Датчик пламени ФЭП-Р для газового котла. Доработка схемы. Версия 5.1
Продолжение допиливания датчика пламени ФЭП-Р. На этот раз идеология схемы без изменений, но исправлены мелкие просчёты. Последний рывок… 1. Заказчик положительно воспринял результаты испытаний 1-й версии схемы (с фоторезистором) и 2-й версии (с фотодиодом).
Чтобы я не скучал, мне выделили хлам датчики с различными неисправностями: Ещё один в кадр не попал (я попросту забыл его в багажнике авто).
Как правило, из-за перегрева выходят из строя стабилитроны V3 (в параметрическом стабилизаторе):
Реже — сдвоенный операционный усилитель LM358.
Про деградацию фоторезисторов ФР1-3 достоверной информации нет.
Менять их на новые дорого получается (ФР1-3 150кОм на чипе около 4000 рублей/шт), поэтому сервисники их не трогали.
2. О заводских схемах ФЭП-Р.
Всего я их насчитал три разновидности. Хотя, возможно, «мутаций» намного больше.
2.1 Схема 2006 года на двух ОУ (см. выше), которая есть в открытом доступе, из официальной документации:
2.2 Схема с фотодиодом неизвестной породы:
2.3 Похоже, самая ранняя схема на одном ОУ TL071: Я хотел было срисовать схему, но увидел ЭТО: Это что за [цензура] ?!
Открыл даташит на TL071: Всё правильно: синфазка д.б. в пределах +-11В при питании +- 15В.
А при пониженном питании этот параметр вообще не регламентируется.
Тем более что TL071 не позиционируется как низковольтный ОУ.
Мне довелось видеть много схем на операционниках, но такой жути ранее не встречал.
Перекинул фото сотруднику.
В подтверждение своих мыслей получил ответ: оно ж НЕ должно работать!
После этого коллектив разработчиков представился мне примерно так:
Выводы понятны: разработчики лепили схему, из чего хотели и как хотели. При этом никто не утруждал себя, чтобы отобразить свои «эксперименты» в документации для пользователей.
3. Примерный ход разработки получился следующий:
v.1.0 — схема на базе штатного фоторезистора по пороговому значению
v.2.0 — схема на базе фотодиода ФД-263-01 по пороговому значению
С учётом прошлого опыта и рекомендаций в предыдущем обзоре было решено сохранить идеологию датчика пламени: т.е. формировать импульсы от пульсаций ИК потока горелки.
v.3.0 — схема на базе фотодиода ФД-263-01 и сдвоенного операционного усилителя LM358.
Плюс был расширен диапазон частот снизу от 1 Гц.
Схема получилась ну очень чувствительная, пришлось прикручивать усиление.
v.4.0 так и осталась в проекте.
Идея для 4-й версии была стыр.. заимствована из схемотехники ранних пультов ДУ отечественных телевизоров:
Дополнительная информация о версии 4.0
Изюминка этой ^ схемы в том, что потенциал на коллекторе VT3 почти не зависит от постоянной (фоновой) засветки фотодиода.
Моделирование применительно к фоторезистору R1: Потенциал на эмиттере U1 удерживается около 3,4В (1/2 питающего напряжения 6,8В)
при изменении фоторезистора R1 от 100 кОм до 50 кОм при работе горелки.
Усиление по переменке данного узла, естественно, единица. )
Далее на свет появилась схема-перевёртыш, чтобы R1 сидел не на плюсе, а на нуле: Далее добавляется операционник:
И изначально хорошая идея превращается в неслабый такой огород… ((
Тогда уж будет проще собрать на TBA2800: Тут сразу питание 5В, и выход микросхемы — ТТЛ уровни.
Тупо вместо фотодиода запаять фоторезистор. И конденсаторы побольше.
Но всё надо пробовать.
Отсутствие TBA2800 остановило творческий процесс… ))
v.5.0 (ака «тупая») — на базе штатного фоторезистора и заводской печатной платы; ОУ также LM358.
Диапазон частот от нуля герц.
v.5.1 (вероятно, последняя) — на базе штатного фоторезистора и заводской печатной платы; ОУ также LM358. Зелёным шрифтом указаны изменения в схеме:
— удалены элементы C1, C2, R3
— перемычка на месте C2
— последовательно с R4 добавился конденсатор 2,2 мкФ (керамика)
— вместо R7 встал конденсатор 47 мкФ
Фото с других ракурсов
Что получилось:
— стабилитрон КС168 не греется (рассеиваемая мощность менее 80 мВт при максимальном питании 30В)
— питание схемы однополярное примерно +7В
— коэффициент усиления по постоянке единица
— коэффициент усиления по переменке >500 (диапазон частот от 10 Гц )
— при отсутствии пламени на выходе схемы присутствует постоянка +4В
— в рабочем режиме на выходе схемы постоянка около +3В (усреднённое значение)
Существенное отличие от заводской схемы: по постоянке напряжения на входах операционников обоих каскадов находятся в диапазоне +2..+4 В, т.е. ближе к середине питания, а не около нуля.
Испытание схемы в домашних условиях (R8 примерно 1,5 кОм):
На следующий день на реальном объекте:
Вот в таком виде (версия схемы 5.1) датчик пламени и пригрелся на котле. )))
неее, еще раньше! У нас в школьном кружке радиолюбителей печатные платы и качество пайки было повыше. год этак 1985-88. Разводку придумывали не в ПО, а на миллиметровке, дороги рисовали рейсфедером, травили в купоросе и все работало)
Главное, чтоб у вас бумаги с их подписями и печатями были, по внесенным изменениям. А то они на словах ответственность берут, а когда это все 3,14… т, прокурору заявят — знать не знаем что там внутри, отдали в ремонт, получили и поставили.
Смех смехом, но когда мы прыгали первый раз с парашютом и первыми в бывшем ДОСААФ после десятка лет паузы, мы укладывали парашюты в аудитории с инструктором по его словам (берёте эту стропу и...) и под его ненавязчивым контролем (подойдёт, посмотрит, кивнёт). Я был уверен, что прыгать мы будем с другими, но нет: после укладки мы сами опечатали их (нитка, бумажки с ФИО и подписью), и их же и получили перед выбросом с неповреждёнными пломбами. Кто косячил, наверное, был взволнован.
Погоду мы ждали несколько дней, валяясь на траве аэродрома. Прыгнули все хорошо (ну, один кадр чуть не улетел на третий этаж дома к какой-то выбежавшей посмотреть девице, но смог вырулить и улетел к мужикам в гаражи; «чуть было не было» не считается).
Вообще говоря очень многие китайские датчики делаются ручками, а не на ЧПУшном станке с дальнейшим ленточным конвейером на запайку. Просто сидят, паяют ручками, разве что вытяжки имеют и это все их условия труда. Здесь даже СМД будет минусом, паять сложнее, из ленты выдавлить тоже, удобнее классическую рассыпуху с длинными ножками, которые затем откусывать хитрыми бокорезами в коробке какой-нибудь, чтобы не мусорить. Что забавно, в таких рабочих помещениях запросто может стоять какой-то крутой станок лазерной резки или роботизированной сварки, а рядом паяют паяльником платы. С готовностью поставки пару сотен тысяч штук в месяц.
Cтранная конструкция, в горелках для покрасочных камер датчик стоит отдельно на шнурке в полметра и фоторезистор находится в стеклянной капсуле запаяной, не помню чтобы они дохли сами, вот пыль или сажа, это бывает, ноги отрывали очумельцы их протирающие. Для экономии зимой воздух для горелки берут не с улицы, а внутри, где полно пыли
— в рабочем режиме на выходе схемы постоянка около +3В (усреднённое значение)
Кроме постоянки там, надеюсь, переменное, от которого всё и работает?
Существенное отличие от заводской схемы: по постоянке напряжения на входах операционников обоих каскадов находятся в диапазоне +2..+4 В, т.е. ближе к середине питания, а не около нуля.
Кроме постоянки там, надеюсь, переменное, от которого всё и работает?
Имеется в виду, что при отсутствии пламени на выходе около +3В.
Естественно, при наличии пламени на выходе импульсы аля ТТЛ уровней.
А какая 358й разница?
