Но у меня входное 24В. Т.е. 10кОм  надо? Получается первоначальная схема правильная?

trembo
trembo аватар
Offline
Зарегистрирован: 08.04.2011

24-5 = 19     19/10000 = 2 миллиампера. Для внутреннего я считаю многовато, для внешнего пустяк.

Я бы 100 килоом поставил....

R1  на схемах

WaterMixer
Offline
Зарегистрирован: 26.01.2015

И без диодов или все же лучше с диодами? (Шотки?)

100 кОм это на место 10коМ ? Прямо перед входом в ардуину?

trembo
trembo аватар
Offline
Зарегистрирован: 08.04.2011

Диоды любые, но желательно быстрые ( с малой ёмкостью), а не выпрямительные.... Любые "стекляшки"

R1 на схемах

WaterMixer
Offline
Зарегистрирован: 26.01.2015

100 кОм это на место 10коМ ? Прямо перед входом в ардуину?

Ага. Понял. Спасибо. Буду пробовать.

WaterMixer
Offline
Зарегистрирован: 26.01.2015

http://s008.radikal.ru/i306/1501/55/5cf304e7031c.jpg - схема (учитывая доработки)

http://s020.radikal.ru/i707/1501/28/7a1eeb8bc64f.jpg - плата (учитывая доработки)

Посмотрите пожалуйста, правильно ли расположил диоды защитные и тот ли резистор заменил на 100кОм.  (вводы temp Wc, temp Wh, temp D, выводы A1, A2, A3)

Диоды 1N4448 или 1N4148 подойдут?

Какие будут замечания, доработки, советы и по схеме, и по трассировке платы?

Буду рад услышать коментарии.

jeka_tm
jeka_tm аватар
Offline
Зарегистрирован: 19.05.2013

картинка очень мелкая

WaterMixer
Offline
Зарегистрирован: 26.01.2015

Обновил уже. Затупил пока загружал

jeka_tm
jeka_tm аватар
Offline
Зарегистрирован: 19.05.2013

зачем обе защиты поставил))

либо ставишь внешние диоды, либо резистор 100ком как предложили выше и диоды уже не нужны. использованы внутренние

и верхний диод не на 24В а на 5В подцепить

WaterMixer
Offline
Зарегистрирован: 26.01.2015

А резистор я правильно понял куда? Я поставил на место 10кОм - 100кОм.

Просто изначально делал по оригинальной смехе 4-20mA - Arduino https://www.google.com.ua/search?q=4-20ma+arduino&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ei=OXbHVJjVJIX5UJfHg5gH&ved=0CAgQ_AUoAQ&biw=1920&bih=946#imgdii=_&imgrc=qMnOGZBDH8HoUM%253A%3BQaTBDJCQSEhZcM%3Bhttp%253A%252F%252Fforum.arduino.cc%252Findex.php%253Faction%253Ddlattach%253Btopic%253D188067.0%253Battach%253D54171%3Bhttp%253A%252F%252Fforum.arduino.cc%252Findex.php%253Ftopic%253D188067.0%3B686%3B486

Раз диоды можно не использовать, не буду использовать. Меньше элементов - меньше плата.

jeka_tm
jeka_tm аватар
Offline
Зарегистрирован: 19.05.2013

да диоды не нужны. но я лично не проверял работает ли такая защита (на внутренних диодах). утверждать не буду

WaterMixer
Offline
Зарегистрирован: 26.01.2015

Спасибо за помощь.

WaterMixer
Offline
Зарегистрирован: 26.01.2015

Собрал устройство.

Есть проблемы с ШИМ.

При подаче на пин 255 на пине фактически 4.81В а на выходе (0-10В) 5,53В.

При подаче на пин 0 на пине фактически 0.14В а на выходе (0-10В) 11В.

При подаче на пин 1 на пине фактически 0.18В а на выходе (0-10В) 9,68В.

В какую сторону копать?

jeka_tm
jeka_tm аватар
Offline
Зарегистрирован: 19.05.2013

ну шим по твоей схеме инвертируется во первых

во вторых сигнал на выходе будет зависеть от нагрузки

а насчет что на выходе 0 и 1 непонял. в каком канале

WaterMixer
Offline
Зарегистрирован: 26.01.2015

То что сигнал инвертируется я пониаю.

Сигнал на выходе меряю при одинаковой нагрузке. (Это просто управляющее напряжение, а значит нагрузка минимальна)

Когда я на пин №5 подаю ШИМ равный 0 то на пине фактически 0.14В (мне кажется должно быть 0В) а на выходе (0-10В) 11В.(мне кажется должно быть 10В)

При подаче на пин 1 на пине фактически 0.18В а на выходе (0-10В) 9,68В.(мне кажется должно быть немного меньше 10В).

При подаче на пин 255 на пине фактически 4.81В (мне кажется должно быть 5В) а на выходе (0-10В) 5,53В (мне кажется должно быть 0В).

Я правильно понимаю?

jeka_tm
jeka_tm аватар
Offline
Зарегистрирован: 19.05.2013

что значит минимальная? это понятие растяжимое. я на например на один диммер сигнал подавал, входное сопротивление высокое, но сделана внутренняя подтяжка через резистор 70ком (сопротивление рассчитал) к 24В. так что в этом случае все не так просто. проверь нет ли у тебя подтяжки

у тебя питание для схемы 0-10В какое?

пина 1 у тебя в схеме вроде вообще нет

сделай проще чтобы не путать себя и остальных разбираться нужно по частям. выложи кусок и по нему можно будет поговорить

 

 

WaterMixer
Offline
Зарегистрирован: 26.01.2015

Нагрузку померяю вечером. И отпишу. Как провериль есть или нету подтяжки?

Для схемы 0-10В на BC547 подаю 12В через 1кОм.

Когда я на пин №5 подаю ШИМ равный 0 то на пине фактически 0.14В (мне кажется должно быть 0В) а на выходе (0-10В) 11В.(мне кажется должно быть 10В)

Когда я на пин №5 подаю ШИМ равный 1 на пине фактически 0.18В а на выходе (0-10В) 9,68В.(мне кажется должно быть немного меньше 10В).

Когда я на пин №5 подаю ШИМ равный 255 на пине фактически 4.81В (мне кажется должно быть 5В) а на выходе (0-10В) 5,53В (мне кажется должно быть 0В).

Какой кусок выложить? Схемы?

 

WaterMixer
Offline
Зарегистрирован: 26.01.2015

Может имеет смысл все таки использовать ОУ или ЦАП ?

jeka_tm
jeka_tm аватар
Offline
Зарегистрирован: 19.05.2013

конечно лучше оу + цап

WaterMixer
Offline
Зарегистрирован: 26.01.2015

Потребляет с выхода 0-10В всего 0.27 mA.

Схема с ШИМ и транзистором можно заставить выдавать 0-10В пусть даже не линейно?

Если и транзистором не возможно получить диапазон 0-10В то подскажите пожалуйста как организовать схему оу + цап?

Нашел в сети схему использующиую только ОУ. Такой вариант будет работать например, на LM358P ?

VREF=0 (т.е закоротить на землю), соотношение RF/RG = 2 (любые резисторы в несколько десятков килоом), VCC = 12V , ну а на VIN - выход шима. Меняя VREF (потенциометром например) смогу получить нужный размах выхода (0-10в) или все выход все равно будет 0-12В и будет ли он вообще таким?

И какой номинал резистора от Vout на GND (видимо подтягивающий)? Я так понимаю теже 10 кОм.

jeka_tm
jeka_tm аватар
Offline
Зарегистрирован: 19.05.2013

можно заставить. но надо полевик поставить и обратную связь через делитель на аналоговый вход для подстройки

да и шим 10бит сделать. тут в тебе блока питания или зарядного проскакивало. ну или в инете поищи

померь на входе устройства напряжение относительно земли. только все отключи от входа

 

 

WaterMixer
Offline
Зарегистрирован: 26.01.2015

Полевик вместо BC547 ? А какой полевик? Ведь например тот же IRL 540 не подойдет? Какой надо?

