Arduino + termocoppia + modulo 4 relè + LCD

International Italiano Generale
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Ciao a tutti,
sono nuovo e questo è il mio primo post (oltre a quello, naturalmente, di presentazione).
Quello che vorrei realizzare, insieme a mio padre, è una stufa a legna ventilata.
Lui si occupa della parte meccanica, mentre io di quella elettrica.
Come già accennato nella presentazione, pur essendo diplomato in elettronica, non è che mi destreggi benissimo (anche perché sono passati un po’ di annetti).
Il progetto elettrico da realizzare è abbastanza semplice. Arduino dovrebbe servire per controllare la temperatura dello scambiatore di calore tramite una termocoppia. Presa questa temperatura (ed eventualmente visualizzarla su di un LCD, se le uscite bastano) comandare una scheda con 4 relè (a 3 non l’ho trovata), a cui sono attaccate le tre velocità del motore di ventilazione. Queste "velocità" sono in pratica 3 fili che provengono da una scheda (attaccata al motore). Dando corrente al filo "uno" (e al quarto filo, comune a tutte e tre le velocità) si attiva la prima marcia, e così via.
Pensate che sia fattibile?

Arduino Uno (rev 3) ha abbastanza uscite per controllare sonda, lcd, e relè?

Dei componenti che mi servono, avrei trovato questi.

Display:
http://www.robot-italy.com/en/16x2-lcd-display-green.html

Interfaccia MAX6675:

Termocoppia:

Modulo relè:
http://www.robot-italy.com/en/itead-4-channels-5v-relay-module.html

(non è che sono affiliato o affezionato a questo sito. I prezzi mi sembrano “in linea” ed hanno tutto quello che può servirmi, in modo da fare solo una spedizione). Pensate che possono andare bene?
Le temperature di esercizio dentro lo scambiatore “dovrebbero” essere dai 40 ai 60/70 gradi. Però i tubi possono essere parecchio più caldi. Meglio orientarmi su una termocoppia in vetroceramica?

Volendo, potrei usare questa interfaccia MAX6675:
http://www.ebay.it/itm/Converitore-digitale-MAX6675-per-termocoppia-K-Arduino-PIC-/121497744664?pt=Componenti_elettronici_attivi&hash=item1c49d47518

mi sembra che sia un po' più facile da gestire, o sbaglio?

Questo invece è il motore:
http://www.faet.net/_/VentilazioneCondizionamentoAspirazioneMotori-di-ricambio-per-VentilconvettoriGruppi-ventilanti-ELCO-3BTM3BTB/Prodotti/004/015/025/

POTENZA WATT: 55 watt
GIRI: 740 RPM
AMPERE: 0,25A

visto che le uscite dei relè reggono fino a 10A (a quanto ho visto su altri siti, su quello linkato non ci sono riferimenti ), non penso ci sia problema a collegare le velocità del motore.
Pensate sia una cosa fattibile?
Se si ordino tutto, e poi ho un po’ da “scassarvi” nella fase “assemblaggio & programmazione” :smiley:
Grazie, comunque, a tutti per il supporto e le preziose info che date!
Leonardo

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Tutto fattibile. Per misurare la temperatura fino ad un max di 125°C c'è altro, es. NTC, Sensore di temperatura onewire (non ricordo la sigla), sensore I2c. Solitamente dentro la camera di combustione si raggiungono temperature che vanno da 700 a più di 1000°C.

Non è chiaro a cosa serve la ventola, normalmente serve a fornire aria (ossigeno) al fine di regolare la potenza di combustione la quale aria è legata alla quantità di combustibile presente.

In teoria la quantità di legna dovrebbe bruciare con un eccesso di aria di circa il 50% per evitare la formazione di gas incombusti (CO) che non contribuendo fanno calare il rendimento. Questa conduzione però è difficile da realizzare e ci si appoggia ad una sonda di temperatura fumi, e si regola la ventola in modo da mantenere la temperatura fumi in un ristretto range.

Per sapere qual'è il ristretto range occorre una sonda lambda al fine di misurare la concentrazione di ossigeno presente nei fumi.

Se troppo caldi i fumi, si aggiunge aria corburente, se troppo freddi si riduce.

I fumi a temperatura inferiore a 160°C non dovrebbero scendere mai e comunque mai mantenuti a temperatura inferiore a 100°C a causa della possibile formazione di acido solforico che nasce da anidrite solforosa e vapore acqueo che condensa.

Occhio al monossido di carbonio, nei fumi non ci dovrebbe stare (è esplosivo), quindi solo O2, e CO2.

