Prosty sterownik wytrawiarki z histerezą

W układzie występują napięcia mogące stanowić zagrożenie dla życia!

W dzisiejszych czasach dużą popularność zdobywają firmy specjalizujące się w profesjonalnej produkcji PCB. Profesjonalna soldermaska oraz opis, wykonanie dwustronnej PCB, a przy tym niska cena wyprodukowania PCB skłaniają niejednego hobbystę-amatora do składania zamówień w tych firmach.

Jednak spora część osób nadal wytrawia PCB w domach. Oszczędzamy czas, który musimy odczekać na realizację zamówienia. Czasami na gwałt potrzebny nam jest prototyp, więc zabieramy się do roboty.

Do produkcji PCB w domu niezbędna nam będzie wytrawiarka/trawiarka. Czymże byłaby sam zbiornik bez sterownika? Nie sądzę, że każdy z nas stałby z termometrem i co chwilę mierzył jaką mamy temperaturę wytrawiacza. Potrzebny nam jest sterownik.

W Internecie dużo jest tego typu urządzeń, jednak niektóre nad wyrost są wyposażone w funkcje, które nam nie będą potrzebne, albo wręcz będą przeszkadzać w oczekiwaniu aż roztwór się nagrzeje. Mało brakuje a taki sterownik parzyłby nawet kawę. PO CO?

Sterownik ma za zadanie:

  1. sprawdzać temperaturę
  2. sterować grzałką aż osiągnie temperaturę zadaną
  3. sterować napowietrzaczem
  4. wyłączyć grzałkę, gdy osiągnie temperaturę zadaną

Trawienie najlepiej przeprowadzić w temperaturze od 40oC do 50oC, w sterowniku została dodana histereza (4oC). Po osiągnięciu temperatury zadanej (45oC), grzałka zostanie automatycznie wyłączona, a gdy wytrawiacz osiągnie temperaturę 41oC grzałka zostanie ponownie włączona.

Zdjęcie 1 – LCD 2×16

Wyświetlacz został podzielony na 5 sekcji z różnymi informacjami:

Sekcja 1 – Temperatura aktualna

W tej sekcji pokazany mamy aktualny odczyt z czujnika DS18B20.

Zdjęcie 2 – Temperatura aktualna

Sekcja 2 – Temperatura zadana

W tej sekcji mamy pokazaną temperaturę zadaną – gdy wytrawiacz ją osiągnie, grzałka zostanie odłączona.

Zdjęcie 3 – Temperatura zadana

Sekcja 3 – Grzanie

W tej sekcji mamy zamieszczoną informację o stanie grzałki. Ikona  informuje nas o tym, czy grzałka podgrzewa nasz wytrawiacz.

Zdjęcie 4 – Grzanie

Sekcja 4 – Mieszanie

W tej sekcji mamy zamieszczoną informację o stanie mieszania wytrawiacza. Ikona  informuje nas o tym czy włączony jest napowietrzacz.

Z racji tego, że mieszanie roztworu powinno odbywać się przez cały czas wytrawiania, kod został tak napisany, żeby napowietrzacz był włączony zawsze gdy temperatura wytrawiacza jest większa od 0oC.

Zdjęcie 5 – Mieszanie

Sekcja 5 – Różnica temperatur

W tej sekcji pokazaną mamy różnicę pomiędzy temperaturą zadaną i aktualną. Sekcja ta szczerze mówiąc powstała z racji dostępnego miejsca na wyświetlaczu i z chęci wykorzystania go w 100%.

Zdjęcie 6 – Różnica temperatur

A teraz trochę o samym układzie sterownika.

Schemat sterownika prezentuje się następująco:

Zdjęcie 7 – Schemat ideowy sterownika

Sterownik powstał w oparciu o Arduino Pro Micro na jednostronnej PCB. Za sprawdzanie temperatury odpowiada czujnik DS18B20, a za sterowanie napięciem sieciowym odpowiada układ wykonawczy z triakiem. Wszystko pokazane na wyświetlaczu LCD 2×16.

Cały sterownik jest niewiele większy od płytki z wyświetlaczem. Całość prezentuje się następująco:

Zdjęcie 8 – PCB TOP

Zdjęcie 9 – PCB BOTTOM

W celu zminimalizowania układu, wyświetlacz został zamontowany od strony BOTTOM, reszta elementów znajduje się po stronie TOP.

Przygotowany układ wykonawczy nie jest skomplikowany. Dzięki zastosowaniu izolacji optycznej wysokonapięciowe obwody sieciowe oddzielone są całkowicie od samego układu sterowania.

Jako element przełączający zastosowany został triak BT136-800E (T1 i T2) o prądzie przewodzenia 4A. Prądy bramek ograniczane są przez rezystory 180R (R1, R2, R4 i R5). Natomiast izolację galwaniczną zapewniają optotriaki MOC3043 (OK1 i OK2). Diody optotriaków sterowane są przez Arduino Pro Micro. Diody Led1 i Led2 sygnalizują załączenie optotriaka, a tym samym obciążenia. Ich szeregowe połączenie z diodą optoriaka sprawia, że dodatkowy prąd nie jest pobierany z układu sterującego.

Zdjęcia z procesu tworzenia sterownika:

Filmik z testowego działania:

Powiązane artykuły: