本网页已闲置超过3分钟,按键盘任意键或点击空白处,即可回到网页

基于Arduino的热泵控制器
发布时间:2021-09-08
分享到:
基于Arduino的热泵控制器
发布时间:2021-09-08
分享到:

Valden 热泵控制器是一个开源平台,用于精确控制热泵。该控制器可用于新建热泵(HP)的自动化,旧系统的维修控制器或制冷设备实验的控制系统。

规格:

  • - 12V 0.5A 直流电源
  • - 230V输出
  • -4 16A 继电器:压缩机、热循环泵 (CP) 或风扇、冷 CP 或风扇、曲轴箱加热器、
  • - 2 个输入:冷热侧制冷剂过压/欠压 NC 传感器
  • - 多达 12 个温度 (T) 传感器,-55..+125 °C 范围
  • - 支持电子膨胀阀 (EEV),6 针 EEV 连接:4 * 线圈 + 2 * 12V
  • - 需要加热时自动打开/关闭系统
  • - 自动省电模式
  • - 内置保护:冷启动、过热、短期断电、电源过载、接地回路冻结、压缩机防液体和其他保护、 - LED 指示、 - 通过远程显示器进行控制https://github.com/openhp/显示/或本地串行 (UART 5V)

支持的制冷方案:

  • - 带电子膨胀阀 (EEV) 的热泵 (HP)
  • - HP 带毛细管或 TXV
  • - 仅限 EEV 的控制器

第 1 步:了解您的系统

总的来说,带有传感器位置的系统看起来就像一张图片。您的系统工作取决于硬件温度。对于最终用户来说,这就像通过远程显示设置温暖地板的舒适温度。

第 2 步:获取您自己的 PCB 板

- 订购电子元件,请参阅 BOM(物料清单)附录,

- 焊接电子元件,这里的组装说明https://github.com/openhp/HeatPumpController/wiki...

第 3 步:固件上传

此过程与其他 Arduinos 相同

  • - 连接 USB-> UART 转换器
  • - 启动 Arduino IDE
  • - 下载并打开固件文件https://github.com/openhp/HeatPumpController/blob/main/Valden_HeatPumpController.ino
  • - 在工具菜单中选择板和 MCU(提示:我们使用的是带有 328p MCU 的“迷你”板)
  • - 按界面中的“上传”按钮和 Arduino 上的“重置”

对于带有旧引导加载程序的 arduino。
要成功编译,您必须安装“SoftwareSerial”、“OneWire”和“DallasTemperature”库。
第一次,无需任何调整即可上传固件。把它想象成一个商业闭源控制器,你不能微调内部选项。也不需要任何其他手动配置,只需上传固件即可。您将看到错误 LED 指示并听到蜂鸣声,因为没有传感器连接到您的控制器。按照以下步骤操作。

第 4 步:测试硬件

  • - 上传固件
  • - 连接 12V 电源
  • - 从 USB-UART 转换器断开 +5V 线

要检查 EEV 连接,您可以使用步进电机。如果您正在测试真正的 EEV,它将在第一声“哔”声后关闭,并在第二声“哔”声后部分打开。如果不是,请检查步进器或 EEV 中心引脚是否连接到 +12V 并尝试交换线圈端引脚 (EEV1..EEV4),为了检查温度传感器,连接器压接一组传感器。将其一一插入所有传感器连接器,并在串行控制台中检查结果。

重新上传固件。您的控制器已准备好首次启动。

第 5 步:接线

- 将“电源入口”线连接到“相”端子之一
- 将“压缩机”继电器输出连接到压缩机输入, - 将“热 CP”继电器输出连接到热循环泵输入(或风扇如果您使用的是空气系统,则连接室内机的电源输入), - 将“Cold CP”继电器输出连接到冷循环泵输入(或室外机的风扇电源输入), - 使用压缩机加热器时:将“曲轴箱加热器”继电器输出连接到加热器电缆(强烈建议室外安装和全年使用), - 将电源线的所有第二根电线连接到板上的“中性”端子

第 6 步:12V 电源

  • - 将第二个“相”和“中性”端子之一连接到 12V 电源的交流输入
  • - 将 12V 电源输出连接到 GND 和 12V

第 7 步:压接 SCT013 传感器导线

第 8 步:显示器连接

  • - 使用所需长度的电线将 RS485 压接到远程显示器(注意 A 连接到 A,B 连接到 B 和 GND 连接到 GND)
  • - 将 12V 和 GND 次级端子压接到远程显示器上

第 9 步:将 EEV 连接到 EEV 终端

  • - 在管道上安装所有 T 传感器,绝缘管
  • - 压接 T 传感器阵列,您可以将每个阵列的所有四根 GND 线压接到一个 GND 连接器引脚或在靠近传感器位置的某处进行 1 对 4 连接(与 +5V 电线相同),- 将 T 传感器阵列插入适当的端子(如果您不需要控制所有温度,请禁用并且不要安装不必要的传感器)

第 11 步:压力传感器

压接和插头压力传感器输出:将第一根电线压接到 **12V**(端子的右侧输出),将第二根冷侧电线压接到 **Pco**(左侧),将第二根热侧电线压接到 **Phi* * (中间)。

第 12 步:提示
您可能更喜欢使用端子和压接连接器焊接电线。但是在这种情况下,如果要更改某些内容,将很难拆卸系统。这是你的选择。


还有一个:**记住!内部230V!**非必要请勿打开相位。
你有没有亲手接过230V?如果是 - 你知道。如果没有 - 不要尝试。
还要记住在固定地点安装期间有关动物和儿童的信息。

第 13 步:控制和使用:串行控制台

这是上传固件(工具->串行监视器)后您将看到的热泵控制器的第一个界面。
控制台本身易于使用,有几个命令可用。输入命令,按“发送”。帮助和热键:

每 30 秒。(**HUMAN_AUTOINFO** 选项)您会看到统计信息。例如,在您的压缩机启动后,您会看到类似图片的内容。

在此示例中,“热入”~30 °C,压缩机~80 °C 等等。热泵(HP,压缩机)开启,热水泵开启,冷水泵开启。功耗 980 瓦。缩写:请参阅下面的附录 A。
此外,您将在串行控制台中看到诊断消息。
如果您使用的是串行控制台,请不要从 USB-UART 转换器连接 +5V 线。

第 14 步:控制和使用:远程控制显示

这是最终用户控制热泵的一种方式。

最终用户不想了解太多关于制冷剂、蒸发、排放温度等的信息,因此该显示器设计得尽可能简单。有关详细信息,请参阅Valden 远程显示页面 https://github.com/openhp/Display/。是的,这个显示器也是开放产品,有可用的 Gerber、PCB 和源代码。

第 15 步:控制和使用:服务显示

有一天,我意识到带有串行控制台的上网本是一个很好的诊断工具,但我想要一个紧凑的工具来从热泵中获取最大的可用信息。于是,这个“快速组装的服务展示”出现了。它适用于任何地方,配备良好的移动电源,无需任何额外电源即可工作 2-3 天。诊断显示器是从头开始构建的,这里没有 PCB 和外壳(也没有创建它的计划),因为我不认为这个服务显示器是一个永久安装的设备。
如果您想要一个紧凑且可视化的工具 - 该设备适合您,请查看服务显示页面 https://github.com/openhp/ServiceDisplay/

第 16 步:首次启动热泵系统并加注制冷剂

这是一个简单的部分,但如果您没有经验,则需要时间。

假设您不知道如何计算最近建造的系统中的制冷剂量,因此请按照以下步骤操作:

  • - 充入少量(例如 300 克)制冷剂
  • - 准备好根据 Tae 或 Tbe 温度进行系统保护性停机,这是重新填充制冷剂时的正常系统行为,
  • - 打开热泵电源
  • - 压缩机启动后吸气温度约为 -20 ...- 40 °C(根据压力表上的吸气压力)
  • - 对于单组分制冷剂:稍微打开 HVAC 仪表歧管的阀门,并开始通过冷侧的气相添加制冷剂
  • - 对于多组分制冷剂:翻转制冷剂钢瓶,非常轻微地打开 HVAC 歧管阀并开始通过液相添加非常少的量
  • - 继续,直到吸入温度(根据压力计上的吸入压力)比热源温度低约 10 ... 12 °C(例如:水和防冻剂混合物入口处的温度)闭合接地回路为 + 8 °C,因此吸入温度应为 -2 ..- 4)
  • - 关闭歧管阀
  • - 在每一步检查排放压力:它不应高于排放传感器温度 (Tbc)
  • - 等待系统将目标加热到几乎稳定的温度,在温度升高(吸力降低)时添加少量制冷剂
  • - 如果您确定加热过程进展缓慢,请停止
  • - 在系统稳定且热泵正常停止(达到设定值)时进行最后检查并充电,这可能需要 12 小时或更长时间
  • - 在最后一次加注后,吸入压力温度和 Tae 传感器温度之间的差异应为 3-6 °C

第 17 步:项目经验

请注意,SCT013 传感器和电流监测方案不能用于精确测量和精确 COP 计算。使用瓦特计进行精确的功率测量。
取决于天气(取决于室外和室内温度)系统对于 30-150 平方米的建筑物无法正常工作。由于随机通风,这样的系统太复杂并且工作不可预测。并且还由于其他来源在房屋中散发的热量的不可预测性。
深度再生方案仅适用于某些制冷剂且仅适用于某些温度范围。我也试过深度再生。结果,理论与实践不谋而合,我也否定了这个想法。
一般来说,通过使制冷方案复杂化,有可能获得 1% 或 3% 的利润,但这一切都会导致大量的时间和金钱成本。

希望您能喜欢这个项目!

加入微信技术交流群

技术交流,职业进阶

关注与非网服务号

获取电子工程师福利

加入电路城 QQ 交流群

与技术大牛交朋友

讨论