Termometr dla KTY83

[roland]

Opracowałem prosty termometr dla czujnika KTY83. Prototyp zmontowałem i uruchomiłem na stole. Nie testowałem na rowerze, nie wiem jak z odpornością na zakłócenia.

Wyświetlaczem jest popularny moduł trzycyfrowego woltomierza taki jak często spotykany w manetkach albo stacyjkach. Kupiłem na próbę u chińczyka, wybadałem że na wejściu ma dzielnik ok 20:1 po usunięciu go mierzy napięcie z zakresu 0 .. 2.07 V co przekłada się na wskazania 0 .. 132. Inne woltomierze mają inne dzielniki/zakresy i mogą się nie nadawać.
Pomiędzy czujnikiem KTy83 a woltomierzem wstawiłem prosty układ który wziąłem z karty Philipsa. Pełni on rolę linearyzacji czujnika i dostosowuje jego zakres do woltomierza tak aby wyświetlane wskazanie odpowiadało temperaturze w stopniach. Trochę niedowierzałem tej linearyzacji ale zasymulowałem ją w ltspice i zakres 0 ... 140 stopni i wygląda świetnie:

kty83lin.png (6.81 KiB) Przejrzano 9366 razy

Schemat ostateczny wygląda tak:

a prototyp tak:

Do uzyskania 5V używam przetwornicy widocznej w prawym górnym rogu, to przetwornica izolowana co powinno pomóc ominąć problemy pętli masy i różnorakich zakłóceń, ta przetwornica ma marną wydajność prądową dla telefonu ale tutaj jest jej aż nadto.
Układ trzeba skalibrować, jeden potencjometr odpowiada za wzmocnienie drugi za przesunięcie, ja kalibrowałem dodatkowym czujnikiem KTY maczając go przemiennie w szklance wody z termometrem w temp. pokojowej ok 22 stopnie i w garnku z gotującą się wodą, niestety trzeba wielokrotnie to powtarzać bo wzmocnienie wpływa na przesunięcie.
Wzmacniacz operacyjny musi być koniecznie typu input/output rail-to-rail, ja użyłem MCP6002T.

c.d.n.

[szczur333]

nawet jak dokladnosc bedzie plus minus 5 stopni to biore

[Dede]

Przydało by sie jakiś moduł co odcina po przekroczeniu żądanej temperatury. Jak juz mamy wyświetlać to i tak sukces

[roland]

Moduł odcinania bez pomiaru temperatury, taki elektroniczny bimetal zrobiłem i zainstalowałem w rowerze żony, schemat jest prostszy no i odpada kalibracja, trzeba co prawda dobrać rezystor ustalający temperaturę odcięcia ale jego wartość można sobie wziąć z tabeli rezystywności czujnika, np dla KTY83 odcięcnie na powiedzmy 130 stopni, patrzymy w tabelę, tam jest 1993 omy, bierzemy 2K. Dodatkowo zamontowałem buzzer żeby wiadomo było dlaczego rower nie jedzie. Jak jest zainteresowanie to przerysuję tutaj ten schemat

[molpiku]

Zainteresowanie jest narysuj schemat.

[roland]

Rezystor w kółku 2K jest dla progu 130 stopni. Aby ustawić inną temperaturę trzeba zerknąć do karty katalogowej KTY83, znaleźć temperaturę i wybrać odpowiedni rezystor, tutaj ta tabela dla kilku temperatur (tempereatura w stopniach, opór w omach):

100, 1670
110, 1774
120, 1882
125, 1937
130, 1993
140, 2107
150, 2225
160, 2346
170, 2471

Rezystory oznaczone 1k3 koniecznie o tej samej wartości najlepiej z jednej serii, od ich równości zależy dokładność pomiaru. Wzmacniacz operacyjny jakikolwiek byleby pracował na 5V, może też być komparator. Brzęczyk można usunąć. Wyjście tranzystora zwiera do masy sygnał hamowania, podłączamy go pod sygnał z klamki hamulcowej sterowany 0V. Rezystancja KTY rośnie wraz z temperaturą, więc przerwanie połączenia (urwanie kabelków) z automatu uruchomi hamowanie, zwarcie zaś nie. Można go zastosować do termistora NTC ale trzeba zamienić rezystory 1K3 na 10K i zamienić wejścia wzmacniacza operacyjnego + i - ze sobą. Ja ten układ eksploatuję w rowerze żony od pół roku, ML45, QS 35H, 16S, masa i zasilanie z zasilania halli (tak wiem nie powinno się tego robić). Testowałem "na stole" i działał, natomiast jeszcze nigdy w jeździe nie odciął, żona lekka 50 kg a ten napęd ma ogromny zapas mocy.

