Gaskaminsteuerung
Ausführende
Armin Windhager, Stefan Schmid, 5E 2002/03
Betreuung
Dipl.-Ing. Gerhard Jüngling, Dipl.-Ing. Dr. Nikolaus Baumgartinger
Aufgabenstellung
Im Zuge unserer Diplomarbeit entwickelten wir ein Steuergerät für einen Gaskamin der Firma Spartherm. Seine Funktionen sind, den Kamin ein- und auszuschalten und die Größe der Flamme stufenlos einzustellen. Beides geschieht mittels Fernbedienung. Mit Hilfe einer Tastatur und eines LCD-Displays kann weiters eine auf die Minute genaue Sequenz programmiert werden, in der sich der Kamin automatisch aus- und einschaltet.
Um die automatische Ein/Aus-Schaltsequenz realisieren zu können, wird ein PIC16F877 verwendet.
Als Hilfestellung für dessen Programmierung steht ein CC5X-Compiler zur Verfügung, welcher es ermöglicht das PIC-Programm in C zu schreiben. Ein weiteres nützliches Werkzeug ist der ICD (In Circuit Debugger). Mit seiner Hilfe kann man das PIC-Programm direkt in der Schaltung, schrittweiße ablaufen lassen.
Eine weitere Aufgabe des PIC16F877 ist es, eine Spannung von 0-5V DC mittels PWM (Pulsbreitenmodulation) zu erzeugen. Diese Spannung wird dazu verwendet, die gewünschte Stromstärke bei der Stromquelle einzustellen.
Ein anderer Teil des PIC-Programms dient zum Dekodieren eines RC5 kodierten IR-Signals. Die verwendete Fernbedienung ist bereits ein Fertigprodukt.
Zur Versorgung des Geräts wird Strom aus dem Netz verwendet. Es ist also ein Netzteil erforderlich.
Details zur Realisierung
Als Schnittstelle für die Gaskaminsteuerung dienen ein Magnetventil und ein Gasregler. Das Magnetventil wird mit 24V AC betrieben. Geschalten wird es mit einem Relais über einen Ausgang des PIC16F877. Um den Gasregler anzusteuern, und damit die Flammenhöhe zu regulieren, wird ein Konstantstrom von 0-250mA, bei max.18V DC, benötigt. Dazu wurde eine Stromquelle entworfen, die sich mit einer Spannung von 0-5V regulieren läßt. Diese Spannung erhält man vom PWM-Ausgang CCP1 des PIC. Die PWM Spannung läßt sich genau einstellen, indem bei einer gewissen Frequenz 5V-Pulse ausgegeben werden. Das Verhältnis der Frequenz zur Dauer der Pulse gibt den Effektivwert der Spannung an.
Um dem Benutzer eine Eingabe zu ermöglichen, wurde ein LCD-Display und eine Tastaturmatrix verwendet. Die Einstellungsmöglichkeiten sind in einem Menü auf der LCD-Anzeige abzurufen und einzugeben. Das Display verfügt über einen schon eingebauten Controller (HD47780U), der mit dem PIC kommuniziert, und das Ansteuern der Anzeige erleichtert. Neben dem vordefinierten Zeichensatz wurden beim HD4470-Controller durch Schreiben in den character generator RAM (CG-RAM) auch 8 Zeichen mit 5*8 Pixel selbst kreiert. Die LCD-Anzeige verfügt weiters über eine Hintergrundbeleuchtung, die über den PIC ein- und ausgeschaltet wird.
Die Uhrzeit wurde mit Hilfe eines PIC-Interruptprogramms realisiert, welches durch den TIMER0 hervorgerufen wird.
Es wurde eine bereits vorhandene Fernbedienung verwendet. Die Signalcodierung erfolgt über den RC5-Code (Mancheser-Codierung). Die verschiedenen logischen Signale der einzelnen Kommandocodes wurden zuerst mit einem Oszilloskop gemessen, und anschließend in einem PIC-Programmteil dekodiert.
Für die Versorgung sämtlicher Elemente des Gerätes wurde ein Netzteil entworfen, welches die 230V AC aus der Steckdose in 24V AC, 18V DC und 5V DC transformiert. Um konstante Gleichspannungen erzeugen zu können, wurden Spannungsregler der Serie 78XX verwendet. Es sind zwei Transformatoren vorhanden, da dadurch ein sehr starker Leistungsabfall an den Spannungsreglern vermieden wird.
HTL Wien 3 Rennweg, April 2004