Автоматическая система управления отоплением гаража с отправкой данных на «народный мониторинг»

В прошлом году установил в гараже небольшой электрический котел 2.5 КВт. Машину я там не ставлю. У меня там мастерская, поэтому хотелось, чтобы материалы и инструменты не промерзали, с другой стороны пока я там не работаю не нужно, чтобы в гараже было очень тело, положительной температуры 3-5 градусов достаточно. А когда я приезжаю, то тепловая пушка быстро поднимает температуру до комфортных значений. Изначально я делал устройство, которое будет работать автономно, без моего вмешательства, фактически это термостат, но помимо функции термостата прибор отправляет данные на сайт народный мониторинг, где можно проконтролировать температуру. Кроме того, средствами «народного мониторинга» на мой телефон отправляются СМС о нештатных ситуациях, до 5 бесплатных СМС в сутки, ну и письма на e-mail, это совсем бесплатно, поэтому я не реализовывал отправку СМС, себе на телефон, непосредственно с устройства.

Итак, из чего все сделано:

Микроконтроллер Arduino UNO, китайский.

GPRS шилд KeyStudio https://ru.aliexpress.com/store/pro...-with-extension-wire/1452162_32351050132.html

Барометр с термометром от «Амперки» http://amperka.ru/product/troyka-barometer

Макетная плата от «Амперки» http://amperka.ru/product/arduino-proto-shield-pcb

Датчик температуры DS18B20. Датчик очень понравился . Работать с ним легко и удобно.

Источник питания для светодиодных лент недорогой самый маленький, из встраиваемых, 12в 2А.

Реле для включения нагрузки от «Амперки» с током коммутации 16А http://amperka.ru/product/troyka-relay Долго ходил вокруг твердотельных реле, но в результате выбрал классику.

Корпус, купил подходящий по размеру в «Чип и Дип».

Схему рисовать не буду.

GPRS шилд одеваем бутербродом на Ардуино.

Барометр/Термометр подключаем по I2C датчик предназначен для контроля температуры внутри гаража и атмосферного давления.

Температурный датчик DS 18B20 подключен на пин 12 датчик предназначен для получения данных о температуре на улице.

Реле включения отопителя подключено к пину 7

Красный светодиод пин 4 Моргает в процессе сетапа, далее горит непрерывно

Желтый светодиод пин 5 Моргает с переменной длительностью, чем ближе момент отправки данных, тем короче время горения светодиода, от 5 сек сразу после отправки данных, до 0.1 сек непосредственно перед отправкой данных на народный мониторинг.

Зеленый светодиод пин 6 загорается и светится до окончания отправки данных на народный мониторинг.

Светодиоды показались мне простым и логичным решением, я могу четко видеть, как работает устройство и все ли идет нормально.

Детально понять логику работы устройства можно изучив скрипт, он достаточно простой.

Скрипт находится в прикрепленном файле, так же предлагаю несколько фоток, отвечу на вопросы если они будут.

 

Реле долго работает? Статистики по количеству срабатываний нет?

 

Ну пока у меня температура не упала до включения отопителя, пока еще тепло, но скрипт написан так чтобы реле срабатывало не чаще чем раз в 6 минут, срабатывание реле происходит одновременно с отправкой данных на народный мониторинг. Поэтому реле не будет клацать слишком часто. Кроме того включение и выключение реле имеет гистерезис, Отопление включится в момент когда температура опустится до 3 градусов и будет работать до тех пор пока температура не поднимется до 5 градусов потом отключится и включится снова только когда температура опустится до 3 градусов. Сейчас похолодает еще немного и у меня будет статистика по количеству срабатываний, в зависимости от уличной температуры.

 

Если не забросите тему - выложите, пожалуйста, статистику по наработке реле на отказ (ттт).

 

Хорошо я попробую. Только вот производитель обещает электрическую износостойкость 30000 переключений реле до отказа, надо понимать что это некий усредненный минимум. Полагю что в моем устройстве 30000 переключений это не один отопительный сезон.

 

Проект отличный, но все таки скажу пару предложений.
Избавляйтесь от delay, любых.
Код у Вас "монолит". Сложновато понять.
Посмотрите ещё раз в сторону твердотельные реле со включением в нуле - zero cross. Они получше будут чем обычное реле для случаев нагревателя, ИМХО. Реле для малых токов. Что бы китайские братья на них ни писали.

 

Ну да код у меня отформатирован плохо Я не программист, я стараюсь но все время забываю о форматировании кода.
А почему надо избавляться от delay?
Я не жалел delay, по причине, что отопление вещь очень инертная скорость там скорее вредна.
Поэтому умышленно замедлял работу программы.
Может порекомендуете, из своего опыта, твердотельное реле которое подойдет для включения нагрузки 2.5 КВт?

 

Из своего не могу - не включал. Но включать 2,5 киловатта амперковским реле не стал бы.
Даташит - наше все. Пошерстите чипИдиповские станички и принимайте решение. Реле именно с zero cross.
А от delay зачем избавляться? Долгий разговор. Просто поверьте, что правильно использовать системное время для любых задержек. Я с планшета - долго объяснять доходчиво.
И я тоже ни разу не программист. И программировать не люблю, просто самодельщик .

 

Понял спасибо, посмотрю. Пока я запустил с амперкиным реле, посмотрим, загореться оно не загорится, кроме того корпус купленный в ЧипеДипе похоже из негорючей пластмассы, и конструкция у меня гермитичная, за пожароопасность я не опасаюсь, максимум просто выйдет из строя само реле, нагреватель перестанет греть температура упадет, я приеду и буду починять Жаль что не можете дать совет по твердотельным реле придется самому.

 

Реле часто выходят из строя из-за пригорания контактов , особенно если большая нагрузка на них.
Еще не просто пригорают и начинают греться, но и со временем залипают контакты, а это самое худшее из всех возможных вариантов. Залипнув нагрузка не отключается и продолжает нагревать реле ,у которого может расплавится корпус все окончательно слепиться и будет еще больше греться и хорошо если не загорится. Поэтому расчитывать нагрузочную способность контактов реле, надо с большим запасом.
Если у вас нагрузка 2.5кВт грубо говоря 15А, то и реле надо брать с запасом на 25А(а лучше использовать контактор), это как минимум не даст сильно греться контактам. Но все равно по мере использования, пригорания контактов не избежать. Реле либо просто меняют не дожидаясь отказа, либо периодически чистят контакты. Все это относится к любым контактным устройствам работающим с большими токами.
Обязательно все подключите через автоматы, или как минимум предохранители.

ps\ Говорю это из личного опыта, потому что работаю с автоматикой на производстве и честно говоря надоели эти реле и контакторы .....пи ...пи... пи... . В слаботочных цепях с постоянной работой в импульсном режиме (вкл/ выкл до 20 раз в минуту и чаще),хаотично залипают (отлипая ) , а могут мехнически сломаться в момент замкнутых контактов ,приводя к аварийным ситуациям.

Другое дело электронные пускатели и реле.
Конечно надо расчитывать какое оборудование использовать, исходя из требований эксплуатации и желательно всё с запасом.

 

1. Как вариант такое. Только покупать не там. И использовать радиатор. Для них есть специально разработанные радиаторы.
2. Либо электромеханические типа таких. Тогда Ваше реле будет управлять большим, а оно, в свою очередь, нагрузкой.

Как с Вашим реле, так и с вторым вариантом, рекомендованным мною, нужна защита коммутирующих контактов цепью RC+варистор.
Дело в том, что неминуемый процесс искрообразования при коммутации нагрузки (особенно индуктивной), сокращает ресурс контактов реле почти вдвое.
Пример использования защитной цепи можете посмотреть здесь.

 

2.5 Квт это, если грубо то 12А, даже чуть меньше. Реле рассчитано вроде как на 16А, я брал с запасом, не самым большим, но не впритык.
Искрообразование это непрятно, но наргреватель наргузка всеж таки резистивная, а не индуктивная.
Скорее всего перейду на твердотельное реле и не буду забивать голову, тем более, что нашел по моему вполне подходящее, за умеренную цену. http://www.chipdip.ru/product/hhg1-1-032f-38-20a/
Всех благодарю за советы.

 

Вот отличная статья на подобную тему .

 

По своему опыту могу сказать что у меня родное реле на электроконвекторе до залипания контактов отработало около 600000 циклов примерно (11 месяцев работы за 2 сезона). Сейчас усиановил симстор, все хорошо, тихо но греется (радиатор хороший нужен) к твердотелкам я думаю это тоже относится. для защиты от выхода из строя симстора, последовательно с ним включено реле (в нормальном режиме постоянно замкнуто, а вслучае пробоя симистора размыкается отключая нагрузку).

 

Интересное решение. Схемой не поделитесь?

 

Алгоритм примерно выглядит так: При включении устройства реле замыкается (можно конечно посадить нагрузку на нормально замкнутые контакты чтобы не удерживать реле в замкнутом положении), если температура превысила уставку на 3 градуса, значит или симистор пробился или регулятор не справляется (симистор управляется медлиным ШИМ периодом 1 сек, заполнение = необходимой мощности от 0 до 100% по ПИ закону регулирования), тогда реле размыкается. И замыкается когда температура упадет ниже уставки, т.е. получаем простой термостат с гистерезисом примерно 3 градуса.

 

Итак на улице установился легкий морозец, в гараже температура упала, теперь с чистой совестью можно сказать, что моё устройство полностью введено в строй и идет опытная эксплуатация. Прибор начал включать отопительный котел.
Какие изменения я внес. Вместо "амперкиного" реле, было установлено реле твердотельное, вот это:
http://www.chipdip.ru/product/hhg1-1-032f-38-20a/ пробные включения этого реле показали, что в моем случае дополнительное охлаждение не понадобится, при непрерывной работе на 2.5 Квт котел, в течение часа, температура реле была около 50 градусов и эта температура была стабильной, не росла. поэтому я просто просверлил в корпусе устройства отверстия, для вентиляции и закрепил реле на латунные стойки.
Вот так выглядит график температуры снимаемый с внутреннего датчика устройства.
Можно четко видеть температура падает до 3 градусов, включается отопление, работает приблизительно 18 мин, достигнув температуры 5 градусов котел выключается. Далее цикл повторяется. (приаттаченный рисунок плохо виден, обратите внимание он есть)

 

Вопрос, откуда взяли управление модемом, в части приема и обработки ответа?

 

Скрипт практически целиком я взял из книги http://fictionbook.ru/author/viktor_petin/arduino_i_raspberry_pi_v_proektah_intern/
Немного доработан под мои задачи, там просто была отправка данных на народный мониторинг.