0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Почти умный» тёплый пол на Arduino

«Почти умный» тёплый пол на Arduino

Мой обычный вечер — это посиделки за компьютером. Холодными вечерами частенько появлялось желание сделать моё место отдыха комфортнее. Точнее, периодически было просто холодно ногам. Идеи были различные, вплоть до покупки USB тапочек с подогревом. Однако, все они казались мне нелепыми и отметались. И вот однажды, просматривая YouTube канал одного из любителей Arduino, я наткнулся на видео, где рассказывалось про инфракрасную плёнку. Увидев эту плёнку, я сразу понял: «Вот то, что мне надо!»

Данный проект можно кратко описать так: я положил кусок инфракрасной плёнки под дополнительный слой паркета, добавив к нему систему автоматического управления с помощью Arduino, нескольких датчиков и VB.NET. Теперь по порядку, что и как получилось.

Disclaimer

Я занимаюсь проектами подобного рода уже несколько лет, делаю для себя. Делаю, чтобы делать: сам процесс для меня гораздо интереснее, чем конечное решение. Именно поэтому описание процесса и экспериментов приведены ниже со столь детальными подробностями. Использование элементов иногда не совсем оправдано с финансовой точки зрения — это я понимаю. Периодически я что-то меняю (в подходе, в элементах), но точно не собираюсь переходить на готовые решения, так как это будет просто неинтересно.

Почему «почти умный»? Я бы не назвал измерение температуры и управление реле с таймером «умным». Как задел на будущее — есть идея усовершенствовать алгоритм управления, добавив функции обучения. Вот тогда этот проект можно будет назвать как-то иначе.

  • интересно получить конструктивную критику/идеи
  • познакомить сообщество с инфракрасной плёнкой

Покупка

Решив, что перед действиями следует подготовиться, я отправился в поисковики с целью найти больше информации и отзывов. Комментарии рознились. Кто-то называл плёнку идеальным отопительным элементом и говорил, что успешно обогревает целые дома, кто-то жаловался на полную бесполезность и уверял, что это всё «развод». Я решил экспериментировать, так как люблю новые штуки.

  • Ширина плёнки (50, 80, 100см)
  • Длина (от 2-ух метров) (где-то была информация, что при ширине 50см максимально допустимо использовать до 6 метров плёнки в одном отрезке на одно подключение (источника данных нет))
  • Наличие в комплекте термостата
  • Наличие в комплекте поставки креплений (типа крокодил) для подключения питания к плёнке (судя по комментариям — важный момент, поскольку некоторые типы китайских креплений со временем ослабевают и контакт ухудшается вплоть до полного исчезновения)

Для эксперимента мне требовался лишь небольшой кусок «волшебной» плёнки, поэтому главным критерием для покупки была цена и минимальность комплектации (без термостата и креплений).

Проверив цены, я остановился на одном предложении на AliExpress. Продавец предлагал 2 метра плёнки шириной 50 сантиметров за 8€, без термостата и креплений, однако за доставку просил ещё столько же. Это получался самый приемлемый вариант. Я сделал заказ и стал ждать посылки. Примерно через 3 недели кусок плёнки уже лежал у меня дома.

Первый тест

После того как плёнка оказалась у меня, я поставил себе первую задачу: проверить работает ли это вообще. Для сборки первого прототипа я использовал три доски ламината, оставшиеся после недавнего ремонта.

Процесс сборки элементарен:
  1. Отрезал плёнку нужной длины (мне хватило примерно 100см. теоретически можно резать почти в любом месте)
  2. Подключил клеммы (Здесь интересный момент, что плёнка ламинирована полностью с обоих сторон. Даже если контактная полоса выглядит как большой медный контакт с одной стороны плёнки (смотри фото после получения посылки) – прямого доступа к контакту всё равно нет. Если использовать свои клеммы, то сначала нужно проковырять ламинированный слой)

Включил, замерил потребление. Мощность, потребляемая моим куском плёнки, составила 105 Ватт. Если кто-то решит использовать подобную плёнку, может рассчитывать потребление как 200-210 Ватт на квадратный метр. Никаких «пусковых токов» я не наблюдал, потребление стабильно, пока есть питание и со временем не уменьшается. Конечно, не забываем, что использование термостата введёт свой коэффициент в конечные расчёты потребления.

Я встал на пол и стал ждать эффекта. Во время теста периодически переходил на обычный пол, чтобы не упустить изменения, если температура будет подниматься плавно. По прошествии нескольких минут я ощутил приятную теплоту, идущую от пола. Минут через 15 пол уже жарил так, что находиться на нём было некомфортно. Эксперимент можно было считать удачным, так как было ясно видно, что плёнка может дать необходимый уровень теплоотдачи, чтобы обеспечить мои потребности.

Реализация «умной» части

За время ожидания посылки у меня в голове сложилась довольно чёткая картина того, как будет работать мой тёплый пол. Так как это уже не первый мой проект — я решил по максимуму использовать уже существующие наработки. По сути, к управлению температурой пола я решил применить тот же алгоритм и схемы, что и для автоматического управления светом.

  1. Мы включаем свет, если уровень освещения ниже заданного
  2. Мы включаем реле на определённый промежуток времени
  3. Мы включаем реле, только если есть информация от датчика движения
  1. Мы включаем подогрев, если уровень температуры ниже заданного
  2. Мы включаем реле на определённый промежуток времени
  3. Мы включаем реле, только если есть информация от датчика движения

Своего рода блок-схема всего решения. Прошу не судить схему строго – нарисовал её специально для публикации, чтобы был понятен способ подключения и не заморачивался с подбором правильных иконок.

Реле питания пола

Для управления питанием используется связка из двух плат.

  • Места крепления в мою стойку автоматики (4 креста по бокам)
  • Разъём RJ-45 для портов входа/выхода (разговора про сеть нет — просто я использую эти разъёмы для коммутации)
  • Вход для 12В (если используется в подключаемой плате)
  • Два сопротивления на 10 кОм для подключения аналоговых датчиков
  • Места крепления в мою стойку автоматики (4 креста по бокам)
  • Содержит JK-триггер для запоминания последней команды
  • Мост питания L298D, чтобы передавать повышенный ток на катушку реле
  • Реле 5В или 12В в зависимости от версии
  • Несколько светодиодов для отображения состояния
  • Почему две платы? Реализация скопирована из уже существующего управления светом, где мне так удобнее. Если бы делал с нуля – скорее всего плата была бы одна.
  • Зачем триггер? Действительно, для данного решения мне кажется он излишен. Просто в одной из предыдущих версий системы управляющий контроллер не был подключен к мосту L298D постоянно, а подключался мультиплексором. Поэтому существовала необходимость помнить установленное состояние.
  • Почему L298D, если можно использовать оптическую развязку? Опять же наследие и пачка давно купленных по 3€ L298D.
Датчики температуры и движения

Делать отдельную плату для датчиков движения и температуры я не стал. Датчик движения поставлялся с удобными контактами и крепить его на дополнительную плату было бы нелогично. Подключение датчика температуры задача тоже не сложная — требуется только одно дополнительное сопротивление. В итоге, можно сказать «на скрутке», я собрал часть с датчиками.

Датчик температуры засунут внутрь оплётки CAT5 кабеля, так как имел очень тонкие контакты и на ощупь казался очень хрупким.

Корпус

Предполагалось, что все управляющие элементы будут валяться под столом на полу. Из этого следовало, что будет не лишним сделать нечто похожее на корпус, чтобы систему нельзя было легко повредить, случайно задев ногой. Для корпуса была использована коробочка, предназначенная для хранения мелких вещей.

Корпус в сборе

Сбоку прорезаны отверстия для датчиков

Конечный вариант.

Вот так всё выглядит после установки. Примерная зона срабатывания датчика движения обведена. Рисовал по ощущениям – когда срабатывает, а когда нет.

Снимок экрана с окном управляющей программы на компьютере
(Как упоминалось, управляющая логика была скопирована с системы управления светом, поэтому на форме можно заметить надписи «Light» вместо «Temperature»)

Заключение

Как во время тестирования, так и во время работы данного решения в собранном виде обнаружились некоторые проблемы и нюансы. Большинство из них связано с электрическими и физическими характеристиками применённой схемы и их описание выходит за рамки данной публикации. Возможно позднее я опишу нюансы более детально в отдельном посте. Инфракрасная плёнка показала себя как интересный материал, и я вполне могу рекомендовать её для применения. Возможно ли применить её как единственный источник отопления в помещении и какое будет при этом потребление электроэнергии – я не знаю.

В общем, с момента «запуска» проекта прошло уже несколько месяцев. Мой «почти умный» тёплый пол работает отлично и выполняет своё предназначение на 100%, хотя иногда и приходится подстраивать желаемую температуру.

Универсальный контроллер для систем отопления ZONT H-1000

Универсальный контроллер для дистанционного управления системой отопления с функцией приготовления горячей воды.
6 управляемых выходов "открытый коллектор", поддержка управления по цифровой шине OpenTherm, E-BUS или Navien через дополнительный адаптер (в комплект поставки не входит).

ZONT Н1000+ – универсальный контроллер, предназначенный для автоматизации инженерных систем и дистанционного управления ими. Контролирует и управляет системой отопления с функцией приготовления горячей воды. Прибор обладает возможностями гибкого программирования для решения задач автоматизации котельной. Алгоритм работы контроллера может учитывать температуру наружного воздуха и недельное расписание.

Контроллер ZONT H1000+ управляется автоматически по запрограммированному алгоритму или вручную – через личный кабинет веб-сервиса, мобильное приложение или дозвон.

Определяемся с выбором

Автоматические системы, обеспечивающие управление теплым полом, предназначены для поддержания заданных температурных параметров прямого и обратного теплоносителя, воздуха или какой-либо поверхности. После наладки и запуска такое оборудование функционирует без непосредственного участия человека, позволяет экономно расходовать энергоресурсы. В зависимости от поставленной задачи, места монтажа и других факторов управляющие устройства подразделяются на несколько типов, обеспечивающих:

Управление теплым полом через пульт

Пример монтажа проводного регулятор температуры теплого пола. Управление через пульт.

  • Групповое управление качественными показателями нагревательного процесса. Осуществляется на источнике тепла, смесительные узлы, а также по принципу «климат-контроль».
  • Зональное (индивидуальное) регулирование, предназначенное для стабильного поддержания заданной температуры в каждом подключенном к отопительной системе помещении.
  • Комплексное управление, подразумевающее комбинирование группового и индивидуального оборудования из-за некоторых сложностей решения поставленной задачи более простым способом.

Обычно индивидуальное регулирование посредством термостатов, размещенных в каждой комнате, способно полноценно контролировать температурный режим, а контроллеры теплого пола в этом случае можно устанавливать в качестве вспомогательной опции.

Важно: Оборудование группового типа не может полностью заменить индивидуальное, поэтому в отдельных ситуациях специалисты рекомендуют устанавливать комплексные системы.

Что нужно знать?

Терморегулятор для теплого пола с Wi-Fi: выбираем «умный» термостат

Wi-Fi терморегулятор – это устройство для контроля температуры в доме. С помощью термостата можно программировать работу теплого пола, газовых котлов, батарей, в общем, любой системы отопления. При этом не требуется постоянный контроль и настройка девайса.

«Умный» термостат имеет IP адрес. Это дает возможность подключить его к домашней сети «по воздуху» и управлять с ПК или смартфона. Некоторые модели могут посылать оповещения на электронную почту. Есть такие, которыми можно управлять, находясь вне дома. Вы можете прибавлять или убавлять температуру в системе отопления, в некоторых моделях можно даже составить расписание.

Производители утверждают, что «умная» автоматика для дома позволяет экономить расход электроэнергии и газа на 30-40%!

Что такое Unibox

Для регулирования системы теплого пола в отдельном помещении можно собрать устройство из отдельных комплектов оборудования, благо, что в продаже сейчас все есть, но оно будет громоздко и выглядит не очень лицеприятно. Есть удобные, компактные устройства, называемые «унибокс», предлагаемые некоторыми производителями отопительных систем.

Унибокс состоит из общего латунного корпуса, в котором смонтирован двухходовой кран с управляющим терморегулятором, предназначенным для регулировки температуры теплоносителя, крана Маевского — для сброса воздуха и присоединительных цанговых фитингов. Все это собрано в аккуратной пластиковой коробке, на лицевой стороне, которой, выведен регулятор температуры.

Схема подключения унибокса для теплого пола.

По сути дела, присоединение к системе отопления выполняется по аналогии с обычным радиатором отопления. На рисунке видно, что начало трубы теплого пола подключается к линии подачи отопления, а «унибокс» подключен к линии обратки.

Выбор ламината для теплого пола

Выбор ламината всегда зависит от личных предпочтений и бюджета. Вы можете выбрать панели коммерческого класса с повышенной устойчивостью к высокой проходимости и механическим воздействиям. Либо остановиться на более доступым классических вариантах. Однако специалисты не рекомендуют экономить на материале.

vybiraem-laminat-pod-elektricheskij-teplyj-pol5.jpg

Ламинат в дизайне гостиной

Ламели ламината всегда имеют верхний зщитный слой. Чем дешевле ламели, тем более токсичный состав используется для защиты. При незначительном нагревании напольного покрытия могут выделяться ядовитые пары формальдегида. Это небезопасно для эксплуатации в жилом пространстве. Поэтому лучше переплатить за более экологичные материалы.

vybiraem-laminat-pod-elektricheskij-teplyj-pol6.jpg

Ламинат в интерьере

Еще один момент, на который также стоит обратить внимание: устойчивость ламината к термическому воздействию. Чем выше данный параметр, тем дольше прослужит покрытие. Специалисты советуют отдавать предпочтения ламелям с показателем теплового сопротивления не выше 0,15 м2 К/Вт. На этапе ремонтных работ лучше отдать предпочтение более дорогому материалу. Это позволит в будущем сэкономить на замене напольного покрытия и вынужденной реставрации.

vybiraem-laminat-pod-elektricheskij-teplyj-pol7.jpg

Светлый ламинат в интерьере

Чем тоньше будет ламинат, тем больше тепла посупит в комнату. Однако панели с минимальной толщиной обладают повышенной хрупкостью. Потому эксперты рекомендуют приобретать материал средней толщины, до 8 мм. Другой показатель, который также имеет значение при выборе ламината – тип замка. Для укладки на теплый пол не стоит выбирать ламинат, соединяемый клеевым методом.

vybiraem-laminat-pod-elektricheskij-teplyj-pol8.jpg

Монтаж теплого пола в ванной

Большинство интернет источников дает на этот счет однозначный ответ, утеплять обязательно. Объясняется это тем, что при недостаточном утеплении вырастает инерционность системы отопления, и при резком перепаде температур на улице, подстройка системы отопления под внешние факторы будет запаздывать. Вроде бы всё логично!

На практике оказалось, что инерционность водяных теплых полов это не недостаток, а дополнительный тепловой аккумулятор.

Например, дома из современных вспененных бетонов, обладают слабой теплоемкостью. Кажется что в доме жарко, но стоит приоткрыть окно, как жара быстро превращается в холод. Происходит это по тому, что стены из легких бетонов плохо поглощают и отдают тепло.

Пол цокольного или первого этажа контактирующего с грунтом, необходимо утеплять ЭППС толщиной 100-150 мм.

Для утепления межэтажных перекрытий, вспененного полиэтилена толщиной 10 мм достаточно.

голоса
Рейтинг статьи
Читать еще:  Регулировка ротаметра теплого пола
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector