Arduino

Добро пожаловать на мой сайт, где я рассказываю о своих проектах на базе микроконтроллеров Arduino.

Я работаю механиком на теплоходе. А на современных судах уже давно стало правилом поручать контроль за оборудованием и механизмами программируемым микроконтроллерам (PLC) : Mitsubishi, Moeller, Jumo, ABB и даже российский ОВЕН. Их сфера применения очень разнообразна : от управления главным двигателем и судовой электростанцией до кранов и швартовых лебедок. Что говорить, даже установка для сжигания мусора (инсинератор) может управляться PLC.

Но, к сожалению, все имеет свойство ломаться и приходить в негодность. Это относится и к микроконтроллерам. Ситуация усугубляется тем, что это, как правило, происходит далеко от цивилизации, и где-нибудь в Охотском море на вашу заявку на новый контроллер к борту не подойдет служба доставки Почты России, а над палубой не зависнет вертолет с надписью "Ali Express". Проблему надо решать своими силами, и решать ее быстро.

И здесь на помощь приходит Arduino. Конечно, управлять работой крана или судовой электростанцией вы вряд ли сможете, но запустить в работу котел, сепаратор, топливный фильтр или подогреватель в упрощенном "аварийном" режиме вполне возможно. Ведь старт, работа и остановка любого механизма - это всего лишь последовательность действий : запуск электродвигателя, включение-выключение контактора, открытие-закрытие клапана. Все это с легкостью программируется и управляется Arduino.

На этом сайте вы найдете "готовые решения" : сборки, сделанные на базе PLC Arduino UNO для аварийного управления некоторыми судовыми механизмами. В эти решения входят : электросхема, распиновка, фотографии натурного применения, скетч для заливки в контроллер, комментарии и пояснения. Если вы работаете с похожими механизмами, вы сможете сразу использовать проект со страниц этого сайта на практике. Если же есть какие-то непринципиальные отличия, вам достаточно "допилить" схему под себя, внеся необходимые изменения в скетч программы управления.

1. Автоматический топливный фильтр
2. Двухпозиционный (ON/OFF) температурный контроллер
3. Контроллер управления сепаратором Westfalia OSC5-0136-066
4. Температурный ПИД-регулятор
5. Контроллер управления котельной горелкой типа Monarch Weishaupt L7Z
6. Преобразователь для термосопротивления Pt100
7. Задатчик тока 4-20 мА (ручной)
8. Задатчик тока 4-20 мА (от Arduino)
9. Преобразователь токовой петли 4-20 мА в напряжение
10. Преобразователь однополярного напряжения в двухполярное
11. Задатчик двухполярного напряжения -10В...+10В
12. Задатчик однополярного напряжения до 30В
13. Измеритель напряжения -25В...+25В на Arduino
14. Генератор отрицательного напряжения от ШИМ Arduino
15. Датчик температуры на термисторе MF52
16. Преобразователь для термопары типа К

Ниже представлены краткие описания проектов со ссылками на страницы, где изложена подробная информация.

1. Автоматический топливный фильтр

Эта система контроля предназначена для управления автоматической работой фильтра типа Bollfilter Type 6.62. Что она может : осуществлять процесс самоочистки (разворот барабана с контролем положения, обратная продувка воздухом), проводить самоочистку по времени и по дифференциалу давления. Выдавать сигнализацию при загрязнении фильтра и заклинивании барабана. Выводить на LCD-дисплей информацию о всех событиях. Система позволяет настраивать все необходимые параметры и записывать их в память Arduino.

Полное описание по этой ссылке.

Автоматический топливный фильтр

Это простейшая система управления подогревом, которая включает и выключает подогреватель при заданных температурах. Также она может выдавать сигнализацию по высокой и низкой температуре. Все события выводятся на LCD-дисплей. Система позволяет настраивать все необходимые параметры и записывать их в память Arduino. В системе есть полностью ручной режим (включение/выключение).

В качестве измерителя температуры можно использовать самодельный температурный преобразователь термосопротивления Pt100 или термопару типа К на микросхеме MAX6675.

Полное описание системы :

1. Контроллер с преобразователем термосопротивления Pt100 здесь.
2. Контроллер с термопарой типа К на микросхеме MAX6675 здесь.

Двухпозиционный (ON/OFF) температурный контроллер

Эта система контроля предназначена для управления автоматической работой сепаратора типа Westfalia OSC5-0136-066. Что она может. Осуществлять процесс самоочистки : при запуске сепаратора, через определенные интервалы времени, при остановке. Как и в реальной системе есть два вида очистки : полная и частичная. Есть возможность задавать соотношение между этими видами самоочисток. Имеется версия с защитой и сигнализацией по низкому давлению. Все события выводятся на LCD-дисплей. Система позволяет настраивать все необходимые параметры и записывать их в память Arduino.

Полное описание системы :

1. Контроллер управления сепаратором здесь.
2. Тот же контроллер с защитой по давлению здесь.

Контроллер управления сепаратора топлива

Эта система контроля температуры подогрева построена на пропорционально-интегрально-дифференциальном (ПИД) регуляторе и температурного преобразователя термосопротивления Pt100 или MAX6675. Она предназначена для регулировки температуры подогревателей, имеющих в качестве управляющего органа клапан с электроприводом. Кроме этого система может выдавать сигнализацию по высокой и низкой температуре, выводить все события на LCD-дисплей. Вы можете настраивать все необходимые параметры и записывать их в память Arduino. В системе есть полностью ручной режим управления.

Полное описание системы :

1. ПИД-регулятор с температурным преобразователем термосопротивления Pt100 здесь.
2. ПИД-регулятор с термопарой типа К на микросхеме MAX6675 здесь.

Температурный ПИД-регулятор

Данная система предназначена для аварийного управления горелкой котельной установки типа Monarch. Если конкретно, то контроллер управляет вентилятором котла, электродами зажигания и клапанами подачи топлива. Что может данная система управления. Осуществлять процесс запуска котла (продувка топки, открытие клапанов подачи топлива и поджиг искры) по заданному алгоритму и времени, а также остановку. Выводить на LCD-дисплей информацию о всех событиях. Позволяет настраивать все необходимые параметры и записывать их в память Arduino.

Есть несколько вариантов данной системы :

1. Вариант с исправным температурным контроллером котла.
2. Вариант с исправным температурным контроллером плюс защита по обрыву пламени.
3. Вариант управления от самодельного температурного преобразователя Pt100.
4. Вариант управления от температурного преобразователя MAX6675.
5. Вариант управления от самодельного температурного преобразователя Pt100 плюс защита по обрыву пламени.
6. Вариант управления от самодельного температурного преобразователя MAX6675 плюс защита по обрыву пламени.

Контроллер котельной горелки

Во многих проектах, представленных на этом сайте, используется термодатчик сопротивления Pt100 и самодельный преобразователь, который позволяет подключить этот термодатчик к Arduino. Нужно отметить, что в промышленности датчики Pt100 получили большее распространение, чем термопары. По ссылке ниже вы сможете сами собрать преобразователь для подключения Pt100 к PLC.

Полное описание по этой ссылке.

Преобразователь для термосопротивления Pt100

При наладке и ремонте средств автоматизации возникает необходимость в проверке или калибровке систем управления, контроллеров и т.п. в реальных условиях. Но это не всегда возможно или слишком трудозатратно. И здесь может пригодиться задатчик тока - своеобразный имитатор реального датчика. Данный прибор обеспечивает ручную установку тока в диапазоне 2,2 - 22,0 мА и его стабилизацию в двухпроводном подключении при изменении напряжения от 12 до 36 В, а нагрузки от 0 до 250 Ом.

Полное описание по этой ссылке.

Задатчик тока 4-20 мА

Еще один вариант задатчика тока - на этот раз с управлением от Arduino. Благодаря своей схеме, он не только способен смоделировать реальный датчик, но и может стать источником тока для питания небольшой нагрузки. Данный прибор обеспечивает установку тока в диапазоне 0 - 22,0 мА и его стабилизацию в двухпроводном подключении при изменении напряжения от 12 до 32 В.

Полное описание по этой ссылке.

Задатчик тока 4-20 мА (от Ардуино)

Для того, чтобы подключить датчик, работающий по протоколу токовой петли 4-20 мА, к Arduino, нужно преобразовать ток в напряжение. Для этих целей служит преобразователь, который пропорционально конвертирует ток от датчика в напряжение 0-5 вольт. Это напряжение, в свою очередь, подается на аналоговый вход Arduino для последующей обработки в АЦП контроллера.

Полное описание по этой ссылке.

Преобразователь токовой петли 4-20 мА

В автоматизации современной промышленности есть несколько стандартов передачи аналогового сигнала, например, токовая петля 4-20 мА. Еще один стандарт, получивший широкое распространение : -10В / +10В. Но при его воспроизведении возникает проблема - где взять отрицательное напряжение, ведь, как правило, системы автоматики питаются однополярным напряжением 24 В постоянного тока. И здесь может пригодиться небольшое устройство - преобразователь однополярного напряжения в двухполярное.

Полное описание по этой ссылке.

Преобразователь однополярного напряжения в двухполярное

Наряду с таким стандартом передачи аналогового сигнала, как "токовая петля 4-20 мА", в автоматизации современной промышленности и на транспорте получил распространение стандарт "-10В...+10В" постоянного тока. Для того, чтобы преобразовать цифровой сигнал с Arduino в аналоговое напряжение служит задатчик двухполярного напряжения.

Полное описание по этой ссылке.

Задатчик двухполярного напряжения -10В...+10В

На этой страничке представлено устройство, позволяющее с помощью Arduino управлять напряжением от 0 вольт до +30 вольт. Этот преобразователь может быть полезен для подачи аналогового сигнала на устройства, поддерживающие данный стандарт.

Полное описание по этой ссылке.

Задатчик однополярного напряжения до 30В

На этой страничке представлено устройство, позволяющее использовать Arduino в качестве вольтметра для измерения напряжения от -25В до +25В постоянного тока. Фактически это преобразователь входного измеряемого напряжения в напряжение, которое может считать АЦП Arduino. Прибор имеет возможность менять диапазон измерения, например до -5В...+5В. Также можно смещать полосу замера ниже или выше, например, -1В...+10В. Этот преобразователь может быть полезен для контроля аналогового сигнала от устройств, поддерживающих данный стандарт.

Полное описание по этой ссылке.

Измеритель напряжения -25В...+25В на Arduino

На страничках этого сайта уже есть преобразователь однополярного напряжения в двухполярное, которое позволяет получить, в том числе, и отрицательное напряжение. Это довольно массивное устройство, рассчитанное на большую мощность. Но иногда возникает необходимость в небольшом маломощном негативном сигнале, например, для питания операционного усилителя. На этой страничке представлено такое устройство, позволяющее с помощью ШИМ-сигнала от Arduino сгенерировать отрицательное напряжение. Оно может понадобиться, когда ОУ работает с "минусовыми" сигналами или в зоне нулевых величин.

Полное описание по этой ссылке.

Генератор отрицательного напряжения от ШИМ Arduino

В современной промышленности и судоходстве наибольшее распространение получили термодатчики на базе термосопротивления Pt100 и термопары типа К. Преобразователи к ним - довольно сложные и дорогостоящие устройства, рассчитанные на большие диапазоны измерения и высокую точность. Когда же нужно произвести замер в относительно узком интервале, например, температуры в помещении или электрошкафу, то можно обойтись недорогим термистором, например MF52. Его пределы измерения : от -30ºС до +110ºС.

Полное описание по этой ссылке.

Датчик температуры на термисторе MF52

В современной промышленности и судоходстве наибольшее распространение получили термодатчики на базе термосопротивлений и термопар различных видов. Для подключения к контроллерам они требуют специальных преобразователей, один из которых, для термопары типа К, представлен на этой страничке.

Полное описание по этой ссылке.

Преобразователь для термопары типа К