pozdrawiam

Remigiusz

[roland]

Uwaga pomyliłem się w schemacie, trzeba zamienić wejścia wzmacniacza operacyjnego + i - ze sobą

[tas]

Wrzuć poprawiony schemat

[roland]

Zmontowałem i przetestowałem pierwszą sztukę termometru:

Powtórzyłem kalibrację korzystając z dwóch rezystorów precyzyjnych 1% ale okazała sie niepotrzebna, metoda z czujnikiem KTY i szklanką wody z termometrem i wrzącą wodą dała ten sam rezultat, pierwsze uruchomienie w rowerze i odczyt prawidłowy 22 stopnie tyle ile w domu.
Testy na rowerze: odczyt niewrażliwy na pobór prądu, nieważne czy 0 czy 40 amper temperatura ta sama. Reakcja termometru bardzo szybka, wyszedłem na dwór, ruszenie z manetki i temperatura skoczyła z 22 do 30 stopni. W trakcie jazdy osiągnąłem max 116 stopni przy długim podjeździe w 15 cm śniegu, prędkości kilkunastu km/h i prądzie 40 amper, pakieg 16S, potwierdza to powszechne opinie że 3K turbo jest przy 40A ciężki do przegrzania.
Niebawem zaktualizuję schematy termometru jak i zabezpieczeń termicznych.

pozdrawiam

Roland

[Dede]

To dobra wiadomość, czekamy na aktualizację schematu

[szczur333]

mozna kupic gotowca?
nie chce mi sie rzezbic

[roland]

Przedstawiam schemat termometru dla czujnika KTY83/110.

termometr_kty.png (8.66 KiB) Przejrzano 8536 razy

Układ ten przetestowałem i u mnie działa dobrze. Ze względu na banalność probleu zrobiłem go jako klasyczną analogową konstrukcję. Wartości elementów są na schemacie, wzmacniacz operacyjny to MCP6002 lub inny o właściwościach 5V, input-output rail-to-rail. Do zasilania użyłem przetwornicy izolowanej 5V i z wielu powodów zachęcam do jej użycia. Do dostania na aliexpress pod hasłem "DC 5V 1A Isolated Step Down buck converter" za kilka zł/sztuka. Wyjście przetwornicy zabezpieczyłem transilem 5V. Za wyświetlacz służy 3 cyfrowy woltomierz LED pod zakres 0 .. 100V Trzeba go przerobić usuwając dzielnik napięcia, wtedy napięcie z zakresu 0 .. 2.048V wyświetla jako 0 .. 128. Ja kupiłem moduły o nazwie: "Red/Blue/Green LED Panel Voltage Meter Mini LED Digital Display Voltmeter DC 0V to 99.9V Volt Tester" spod tego linku: https://www.aliexpress.com/item/32672983862.html Na schemacie są dwa potencjometry, służą do kalibracji układu jak i samego wyświetlacza-woltomierza bo zauważyłem że egzemplarze różnie mierzą to samo napięcie. Kalibrację można wykonać dwojako:
-przy pomocy czujnika KTY83, szklaki z wodą zimną z zanurzonym termometrem i np garnkiem z gotującą się na kuchence wodą. Daje to dwa znane punkty temperaturowe, ten z zimną w okolicach 20 stopni i 100 stopni.
-dwoma rezystorami precyzyjnymi, np 910 ohm = 12.8791, 1620 ohm = 95.0727, w razie braku można poszukać samodzielnie rozwiązując formułę "1000*(1+0.007635*(x-25)+0.00001731*(x-25)*(x-25)) - R" np na
https://www.wolframalpha.com/calculator ... calculator i podstawiamy pod R różne rezystancje w omach jakie mamy pod ręką, pierwiastek dodatni tego równania to temperatura dla tej rezystancji.
Potencjometr R2 skręcamy na maxa w prawo, R5 na środek następnie przemiennie przełączamy nasze dwa źródła (czy to rezystory czy to przenosząc czujnik KTY z wody wrzącej do zimnej) i kręcimy potencjometrami żeby wyświetlacz wskazywał poprawną temperaturę. Mi zajęło kilka cykli, wpierw kalibrowałem pierwszą metodą a potem drugą z rezystorami dla upewnienia się że nic nie spieprzyłem. Na rezystorach delikatnie musiałem tylko ruszyć R5. Po założeniu do roweru dobrze jest jakoś zmierzyć albo oszacować temperaturę silnika i delikatnie skorygować potencjometrem R5. Uwaga, termometr nie mierzy powyżej 128 .. 131 stopni w zależności od modułu woltomierza i należy mieć świadomość że wskazania zatrzymają się na tej wartości. Ja swój egzemplarz zmontowałem na płytce uniwersalnej lutując elementy kynarem. Nie mierzy też poniżej zera, odczyt zatrzymuje się na zerze. Na chwilę obecną nie ma możliwości żebym wykonał komuś ten układ, nie mam czasu jak i tych modułów woltomierzy sorry wybaczcie. Trochę pojeżdżę upewnię się co do działania a na wiosnę będę robił taki sam dla żony to wtedy może machnę kilka sztuk.