Ciao.

3

Ciao,
forse sono stato un po' "fuorviante" e ho dato poche indicazioni.
Lo scambiatore di calore è così fatto:
una scatola di ferro dotata di tubazione dove passano i fumi di scarico. Il tutto è appoggiato sopra il braciere della stufa. La ventilazione passa all'interno della scatola di ferro, (ovvero battendo sui tubi che portano via i fumi di scarico) in modo da utilizzare il calore per riscaldare la stanza. Quindi la stufa non riscalda per irraggiamento, ma per ventilazione forzata.
Essendo che i tubi sono abbastanza caldi, ed il sensore deve stare dentro lo scambiatore di calore, mi piaceva avere una termocoppia che resistesse ad alte temperature.
Comunque se serve posto il disegno dello scambiatore
Ma il dubbio è di natura prettamente elettronica. Di stufa così ne esiste già un'altra ma abbiamo usato componenti già assemblati, recuperati da vecchie macchine per lo stampaggio di plastica).
Grazie comunque per le preziose info, ne terremo di conto!
Leonardo

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forse sono stato un po' "fuorviante" e ho dato poche indicazioni.
Lo scambiatore di calore è così fatto:

Si in effetti la ventola si usa sia per l'alimentazione forzata del bruciatore sia per lo scambiatore fumi/aria ambiente.

Quindi stiamo parlando di una stufa con scambiatore fumi/aria a fasci tubieri.

Essendo che i tubi sono abbastanza caldi, ed il sensore deve stare dentro lo scambiatore di calore, mi piaceva avere una termocoppia che resistesse ad alte temperature.

Dato che lo scambiatore viene investito dai fumi di scarico prima ancora che finiscano alla canna fumaria, lo scambiatore stesso può facilmente arrivare a superare temperature di 400°C in mancanza di scambio con l'ambiente. Se invece metti due sensori NTC, uno in ingresso aria forzata e uno in uscita facendo la sottrazione ottiene il coefficiente di scambio per unità di tempo.

In ogni caso visto il costo ridotto delle sonde NTC potresti decidere di acquistarle, ma necessitano di una taratura. La termocoppia e la schedina di interfaccia invece non richiedono taratura.

Ciao.

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Ciao,
grazie ancora per la risposta.
Certamente posso acquistarle, qualche euro in più rientrano tranquillamente nel budget! :slight_smile:
Se dite che il progetto è fattibile, bene, mi metto all'acquisto.

Ho, però, alcuni dubbi:
Per quanto riguarda l'nterfaccia MAX6675, tra le due che ho selezionato:

http://www.ebay.it/itm/Converitore-digitale-MAX6675-per-termocoppia-K-Arduino-PIC-/121497744664?pt=Componenti_elettronici_attivi&hash=item1c49d47518

quale mi consigliate? La prima ha il connettore UEXT, mentre la seconda SPI. Non dovrebbe essere più semplice da gestire la seconda?
Avete altro da consigliare?

L'altro dilemma è se bastano le uscite:
3 per il modulo relè
6 per LCD
3 (se non ho capito male) per il MAX6675
Arduino UNO ne ha abbastanza per tutti questi collegamenti?
Grazie ancora e scusate le domande forse un po' "sciocche"! :slight_smile:
Leonardo

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I tuoi conti sulle uscite mi sembrano corretti. Come puoi legger qui

hai abbastanza pin collegare il per tutto e te ne avanzano anche...

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Io posizionerei il sensore sull'uscita della bocchetta di ventilazione: a cosa serve misurare la temperatura interna dello scambiatore?

Quello che interessa è la temperatura dell'aria già riscaldata che è molto più bassa rispetto a quella dello scambiatore.

In questo caso puoi usare una semplice NTC.

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Ciao,
grazie per le risposte!
Per quanto riguarda lo scambiatore e la sonda, vi metto altre informazioni, così posso capire definitivamente dove orientarmi (termocoppia o NTC).
Il ventilatore deve partire quando si supera una certa temperatura. Questo per evitare che la stufa butti fuori aria fredda.
Il momento peggiore è quando c'è poca legna dentro la stufa. Il ventilatore parte, abbassa la temperatura dello scambiatore e si ferma. Poi, piano piano, la temperatura aumenta nuovamente e via come prima.
La termocoppia era messa dentro (in prossimità, comunque, dell'uscita) per sentire meglio la temperatura in questo momento più "critico" (che poi è quello che si presenta più spesso).
Pensate che questo sensore NTC, messo all'uscita del condotto di ventilazione, possa sentire bene il lieve aumento di calore? Oppure, prima che il calore fuoriesca ci vuole molto più tempo?
Spero di essermi spiegato, altrimenti non esitate con le domande!
Grazie davvero per tutti i consigli, sono davvero ben accetti!
Leonardo

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Con la termocoppia deve usare anche un amplificatore, mentre con la NTC (max 125°C) basta Arduino.

Inoltre, la NTC costa poco ed è offerta in una miriade di package:

http://www.ebay.it/itm/SONDA-WATERPROOF-NTC-10K-3950-M8-acciaio-inox-A2-termistore-sensor-thermistor-/321451569459?pt=IT_Stanza&var=&hash=item4ad801b133

L'aria in uscita non è mai "fredda", ma è quella d'ambiente in cui si trova.

Secondo me, all'accensione del sistema conviene che il ventilatore si accenda comunque al minimo della velocità: questo per non avere sbalzi di temperatura troppo violenti.

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Entrambe le schedine per interfacciare la termocoppia sono basate sullo stesso chip, per cui si tratta di sempre del bus ISP. Penso che con "uext" si riferiscano al connettore per board olimex.

Mi sembra impossibile dire se è meglio NTC o TC, dove posizionarlo ecc, anche io se avessi fisicamente qui la stufa prima farei degli esperimenti.

Io al contrario di cyberhs (anche se approvo) ti consiglio la termocoppia per i seguenti motivi:
Il sensore NTC non è lineare e viene migliorata la linearità tramite una formula la quale richiede
dei parametri che possono o meno essere presenti nel datasheet del sensore, se fossero presenti
c'è comunque necessità di tararli. Quindi sono convenienti ma non adatti ad un principiante che
vuole arrivare all'obbiettivo nell'immediato.

Con la termocoppia + schedina + libreria presente nel playground sei subito operativo.

In futuro con più esperienza avendo ottenuto risultati incoraggianti, avendo dentro un paio di NTC e usando il forum puoi arrivare a mettere in funzione fino a 6 sensori di temperatura e grazie alla termocoppia puoi pure fare la taratura.

Se ti è possibile fai delle foto della stufa e postale.

Ciao.

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Ciao a tutti,
grazie delle risposte!
Certamente che farò delle foto e le posto. Devo dire che, comunque, dobbiamo sempre partire e ci vorrà un po' di tempo.
Penso che seguirò il consiglio di MauroTec e mi dirigerò verso la termocoppia. In futuro potrò mettere un NTC magari per fornire la temperatura ambiente. Oppure mettere l'NTC all'uscita della ventilazione e la termocoppia all'uscita dei gas di scarico per vedere le temperature di esercizio.
Intanto domani faccio l'ordine.
Grazie ancora a tutti!
Dovessi avere bisogno per assemblaggio/programma, posso scrivere qui, oppure conviene aprire un nuovo thread?
Grazie davvero!
Leonardo

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Dovessi avere bisogno per assemblaggio/programma, posso scrivere qui, oppure conviene aprire un nuovo thread?
Grazie davvero!

Puoi continuare qui per aggiornare lo sviluppo del tuo progetto o creare un topic nuovo nel quale fornisci spiegazioni ad eventuali interessati al progetto nell'assieme, puoi anche raggruppare sotto questo topic i link ad altri topic, come dire ho scelto la termocoppia grazie alla discussione avuto a questo link.

Mentre se hai domande sul software o hardware apri un nuovo topic nella sottosezione apposita.

Capita di essere indeciso tra creare un nuovo topic o continuare ad usarne uno aperto in precedenza e allora io mi regolo così:

Mi chiedo come meglio un utente possa usare il forum, e se domani io mi dimentico di un dettaglio qual'è il miglior modo per lasciarne traccia. Esempio domani mi chiedo; ma perché ho scelto la termocoppia? Il motivo lo ritrovi nei tuoi topic.

Inoltre un topic di un progetto ben documentato potrebbe in seguito essere spostato nella sezione Megatopic.

Purtroppo la funzione cerca del forum ha i sui limiti e anche se fosse l'eccellenza si farebbe sempre una certa fatica a trovare le informazioni. I vecchi post sono una fonte di informazioni preziosa. Io ho riletto topic aperti da me 4 anni addietro e sono anche inorridito, sia per le domande mie, che le risposte, specie perché traspare ignoranza (nel senso buono, sempre), quindi non bisogna prendere tutto per oro colato, ma comunque rappresentano una fonte di informazioni preziosa.

Ciao.

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Ciao,
grazie ancora per le risposte.

p.s.: MauroTec, ti ho mandato un Mp :wink: