Clonado de microcontrolador en calentador agua.

CHERO2 · 152

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Desconectado CHERO2

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on: septiembre 29, 2021, 07:41:50 am
En realidad, todo comenzó como un trabajo de reparación. Consiste en un calentador de agua controlado electrónicamente.
No usa tanque de almacenamiento. Funciona calentando instantáneamente el agua, cuando pasa por un calentador tubular
 de unos 3 Kw de potencia. El control, lo hace un microcontrolador.
El problema, es que las malas condiciones eléctricas que ocurren en mi país, hacen que se dañen los aparatos, incluso
teniendo alguna clase de protector eléctrico. En el caso del calentador, se quemó el Microcontrolador. Y lo más sorprendente
son dos cosas. una es que lo único que se dañó, fué el microcontrolador, y lo otro es que, los números del microcontrolador
están borrados!.
 No sabré nunca si es casualidad que se queme el único dispositivo sin número, pero al no tener ya garantía de compra,
no queda otra que repararlo de alguna manera. y como el cliente estaba dispuesto a pagar y además es como un amigo...
Pues así inició el proyecto de clonar el comportamiento del microcontrolador quemado.
La buena noticia, es que todo el hardware estaba bueno y listo para usar. Pero lo malo esque no se tenían datos del los
sensores. El termistor NTC fué fácil medirlo, pero el sensor de flujo de agua no tenía nada de datos. Para este sensor,
decidí hacer un circuito analógico que detectara caulquier frecuencia de pulsos que se generacen, sin importar simetrías.
 Claro que despues de que funcionara el proyecto, ya registré los datos del sensor de flujo, y descubrí que no sirve
para medir flujo, ya que la frecuencia varía poco con grandes cambios de caudal,  entre 4 y 8 Hz aproximadamente.
 Otro detalle, es que el medidor de flujo cuando se detiene, queda aleatoriamente con salida de 5 V o con salida de 0 V.
Como no hay espacio dentro del aparato, tuve que hacer un circuito externo metido en una caja, y traer las señales y
alimentación con un largo cable plano.
 En cuanto a qué microcontrolador utilizar, normalmente, yo usaría sin duda un "Arduino nano". Pero en mi almacén,
tengo bastantes microcontroladores AT89C51 DIL40. También los Arduinos aquí, Aunque no son demasiado caros, tampoco son
 baratos. Pude haberlo hecho con Arduino, pero si no uso los micros que tengo, con la excusa de que son viejos,
pues nunca los aprovecharía. Además, si se quema por problemas eléctricos, va a ser barato para mí reemplazarlo.
También este microcontrolador, se consigue en versiones nuevas en la actualidad (basados en el micro 8051).
 Otro detalle es el display de 7 segmentos que tiene el calentador. El cliente nunca lo veía porque estaba empotrado
en donde estaba el aparato. El display sólo sirve para ver la temperatura de ajuste. Una vez ajustada la temperatura,
el display era imnecesario. Así que para no tener que leer la temperatura digitalmente, utilicé un simple termostato
analógico, que se ajusta con un potenciómetro. Eso me permite superar la limitación de mi microcontralador al no tener
convertidor ADC.
*Funcionamiento:
 El circuito inicialmente, se encuentra en espera de detectar un flujo de agua, para encender el calentador.
Cuando deja de haber flujo de agua, el circuito apaga el calentador y entra en espera. Cuando se inicia un calentamiento
de agua, el micro sensa la temperatura. Si está por debajo del ajuste (Potenciómetro), aplica la máxima potencia.
 si está por encima de la temperatura, aplica la mínima potencia. La potencia máxima y mínima se determinan con los
"Jumper" JP1 yJP2. Las dos opciones de la máxima son 100 % y 75 %. Las opciones de mínima son de 50% y 25%.
Un detalle importante es que la cantidad de potencia se controla por número de ciclos de la red eléctrica.
 En vez de usar el típico control de disparo similar los "Dimmers" de luz habituales, este diseño vino con un control
por ciclos completos.
 Para sincronizar el disparo del Triac, se usa una señal que viene de la fuente, que es un reflejo de la red eléctrica.
 Si por mí fuera, yo habría usado un optoacoplador con cruce por cero, pero el opto original no lo tiene... No tuve
alternativa y no quería aumentar el presupuesto.
 El único pulsador, era originalmente para ajustar la temperatura y encender el aparato. En este nuevo diseño, sólo
se utiliza para encender manualmente el calentador, para pruebas técnicas.
 Todos los LEDs, excepto el Led D2, no son visibles por el cliente. Estos Leds son indicadores redundantes para revisar
y reparar cualquier falla fácilmente. El Led D2, indica encendido y parpadea durante el arranque.
 Casi todos los Leds tienen resistencias en serie mucho más altas de lo normal(4.7K). Esto es para reducir al máximo el consumo,
y consecuentemente se deben usar Leds muy sensibles o eficientes para que tengan algo de brillo. Los Leds normales no
se verán al brillar.
 En cuanto a la seguridad, afortunadamente el circuito original tiene instalado un swich térmico de seguridad, pegado de
la resistencia calefactora. También tiene fusible en la alimentación de la red.
 En cuanto al Software, lo hice en lenguaje "Bascom" y luego compilado en formato Hex de Intel. El programa es pequeño,
y cabe fácilmente en otro micro similar con poca memoria.
 En el diagrama esquemático, se mezclan los componentes originales y los componentes del circuito externo.
La fuente no se representa, pero es la típica fuente de condensador en serie con un zener, similar a los que usan los
protectores de nevera comerciales. Este detalle hace que el circuito no esté aislado de la red, y es propenso a filtrar
ruidos peligrosos, pero así es como originalmente viene el circuito.
« Última Modificación: septiembre 29, 2021, 07:44:49 am por CHERO2 »
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Si el día de hoy aprendo algo,  significa que he aprovechado un día de mi vida,que  mi mente esta viva, y que se puede disfrutar de la vida no sólo divirtiendose, si no también trabajando en lo que a uno le gusta.


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Respuesta #1 on: septiembre 29, 2021, 07:53:27 am
Hola CHERO2.

Simplemente .................. EXCELENTE TRABAJO

Muchas gracias por la aportación.

Van DT$.

Un fuerte saludo.
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Tags: (Palabras Clave) microcontrolador calentador 8051 
 

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