А вот последние две строчки совсем не понял. Прошу прощения если туплю.

ШИМ же и так есть. Если я по указанной выше схеме с использованием LM358P, подключу Vin к Arduino Nano пину D5 , Vcc к 12В, резисторы RG - 10kOm RF - 20kOm, что я получу на выходе?

На пин D5 буду подавать шим от 0 до 255. Будет ли на выходе 0-10В линейно изменяющиеся?

На входе какого устройства померять напряжение и зачем? Всмысле не завышенное ли у меня напряжение без нагрузки? Нет ровно теже 24В а дальше двумя стабилизаторами один до 12В (от него и питсается схема с 0-10В выходом) а другой уже для 5В на ардуину.

Вот нашел еще одну схему на LM358 мне кажется даже лучше.

 

WaterMixer
Offline
Зарегистрирован: 26.01.2015

Подскажите, помогите. К сожалению я сосвсем недавно занимаюсь электроникой.

jeka_tm
jeka_tm аватар
Offline
Зарегистрирован: 19.05.2013

2n7000 попробуй

устройство которому ты собрался подавать 0-10в, подай питание. но от входа все отцепи и померь что на входе

а затем что у тебя возможна также подтяжка сделана как я уже сталкивался

jeka_tm
jeka_tm аватар
Offline
Зарегистрирован: 19.05.2013

напряжение будет нелинейно изменятся на выходе при изменении шим, скорее всего)

обратная связь нужна для того чтобы ардуина корректировала выходное напряжение

WaterMixer
Offline
Зарегистрирован: 26.01.2015

Померяю, но если не изменяет мне память то на входе 0.

Как сделать линейно изменяющиеся напряжение? Без использование ЦАП не обойтись?

С обратной связью понял.

WaterMixer
Offline
Зарегистрирован: 26.01.2015

Устройство имеет 4 пина: (1) +24В; (2) GND; (3) -Ctrl; (4) +Ctrl.

Если устройство находится в режиме автоматического управления то между пином (4) и землей от 0 до 10В в завизимости от положения двигателя. (При включение устройство делает по одному повороду в каждом направления, после инициализации возвражается в одно из крайних положений (в завизимости от установки джамперов) и выдает либо 0 либо 10В в зависимостри от положения.

Если мерять напряжение между пином (3) и (4) то точно такая же картина, но с небольшой просадкой напряжения.

Почитал в сети и как я понял ЦАП применяется для измнения формы напряжения (например на синусоидальную). Но устройтвом удается управлять даже использую BC547 + ШИМ (схема была раньше). Видимо форма напряжения значения не имеет.

Посоветуйте как организовать линейно изменяющиеся напряжение от 0 до 10В для управления этим устройством? Варианты? Полевик (2n7000) + ШИМ? ОУ? Или ЦАП, но я пока не понимаю для чего.

Приведенная выше схема на ОУ LM358 будет работать? Или не будет линейности изменения напряжения?

art100
Offline
Зарегистрирован: 09.03.2014

WaterMixer пишет:

Понял о чем идет речь. Буду рисовать.

Может подскажите в какой программе удобно нарисовать схему?

Пуск-выполнить-mspaint Обычно мне надо 15 минут чтобы выложить здесь. Например бегающий по квартире котабот:

 

или из сегодняшнего ночного

Все остальные решения от лукавого. Вам шашечки или ехать? Ну можете в протеусе пару дней мышкой поелозить все равно скачаем взломаем и посмотрим. На вкус и цвет товарища нет.

 

 

WaterMixer
Offline
Зарегистрирован: 26.01.2015

Рисую в sPlan 7.0 - быстро, удобно, практично, аккуратно.

WaterMixer
Offline
Зарегистрирован: 26.01.2015

Используя эту схему и подавая на питание 24В а, на вход ШИМ 255 (4.6В у меня) получают на выходе 10В. Еще и напряжение регклируется линейно. Это пожалуй сама удачная схема для получения регулируемого напряжения 0-10В с Arduino.

Передалал печатную плату. Скоро выложу новую версию.