pozdrawiam

Roland

[roland]

Eksploatuję ten termometr już ponad rok, moc mojego napędu niemała bo 3.7 kW i nie zanotowałem żadnych zakłóceń czy dziwacznych wyników. Termometr ma jedną wadę, wyświetlacz LED jest zupełnie nieczytelny w słońcu, w praktyce w 50% przypadków szybki rzut oka nie pozwala na odczyt temperatury. Kupiłem u chińczyka tani miernik DM55-1 z wyświetlaczem LCD licząc przerobienie go na wyświetlacz, ustaliłem że jest on napędzany chińskim klonem ICL7106 ale żeby go użyć konieczne jest dołożenie przetwornicy na -5 V, uznałem że to kres rozwoju wersji analogowej i rozpocząłem pracę nad wersją bazującą na bieda mikrokontrolerze o takich z grubsza właściwościach:
-Dwukanałowy tzn dwa czujniki temperatury, np pomiar temperatury silnika i kontrolera
-Wspierane czujniki: KTY83, NTC10k, LM35, każdy kanał obsługuje dowolny z wyżej wymienionych czujników
-Wyświetlacz mini OLED na kierownicy (wstępnie sprawdziłem że czytelność jest zadowalająca)
-Wyjście transoptorowe do podpięcia pod klamkę hamulcową, aktywowane przekroczeniem zadanych progów temperaturowych.
-Zasilanie z napięcia instalacji przez przetwornicę izolowaną.
-Wygodna instalacja, auto detekcja czujników przy instalacji, żadnych kalibracji typu kręcenie potencjometrami i maczaniem czujników w lodzie i wrzątku.
Więcej ficzerów nie przewiduję, to ma być rozsądnie prosty termometr do ebajka a nie komputer typu mpe.

pozdrawiam

Roland

[roman]

Pozwolę sobie zapytać - jak postępują prace? Chętnie skorzystałbym z wersji cyfrowej.

[roland]

No tak słabawo idzie, prototyp na kabelkach działa, podstawowe oprogramowanie czujników i wyświetlacza też, wczoraj zacząłem rysować finalny schemat żeby zamówić PCB ale że się odezwałeś to dostaniesz ode mnie prototyp do testów razem z programatorem bo z pewnością trzeba będzie szlifować firmware.

[roland]

Uff uporałem się z pcbem i puściłem do produkcji 5 sztuk, to ciągle prototyp więc wyprowadziłem wszelkie możliwe interfejsy żeby mieć swobodę wyboru wyświetlacza i swobodę debugowania, zaskakujące kilka prostych klików i powstał render pcb:

[roman]

Wygląda zacnie. Czy trzeba dodatkowo coś do niego kupować? (Mam na myśli np wyświetlacz - jeśli tak to jaki?)

[roland]

Wyświetlacze które mam i chcę przetestować, wiem także gdzie je kupić w razie czego.

1 eink, najlepiej czytelny, najdroższy i wolno się odświerza
2 lcd od nokii z podświetleniem, czytelny i w słońcu i w nocy
3 lcd 128x64 bez podświetlenia
4,5,6 oled o dużej jasności i różnych wielkościach.

2,4,5,6 mam oprogramowane reszta nie ale to kwestia jednego wieczoru.
Do wyświetlaczy będę drukował obudowy na drukarce 3D.
To taki z grubsza plan, tempo prac jest takie sobie, to taki projekt robiony w wolnym czasie po godzinach a równolegle też zajmuję się innym projektem z branży lotniowo paralotniowej.

pozdrawiam

Roland

[roland]

Zlutowałem i uruchomiłem pierwsze dwie płytki.

c.d.n.

[roland]

Z grubsza wszystko działa, pomiar temperatury pcb, dwa kanały pomiarowe też chociaż aby obsłużyć prawidłowo NTC 10K musiałem zmniejszyć prąd pomiarowy z 1mA do 0.4mA a mniejszy prąd to większa podatność na zakłócenia, zostawiłem jeden kanał na 1mA drugi uniwersalny na 0.4mA i zobaczę jak to się sprawdzi, autodetekcja czujników też wstępnie działa, nie wyjaśniłem jeszcze zawyżonych o 5 stopni wskazań z czujnika KTY, nawet pomierzony multimetrem daje zawyżony opór, może taka jego natura że posiada odchyłki i potrzebna jest korekcja. W swoim rowerze mam silnik 3K turbo z dwoma czujnikami: NTC i KTY więc to będzie doskonała platforma do testów.
Trochę przybiła mnie cena cpu, dwa lata temu brałem je po 5 zł za szukę a teraz ponad 60 zł całe szczęście mam pewien zapas, po ustabilizowaniu oprogramowania przytnę je żeby zmieściło się na tańszej wersji z mniejszą pamięcią.

[roland]

Aktualizacja:

Podciągnąłem oprogramowanie, z ciekawostek z mojego innego projektu przeniosłem i uruchomiłem moduł konsoli dostępny przez uart i moduł bluetooth dzięki czemu można z terminala tekstowo wywoływać różne komendy, podglądać i programować to i owo. To jest konsola 'developerska' i użytkownik nie będzie jej potrzebował.
Kupiłem trochę rezystorów precyzyjnych 0.1% i skonstruowałem drabinkę rezystorową (widać na górze zdjęcia) do kalibracji pomiarów, całe szczęście moduł pomiarowy działa liniowo tak jak się spodziewałem i jest tylko niewielki błąd przesunięcia zera i z drugiej strony przy zbliżaniu się do maksymalnego zakresu pomiaru gdzie źródło prądowe przestaje być idealne. Problem istotny dla czujnika NTC10K który ma gigantyczną zmianę oporu.
Teraz zmieniam wyświetlacz na nr 4 z poprzednich zdjęć no i kolejne testy już będą nie na stole ale w rowerze.
Z ciekawostek, spaliłem jeden czujnik NTC10K dmuchając na niego lutownicą z gorącym powietrzem o temperaturze 110 C. Padł w taki sposób że ma opór nieskończoność.

[roland]

Aktualizacja:
-Docelowy ekran OLED, obudowa na wyświetlacz z przyciskiem (przycisk na dole obudowy) do kierownicy, składana i skręcana dwiema śrubkami (tymczasowo druty zamiast śrubek).
-Zmiana komunikacji ekranem z I2C na SPI jako dużo bardziej odporny na zakłócenia.

c.d.n.

[roland]

Skończyłem oprogramowanie ekranów z których jestem jako tako zadowolony

Główny ekran: lewo, prawo temperatura kanałów 1 i 2, przy alarmach wskazania mrugają, poniżej debugowo temperatura pcb, czas działania, zmierzone rezystancje czujników

Ekran kalibracji, wygląda odstraszająco ale wystarczy poczekać aż na dole wyświetli się "Core Y Ch0 Y Ch1 Y" i zatwierdzić kalibrację przyciskiem.

Ekran ustawiania alarmów, uruchomiony alarm mruga wyświetlaną temperaturą dodatkowo aktywuje transoptor który można sobie podpiąć równolegle do czujnika hamulca co odłączy sterownik.
Jednoprzyciskowa nawigacja po ekranach działa intuicyjnie, ustawianie alarmów trochę karkołomne.
c.d.n.

[roland]

Skończyłem i przetestowałem na rowerze prototyp, działa doskonale na moim rowerze z 3K Turbo i prądzie z aku max 60A, podłączyłem do dwóch kanałów termometru obydwa czujniki silnika, ciekawostka: czujnik KTY ma mniejszą zwłokę, szybciej reaguje przy wzroście temperatury i później przy jej spadku, w najbliższych dniach więcej detali...

[tas]

2 czujniki to takie podwójne zabezpieczenie można by powiedzieć.
Czy po osiągnieciu jakiejś tam temperatury granicznej zmienia się stan na jakimś pinie co by np rozłączyło nam przekaźnikiem stacyjkę lub przywarło masę na przewód hamulca?

[roland]

Szybka odpowiedź, termometr ma 2 kanały pomiarowe, na tą chwilę kanał pierwszy jest uniwersalny, przyjmuje czujnik KTY83 lub NTC10K, kanał drugi ma większy prąd pomiarowy i przez to lepszą odporność na zakłócenia i pasuje tylko do czujnika KTY83. Ja podłączyłem obydwa do czujników silnika ale osoby mające problemy z przegrzewającymi sterownikami mogą jednym kanałem monitorować temperaturę silnika a drugim sterownika.
Alarmy są konfigurowane na każdym kanale, przekroczenie temperatury alarmowej powoduje miganie temperatury na wyświetlaczu oraz załączenie transoptora (zapewnia on izolację masy) który można podpiąć równolegle do czujnika na przewodzie hamulca co będzie rozłączać napęd.

[roland]

Aktualizacja, prace stoją od miesiąca, mam urwanie głowy sprzedałem mieszkanie, kupuję mieszkanie, większość dobytku jak i termometry spakowane w kartonach, do końca lutego odpakuję się i wznawiam pracę.

[Dede]

Jest możliwość kupienia wyświetlacza?
Właśnie chciałem zastosować do swojego projektu a taki wyświetlacz byłby idealny

[roland]

Dede co masz na myśli ? Sam wyświetlacz OLED jest do kupienia na ali albo allegro, obudowę zaprojektowałem i wydrukowałem, mogę udostępnić pliki stl natomiast co do całego zestawu termometru to już praktycznie skończyłem kolejne dwa kompletne prototypy i będę miał do oddania za darmochę do używania i testów, chcesz jeden to daj znać, w zamian chcę informacje o zauważonych uwagach żeby go udoskonalić, czasami przepalić firmware, dołączam programator i wszelkie instrukcje.

[Dede]

Jestem chętny do testowania.
Mogę nawet zapłacić za kompletny zestaw bo części kosztują i twój czas na budowę.
U mnie z czasem to różnie więc nie chce budować od początku tylko kupić i założyć u siebie już zrobionego.
Buduje fatbike na dwóch silnikach więc dwa silniki pod kontrolą temperatury się przyda.

[roland]

Dede jakie masz czujniki temperatury w silnikach ? KTY czy NTC ? Jeden kanał zrobiłem uniwersalny na obydwa czujniki, drugi tylko na KTY, różnią się prądem pomiarowym a przez to odpornością na zakłócenia (pod KTY ma większą odporność) lecz jeśli masz tam czujniki NTC to muszę obydwa kanały zrobić jako uniwersalne przed dostarczeniem tobie.

[Dede]

Będę miał dwa kTY83 nie przewiduje NTC bo mają za mały zakres temperatury i duży margines błędu przy 150°C.
Silniki będę kupować i sterowniki więc mi się tam nie spieszy ale tak za dwa miesiące bym chciał montować taki wskaźnik temperatury.
Narazie robię listę części do kupienia projekt jest początkowej fazie budowy.

[zielony71]

Kurcze super projekt, chętnie bym potestował, tylko że na elektronice znam się jak kura na pieprzu.
Czy byłaby możliwość wypożyczenia prototypu (odpłatnie) na testy?
Testuję akurat silnik podając mu napięcia i prądy znacznie większe niż należy, więc miałbym sporo okazji do zadziałania odcięcia