185-K AutoKlima.pdf

AutoKlima

Nowy Elektronik 185-K

Kto jecha³ samochodem z klimatyzacj¹ wie, jakie to dobrodziejstwo. Niestety nie ka¿dy mo¿e sobie taki luksus

zafundowaæ. Nawet przy kupnie nowego samochodu z salonu, za³o¿enie klimatyzacji kosztuje do 20% ceny

auto. My proponujemy elektroniczn¹ klimatyzacjê opart¹ na modu³ach Peltiera.

Pomys³ zrobienia elektronicznej klimatyzacji do samochodów osobowych nasun¹³ mi

siê, jak pierwszy raz us³ysza³em o modu³ach Peltiera czyli w 1994 roku. Niestety w tamtym

okresie modu³y te kosztowa³y tak du¿o, ¿e ma³o kto móg³ sobie na nie pozwoliæ. Na domiar

z³ego kupienie ich w Polsce graniczy³o z cudem. Obecnie modu³y Peltiera zyska³y du¿¹ popular-

noæ, dziêki zastosowaniu ich jako uk³adu ch³odzenia procesora w komputerach klasy PC. Jak

zyska³y popularnoæ to i cena znacznie spad³a. W chwili obecnej jeden modu³ mo¿na kupiæ ju¿

za 50z³. Co prawda do naszego uk³adu potrzeba przynajmniej dwóch, ale i tak nie jest to zbyt

du¿y wydatek. Piszê przynajmniej dwóch, bo czym wiêkszy samochód, tym wiêksza powierzchnia

do sch³odzenia. Skoro wiêksza powierzchnia, to wydajnoæ uk³adu ch³odz¹cego musi byæ te¿

wiêksza. Dwa modu³y w zupe³noci wystarczaj¹ do redniej wielkoæ samochodu. Oczywicie

jak kto zechce zastosowaæ ich wiêcej, nie ma ku temu ¿adnych przeciwwskazañ natury tech-

nicznej, a¿ do 10 sztuk.

procesorów 51. Natomiast projektanci mikroprocesorów AVR doszli do wniosku, ¿e wstawia-

nie du¿ego kondensatora do resetu jest marnotrastwem miejsca, pieniêdzy i czasu, jaki

potrzebny jest do startu systemu opartego na AVR. W³anie dlatego C3 mo¿e mieæ pojem-

noæ od 47nF do 100nF. Po resecie 90S4433 przechodzi do wykonywania zawartego w nim

programu. Oczywicie program jest napisany w BASCOM'ie. Piszê oczywicie, poniewa¿ uwa-

¿am ¿e jest to jeden z lepszych kompilatorów, na jakich do tej pory pracowa³em, w³¹czaj¹c w

to kompilatory C i Asemblera. Pierwszym zadaniem programu jest sprawdzenie, czy zosta³

wciniêty mikroprze³¹cznik S3. Gdy program stwierdzi ¿e tak, nastêpuje skok do procedury

kalibracji czujników temperatury U3 i U4. Po skoñczonej kalibracji nale¿y wy³¹czyæ zasilanie i

powtórnie je w³¹czyæ. Procesor zacznie od pocz¹tku wykonywaæ zawarty w nim program. Gdy

program nie stwierdzi wciniêcia S3 przejdzie do g³ówniej procedury. Dzia³anie jej mo¿emy

podzieliæ na kilka etapów:

-kontrola zawartoci wewnêtrznej pamiêci EEPROM

-sterowanie diod¹ LED

-kontrolê mikroprze³¹czników S1-S3

-kontrolê czujników temperatury U3,U4

-sterowanie modu³ów Peltiera

-sterowanie wywietlaczem LCD

Budowa i dzia³anie

Jak widzimy na rys.1 schemat nie nale¿y do zbyt skomplikowanych. G³ównym uk³a-

dem jaki od razu rzuca siê w oczy jest 90S4433. Jest to jeden z du¿ej serii uk³adów AVR, jakie

proponuje firma ATMEL. Uk³ad charakteryzuje siê trzema portami PC,PB,PD, z czego ka¿dy pin

portu PC mo¿e pracowaæ jako 10 bitowy przetwornik A/C. W³anie te przetworniki zadecydo-

wa³y o wyborze uk³adu do budowy AUTOKLIMY. Oprócz wspomnianego procesora do budowy

zosta³y wykorzystane dwa czujniki temperatury U3,U4 LM335, stabilizator napiêcia U2 LM78L05,

wywietlacz LCD 16*1, trzy tranzystory i kilka elementów biernych RC.

Dzia³anie uk³adu jest tak samo proste, jak jego budowa. Po w³¹czeniu zasilania +12V nastêpu-

je reset procesora. Za t¹ czynnoæ odpowiedzialny jest kondensator C3. W tym miejscu nale¿y

siê ma³e wyjanienie tym wszystkim, którzy do tej pory nie zetknêli siê rodzin¹ uk³adów AVR.

Zazwyczaj do resetu u¿ywa siê kondensatora o znacznie wiêkszej pojemnoci, rzêdu kilku µF

najczêciej po³¹czonego z rezystorem. Dotyczy to szczególnie du¿ej i popularnej rodziny mikro-

Uruchomienie i kalibracja

Po w³¹czeniu zasilania na wywietlaczu pojawi siê napis powitalny Nowy Elektronik.

Po up³ywie 1 sekundy napis zniknie i zostanie wywietlony pomiar temperatury z czujników U3

i U4 odpowiednio T1 i T2.Teraz musimy zaczekaæ oko³o 15min celem stabilizacji termicznej

ca³ego uk³adu. Je¿eli tego nie zrobimy, to jest prawie pewne, ¿e ka¿dy z czujników bêdzie

wskazywa³ inn¹ temperaturê, mimo umieszczenia ich w tym samym miejscu. Po up³ywie 15

min zapamiêtujemy wartoci, jakie wskazuje wywietlacz i przechodzimy do kalibracji uk³adu.

LCD1

1601

Rys. 1 Schemat ideowy

PR1

GND

RST

(RXD)PD0

(TXD)PD1

(INT0)PD2

(INT1)PD3

(T0)PD4

+12

(T1)PD5

(AIN0)PD6

Z2 czerwony +

(AIN1)PD7

XTAL1

ON/OFF

2 x modu³

Peltiera

GND

(ICP)PB0

(OC1)PB1

czarny -

(SS)PB2

XTAL2

(MOSI)PB3

(MISO)PB4

5k1

(SCK)PB5

(ADC0)PC0

GND

(ADC1)PC1

(ADC2)PC2

LED GND

GND

AVCC

(ADC3)PC3

AREF

(ADC4)PC4

AGND

(ADC5)PC5

GND

AT90S4433

GND

VIN

VOUT

+12V

Wewnêtrzny

Zewnêtrzny

GND

LM335

GND

Rys. 2 Rozmieszczenie elementów na p³ytce

drukowanej (skala 1:1)

W³¹czamy zasilanie, przytrzymujemy S3 i powtórnie w³¹czamy zasilanie. Na wywietlaczu po-

jawi siê napis Kalibracja T1,T2. Po oko³o 2 sekundach napis zmieni siê na T1= wtedy

mo¿emy przyst¹piæ do kalibracji.

Ze zwyk³ego pokojowego termometru umieszczonego obok czujników odczytujemy wartoæ

temperatury. Nastêpnie za pomoc¹ przycisków S1 i S2 ustawiamy tak¹ wartoæ, aby po doda-

niu jej do zapamiêtanego odczytu suma zgadza³a siê ze wskazaniami termometru pokojowego.

Je¿eli tak jest, wciskamy S3. Ustawiona wartoæ zostanie zapisana w wewnêtrznej pamiêci

EEPROM pod adresem 30H.Natomiast program przejdzie do kalibracji czujnika T2. Teraz musi-

my powtórzyæ ca³¹ kalibracjê dla czujnika T2. Gdy to zrobimy, ponownie wciskamy S3 a war-

toæ zostanie zapisana pod adresem 40H. Wy³¹czamy zasilanie i powtórnie w³¹czamy. Wy-

wietlacz powinien wskazywaæ temperaturê zgodn¹ z termometrem pokojowym. Je¿eli tak

nie jest, oznacza to ¿e pope³nilimy b³¹d i musimy powtórnie przeprowadziæ kalibracjê.

Dok³adnoæ pomiaru temperatury nie jest zbyt du¿a, bo wynosi +/-1C. Jednak jest w zupe³no-

ci wystarczaj¹ca do naszych celów.

