|
Voor minder dan vier euro bestelt u de W1209, een thermostaat die een relaiscontact sluit of opent op het moment dat de temperatuur hoger wordt dan een triggertemperatuur. Door middel van drie drukknopjes kunt u zeven parameters programmeren.
|
Kennismaking met de W1209
Wat wordt geleverd
De module kost, inclusief een acryl behuizing en een temperatuurprobe, € 3,31. Voor dat geld krijgt u een compleet gemonteerd printje van 48 mm bij 40 mm, een bouwpakketje van een acryl behuizing en een waterdichte temperatuursensor die werkt volgens het NTC-principe. Deze sensor wordt geleverd met een kabeltje van 45 cm en een connector die u in het printje kunt pluggen. Drie zeven-segment displays geven de actuele temperatuur weer met een resolutie van 0,1 °C en worden gebruikt als hulp bij het programmeren van de module. Voor die programmering staan drie miniatuur drukknopjes ter beschikking. Via een viervoudig printkroonsteentje kunt u de voedingsspanning van 12 Vdc en de belasting aansluiten. Het interne relais heeft één contact dat 5 A kan schakelen bij maximaal 240 Vac of 10 A bij maximaal 14 Vdc. Een LED'je gaat branden als het relais is ingeschakeld. De programmering wordt opgeslagen in een niet-vluchtig geheugen zodat deze bewaard blijft ook als u de voedingsspanning uitschakelt.
 |
| De W1209 in zijn transparante behuizing met externe temperatuurprobe. (© 2018 Jos Verstraten) |
- Fabrikant: Caizhixing Electronic o. Ltd
- Temperatuur bereik: -50 °C tot +110 °C
- Meetresolutie tussen 10 °C en 99 °C: 0,1 °C
- Meetnauwkeurigheid: ±0,1 °C
- Meetfrequentie: 2 Hz
- Sensor: NTC, 10 kΩ
- Lengte sensorkabeltje: 45 cm
- Voedingsspanning: 12 Vdc
- Standby voedingsstroom: 35 mA
- Actieve voedingsstroom: 65 mA
- Schakeluitgang: relaiscontact, 10 A max.
- Afmetingen print: 48 mm x 40 mm x 14 mm
- Afmetingen behuizing: 59 mm x 52 mm x 17 mm
Het schema van de W1209
In onderstaande figuur is het volledig schema van deze thermostaat voorgesteld. Hart van de schakeling is een acht bit microcontroller van het type STM8S003F3P6. Deze controller heeft een 8 kB flash-geheugen aan boord, meer dan genoeg voor het eenvoudige programma dat deze thermostaat nodig heeft. De NTC-probe wordt gevoed uit een gestabiliseerde spanning van +5 V en is opgenomen in een weerstandsdeler met R2. De sensorspanning stuurt de analoge ingang nummer 6 op pen 3. De uitgang PA3 stuurt via een weerstandsdeler R7/R1 de transistor T1 in geleiding als de software van mening is dat het relais bekrachtigd moet worden. De LED die het inschakelen van het relais visualiseert wordt gevoed uit de +5 V voeding van de processor via de voorschakelweerstand R4.
De diode D1 beschermt de schakeling tegen het verkeerd aansluiten van de 12 V voedingsspanning. Via een stabilisator AMS1117 wordt uit de 12 V een spanning van 5 V afgeleid voor het voeden van de microcontroller, de LED en de sensor.
 |
| Het volledig schema van de W1209. (© 2018 Jos Verstraten) |
Het enige dat u aan dit 'bouwpakket' moet bouwen is de print in de behuizing monteren. Zoals bij veel goedkope Chinese elektronica modules bestaat de behuizing uit zes op maat gesneden plaatjes acryl die u met enige moeite moet bevrijden van de papieren onder- en bovenlagen. Zoals wij reeds eerder bij dit soort constructies hebben geconstateerd, past het allemaal niet helemaal probleemloos in elkaar. Om iets langere schroefjes uit te sparen zit de onderplaat te dicht op de printplaat, waardoor de uitstekende draadjes van de onderdelen er voor zorgen dat de onderplaat krom komt te staan. Knip dus eerst zoveel mogelijk van die draadjes af! Om dezelfde reden steekt het relais gedeeltelijk uit de bovenplaat van de behuizing.
Ergerniswekkend is het feit dat men er niet aan gedacht heeft dat u de module ergens op moet bevestigen. Als men de onderplaat twee centimeter breder had gemaakt en voorzien had van twee extra gaatjes, was dit probleem opgelost.
Via gleufjes in de bovenplaat kunt u met een kleine schroevendraaier de drie drukknopjes indrukken en kunt u de schroefjes van het printkroonsteentje en de connector voor de sensor benaderen. Dat u de drukknopjes niet met de hand kunt bedienen is niet zo erg. U moet deze knopjes toch alleen maar even bedienen om de module naar uw wensen te programmeren, nadien laat u deze knopjes met rust.
 |
| De zes plaatjes acryl waaruit de behuizing is samengesteld. (© 2018 Jos Verstraten) |
In onderstaande foto is aangegeven waar de componenten op het printje voor dienen. Naast het display zijn vier printgaatjes voorzien voor als u de behoefte zou voelen de microcontroller zélf te herprogrammeren. Als u gaat googlen op 'programming the W1209' treft u bijvoorbeeld een pagina aan, waarin de module zuiver softwarematig wordt omgebouwd tot een temperatuurlogger.
 |
| De componenten op het printje. (© 2018 Jos Verstraten) |
Het werken met de W1209
Aansluiting van de belasting, de sensor en de voedingsspanning
U kunt de relaisschakelaar gebruiken voor het rechtstreeks schakelen van de 230 Vac voedingsspanning voor een elektrisch kacheltje of een airco. U kunt de schakelaar belasten tot een vermogen van ongeveer 1.000 W.
Na het inschakelen van de voedingsspanning zet de W1209 onmiddellijk de actuele temperatuur op het display.
Instellen van de triggertemperatuur
Het eerste dat u moet instellen is de triggertemperatuur waarbij de thermostaat in actie moet komen door het in- of uitschakelen van het relais. Dat gaat als volgt:
- Druk even op de 'SET' drukknop, het display gaat knipperen.
- Verhoog of verlaag de uitlezing per 0,1 °C met de '+' en '-' knopjes.
- Bevestig de instelling door een druk op 'SET'.
Het programmeren van de thermostaat
De thermostaat heeft zeven parameters, genummerd van 'P0' tot en met 'P6', die u kunt instellen. Het programmeren van die parameters gaat erg eenvoudig in vijf stappen:
- Druk langer dan drie seconden op de 'SET' drukknop en laat de knop weer los. U ziet nu 'P0' op het display verschijnen.
- Met de twee drukknopjes '+' en '-' kunt u door de zeven parameters scrollen.
- Bevestig de keuze door een druk op 'SET'.
- Wijzig de parameter met '+' en '-' tot de gewenste waarde op het display verschijnt.
- Bevestig de instelling door een druk op 'SET'.
P0, Heater of Cooler
Deze parameter heeft maar twee instellingen, 'H' of 'C'. In het eerste geval werkt de thermostaat als heater. Dat wil zeggen dat het relais ingeschakeld blijft tot de actuele temperatuur gelijk wordt aan de triggertemperatuur. Als u de thermostaat als cooler gebruikt, schakelt het relais eerst in als de actuele temperatuur gelijk wordt aan de triggerwaarde.
P1, hysteresis
Met deze parameter voegt u een drempel in tussen de in- en uitschakeltemperatuur van het relais. U kunt deze drempel instellen tussen 0,1 °C en 30,0 °C. De werking van deze parameter is in onderstaande figuur verduidelijkt. Stel dat u P0 instelt op 'H', de triggertemperatuur op 22 °C en de hysteresis op 1 °C. Het relais blijft ingeschakeld tot de omgevingstemperatuur is gestegen tot 22 °C. Op dat moment valt het relais af en wordt uw verwarmingsapparaat uitgeschakeld. De kamer warmt echter, als gevolg van de restwarmte in het apparaat, nog verder op tot 23 °C. Even later begint de ruimte weer af te koelen. Het relais schakelt niet opnieuw in als de temperatuur is gedaald tot 22 °C, maar eerst bij een temperatuur van 21 °C.
De hysteresis zorgt ervoor dat het relais en de daardoor bediende apparatuur niet te vaak in- en uitschakelen, hetgeen de levensduur verlengt.
 |
| Het begrip hysteresis grafisch toegelicht. (© 2018 Jos Verstraten) |
Met P2 kunt u de maximale waarde van de triggertemperatuur begrenzen. U kunt deze parameter opvoeren tot maximaal 110 °C. Het nut hiervan is dat door deze programmering het onmogelijk is dat iemand per ongeluk een te hoge triggertemperatuur instelt.
P3, laagste limiet
Deze parameter definieert de minimale waarde van de triggertemperatuur die iemand kan instellen. De limiet bedraagt -50 °C.
P4, calibratie factor
Met deze parameter kunt u een correctiefactor tussen -7 °C en +7 °C instellen, die bij de gemeten temperatuur wordt opgeteld of er van wordt afgetrokken. Als u beschikt over een geijkte thermometer kunt u met deze parameter de geleverde sensor afregelen. Deze optie is handig als u de sensor met een lange kabel met de W1209 verbindt. Vergeet niet dat het meten van de temperatuur neerkomt op het meten van de weerstand van de sensor en dat de weerstand van de kabel naar de sensor mee wordt gemeten.
P5, vertraging op de inschakeltijd
Stelt een tijd in tussen nul en tien minuten tussen het bereiken van de triggertemperatuur en het in- of uitschakelen van het relais.
 |
| Het programmeren van de vertragingstijd van het inschakelen van het relais. (© 2018 Jos Verstraten) |
Hiermee kunt u een temperatuur invoeren waarboven het relais in ieder geval uitschakelt. Als de gemeten temperatuur hoger wordt verschijnt bovendien 'HHH' op het display.
De W1209 getest
Nauwkeurigheid van de temperatuur
Een NTC heeft een alles behalve lineair weerstandsverloop in functie van de temperatuur. Bij microcontroller gestuurde thermometers wordt deze niet-lineariteit gecompenseerd door het invoeren van een tabel met compensatiewaarden in het geheugen. Door deze waarden bij de gemeten weerstandswaarden op te tellen of er van af te trekken wordt de niet-lineariteit omgezet in een lineair verband
Uiteraard waren wij benieuwd hoe de nauwkeurigheid van zo'n extreem goedkoop apparaatje er uit ziet. Wij hebben de uitlezing van de NTC-sensor vergeleken met deze van een type-K thermokoppel gekoppeld aan een nauwkeurige thermometer van Lascar. Het thermokoppel was in goed thermisch contact gebracht met de sensor. Uiteraard hebben wij de calibratie-factor ingesteld op 0. De resultaten ziet u in onderstaande grafiek. Op de horizontale as zijn de temperaturen uitgezet die werden gemeten met de referentie-meter. Op de verticale as staan de resultaten van de W1209. De blauwe lijn geeft het ideale verband weer, de rode de gemeten waarden. De nauwkeurigheid en lineariteit vallen dus best mee. Weliswaar is de door de fabrikant opgegeven nauwkeurigheid van ±0,1 °C complete kolder, maar wij hadden niets anders verwacht. De gemiddelde fout bedraagt ±1,43 °C en dat is voor een thermostaat goed genoeg. Rond kamertemperatuur (+20 °C) is de fout het geringst maar de afwijking loopt op, zowel naar lagere als naar hogere temperaturen. Bij een referentie-temperatuur van -5 °C gaf de W1209 een temperatuur van -7,2 °C aan. Bij een referentie-temperatuur van +100 °C beweerde de module dat het +102 °C was.
 |
| De meetresultaten van de test van de nauwkeurigheid en de lineariteit. (© 2018 Jos Verstraten) |
W1209 DC 12 V, -50 to +110 °C Temperature Control Switch
