Nummer 24
• Onderwerp: Microprocessor "BRAINBOX"
•
•
•
Inleiding In de afgelopen jaren hebben we heel wat trends en modeverschijnselen gekend op de cv· en sanitaire markt, waarmee u zich als lezer en wij ons als fabrikant mee bezig hebben gehouden. Neem bijvoorbeeld de cv·ketelmarkt: - 1960 volle gietijzeren leden, voor het leven geconstrueerd; - 1970 gietijzeren leden, maar niet meer onder de brander laten doorlopen in verband met condensaat; - 1975 rendementen omhoog in verband met de gestegen energie prijzen; - 1977 HR-ketels, geen gietijzer meer, doch aluminium werd het sleutelwoord; - 1982 gietijzer raakt uit de mode, lichtgewicht en hangend aan de muur, om plaats te besparen; - 1985 rendement raakt uit de gratie, daar de energieprijzen en subsidies smelten ais sneeuw voor de zon; - 1986 cv-ketels inclusief warmwaterverwarming, hangend en in gesloten uitvoering in verband met de nationale kierenjacht; - 1987 doorbraak van de microprocessoren, de ketel is niet meer "in" als er geen digitale, analoge door halfgeleiders gecontroleerde modulerende PlO regeling aanwezig is; - 1988 opmars van NO, arme toestellen, liefst in milieuvriendelijke grijze kleuren. Ziehier, enige· misschien overtrokken· trends, waarbij menigeen de juiste betekenissen en achtergronden niet meer kan volgen. De vraag is natuurlijk of dit voor de meesten van ons belangrijk is. Als fabrikant die alle trends moet volgen, omdat je anders al gauw voor ouderwets en als achterblijver wordt bestempeld, dien je natuurlijk de hoofdlijnen waarom het in de markt voor cv en sanitair gaat, niet uit het oog te verliezen en dienen de te ontwerpen producten hierop afgestemd te worden. Eén van de trends die in onze ogen geen trend meer te noemen is, maar van een blijvend karakter zal zijn, is zeker de microprocessor; deze zai niet meer weg te denken zijn in de cv- en sanitair toestellen. Om wat meer achtergrond te verstrekken over een electronische toestelbesturing met behulp van een microprocessor is dit technische bulletin geschreven. Omschrijving Reeds jaren zijn we vertrouwd met het fenomeen printplaten; een samenste Ise I van electronische componenten, zoals weerstanden, condensatoren, relais en dergelijke, gemonteerd op een montageplaal. Deze printplaat is voorzien van een aantal sporen bestaande uit vertind koper, die de gemonteerde componenten via een vooraf uitgezocht schema met elkaar verbindt. Met een reeds zeer gebruikelijk woord wordt een dergelijke constructie de "hardware" genoemd. Zo'n electrische schakeling bezit geen geheugen en kan geen beslissingen nemen; men stelt dat een dergelijke schakeling geen "intelligentie" bezit. Hiertoe ontbreekt slechts één schakel om toch die intelligentie te verkrijgen: de ~ single chip microprocessor. -..) Een chip is een electronisch onderdeel dat geprogrammeerd kan worden met M gegevens, wensen, voorwaarden en opdrachten. Gehele formules, tabellen, reeksen \SI en dergelijke kunnen worden ingeprogrammeerd, zodanig, dat deze chip in J combinatie met de andere componenten zelfstandig werkzaamheden kan uitvoere~ Hier is dus sprake van intelligentie. 0 N
n--
•........0
Het in de chip gebrachte programma wordt de software genoemd. Deze software is beveiligd, wat wil zeggen dat het zonder de noodzakelijke toegangscode onmogelijk is voor een buitenstaander om het ingebrachte programma te kunnen lezen en het te wijzigen: het zogenaamde inbreken. Ook zal het vrijwel onmogelijk zijn om het programma te beschadigen of onjuist te laten functioneren; te veel maatregelen zijn genomen die dit zullen voorkomen. Het samenstel van deze geprogrammeerde chip en een printplaat met componenten vormt een computer gestuurde regelunil.
•
•
Brainoox Tezamen met een bedrijf wat gespecialiseerd is in het vervaardigen van programma's, een zogenaamd "softwarehouse", is 6 jaar geleden gestart met het ontwerpen van een speciale FA5TO microprocessor. Het was natuurlijk mogelijk geweest een dergelijke microprocessor kant en klaar te kopen, maar de FA5TO· eisen waren zodanig dat de processoren toendertijd hier niet aan voldeden. Het resultaat van de inspanningen van de afgelopen 6 jaar is nu terug te vinden op de combi·toestellen FC 2520 en FC 3030, onder de naam "Brainbox"· besturing. Velen onder u zullen ongetwijfeld reeds met deze toestellen kennis hebben gemaakt en bekend zijn met de ontwerp·resultaten: 1. De gebruiker behoeft geen kennis te bezitten van electronica; er behoeft niets aan de electronische besturing geprogrammeerd te worden, ook voor oudere mensen zal de electronica geen enkel probleem opleveren. 2. De besturing geeft middels een display aan, wanneer zich aan het toestel een storing voordoet en wat de oorzaak van de storing is. 3. Middels, een uitsluitend voor de servicemonteur toegankelijke schakelaar, geeft de besturing een verfijning aan van de aard van de storing. De microprocessor kent 60 verschillende storingsoorzaken die door een code op het display kenbaar gemaakt kunnen worden (zie de coderingslijst die bij elk toestel wordt verstrekt). 4. De besturing bestaat uit slechts een enkele printplaat die eenvoudig uitgewisseld kan worden bij een storing aan de microprocessor.
2
•
•
•
•
Werking Waar het natuurlijk op neer komt is wat een dergelijke microprocessor voor een verwarmingstoestei kan doen en waarom een processor de voorkeur heeft verkregen boven een eenvoudige print zonder een chip. Eigenlijk is het voor ons als toestel fabrikant niet belangrijk welke soort electronica er toegepast gaat worden; belangrijk is wel dat de wensen van de gebruikers van het toestel aanwezig zijn in het ontwerp van de regeling. Deze wensen zouden kunnen zijn: 1. Electronische ontsteking van het toestel 2. Beveiliging van het totale toestel onder alle omstandigheden (bij vorst, oververhitting, watergebrek, enz.). 3. Besturing van een ingebouwde ventilator voor een gesloten toestel. 4. Besturing van de cv-watertemperatuur 5. Besturing van de cv-pomp_ 6. Besturing van de tapwatertemperatuur 7. Modulering op basis van kamertemperatuur 8. Modulering op basis van watertemperatuur 9. Zichtbaar maken van storingen. 10. Eenvoudige bediening. 11. Niet gevoelig voor storingen. 12. Lange levensduur De conclusie van een dergelijke verlanglijst, overigens nog verre van compleet. IS, dat dit uitsluitend op basis van de micro electronica gerealiseerd kan worden. Zonder in electronische taal en uitdrukkingen te vervallen is het goed om aan te geven In dil bulletin, welke opdrachten deze Fasto microprocessor Uit moet voeren. Programma (voor een ventilator toestel)
•
•
1. Start Zodra er een warmtevraag aanwezig is, krijgt de microprocessor de opdracht om op ca. 80 punten in het geheugen en bij diverse componenten op de printplaat te gaan kijken of deze alle voldoen aan de gestelde eisen; dit neemt ca. 2 seconden tijd in beslag. Hierna wordt bekeken of de drukverschilschakelaar in de ruststand staat. Er wordt nagegaan of tapwaterthermostaat. maximaalthermostaat en cv-water thermostaat in orde zijn en de cv-watertemperatuur niet hoger IS dan de ingestelde waarde van de regelthermostaat. Tevens wordt nagegaan of er een ionisatlestroom aanwezig is. Als er een ionisatiestroom aanwezig is, dan zal er een vlam aanwezig moeten zijn, waaruit de processor de conclusie trekt, dat de gaskleppen niet volledig gesloten zijn; er is dus sprake van een gaslek. In dit geval worden de pomp en de ventilator aangezet, om te voorkomen dat het toestel oververhit raakt. Tevens wordt direct een storingsmelding gegeven, Als het resultaat van de controle actie wel in orde is, dan worden de pomp en de ventilator aangezet. Nadat door middel van de drukverschilschakelaar is vastgesteld dat er voldoende verbrandingslucht aanwezig is, kan er begonnen worden aan de ontsteking. 2. Electronische ontsteking Er wordt spanning gezet op de twee aanwezige electrische gaskleppen, waardoor deze openen. Er is een drukregelaar aanwezig, waarop een electrisch bediende spoel met kern is gemonteerd, die zorg draagt voor een hogere of een lagere gasdruk, naarmate er meer of minder stroom naar deze spoel wordt toegevoerd. Hiermede kan een modulerende regeling middels het gasblok worden verkregen. Tijdens de start wordt er een dusdanige hoeveelheid stroom aan de spoel toegevoerd dat er een branderdruk van ca, 25 mmwk ontstaat. Tevens wordt de hoogspanningstrafo bekrachtigd waardoor de bougie boven de brander vonken produceert gedurende 5 seconden. Na deze 5 seconden wordt middels een ionisatie signaal gedurende 2 seconden gekeken of er een vlam gevormd is. Er doen zich nu twee mogelijkheden voor: a. Er is een vlam gevormd. In dit geval wordt de branderdruk middels de spoel op de drukregelaar op de gevraagde waarde ingesteld.
3
b. Er is geen vlam gevormd. De gaskleppen worden direct gesloten en de stroomtoevoer naar de drukregelaarspoel wordt beêindigd. Hierna volgt een ventilatietijd van 30 seconden waarna tot 4 maal toe een nieuwe startpoging wordt uitgevoerd, telkens met een wachttijd van 30 seconden. Indien na de 4e maal nog geen vlam is gevormd, worden de gaskleppen gesloten en wordt een mededeling gegeven van de aard van de storing. Om het toestel weer in werking te krijgen dient de gebruiker op de resetknop te drukken.
•
3. Herontsteking Het toestel is voorzien van een herentsteking, hetgeen inhoudt dat indien na een periode van branden de vlammen door een bepaalde oorzaak uitgaan (bijvoorbeeld het dichtdraaien van de gaskraan) de gaskleppen ogenblikkelijk gesloten zullen worden. Na een ventilalletijd van 30 seconden wordt een nieuwe startpoging ondernomen tot 4 maal toe. 4. Pompschakeling Middels de grote mogelijkheden van de microprocessor kan de pomp op een prachtige manier geschakeld worden, zodanig dat een minimum aan energieverbruik het resultaat is. Zodra er een warmtevraag voor cv is, wordt de pomp gestart. Bij beêindiglng van de warmtevraag draait de pomp nog 5 minuten na en stopt dan. Eens in de 6 uur zal de pomp, ook bij geen warmtevraag 5 minuten gaan draaien om het vast corroderen in de lagering te voorkomen. Bij een warmtevraag voor tapwater, zal de pomp eveneens gaan draaien, evenwel na beêindigen van het tappen draait de pomp nog 1 minuut na in het tapcircuit, om zodoende de achterblijvende warmte in de warmtewisselaar van het tappotje te brengen en stopt daarna. Om in koude opstellingsruimtes bevriezing van het toestel te voorkomen en bij speciale regelingen, zoals bij een buitentemperatuurregeling, is een schakelaar op de Brainbox aanwezig die het mogelijk maakt de pomp continu te laten draaien. De schakeling die hiervoor gekozen is werkt als volgt: - Na het wegvallen van de warmtevraag voor cv zal de pomp door blijven draaien. Na het wegvallen van de warmtevraag na tappen draait de pomp nog 1 minuut na in het tapcircuit en stopt dan. Dit stoppen is nodig om te voorkomen, dat in de zomer het hete ketelwater naar de radiatoren wordt verplaatst. Nu zult u denken dat dit tegenstrijdig is met de wens om de pomp conllnu te laten draaien. Dit is niet het geval. De pomp gaat continu draaien na het tappen onder twee voorwaarden: a. indien een periode van 1 uur is verstreken, ol; b. indien de aanvoertemperatuur onder de 40·C komt. Zodra de pomp nu gaat draaien is dit continu. Veiligheid Bij elke storing en bij watertemperaturen in de ketel boven 95·C gaat de pomp altijd draaien om zodoende de ketel tegen oververhitting te beveiligen. 5. Ventilator Zodra er een warmtevraag komt, zal de ventilator op hoog toerental gaan draaien. Bij beêindiging van de warmtevraag draait de ventilator 8 seconden na en gaat daarna terug naar een laag toerental om de ketel en het alvoersysteem droog te houden. Indien er zich onverhoopt een storing voordoet in het toestel waarbij de vlammen doven, dan draait de venlIlator eveneens 8 seconden na op hoog toerental en stopt dan om bevriezing van de warmtewisselaar in de winter te voorkomen. Het kan voorkomen, dat tijdens het branden van het toestel door windinvloed de drukverschilschakelaar kortstondig een te gering luchttransport signaleert. Om hierdoor ogenblikkelijk het toestel in storing te laten gaan is in onze ogen een te resolute ingreep. Daarom is in het programma een vertraging van 5 seconden aangebracht, zodat een kortstondige windstoot geen storing met zich mee zal brengen. Indien het luchtgebrek langer dan 5 seconden bedraagt, zullen de gaskleppen sluiten en volgt er na 30 seconden een nieuwe startpoging. Ook kan het voorkomen dat bij de start van het toestel de vereiste luchthoeveelheid niet wordt bereikt. In dit geval blijft de venlIlator niet onbeperkt op hoog toerental doordraaien, maar na 10 minuten wordt deze op laag toerental geschakeld, 4
•
•
•
•
•
wederom om bevriezing te voorkomen. Na deze periode volgt een storingsmelding op het display. 6. Regelthermostaat Het voeler element van de regelthermostaat is electronisch uitgevoerd en bestaat uil een halfgeleider (een veredelde P.T.G. = positive temperature control). Middels een potentiometer kan de gewenste waarde van het ketelwater ingesteld worden. Het specifieke van deze electronische regeling is, dat looG voor de ingestelde waarde door middel van de stroomtoevoer naar de drukregelaarspoel het vermogen van het toestel lager wordt. Met andere woorden, het toestel gaat moduleren op de watertemperatuur. De ingestelde watertemperatuur wordt nu bereikt met het laagste vermogen, zodat de zogenaamde overshoot niet aanwezig zal zijn. Bij het bereiken van de ingestelde temperatuur zal de brander doven. De instelling van deze ketelthermostaat is overigens niet van invloed op de temperatuur van het tapwater. Naast deze modulerende regeling zijn nog een aantal opdrachten aan de sensor gegeven: - Indien de watertemperatuur boven 95°G komt dienen de gaskleppen te worden gesloten en wordt een wachttijd van 30 seconden geIntroduceerd, waardoor een overshoot effect en het bekende pendelen wordt voorkomen. - Bij een temperatuur van 107 C en hoger verschijnt een storingsmelding op het displayen het toestel kan pas weer in bedrijf genomen worden na het indrukken van de resetknop. 7. Tapthermostaat Net als het geval is met de rege/thermostaat voor de ev·watertemperatuur, is er een potmeter voor de tapwatertemperatuur aanwezig. De waarde van het tapwater kan hiermee ingesteld worden tussen 30 en 65°G. De modulerende regeling zorgt er in dit geval voor, dat 2°C voor de ingestelde waarde het vermogen van het toestel aangepast wordt zodat het tapwater onafhankelijk van de tapwaterhoeveelheid steeds vrijwel dezelfde waarde zal hebben. Voor beide thermostaten geldt dat de relatie tussen de branderdruk en de temperatuur middels geprogrammeerde tabellen in het geheugen verloopt.
•
•
Detail potmeters voor TAP en CV en Microschakelaars 5
8. Kamerthermostaat Zoals reeds bekend mag zijn uit vorige bulletins, worden er in Nederland in toenemende mate beter geïsoleerde woningen gebouwd. Het wooncomfort in deze woningen wordt voor een groot deel bepaald door een constante temperatuur in de woonvertrekken. Geringe fluctuaties, zoals die veroorzaakt kunnen worden door aan·uit geregelde verwarmingsinstallaties kunnen dit comfort reeds in grote mate negatief beïnvloeden. Het wooncomfort kan geoptimaliseerd worden door een glijdende regeling van de kamertemperatuur middels een modulerende kamerthermostaat. Door gebruik te maken van de mogelijkheden van de modulerende regeling van de Brainbox is een kamerthermostaat ontworpen, die het vermogen van de ketel automatisch aanpast aan de warmtebehoefte van het woonvertrek. De vermogensaanpassing vindt plaats over 1,5"C kamertemperatuur. De kamerthermostaat is hiertoe voorzien van een halfgeleider, die volgens een ingeprogrammeerde regel karakteristiek het vermogen van de ketel stuurt, wederom middels de spoel op de drukregelaar van het gasblok. Uiteraard kan ook een conventionele aan/uit kamerthermostaat met of zonder een klok of een buitentemperatuurregeling worden gemonteerd, zonder dat dit aan de microprocessor behoeft te worden medegedeeld; de processor registreert zelfstandig wat er aangesloten is. 9. Storingsmelding Door gebruik te maken van een display is het op diverse manieren mogelijk de gebruiker, maar ook de servicemensen, een inzicht te verschaffen van de juiste werking van het toestel of bij een storing de aard en de oorzaak van de storing. Daartoe zijn er twee niveau's van storing opgave aanwezig:
•
•
a. Niveau voor de gebruiker. Het display geeft aan of het toestel normaal functioneert of dat er een blokkerende (een storing die zich zelf opheft) of een vergrendelende storing (deze dient middels het bedienen van de resetknop verholpen te worden) zich voordoet. De melding van deze omstandigheden wordt door middel van een cijferaanduiding op het display aangegeven. b. Niveau voor de servicemensen. Door het bedienen van een ingebouwde schakelaar kan dit tweede niveau opgeroepen worden. Dit niveau geeft de juiste achtergrond aan van de storing, een soort van verfijning van het eerste niveau. Door een code op het displayen met hulp van een coderingslijst krijgt de servicemonteur een juist inzicht van de aard van de storing, waardoor het verhelpen hiervan een eenvoudige zaak is geworden. Hierdoor kan afgezien worden van een specifiek electro-technische opleiding van het servicepersoneel. Slot
Veel zal nog ontbreken aan deze opsomming van wat een microprocessor kan betekenen voor een cv·toestel. Een vergelijking met vroeger kan eigenlijk niet meer gemaakt worden, terwijl de kans op storingen niet groter is geworden dan vroeger. Wij wensen hierbij alle gebruikers veel genoegen toe bij het gebruik van onze FC 2520 en FC 3030 toestellen.
•
• 6
