Valden熱泵控制器v1開源分享

PCB圖如下：

成分

1206 10 歐姆	× 1
1206 100 歐姆	× 1
1206 120 歐姆	× 1
1206 1k	× 7
1206 10k	× 6
1206 100k	× 2
1206 22 歐姆	× 1
1206 2.2k	× 4
1206 470 歐姆	× 10
1206 0.01 uF	× 2
1206 0.1 uF	× 4
1206 1 uF	× 8
1206 10 uF	× 5
1206紅色LED	× 2
1206綠色LED	× 1
1206 黃色 LED	× 11
ADM2587EBRWZ 模擬設備公司	× 1
74HC4067D,652 Nexperia 美國公司	× 1
74HC595D 東芝半導體和存儲	× 3
ULN2003ANSR 德州儀器	× 2
LTV-817S-TA1 光寶	× 2
XH2.54-6P	× 4
XH2.54-3P	× 2
XH2.54-2P	× 1
6.35 刀片式端子（726386-2 或相同）	× 16
10nF HV-9.0x3.0（藍色圓盤 2kV 高壓帽）	× 1
22uf_16v D5.0xF2.0（電解）	× 1
電阻網絡*4 DIP-1X5P-2.54 (4.7K)	× 3
MMBT2222A onsemi / 仙童	× 1
LM7805CT 安森美半導體	× 1
SMIH-12VDC-SL-C	× 4
蜂鳴器-R9.0-2P-4.0	× 1
Arduino Pro Mini 328 - 5V/16MHz	× 1
電源，12v1.25A 70x30x40	× 1
DS18B20 美信集成	× 12
SCT-013-000	× 1

描述

Valden：熱泵控制器 v1

Valden 熱泵控制器是一個開源平臺，用于精確控制熱泵。該控制器可用于新建熱泵 (HP) 的自動化、舊系統的維修控制器或制冷設備實驗的控制系統。

更多詳細信息、附錄、微調選項、插圖、縮寫等，您可以在永久存儲庫中找到：https ://github.com/openhp/HeatPumpController/ 。

眼鏡

- 12V 0.5A 直流電源，

- 230V 輸出，

- 4 個 16A 繼電器：壓縮機、熱循環泵 (CP) 或風扇、冷 CP 或風扇、曲軸箱加熱器、

- 2 個輸入：冷熱側制冷劑過壓/欠壓 NC 傳感器，

- 多達 12 個溫度 (T) 傳感器，-55..+125 °C 范圍，

- 支持電子膨脹閥 (EEV)，6 針 EEV 連接：4 * 線圈 + 2 * 12V，

- 需要加熱時自動打開/關閉系統，

- 自動省電模式，

- 內置保護：冷啟動、過熱、短期斷電、功率過載、接地回路凍結、壓縮機防液體保護等，

- LED指示，

- 通過遠程顯示或本地串行（UART 5V）進行控制。

支持的制冷方案

- 帶電子膨脹閥 (EEV) 的熱泵 (HP)，

- 帶毛細管或 TXV 的 HP，

- 僅 EEV 控制器。

支持的安裝

- 室內：溫度幾乎穩定的房屋或技術建筑，

- 戶外：考慮到惡劣的氣候條件。經測試，室外 HP 安裝溫度低至 - 32 °C。

變更日志和歷史

- 2018：PCB原型，首次實際安裝，

- 2019：2層PCB、通孔元件、集成按鍵和顯示器（公共接入）、

- 2019：控制器重新設計，考慮開發和操作經驗，2層PCB，SMD，

- 2019-2021：安裝、開發、測試、修訂、重新設計（訪問受限），?

- 2021 年 2 月 6 日：產品在技術上完成并準備好供公眾使用。文檔和發布階段。

獲取您自己的 PCB 副本。集會。

- 下載 PCB Gerber 文件或在此處獲取您自己的副本，

- 訂購電子元件，見 BOM（材料清單）附錄，

- 在這里焊接電子元件，組裝說明。

固件上傳

此過程與其他 Arduino 相同：

- 連接 USB-> UART 轉換器，

- 啟動 Arduino IDE，

- 下載并打開固件文件，

- 在工具菜單中選擇板和 MCU（提示：我們使用的是帶有 328p MCU 的“迷你”板），

- 按界面中的“上傳”按鈕和 Arduino 上的“重置”。

對于具有舊引導加載程序的 arduino，您需要對其進行更新。（工具-> 刻錄引導加載程序）。

要成功編譯，您必須安裝“SoftwareSerial”、“OneWire”和“DallasTemperature”庫（請參閱工具 -> 管理庫）。

第一次無需任何調整就可以上傳固件。將其視為商業閉源控制器，您無法在其中微調內部選項。其他任何手動配置也不需要，只需上傳固件即可。您將看到錯誤 LED 指示并聽到嗶聲，因為沒有傳感器連接到您的控制器。請按照以下步驟操作。

自測

QA 測試可用于測試組裝板。

自檢可幫助您檢查繼電器、指示燈、揚聲器和溫度傳感器。

要運行自檢：

- 在源代碼標題中取消注釋這 3 個定義，

```

//#define SELFTEST_RELAYS_LEDS_SPEAKER //揚聲器和繼電器 QA 測試，取消注釋以啟用

//#define SELFTEST_EEV //EEV QA 測試，取消注釋以啟用

//#define SELFTEST_T_SENSORS //溫度傳感器QA測試，取消注釋啟用

```

- 上傳固件，

- 連接12V電源，

- 從 USB-UART 轉換器斷開 +5V 線。

要檢查 EEV 連接，您可以使用步進電機。如果您正在測試真正的 EEV，它將在第一次“嗶”之后關閉，在第二次“嗶”之后部分打開。如果不是，請檢查步進或 EEV 中心引腳是否連接到 +12V 并嘗試交換線圈末端引腳（EEV1..EEV4）。

要檢查溫度傳感器連接器，請壓接一組傳感器。將其一一插入所有傳感器連接器，并在串行控制臺中檢查結果。

測試完成后，注釋 3 自檢定義。

選擇您的安裝方案并取消注釋這些選項之一：

```

#define SETPOINT_THI //“暖地板”方案：“熱入”（Thi）溫度用作設定點

//#define SETPOINT_TS1 //“游泳池”或“水箱加熱器”方案：“傳感器 1”（Ts1）用作設定點，位于水箱中的某處

```

重新上傳固件。您的控制器已準備好首次啟動（接線后）?？赡苣肋h不需要更改其他選項。

接線（永久控制器安裝）。

這里沒有關于選擇正確位置以永久安裝控制器的說明。這取決于。您正在構建您的系統，并且您更了解“在哪里”和“如何”。

假設您已將控制器安裝到永久位置，下一步是接線。

盡管有很多端子，但接線非常簡單。

相位（電纜中的第一根電線）：

- 將“電源入口”線連接到“相”端子之一，

- 將“壓縮機”繼電器輸出連接到壓縮機輸入，

- 將“熱 CP”繼電器輸出連接到熱循環泵輸入（如果您使用的是空氣系統，則連接到室內機的風扇電源輸入），

- 將“Cold CP”繼電器輸出連接到冷循環泵輸入（或室外機的風扇電源輸入），

- 使用壓縮機加熱器時：將“曲軸箱加熱器”繼電器輸出連接到加熱器電纜（強烈推薦用于室外安裝和全年使用），

- 將電源線的所有第二根電線連接到板上的“中性”端子。

12V電源：

- 將第二個“相”和“中性”端子之一連接到 12V 電源的交流輸入端，

- 將 12V 電源輸出連接到 GND 和 12V

壓接和插入低壓連接器：

- 壓接 SCT013 傳感器線（該電路中唯一一種可互換線的低壓設備），連接并安裝在進相線上，

- 使用所需長度的電線將 RS485 壓接到遠程顯示器（注意 A 連接到 A，B 連接到 B，GND 連接到 GND），

- 將 12V 和 GND 次級端子壓接到遠程顯示器，

- 將 EEV 連接到 EEV 終端，

- 將所有 T 傳感器安裝在管道、絕緣管上，

- 壓接 T 傳感器陣列，您可以將每個陣列上的所有四根 GND 線壓接到一個 GND 連接器引腳，或者在靠近傳感器位置的某個位置進行 1 對 4 連接（+5V 線相同），

- 將 T 傳感器陣列插入適當的終端（如果您不需要控制所有溫度，請禁用并且不要安裝不必要的傳感器），

- 壓接和插頭壓力傳感器輸出：將第 1 根電線壓接至12V（端子右側輸出），將第 2 根冷側電線壓接到Pco（左），將第 2 根熱側電線壓接到Phi（中）；如果您的系統中沒有使用壓力傳感器，請使用假人。

您可能更喜歡使用端子和壓接連接器來焊接電線。但是在這種情況下，如果您想更改某些內容，則很難拆卸系統。這是你的選擇。

還有一個：記??！內有230V！不要在沒有必要的情況下打開相位。

你有沒有親手接過230V？如果是的話——你知道的。如果沒有 - 不要嘗試。

還要記住在固定位置安裝期間的動物和兒童。

控制與使用：串口控制臺

這是上傳固件后您將看到的熱泵控制器的第一個界面（工具->串行監視器）。

控制臺本身使用簡單，有幾個命令可用。輸入命令，按“發送”。幫助和熱鍵：

每 30 秒。（HUMAN_AUTOINFO選項）你會看到統計數據。例如，在您的壓縮機啟動后，您會看到如下內容：

在這個例子中，“熱入”~30 °C，壓縮機~80 °C 等等。熱泵（HP，壓縮機）開，熱水泵開，冷水泵開。功耗980瓦。

縮寫：參考主存儲庫。

此外，您將在串行控制臺中看到診斷消息。

如果您使用的是串行控制臺，請勿從 USB-UART 轉換器連接 +5V 線。

控制與使用：遙控顯示

這是最終用戶控制熱泵的一種方式。

最終用戶不想知道太多關于制冷劑、蒸發、排放溫度等的信息，所以這個顯示器設計得盡可能簡單。有關詳細信息，請參閱遠程顯示頁面。是的，這個顯示器也是開放產品，有可用的 Gerber、PCB 和源代碼。

控制和使用：服務顯示

有一天，我意識到帶有串行控制臺的上網本是一種很好的診斷工具，但我想要一個緊湊的工具來從熱泵中獲取最大的可用信息。于是，這個“快速組裝的服務展示”就出現了。它適用于任何地方，并且有一個好的移動電源，它可以工作 2-3 天，無需任何額外的電源。診斷顯示器是從頭開始構建的，這里沒有 PCB 和外殼（也沒有計劃創建它），因為我不認為這個服務顯示器是永久安裝的設備。

如果您想要一個緊湊且直觀的工具 - 此設備適合您，請查看服務顯示頁面

首次啟動熱泵系統并充注制冷劑

這是一個簡單的部分，但是如果您沒有經驗，則需要時間。

您已經進行了壓力測試和抽真空。是時候為您的系統充電了。

假設您不知道如何計算最近構建的系統中的制冷劑量，請按照以下步驟操作：

- 充入少量（例如 300 克）制冷劑，

- 為 Tae 或 Tbe 溫度的系統保護性停止做好準備，這是重新填充制冷劑時的正常系統行為，

- 打開熱泵電源，

- 壓縮機啟動后吸入溫度約為 -20 ...- 40 °C（根據壓力表上的吸入壓力），

- 對于單組分制冷劑：稍微打開 HVAC 儀表歧管的閥門并開始通過冷側的氣相添加制冷劑，

- 對于多組分制冷劑：翻轉制冷劑鋼瓶，非常輕微地打開 HVAC 歧管閥并開始通過液相添加非常少量的制冷劑，

- 繼續，直到吸入溫度（根據壓力計上的吸入壓力）比熱源溫度低約 10 ... 12 °C（例如：水和防凍液混合物入口處的溫度）閉合接地回路為 + 8 °C，因此吸入溫度應為 -2 ..- 4)，

- 關閉歧管閥，

- 在每一步檢查排放壓力：不應高于排放傳感器溫度 (Tbc)，

- 等待系統將目標加熱到幾乎穩定的溫度，在溫度升高（吸力降低）時添加少量制冷劑，

- 如果您確定加熱過程緩慢進行，請停止，

- 在系統穩定且熱泵正常停止（達到設定點）時進行最后查看和充電，這可能需要 12 小時或更長時間，

- 最終加注后，吸入壓力溫度和 Tae 傳感器溫度之間的差值應為 3 ... 6 °C。

這種算法在第一次和作為起點時都是好的和安全的。隨著您獲得經驗，您將獲得更容易和更快的經驗。

此外，在加注過程中使用“手動 EEV 模式”。

保護好眼睛，不要凍住手指。

提示

有關熱泵的更多信息，請查看Wikipedia HP 頁面。

如果您想了解“制冷系統的工作原理”，請閱讀 Patrick Kotzaoglanian 的書籍。

如果您需要更多技術細節、復雜方案、“如何通過溫度驅動 EEV”圖表等，請參閱供應商手冊（您可以在阿法拉伐手冊、丹佛斯指南等中找到所需的一切）。

有關制冷劑和機油類型的比較，請參閱 wiki。

個人經驗?

請注意，SCT013 傳感器和電流監測方案不能用于精確測量和精確 COP 計算。使用功率計進行準確的功率測量。

在溫暖的地板表面安裝溫度傳感器是一個壞主意 - 最好讓來自整個地板的“熱”水溫，如固件中所實現的那樣。

取決于天氣（取決于室外和室內溫度）的系統不適用于 30-150 平方米的建筑物。這樣的系統過于復雜，并且由于隨機通風而無法預測。并且還由于其他來源在房屋中散發的熱量的不可預測性。

我在 2019 年嘗試了使用滿液式蒸發器的方案，發現它非常棘手，然后拒絕使用它。

深度再生方案僅對某些制冷劑有用，并且僅在某些溫度范圍內有用。我也嘗試過深度再生。結果理論與實踐不謀而合，我也拒絕了這個想法。

一般來說，通過使制冷方案復雜化來贏得 1% 或 3% 的利潤是可能的，但這一切都會導致大量的時間和金錢成本突然變得微薄。

摘要：如果你想要實驗 - 實驗。想要可靠 - 使系統簡單。

更多詳細信息、附錄、微調選項、插圖、縮寫等，您可以在永久存儲庫中找到：https ://github.com/openhp/HeatPumpController/ 。

作者

gonzho АТ web.de (c) 2018-2021; 版權所有

執照

(c) 2018-2021 DAA 版權所有；gonzho AT web.de; https://github.com/openhp/HeatPumpController/。

根據 CC-BY-SA 許可證 v4.0 許可的文本、媒體和其他材料。

署名：任何衍生作品中必須明確署名 Valden Heat Pump Controller (https://github.com/openhp/HeatPumpController/) 原創作品。

共享和共享方式：如果您對重復使用的內容進行修改或添加，您必須根據 CC-BY-SA 許可證 v4.0 或更高版本對其進行許可。

表明更改：如果您進行修改或添加，您必須以合理的方式表明原始作品已被修改。

您是自由的：只要您遵守許可條款，就可以出于任何目的（甚至是商業目的）共享和改編材料。

在 GPLv3 下許可的固件源代碼。

本產品分發的目的是希望它有用，但不提供任何保證；甚至沒有對適銷性或特定用途適用性的默示保證。有關詳細信息，請參閱 GNU 通用公共許可證。

對于本產品中使用的第三方庫許可證，請參閱這些庫。

代碼

Github 倉庫

https://github.com/openhp/HeatPumpController/