если отвлечься от рекламы, то 358й нормально сравнивает уровни, которые несколько повыше минусовой шины
и хорошо сравнивает уровни, которые выше минуса на несколько вольт )))
Имеется в виду, что при отсутствии пламени на выходе около +3В.
— при отсутствии пламени на выходе схемы присутствует постоянка +4В
— в рабочем режиме на выходе схемы постоянка около +3В (усреднённое значение)
— это воспринимается как «нет огня — 4В, есть огонь — 3В». Чтите дорожный кодекс законы Мёрфи.
если отвлечься от рекламы, то 358й нормально сравнивает уровни, которые несколько повыше минусовой шины
и хорошо сравнивает уровни, которые выше минуса на несколько вольт )))
В ДШ гарантируется от и у меня нет никаких сведений о том, что на половине питания что-то будет лучше, а у Вас? Запас там приличный, если б не подложка, то почти до -0,6В бы отрабатывалось.
А если в качестве датчика пламени использовать не фотодиод или фоторезистор, а схемотехнику теплового максимально дифференциального датчика от пожарной сигнализации на терморезисторах? Хотя конечно котёл очень инерционный прибор для регистрирования пламени по температуре.
А с каких соображений уменьшили напряжение питания с 13 до 7В? На первый взгляд стабилитрон вообще не нужен, 24В для LM358 вполне безопасно, коэффициент усиления по переменке не запредельный а по постоянке вообще 1.
так у Вас же ( и в исходнике) ограничение по Выходу сделано: КС147.
А если убрать ( и резистор 510 тоже), то попрет ток в логику через ее защитный диод на входе. И все стабилизированное питание просядет.
Сейчас стараются отказаться от ИК датчиков пламени по причине ложных срабатываний. Более современным вариантом считаются УФ- датчики, реагирующие непосредственно на наличие пламени, а не на нагретые стенки и завихрения воздуха… На Али полно УФ датчиков, аналоговых и цифровых, в виде уже законченных модулей. И цена у них поряжка 200р, что не сравнить с 4000 для одного только фоторезистора ФР1-3. Готовые УФ датчики тоже продаются.
Сейчас проблема уже не в датчике пламени (ложных срабатываний нет; всё норм).
Проц. модуль ловит какую-то помеху из сети. И время от времени происходит сбой программы и, как следствие, остановка. В ближайшее время планируется поставить электр. самописец, чтобы переменку 50Гц (т.е. сеть) записывал. И потом будем смотреть, что за звери помехи пробегают…
А на выходах микроконтроллера есть оптопары?
Если есть, то цепи питания светодиода оптопары нужно отвязывать от питания микроконтроллера. ( резисторы, TVS, м.б. и емкость максимальную, не влияющую на быстродействие.
Это не фантастика, емкости в доли пикофарады оптопары при киловольтовых кортоких импульсах во всяких выходных ключах и тиристорах может оказаться достаточно, чтобы питание микросхемы ( микроконтроллера ) инветировалось и она защелкнулась по подложке.
Не инвертировалось, скорее просто пробилось по максимуму допустимому ( там 6.....7 вольт, как правило, всего-то). основной признак — мк греется как печка, но штука обратимая. TVS-это в плюс, но если в минус — то контроллер просто зависает потому что ничего не успевает срабатывать, всякие детекторы по питанию итд…
Гордыня смертный грех.
Автор ходит под уголовной статьей.
Мало того, что он не в состоянии понять, как работает оригинальная схема. Так он «сваял» поделие, которое в отсутствие пламени, находясь в линейном режиме, усиливает помехи по линии питания в 1000 раз, и может выдать их за наличие пламени. Искрение где-то в сети, и привет! Большой бада-бум!..
Умные люди писали в комментах к прошлой публикации по теме. «Не лезь, где не имеешь компетенции.» Это не радиолюбительские игрушки. На кону человеческие жизни. Без толку…
Питание 6.8 (зачем?? имея целых 24 в запасе для 30-вольтового ОУ??), порядка 2-2.5 В мертвая зона сверху — то есть предел по входу где-то 4.3-4.8, и +4 которыми автор гордится — это вовсе не «в середине», это «под потолок». При том, что как раз «снизу» LM358 работают «от пола».
Точно ли на той жердочке в меме надо нарисовать исходных разработчиков, а не автора?
Чтобы 358 горела? Это надо сильно постараться. Инженеры определённо курили ферганскую чуйку.
Учитывая современные решения, примитивный токовый стабилизатор выглядит уже не ахти. На помойке же полно трёхвыводных! А стабилитроны меня регулярно подставляли в самый неприятный момент. Их место лишь в сверхкомпактных слаботочных композициях.
Продолжение допиливания датчика пламени ФЭП-Р. На этот раз идеология схемы без изменений, но исправлены мелкие просчёты. Последний рывок…
Ещё один в кадр не попал (я попросту забыл его в багажнике авто).
Я хотел было срисовать схему, но увидел ЭТО:
Это что за [цензура] ?!
Всё правильно: синфазка д.б. в пределах +-11В при питании +- 15В.
Потенциал на эмиттере U1 удерживается около 3,4В (1/2 питающего напряжения 6,8В)
Далее добавляется операционник:
Тут сразу питание 5В, и выход микросхемы — ТТЛ уровни.
Зелёным шрифтом указаны изменения в схеме:
Погоду мы ждали несколько дней, валяясь на траве аэродрома. Прыгнули все хорошо (ну, один кадр чуть не улетел на третий этаж дома к какой-то выбежавшей посмотреть девице, но смог вырулить и улетел к мужикам в гаражи; «чуть было не было» не считается).
"- в следующий раз точно буду внимательнее..."
А откуда там переменное берется?
А какая 358й разница?
Естественно, при наличии пламени на выходе импульсы аля ТТЛ уровней.
если отвлечься от рекламы, то 358й нормально сравнивает уровни, которые несколько повыше минусовой шины
и хорошо сравнивает уровни, которые выше минуса на несколько вольт )))
— в рабочем режиме на выходе схемы постоянка около +3В (усреднённое значение)
— это воспринимается как «нет огня — 4В, есть огонь — 3В». Чтите
дорожный кодексзаконы Мёрфи.В ДШ гарантируется от и у меня нет никаких сведений о том, что на половине питания что-то будет лучше, а у Вас? Запас там приличный, если б не подложка, то почти до -0,6В бы отрабатывалось.
Печально для результата, увы.
А усиление от напряжения питания почти не зависит.
А если убрать ( и резистор 510 тоже), то попрет ток в логику через ее защитный диод на входе. И все стабилизированное питание просядет.
Проц. модуль ловит какую-то помеху из сети. И время от времени происходит сбой программы и, как следствие, остановка. В ближайшее время планируется поставить электр. самописец, чтобы переменку 50Гц (т.е. сеть) записывал. И потом будем смотреть, что за
зверипомехи пробегают…Удачи!
Если есть, то цепи питания светодиода оптопары нужно отвязывать от питания микроконтроллера. ( резисторы, TVS, м.б. и емкость максимальную, не влияющую на быстродействие.
Это не фантастика, емкости в доли пикофарады оптопары при киловольтовых кортоких импульсах во всяких выходных ключах и тиристорах может оказаться достаточно, чтобы питание микросхемы ( микроконтроллера ) инветировалось и она защелкнулась по подложке.
Автор ходит под уголовной статьей.
Мало того, что он не в состоянии понять, как работает оригинальная схема. Так он «сваял» поделие, которое в отсутствие пламени, находясь в линейном режиме, усиливает помехи по линии питания в 1000 раз, и может выдать их за наличие пламени. Искрение где-то в сети, и привет! Большой бада-бум!..
Умные люди писали в комментах к прошлой публикации по теме. «Не лезь, где не имеешь компетенции.» Это не радиолюбительские игрушки. На кону человеческие жизни. Без толку…
Точно ли на той жердочке в меме надо нарисовать исходных разработчиков, а не автора?
Учитывая современные решения, примитивный токовый стабилизатор выглядит уже не ахти. На помойке же полно трёхвыводных! А стабилитроны меня регулярно подставляли в самый неприятный момент. Их место лишь в сверхкомпактных слаботочных композициях.