Über-термостат для дома. Часть 0 — зачем?

Всего только октябрь на исходе, а снег на улице уже не очень удивляет. И вместе с ранней зимой подползают соответсвующие проблемы. И ладно, что надо переобуть машину, достать тёплые вещи и так далее. Надо переводить дом на зимний режим работы, что подразумевает всяческое утепление и активное использование отопления.

Но вот беда. В моём доме отопление реализовано по такой схеме: старинный (без электронного управления) газовый котёл греет воду, которая потом прокачивается через батареи с помощью электрического насоса (да что уж там, эта супер-фича появилась у нас от силы пару лет назад — до этого всё держалось на естественном потоке воды). Для того, чтобы не перегревать дом и экономить ресурс насоса, он был включен через механический таймер — вроде такого:

robiton_me_02_bl1_na_sutki__1

Дискретность нашего таймера — 15 минут на деление. То есть, в ходу у нас было три схемы работы насоса: когда на улице тепло — 15 минут работы и 30 минут отдыха. Когда не очень тепло — 15 + 15. Когда совсем дубак — 30 + 15. Бонусом у насоса можно менять скорость вращения помпы. На постоянную работу включать его не стоит по трём причинам: насос шумит, изнашивается, и в какой-то момент начинает прокачивать через батареи холодную воду.

Хоть эта система так или иначе работала, я смотрел на всё это с некоторым недовольством. (Как так: я довольно неплохо справляюсь с задачами регулирования на роботах, так в чём проблема настроить здесь что-то подобное?). Но времени было недостаточно, вдохновение не приходило, и прошлой зимой меня хватило только на пару термометров: на входную и выходную трубу котла. Впрочем, ни о каком вмешательстве в работу схемы речи не шло. До текущего момента.

Механический таймер внутри устроен до безобразия просто. Опираясь на 50 Гц в сети, щёлкал небольшой механизм, похожий на часовой, который крутил кольцо с пластиковыми защёлками, которые в зависимости от своего положения (защёлкнута — не защёлкнута) нажимали или не нажимали на лепесток микропереключателя, через который уже тёк ток к подключенному устройству.

Разумеется, за всё это время таймеру заметно поплохело (ещё бы, так часто щёлкать индуктивной нагрузкой). Последние дни его работы он издаёт очень громкие щелчки при переключении, внутри периодически проскакивает яркая искра. Что-то мне подсказывает, что в какой-то момент либо контакт переключателя переломится от усталости, либо приварится к соседу, что ещё менее приятно — если никто не заметит, можно до кучи сильно утомить насос и котёл.

В общем, сейчас проблема управления отоплением выходит на новый уровень. Ставить такой же новый таймер как-то не комильфо, поэтому хочется изобрести свой термостат, с шахматами и поэтессами с управлением по Modbus и обратной связью по куче датчиков.

Итак, кратенькое ТЗ на эту тему:

  • Управление отоплением (пока) производится только с помощью насоса. Скорее всего, в нём стоит синхронник или что-то похожее, то есть не расчитываем на управление скоростью помпы аппаратно. В любом случае, в нашем распоряжении duty cycle, что уже звучит неплохо.
  • Котлом управлять пока не получается. Он сильно газовый и сильно простой — подача газа на горелку управляется биметаллической пластиной. Лезть туда я особо не хочу (да и никто не пустит). Да-да, это похоже на управление автомобилем только педалью сцепления — ну да и ладно, в чём проблема, когда «двигатель» молотит примерно на одной мощности, а «сцеплению» сноса не будет. Будем подстраиваться под температуру воды на входе и на выходе.
  • Датчики температуры — DS18B20 во всех случаях. Два притянуты к трубопроводу, ещё сколько угодно можно повесить куда-нибудь для замера температуры воздуха.
  • Управлять насосом хочется полупроводниково — с помощью симистора. У меня уже был печальный и не очень печальный опыт общения с ними, но тут индуктивная нагрузка — будет веселее.
  • Несколько режимов работы термостата по степени навороченности алгоритма:
    • нижний уровень — duty cycle насоса вообще без обратной связи (как сейчас). По сути, полнейший fallback, если всё плохо;
    • средний уровень — регулирование количества рассеиваемой энергии. Обратная связь по разнице температур и скорости вращения помпы — эдакий приблизительный интегральный датчик получается. В идеале сюда бы ввернуть теплосчётчик типа «Пульсар», с которым мне приходилось сталкиваться на работе — но да ладно, это стоит денег и требует хирургического вмешательства в контур отопления;
    • высокий уровень — подстройка ожидаемого количества энергии в зависимости от температуры воздуха в доме. В идеале — погодную станцию на крышу, и ловить изменение направления и силы ветра, влажность и всё такое прочее.
  • Сбор всех данных по Modbus RTU для дальнейших разбирательств с алгоритмом работы, а также возможность задавать таким образом управляющие воздействия. Так можно было бы сбрасывать температуру ночью и когда дома никого нет, экономя энергию.
  • Питание сетевое, в батарейном нет смысла — насос всё равно требует 220 вольт. Да и не так часто у нас возникают проблемы со светом.

Дальше буду писать об интересностях реализации — всё-таки этот проект надо воплощать, вопрос довольно важный.

Оставить комментарий