Самоделни стайни термостати за подово отопление 26 мнения

[brum]

Ще си правя сам система от стайни термостати. Като цяло в системата има 3 основни компонента:
1) термометри
2) контролер на задвижките
3) "мозък" който определя работата на задвижките

Причината да я правя сам са цените и възможностите на безжичните термостати. Искам в цялата система да мога да добавя логика която прави корекции по работата на системата на база на прогнозите за времето като взема в предвид греенето на слънцето и външните температури. Пък и удоволствието от правене на нещо такова .

В общи линии идеите за сега са следните:

Безжични WiFi термометри
Компактни устройства които да могат да се сложат където е най-удачно по стаите. Презареждаща се батерия и механизъм за зареждане на батерията през USB порт. Да мерят температурата на фиксирани интервали и да пращат данни към мозъка. Да могат да изкарат целият отоплителен сезон без нужда от презареждане на батерията.

Компонентите са следните:
1) Процесор - ESP-01F. WiFi свързаност, голяма общност от потребители, ниски цени, най-компактното WiFi решение.
2) Сензор за температурата - BME280. Прецизен, чувствителен, евтин и масов.
3) Батерия BL-5C за Nokia. Масова, компактна, презареждаща се и с достатъчно капацитет за 9-12 месеца работа на база на сметки.
4) Стабилизатор MCP1703 - LDO с изключително ниска консумация което е важно за дълъг живот на батериите.

Тази част всъщност е готова. В момента текат тестовете на 4 броя от евентуално финалните версии. Платката я има тук, а софтуера тук. По-долу има снимки и снимки на готовите термометри. Все още са без кутийки - те са ми последна грижа към момента. Но идеята е да издялам дървени такива на CNC рутера.

WiFi контролер на задвижките
Дава през WiFi-я интерфейс за конфигуриране на % от времето през което задвижките са отворени. Работи с 24 или 220 волтови задвижки. За контрол на задвижките се използват компактни SSR. Процесора е пак на ESP, но този път е готов масов модул - Wemos D1 mini. Един контролер може да работи с до 8 задвижки. Платките са тук, но софтуер все още няма. Това е следващата част от системата по която ще се работи след 10тина дни.

Мозъкът
WEB базирано приложение което работи на локална машина. Дава интерфейс за задаване на температурите и конфигуриране на параметрите на управлението. За сега е само на идея - PID контрол върху температурата който да изчислява нужната енергия. Върху нужната енергия за всяка стая се правят корекции на база на прогнозите за времето (данните за 6 часа напред изглеждат доста близки до реалните). При нужда от корекция на работата на задвижките (% време през което седят отворени) изпраща данните към контролера на конкретните задвижки.

Има и база за телеметрия която да събира данните - InfluxDB. За разглеждане на събраните данни и за анализ на това как е работела системата ще се използва Grafana за генериране на графики.

За тази част на системата и старо Raspberry Pi е предостатъчно, но поради наличието на домашен сървър ще използвам него.

Оптимистично системата ще влезе в употреба към края на отоплителният сезон. Не-оптимистично - следващият отоплителен сезон. Къщата за която се прави все още се строи. На първият етаж има 5 кръга за управление, на вторият етаж има 7 кръга. Помещенията са общо 10.

И снимки на безжичните термометри които към момента показват, че с 20mАh работя 4+ дни. Само да вметна, че това е първата сглобена платка и не съм почиствал остатъците от запояването, та затова е леко неугледна.

[шоп]

За мен ще направиш една скъпа играчка.

Водното подово си е една инертна и самобалансираща се система. Регулирането по температура на топлоносителя е евтино и надежно.

Настрой системата да работи с минимална температура на топлоносителя и всичко ще е ОК
Няма как да прегрееш помещение с вода 28 гр. Ако напече слънце помещението ще се затопли с 1 гр и ДТ между под и въздух, ще намалее и подовото ще отдава по-малко и обратно.

По-добре помисли на всеки да кажем 5 градуса снижение на външната температура да се увеличава с 1 гр температурата на водата в подовото.
Моята ТП е на този принцип. Просто, надежно и без голяма инвестиция.

[brum]

Това ще е първи опит. Котела е Immergas и си има опция за такъв контрол. Ама за да знам дали работи трябва да видя как се движат температурите по стаите. То за това и термометрите са най-сложното в цялата система.

Ако не сработи се продължава нататък - инсталиране на задвижки и пускане на мозъка . Реално ще ми трябват няколко седмици в които системата работи и има няколко слънчеви дни за да преценя дали ще спра на първа стъпка или ще довърша нещата до край. Но това не променя желанието ми да направя и контролера за задвижките по коледа .

[Билян]

А има ли вариант системата да управлява вентилаторни конвектори. До сега не съм намерил читаво управление на конвектори те ми. А и датчиците са в конектора по добре да са по далече

[Virtex]

Защо с батерия ? 20mА консумация звучи доста.

ESP32 има по-добър sleep режим, макар и да е по-скъм модул.

[brum]

С батерия защото не искам да висят кабели от него. Слагам двойно лепящо и го залепвам на гардероба, стената, под бюрото или където реша. При зареждане се включва USB кабела и след 3 часа батерията е заредена. За пример модула в банята - там липсата на кабели има сериозно предимство.

И за тока - не 20mA, а 20mAh за 4+ дни. С 20mAh батерия (стара дето е сдала багаж почти напълно, но беше единствената с подходящ корпус за да пасне на първата направена платка) издържа 4 дни и батерията беше на 3.7V. Т.е. ако заложим 5mAh на ден то с 1000mAh батерия ще работят 200 дни. Целта беше да изкара един отоплителен сезон .

ESP82xx защото ESP-01F е най-компактният модул който съм ползвал. Пък и имах достатъчно такива. Deep Sleep режима е доста пестящ от към енергия. Тези 20mAh са при леко натоварен режим на работа - измерване на 5 минути и изпращане на данните при максимум 10 измервания. При измерване на 1 минута ще изкара горе-долу двойно повече. Иначе логиката е следната - мери и сравнява с последното изпратено измерване към базата. Ако разликата е под 1 градуса - събира го в паметта и пълни буфера. Ако разликата е над 1 градус - изпразва буфера и праща данните. Буфера има капацитет максимум 90 измервания. Т.е. има потенциал за още редуциране на консумацията. Ама с тази нищожна консумация ми трябва 1 месец работа за да мога да преценя малко по-адекватно нужната енергия.

И относно ESP32 - в deep sleep режим харчи 10uA. Модула дето ползвам харчи 20uА. За 200 дни разликата ще е 50mAh. Т.е. нищожна на фона на нужната енергия за останалите задачи.

[brum]

Последните 20 дни гледам как се движи напрежението. От 3.86V падна на 3.78V при 2 от 3те платките дето тествам. При 3тата нещо се случи и батерията почна да пада бързо след 10тият ден.

Ако се приемат, че тези двете дето се движат заедно са това което се очаква на края, то 10% от капацитета покрива 20 дни при двойно повече измервания. Та с малко късмет ще карат и по една година с едно зареждане термометрите.

Поръчах и 3D принтер за да пробвам да направя кутии за термометрите. В следващите 2-3 седмици предполагам, че ще дойдат липсващите части (USB буксите) и ще съм направил кутиите. Ще кача няколко снимки и след това.

По WiFi контролера на задвижките няма много напредък. Налепих платката на 90% и си чакам последните части. Като дойдат и самите задвижки ще пробвам да подкарам директно тях.

[skostadinov]

Евала, ще следя темата с интерес.

[brum]

Добре, че остави коментар за да се сетя да добавя информация за развитието.

Термометрите са готови и работят добре. Батерията пада при инциденти - изгасна рутера и нямаше WiFi. Съответно устройствата почнаха да се опитват да се вържат всяка минута и седяха будни за по 30 секунди. И за ден батериите заминаха.

Това разкри още един проблем. Ако батерията падне до определено ниво контролера не успява да запали. И като не запали не успява да стигне до спящ режим. Седи в някакъв режим който не съм сигурен какъв е, но харчи ток. И за един уикенд в който ни нямаше и рутера беше изключен по грешка се стигна до това, че 5 от 10 батерии се подуха и бяха разредени до край - почти 0 волта.

За сега няма да го оправям това, но когато дойде ред за решаване на този проблем ще ползвам най-вероятно TL431 и MOSFET транзистор като хардуерен изключвател при достигане на 3.1-3.2 волта на батерията. Към момента софтуера следи за това - при събуждане дълбок сън (влиза в такъв след всяко измерване) първо проверява напрежението и ако е под зададен праг се връща обратно в спящ режим. Обаче това явно не сработва достатъчно добре.

Иначе принтер има и кутийки има. Закачил съм снимка на сегашната версия. Но ще се прави нова, че предпочитам да си ползвам подутите батерии (имат по над 80% капацитет спрямо първоначалният). А сегашната версия отваря луфт между капака и долната част заради подутите батерии. Новата ще е с плъзгащ капак който ще влиза в жлеб по дължина на кутията.

Контролера за задвижките е на ниво начертана платка. Там в крайна сметка реших да добавя RS485 интерфейс. WiFi-я му ще се ползва само за over the air update на кода и е се активира през команда изпратена по RS485. Протокола ще е нещо много близко до modbus, ама няма да следва стриктно стандарта.

[LazarGanev]

Напълно подкрепям мнението на шоп - скъпа, проблемна и ненужна играчка. По-добре усилията да са насочени към управление на температурата на водата, а не към спиране на потока Говорим за работа с ТП, а не за централно парно - там няма проблеми да спират дори всички задвижки