Switch for circulation pump
Uvedené zapojení slouží ke spínání oběhového čerpadla podlahového topení v domě s kombinovanou otopnou soustavou. Lze je použít také jako jednoduchý termostat.
This circuit is used to switch the pump underfloor heating in the house with the combined heating system. It can also be used as a simple thermostat.
Obr. 1. Spínač oběhového čerpadla
Fig. 1. Switch for circulation pump circuit
Popis zapojení
Zatímco teplou vodu přes radiátory prohání oběhové čerpadlo plynového kotle, okruh podlahového topení má čerpadlo vlastní. Původní situace byla taková, že toto čerpadlo bylo neustále zapnuté, což významně zvyšovalo spotřebu elektrické energie domácnosti až o 45 kWh za měsíc. Protože mezi kotlem a rozvodem podlahového topení nebyl natažen žádný kabel, bylo třeba vymyslet způsob, jak čerpadlo zapínat jen v době, kdy kotel topí. Řešení bylo nakonec poměrně jednoduché, stačí sledovat teplotu vody. Jako vhodné místo se ukázal přívod teplé vody ještě před směšovacím ventilem. V době, kdy kotel netopí, je zde teplota vody 20 aži 22 °C. Když kotel začne topit, zvýší se zde teplota vody na 37 °C asi po 8 minutách, po vypnutí kotle se teplota zmenší na 37 °C po asi 16 minutách.
Zapojení spínače je na obr. 1. Teplota se snímá termistorem NTC se jmenovitým odporem 100 kOhm, připojeným ke svorce K3. Úbytek napětí na termistoru se porovnává s úbytkem na sériové kombinaci P1, R5. Je-li na termistoru napětí menší, překlopí se komparátor s operačním zesilovačem IC1, na výstupu se objeví prakticky plné napájecí napětí, rozsvítí se LED1, vybudí optotriak a sepne výkonový triak T1, přes který se napájí čerpadlo. Sníží-li se teplota, bude na termistoru napětí větší, než je nastavené trimrem P1, komparátor se překlopí zpět, LED1 zhasne a triak vypne. Rezistor R6 zavádí malou hysterezi komparátoru (asi 0,3 °C), která přispívá ke stabilitě zařízení. Trimrem P1 lze nastavit teplotu od 27 do 45 °C (lze upravit změnou P1 a R5).
V přístroji jsem použil moderní operační zesilovač MCP6L01 vyráběný firmou Microchip. OZ v pouzdře SOT-23-5 má napájecí napětí 1,8 až 6 V, vstupy i výstupy typu rail-to-rail a šířku pásma 1 MHz při odběru pouhých 85 µA. Zmíněný OZ si můžete koupit u zásilkové služby Farnell (obj. číslo 1715852), objednáte-li si jich více jak 10 ks, přijde vás jeden jen na 5 Kč. Do desky lze osadit i klasický OZ v pouzdře DIL (např. TLC271, pozor, vývod 8 – Bias select – je pak třeba propojit s vývodem 4).
Komparátor je napájen přímo ze sítě přes kondenzátor C1. Rezistor R1 omezuje proudové špičky při prudké změně napětí. Napájení přes kondenzátor poskytne proud asi 7 mA. Napětí je usměrněno můstkem DB1 a stabilizováno Zenerovou diodou 5,6 V. Jak jste si jistě všimli, je přístroj galvanicky spojen se sítí. Teplotní čidlo proto musí být dobře izolováno, i když při správném připojení fáze na svorku L je na něm napětí nejvýše několik voltů. Čidlo jsem zatavil do smršťovací bužírky, jejíž konec jsem zatepla slisoval kleštěmi. K trubce je připevněno textilní lepicí páskou a stahovacím páskem.
Varování
Zařízení je galvanicky spojeno se sítí. Určeno je jen pro zkušené konstruktéry a k montáži do uzavřevých skříní. Autor nenese odpovědnost za případné škody.
Závěr
Spínač má za sebou jednu topnou sezónu a dobře se osvědčil.
Seznam součástek
Parts list
R1 1 kohm/2 W
R2 1 Mohm, 0,6 W
R3, R4 100 kohm, SMD 1206
R5 39 kohm, SMD 1206
R6 4,7 Mohm, SMD 1206
R7 470 ohm, SMD 1206
R8, R9 390 ohm, SMD 1206
R10 220 ohm, 0,6 W
P1 50 kohm, trimr PT15NVK050
+ plastové kolečko
C1 100 nF/275 V~, X2, CFAC
C2 100 µF/16 V
C3 10 nF/630 V
D1 BAV99
ZD1 BZX85V005.6, 5,6 V/1,3 W
T1 BT136/800E
DB1 S250
LED1 libovolná červená / any red
IC1 MCP6L01
(Farnell 171-5852)
OC1 MOC3063
NTC termistor B57164K0104K000
(K164NK100), 100 kW
svorkovnice / terminal ARK705/3 2x,
ARK 550/2
deska s plošnými spoji bcs69
Obr. 2. Deska s plošnými spínače (51 x 64 mm). Použijete-li pravé tlačítko myši a zvolíte-li "Uložit obrázek jako", získáte předlohu spojů v rozlišení 600 dpi
Fig. 2. PCB layout (51 x 64 mm). Click right mouse button and choose "Save image as" to get 600 dpi resolution image
(Click here for PDF file)
Obr. 3. Rozmístění součástek
Fig. 3. Locations of components on board
Obr. 4. Fotografie horní strany desky
Fig. 4. Top side board photo
Obr. 5. Dolní strana desky
Fig. 5. Bottom side
Uvedené zapojení slouží ke spínání oběhového čerpadla podlahového topení v domě s kombinovanou otopnou soustavou. Lze je použít také jako jednoduchý termostat.
This circuit is used to switch the pump underfloor heating in the house with the combined heating system. It can also be used as a simple thermostat.
Obr. 1. Spínač oběhového čerpadla
Fig. 1. Switch for circulation pump circuit
Popis zapojení
Zatímco teplou vodu přes radiátory prohání oběhové čerpadlo plynového kotle, okruh podlahového topení má čerpadlo vlastní. Původní situace byla taková, že toto čerpadlo bylo neustále zapnuté, což významně zvyšovalo spotřebu elektrické energie domácnosti až o 45 kWh za měsíc. Protože mezi kotlem a rozvodem podlahového topení nebyl natažen žádný kabel, bylo třeba vymyslet způsob, jak čerpadlo zapínat jen v době, kdy kotel topí. Řešení bylo nakonec poměrně jednoduché, stačí sledovat teplotu vody. Jako vhodné místo se ukázal přívod teplé vody ještě před směšovacím ventilem. V době, kdy kotel netopí, je zde teplota vody 20 aži 22 °C. Když kotel začne topit, zvýší se zde teplota vody na 37 °C asi po 8 minutách, po vypnutí kotle se teplota zmenší na 37 °C po asi 16 minutách.
Zapojení spínače je na obr. 1. Teplota se snímá termistorem NTC se jmenovitým odporem 100 kOhm, připojeným ke svorce K3. Úbytek napětí na termistoru se porovnává s úbytkem na sériové kombinaci P1, R5. Je-li na termistoru napětí menší, překlopí se komparátor s operačním zesilovačem IC1, na výstupu se objeví prakticky plné napájecí napětí, rozsvítí se LED1, vybudí optotriak a sepne výkonový triak T1, přes který se napájí čerpadlo. Sníží-li se teplota, bude na termistoru napětí větší, než je nastavené trimrem P1, komparátor se překlopí zpět, LED1 zhasne a triak vypne. Rezistor R6 zavádí malou hysterezi komparátoru (asi 0,3 °C), která přispívá ke stabilitě zařízení. Trimrem P1 lze nastavit teplotu od 27 do 45 °C (lze upravit změnou P1 a R5).
V přístroji jsem použil moderní operační zesilovač MCP6L01 vyráběný firmou Microchip. OZ v pouzdře SOT-23-5 má napájecí napětí 1,8 až 6 V, vstupy i výstupy typu rail-to-rail a šířku pásma 1 MHz při odběru pouhých 85 µA. Zmíněný OZ si můžete koupit u zásilkové služby Farnell (obj. číslo 1715852), objednáte-li si jich více jak 10 ks, přijde vás jeden jen na 5 Kč. Do desky lze osadit i klasický OZ v pouzdře DIL (např. TLC271, pozor, vývod 8 – Bias select – je pak třeba propojit s vývodem 4).
Komparátor je napájen přímo ze sítě přes kondenzátor C1. Rezistor R1 omezuje proudové špičky při prudké změně napětí. Napájení přes kondenzátor poskytne proud asi 7 mA. Napětí je usměrněno můstkem DB1 a stabilizováno Zenerovou diodou 5,6 V. Jak jste si jistě všimli, je přístroj galvanicky spojen se sítí. Teplotní čidlo proto musí být dobře izolováno, i když při správném připojení fáze na svorku L je na něm napětí nejvýše několik voltů. Čidlo jsem zatavil do smršťovací bužírky, jejíž konec jsem zatepla slisoval kleštěmi. K trubce je připevněno textilní lepicí páskou a stahovacím páskem.
Varování
Zařízení je galvanicky spojeno se sítí. Určeno je jen pro zkušené konstruktéry a k montáži do uzavřevých skříní. Autor nenese odpovědnost za případné škody.
Závěr
Spínač má za sebou jednu topnou sezónu a dobře se osvědčil.
Seznam součástek
Parts list
R1 1 kohm/2 W
R2 1 Mohm, 0,6 W
R3, R4 100 kohm, SMD 1206
R5 39 kohm, SMD 1206
R6 4,7 Mohm, SMD 1206
R7 470 ohm, SMD 1206
R8, R9 390 ohm, SMD 1206
R10 220 ohm, 0,6 W
P1 50 kohm, trimr PT15NVK050
+ plastové kolečko
C1 100 nF/275 V~, X2, CFAC
C2 100 µF/16 V
C3 10 nF/630 V
D1 BAV99
ZD1 BZX85V005.6, 5,6 V/1,3 W
T1 BT136/800E
DB1 S250
LED1 libovolná červená / any red
IC1 MCP6L01
(Farnell 171-5852)
OC1 MOC3063
NTC termistor B57164K0104K000
(K164NK100), 100 kW
svorkovnice / terminal ARK705/3 2x,
ARK 550/2
deska s plošnými spoji bcs69
Obr. 2. Deska s plošnými spínače (51 x 64 mm). Použijete-li pravé tlačítko myši a zvolíte-li "Uložit obrázek jako", získáte předlohu spojů v rozlišení 600 dpi
Fig. 2. PCB layout (51 x 64 mm). Click right mouse button and choose "Save image as" to get 600 dpi resolution image
(Click here for PDF file)
Obr. 3. Rozmístění součástek
Fig. 3. Locations of components on board
Obr. 4. Fotografie horní strany desky
Fig. 4. Top side board photo
Obr. 5. Dolní strana desky
Fig. 5. Bottom side