Proces kalibracji mamy ju¿ za sob¹. Teraz mo¿emy sprawdziæ dzia³anie modu³u Peltiera. Do

z³¹cza Z2 pod³¹czamy modu³ Peltiera, w³¹czamy zasilanie +12V. Dioda LED powinna byæ wy³¹-

czona. Wciskamy mikroprze³¹cznik S3. Dioda LED powinna siê zawieciæ i równoczenie za-

cznie pracowaæ modu³ Peltiera. Mikroprze³¹cznikami S1 i S2 ustawiamy w procentach ch³o-

dzenie, czyli z jak¹ moc¹ ma pracowaæ modu³ Peltiera. Tu nale¿y siê ma³e wyjanienie. Gdy na

wywietlaczu ustawimy 0%, nie oznacza to ¿e modu³ zosta³ wy³¹czony. Ca³kowite wy³¹czenie

modu³u nast¹pi po wciniêciu i puszczeniu S3. Stan w³¹czenia/wy³¹czenia sygnalizowany jest

diod¹ LED.

diator ¿eberkowy o wymiarach 30x30cm. Natomiast radiator ch³odz¹cy musi byæ wykonany z

cienkich powyginanych blaszek (aby wdmuchiwane ciep³e powietrze styka³o siê z jak najwiêk-

sz¹ powierzchni¹ ch³odz¹c¹). Najlepiej zastosowaæ radiatory, które s¹ u¿ywane do ch³odzenia

procesorów w komputerach PC.

Spis elementów

T2 - BC557

T3 - BC547

Rezystory:

R1 - 4k7

R2 - 4k7

R3 - 100k

R4 - 1k

R5 - 5k1

R6 - 10k

R7 - 220

Uk³ady scalone:

U1 - AT90S4433

U2 - 78L05

U3 - LM335

U4 - LM335

Inne:

Q1 - 8MHz

PR1 - 2k2

Z1 - ARK2

Z2 - ARK2

Z3 - PLS16

Z4 - PB16

S1 - mikroprze³¹cznik

S2 - mikroprze³¹cznik

S3 - mikroprze³¹cznik

DIL28W podstawka

Modu³ Peltiera

Kondensatory:

C1 - 33pF

C2 - 33pF

C3 - 100nF

C4 - 100µF/16V

Monta¿

Monta¿ p³ytki drukowanej nale¿y wykonaæ zgodnie z rys.2. Rozpoczynamy od wluto-

wania mostków i elementów biernych RC, a nastêpnie wlutowujemy podstawki i z³¹cza. Ostat-

nim etapem jest wlutowanie czujników temperatury i w³o¿enie procesora.

Czujniki nale¿y przylutowaæ do przewodów. D³ugoæ przewodów zale¿y od miejsca zamonto-

wania czujników. Proponujê jeden z czujników umieciæ pod przednim siedzeniem, a drugi

zalaæ cienk¹ warstw¹ silikonu i umieciæ na zewn¹trz samochodu. Rozwi¹zanie takie pozwoli

nam odczytaæ temperaturê panuj¹c¹ w rodku pojazdu i na zewn¹trz.

Pó³przewodniki:

D1 - LED

LCD1 - 1601

T1 - IRFZ44N

Budowa uk³adu ch³odzenia

Proponowany projekt budowy uk³adu ch³odzenia dla dwóch modu³ów zosta³ przedsta-

wiony na rys.3. Jak widaæ przy budowie czêci mechanicznej musimy w³o¿yæ znacznie wiêcej

pracy, ni¿ przy uk³adach elektronicznych. Praca ta jednak na pewno przyniesie nam du¿o satys-

fakcji i samozadowolenia. Nie bêdê opisywa³ budowy ca³ej czêci mechanicznej, poniewa¿ w

ka¿dym samochodzie bêdzie wymagana trochê inna konstrukcja. Najwa¿niejsze jest, aby przy

budowie czêci mechanicznej pamiêtaæ o dwóch radiatorach. Jeden do odprowadzenia nad-

miaru ciep³a z modu³ów, a drugi do ch³odzenia wdmuchiwanego powietrza do kabiny samo-

chodu. Radiator do odprowadzenia ciep³a powinien byæ na tyle du¿y, aby jego temperatura nie

przekracza³a 30-40C. W modelowym uk³adzie dla dwóch modu³ów Peltiera zastosowano ra-

Obudowa

Radiator ch³odz¹cy

Wlot

ciep³ego

powietrza

Wylot

sch³odzonego

powietrza

Modu³ Peltiera

Podk³adki dystansowe z miedzi lub aluminium

Radiator odprowadzaj¹cy nadmiar ciep³a

Rys. 3 Konstrukcja mechaniczna

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: