Терморегулятор своими руками: Как сделать простой терморегулятор своими руками и подключить его? Инструкцию смотрите здесь!

Содержание

принцип работы, схема включения и выключения

Часто для работы какого-либо устройства или целой системы необходимо поддерживать определённый температурный режим. Это актуально при работе контуров отопления или охлаждения, построении устройств типа «инкубатор». Одним из простых приборов, позволяющих контролировать температуру, является термореле. Такое приспособление возможно приобрести в специализированных торговых точках, но можно изготовить такой регулятор температуры и своими руками.

Назначения и характеристики
- Параметры приспособления
- Принцип работы
Схемотехника регуляторов
- Простые устройства
- Термореле на микроконтроллере

Назначения и характеристики

В основе работы термореле лежит способность устройства управлять включением и выключением узлов схемы в зависимости от изменения температуры. Фактически — это приспособление, располагающееся между управляемыми элементами и датчиками температуры. Конструктивно прибор представляет собой электронную схему

или же устройство, выполненное из специального материала.

Первый вид предполагает использование выносных или встроенных датчиков, а второй — использует свойства различных материалов изменять свои параметры при изменении характеристик электрической сети. То есть контроль происходит контактным или бесконтактным способом. Но несмотря на принципиальные различия, суть работы терморегуляторов одинаков. Регистрируя изменение температуры, устройство разрывает или подсоединяет подключённые к нему узлы аппаратуры или оборудования в автоматическом режиме.

Благодаря их применению, температура воздуха, воды, поверхностей различных приборов и радиоэлементов имеет стабильное значение.

Для каждой среды используются свои особенности размещения устройства. Его точность срабатывания зависит не только от качества исполнения самого регулятора, но и правильного размещения.

Выпускаются терморегуляторы разных видов.

Классифицировать их можно по следующим признакам:

По назначению. Разделяются на внутренние и наружные.
Способу установки. Существуют независимые терморегуляторы, как способные располагаться на любой поверхности, так и размещаемые только внутри оборудования.
Функциональностью. Терморегуляторы могут регистрировать только один сигнал или сразу несколько. При этом второго типа называются многоканальными. Они могут поддерживать значение температуры как на нескольких устройствах одновременно, используя независимые каналы, так и только на одном.
Способу настройки. Управление режимами работы и настройка приспособления может быть механической, электронной или электромеханической.
Гистерезису. В терморегуляторах под ним понимают значение температуры, при которой сигнал изменяется на противоположный знак, а также явление, когда происходит задержка переключения сигнала в зависимости от величины влияния. Именно он даёт возможность снизить частоту переключения, например, при повышении температуры в нагревателе. Но при этом следует понимать, что большая величина гистерезиса приводит к температурному скачку.
Виду термодатчиков. Подключаемые к терморегуляторам датчики могут быть контактного и бесконтактного действия. Например, использующие в работе инфракрасное излучение или свойство биметаллической пластины.

Параметры приспособления

Как и любое оборудование, регуляторы температуры характеризуются набором параметров. От них в первую очередь зависит точность срабатывания устройства. Зависят эти характеристики не только от качества применяемых при построении схемы терморегулятора элементов, но и реализации системы, позволяющей избегать влияния посторонних факторов.

К основным характеристикам относят:

Время переключения. Зависит от схемы реализации регулятора и способа установки датчика, определяющего его инерционность.
Регулируемый диапазон. Устанавливает граничные значения температурного режима, в котором может происходить работа устройства.
Напряжение питания. Это значение рабочего напряжения, необходимого для нормальной работы устройства.
Активная нагрузка. Показывает, какой максимальной мощностью может управлять регулятор температуры.
Класс защиты. Характеризует безопасность прибора. Обозначается согласно международной классификации по электрической безопасности.
Система сигнализации. В регуляторе может использоваться светодиодный сигнализатор или жидкокристаллический экран. Ориентируясь на него, пользователь может сразу видеть, в каком режиме работает прибор контроля.

Рабочая температура. Обозначает диапазон, в рамках которого обеспечивается правильная работа терморегулятора.
Вид термодатчика. Являясь чувствительным элементом, он выступает в качестве индикатора температуры, отправляя данные на контроллер. Такие термодатчики на включение и выключение устройства бывают разных типов и конструкций, а также отличаются по способу передачи данных.

Кроме этого, к качественным характеристикам устройства относят: удобство использования, габариты, дополнительные возможности, общий вид.

Поэтому собирая терморегулятор своими руками, для получения законченного вида устройства желательно продумывать не только схему приспособления, но и корпус, в котором он будет располагаться.

Принцип работы

В общем виде терморегулятор можно представить в виде блок-схемы, состоящей из датчика температуры, блока обработки и регулирующего механизма. В основе работы механического теплового реле лежит способность биметаллической пластины изменять свою форму в зависимости от температуры. Для её изготовления используются два материала, жёстко скреплённые между собой с разным температурным коэффициентом расширения.

При нагреве такой пластины происходит её изгиб. Именно это свойство и используется при производстве тепловых реле. Во время деформирования пластинка замыкает или размыкает контактную группу, вследствие чего разрывается или восстанавливается электрический контакт. Такое реле может применяться в цепях как переменного, так и постоянного тока, а выбор граничной температуры в них обычно устанавливается с помощью механического регулятора.

Кроме этого, существуют твердотельные реле (электронные). В их конструкции уже нет движущихся и механических частей, а используется электронная схема, вычисляющая изменения температуры.

В качестве основных элементов таких приборов является термистор и микропроцессор. В первом происходит изменение электрических параметров при колебаниях температуры, а второй обрабатывает и в зависимости от запрограммированного алгоритма коммутирует контактные группы.

Схемотехника регуляторов

Из-за сложности настройки механического реле самостоятельное его изготовление практически невозможно, поэтому радиолюбители изготавливают твердотельные регуляторы. На сегодняшний день известно большое количество схем термореле разного класса. Так что подобрать подходящую для возможного повторения не составит сложности.

Но перед тем как приступить к самостоятельному изготовлению терморегулятора, необходимо подготовить ряд инструментов и материалов.

Для этого, кроме электрической схемы и необходимых согласно ей радиоэлементов, понадобится:

Паяльник или в случае использования сложных микроконтроллеров паяльная станция.
Односторонний фольгированный стеклотекстолит. Если электрическая схема содержит большое количество радиоэлементов и относится к средней или высокой группе сложности, то изготовить её навесным монтажом не представляется возможным. Поэтому используется стеклотекстолит, на котором удобным методом, например, лазурно-утюжным или фотолитографией, наносится печатная схема будущего термореле.
Мультиметр. Он необходим для настройки работы устройства и проверки правильности установки радиоэлементов.
Мини-дрель. С помощью неё выполняют отверстия, в которые устанавливаются радиоэлементы.
Рабочие материалы. К ним относятся: флюс, припой, спиртовой раствор, изолента или термоусадочные трубочки.

Последовательность действий при изготовлении сводится к следующему. На первом этапе выбирается схема и изучается её описание, доступность радиоэлементов. При этом не стоит забывать, что почти для каждой радиодетали существует аналог. Затем, изготавливается печатная схема, а по ней уже плата. На плату запаиваются радиоэлементы, коммутационные гнёзда и провода. Как только всё готово, производится тестовый запуск и в случае необходимости подстройка работы.

Простые устройства

Простейшее устройство, реагирующее на изменение температуры, можно собрать из нескольких сопротивлений и интегрального усилителя. Использующиеся резисторы представляют собой два полуплеча, образующие собой измерительную и опорную часть схемы. В качестве R2 используется термистор, то есть резистор, сопротивление которого меняется в зависимости от воздействующей на него температуры.

Интегральный усилитель LM393 работает в режиме компаратора, то есть сравнивает два сигнала, снимаемые с R1-R2 и R3-R4. Как только уровень сигнала на двух входах микросхемы сравняется, LM393 переключает нагрузку к питающей сети. В качестве нагрузки можно использовать вентилятор. Как только вентилятор охладит контролируемое устройство, уровень сигнала на втором и третьем входе компаратора снова начнёт различаться. Устройство снова переключит свои выходы, и питание прекратит поступать в нагрузку.

Несложную схему можно собрать и на тиристоре. В качестве её нагрузки можно использовать нагреватель, температуру которого и будет регулировать самодельный терморегулятор.

Эта схема может использоваться в инкубаторе или аквариуме.

В основе схемы также лежит способность компаратора сравнивать уровни напряжения на своих входах и в зависимости от этого открывать свои выходы. При одинаковом сигнале ток через транзистор VT1 не течёт, а значит, на управляющем выводе тиристора VS1 находится низкий уровень, и он закрыт. Появившееся напряжение на сопротивлении R8 приводит к его открытию.

Запитывается схема через диод VD2 и R10. Для стабилизации питания используется стабилитрон VD1. Перечень и номиналы элементов приведены в таблице:

Обозначение	Наименование	Аналог
R1	10 кОм
R2	22 кОм
R3	100 кОм
R4 =R6	6,8 кОм
R5	1 кОм
R8	470 Ом
R9	5,1 кОм
R10	27 кОм
С1	0,33 мкФ
VT1	КТ117	2N6027
VD1	КС212Ж	BZX30C12
VD2	КД105	1N4004
VS1	КУ208Г	TAG307— 800

Термореле на микроконтроллере

Собрав такой термостат, его можно использовать совместно с отопительной системой, например, совместно с котлом. В основе конструкции используется микросхема DS1621, которая совмещает в себе термометр и термостат. Её цифровой ввод-вывод обеспечивает точность ±0,5 °C.

При использовании DS1621 в качестве термостата в её внутреннюю энергонезависимую память (EEPROM) помещаются данные о температуре, которую необходимо поддерживать. А также контрольные точки, по достижении которых температура повышается или понижается. Разница между ними образует гистерезис, при этом на третьем выводе микросхемы формируется логическая единица или ноль.

Данные в микросхему заносятся с помощью микроконтроллера, выполненного на ATTINY2313. Устройство может поддерживать температуру в диапазоне от 10 до 40 градусов. Управление термоэлементом котла осуществляется через тиристор. С помощью кнопки S1 осуществляется включение и выключение термометра. А кнопками S2 и S3 устанавливается температура. Светодиод HL1 сигнализирует о работоспособности прибора. Во время нагревания термоэлемента котла он мигает. В качестве трансформатора используется TAIWAN 110—230V 6−0−6V 150TA.

При программировании в Features необходимо выбрать: int. RC Osc. 4 MHz; Start-up time: 14 CK + 0 ms; [CKSEL=0010 SUT=00] и Brown-out detection disabled; [B0DLEVEL=111] поставить галочку на Serial program downloading (SPI) enabled; [SPIEN=0]. А также отметить фьюзы: SUT1, SPIEN, SUTO, CKSEL3, CKSEL2, CKSELO. Правильно собранное устройство работает сразу и в наладке не нуждается.

схема и пошаговая инструкция по изготовлению самодельного устройства

Многие из полезных вещей, которые помогут увеличить комфорт в нашей жизни, можно без особого труда собрать своими руками. Это же касается и термостата (его еще называют терморегулятором).

Данный прибор позволяет включать или выключать нужное оборудование по охлаждению или нагреванию, осуществляя регулировку, когда происходит определенные изменения температуры там, где он установлен.

К примеру, он может в случае сильных холодов самостоятельно включить расположенный в подвале обогреватель. Поэтому стоит рассмотреть, как можно самостоятельно сделать подобное устройство.

Как работает

Схема работы терморегулятора на примере теплого пола. (Для увеличения нажмите)

Принцип функционирования термостата достаточно прост, поэтому многие радиолюбители для оттачивания своего мастерства делают самодельные аппараты.

При этом можно использовать множество различных схем, хотя наиболее популярной является микросхема-компаратор.

Данный элемент имеет несколько входов, но всего один выход. Так, на первый выход поступает так называемое «Эталонное напряжение», имеющее значение установленной температуры. На второй же поступает напряжение уже непосредственно от термодатчика.

После этого, компаратор сравнивает эти оба значения. В случае, если напряжение с термодатчика имеет определенное отклонение от «эталонного», на выход посылается сигнал, который должен будет включить реле. После этого, подается напряжение на соответствующий нагревающий или охлаждающий аппарат.

Процесс изготовления

Важно помнить, что в цепи сила тока не должна быть больше 5 мА, именно поэтому, чтобы подключить термореле, используется транзистор большой мощнос

Итак, рассмотрим процесс самостоятельного изготовления простого терморегулятора на 12 В, имеющего датчик температуры воздуха.

Все должно происходить следующим образом:

Сначала необходимо подготовить корпус. Лучше всего в этом качестве использовать старый электрический счетчик, такой, как «Гранит-1»;
На базе этого же счетчика более оптимально собирать и схему. Для этого, к входу компаратора (он обычно помечен «+») нужно подключить потенциометр, который дает возможность задавать температуру. К знаку «-», обозначающему инверсный вход, нужно присоединить термодатчик LM335. В этом случае, когда напряжение на «плюсе» будет больше, чем на «минусе», на выход компаратора будет отправлено значение 1 (то есть высокое). После этого регулятор отправит питание на реле, которое в свою очередь включит уже, например, котел отопления. Когда напряжение, поступающее на «минус» будет больше, чем на «плюсе», на выходе компаратора снова будет 0, после чего отключится и реле;
Для обеспечения перепада температур, иными словами для работы терморегулятора, допустим при 22 включение, а при 25 отключение, нужно, используя терморезистор, создать между «плюсом» компаратора и его выходом, обратную связь;
Чтобы обеспечить питание, рекомендуется делать трансформатор из катушки. Её можно взять, к примеру, из старого электросчетчика (он должен быть индуктивного типа). Дело в том, что на катушке можно сделать вторичную обмотку. Для получения желанного напряжения в 12 В, будет достаточно намотать 540 витков. При этом, чтобы они уместились, диаметр провода должен составлять не более 0.4 мм.

[advice]Совет мастера: чтобы включить нагреватель, лучше всего применять клеммник счетчика.[/advice]

Мощность нагревателя и установка терморегулятора

В зависимости от уровня выдерживаемой мощности контактами используемого реле, будет зависеть и мощность самого нагревателя.

В случаях, когда значение составляет приблизительно 30 А (это тот уровень, на который рассчитаны автомобильные реле), возможно применение обогревателя мощностью 6.6 кВт (исходя из расчета 30х220).

Но прежде, желательно убедится в том, что вся проводка, а также автомат смогут выдержать нужную нагрузку.

[warning]Стоит отметить: любители самоделок могут смастерить электронный терморегулятор своими руками на основе электромагнитного реле с мощными контактами, выдерживающими ток до 30 ампер. Такое самодельное устройство может использоваться для различных бытовых нужд.[/warning]

Установку терморегулятора необходимо осуществлять практически в самой нижней части стены комнаты, так как именно там скапливается холодный воздух. Также важным моментом является отсутствие тепловых помех, которые могут воздействовать на прибор и тем самым сбивать его с толку.

К примеру, он не будет функционировать должным образом, если будет установлен на сквозняке или рядом с каким-то электроприбором, интенсивно излучающим тепло.

Настройка

Для измерения температуры лучше использовать терморезистор, у которого при изменении температуры меняется электрическое сопротивление

Нужно отметить, что указанный в нашей статье вариант терморегулятора, созданного из датчика LM335, нет необходимости настраивать.

Достаточно лишь знать точное напряжение, которое будет подаваться на «плюс» компаратора. Узнать его можно с помощью вольтметра.

Нужные в конкретных случаях значения можно высчитать используя для этого формулу, такую как: V = (273 + T) x 0.01. В этом случае Т будет обозначать нужную температуру, указываемую в Цельсии. Поэтому для температуры в 20 градусов, значение будет равняться 2,93 В.

Во всех остальных случаях напряжение будет необходимо проверять уже непосредственно опытным путем. Чтобы это сделать, используется цифровой термометр такой, как ТМ-902С. Чтобы обеспечить максимальную точность настройки, датчики обоих устройств (имеется ввиду термометра и терморегулятора) желательно закрепить друг к другу, после чего можно проводить замеры.

Смотрите видео, в котором популярно разъясняется, как сделать терморегулятор своими руками:

Автор: DmitriiG

Моя квартира хороша, но есть кое-что, что мне в ней не нравится: кондиционер и отопление слишком громкие (открытые воздуховоды плохо справляются с шумом). Кроме того, термостат часто включается и выключается с циклами, которые обычно составляют около 10 минут. Это означает, что просмотр фильма летом вызывает разочарование и требует регулировки громкости примерно каждые 5 минут.

Я искал способ изменить температурный допуск термостата, потому что мне не нужно, чтобы температура всегда была в пределах +/-0,5°F от установленной температуры, но это не было регулируемым. Я думал о покупке умного термостата, но они дорогие.

Я начал с предположения, что могу использовать Raspberry Pi в качестве основного контроллера для моего термостата. Они дешевы (менее 50 долларов, включая аксессуары), в более новых моделях есть встроенный Wi-Fi и очень удобные контакты GPIO, которые идеально подходят для взаимодействия с другой электроникой. Итак, план состоял в том, чтобы Raspberry Pi с веб-интерфейсом для управления делал… что-то, что позволяло бы вести себя как термостат.

Первый вопрос: как Pi узнает температуру? У меня было несколько датчиков DHT11, но они имеют точность 2 ° C (3,6 ° F), что недостаточно точно для использования в термостате. DHT22, с другой стороны, имеет точность 0,5 ° C (0,9 ° F), что, вероятно, хорошо. Я также рассматривал SCD30, который измеряет температуру, влажность и уровни CO ₂ (круто, правда?), но он намного дороже. В итоге остановился на DHT22.

Следующий вопрос: как мы можем управлять термостатом с Pi? Оказывается, это довольно просто. Здесь есть хорошее подробное объяснение, но вот краткое изложение: есть куча управляющих проводов, которые идут от блока HVAC к вашему настенному термостату. Простейшее устройство — обогреватель — имеет два провода, R и W. Если вы соедините провод R с проводом W, включится обогрев. Если в устройстве есть и переменный ток, и тепло, у него также будет провод Y, и соединение провода R с проводом Y включает переменный ток. По сути, это просто «подключить этот провод к тому проводу», а какие провода подключать, зависит от вашего блока HVAC. Это означает, что реле — это способ управления (причина, по которой вы можете услышать, как ваш термостат «щелкает»).

Чтобы выяснить, как взаимодействовать с управляющими проводами, я проверил мультиметром термостат, который у меня уже был. Оказывается, моя конкретная система немного странная; у него нет соединения с нагревательным проводом (W), но вместо этого единственными проводными соединениями были AUX (дополнительный нагрев), Y (компрессор), G (вентилятор), O (реверсивный клапан теплового насоса), R (24 В переменного тока), и С (мощность). Мне не нужен дополнительный нагрев, а C для постоянного питания (24 В переменного тока), которое мне тоже не нужно, потому что проще было просто подключить Pi к стене, чтобы запитать его. В конце концов, я нашел то, что мне нужно было знать: включение переменного тока означает соединение проводов R, Y, G и O вместе. Включение нагрева означает подключение проводов R, Y и G (но не O). Включение только вентилятора осуществляется подключением R и G. Короче говоря, включите компрессор и вентилятор для получения тепла. Также включите реверсивный клапан теплового насоса, если вместо этого вы хотите использовать переменный ток.

Вооружившись знаниями о том, какое переключение мне потребуется, я поискал реле и остановился на 4-канальном релейном модуле SainSmart (10 долларов США). Этим можно управлять непосредственно с контактов Pi GPIO. Это активный низкий уровень, поэтому подключение выходного контакта от Pi к релейному модулю будет включать реле, если выходной контакт был низким, и выключать его, если он был высоким. Немного запутанно, но это нормально.

Сначала я попытался считать значения с датчика температуры напрямую с Pi. К сожалению, мне с этим не повезло. Чтение с этих датчиков требует синхронизации с микросекундной точностью, а поскольку Linux не является ОС реального времени, это было слишком подвержено ошибкам, чтобы быть надежным. Вместо этого я купил Pro Trinket за 10 долларов, крошечную и дешевую плату Arduino. Это излишне для того, что он на самом деле делает, но он работает. Trinket подключен к DHT22, постоянно считывает значения температуры/влажности и записывает их по последовательному интерфейсу (UART) в Pi.

Я также использовал сплошной медный провод 18AWG для подключения реле к настенному жгуту проводов. Я выбрал 18AWG, потому что контакты существующего термостата имели диаметр около 1 мм, поэтому 18AWG лучше всего подходит для настенной розетки. Я соединил все общие клеммы реле вместе с гнездом провода R. Затем я подключил разъемы Y, G и O к нормально разомкнутым (НО) клеммам реле 1, 2 и 3 соответственно.

Термостату нужен какой-то интерфейс управления, и я выбрал веб-интерфейс. Это проще и дешевле, чем разводка кнопок и экрана, плюс иногда не хочется вставать, чтобы поменять температуру. Для этого я использовал простой веб-сервер Go. У этого проекта есть одна зависимость: Chart.js, которую я использую для отображения графика температуры и влажности за последние 24 часа или около того. Все остальное — стандартная библиотека Go и обычный старый HTML/CSS/JS. Помимо красивого графика, есть несколько основных параметров управления: минимальная и максимальная температура, возможность всегда включать вентилятор, опция включения/выключения и настройка минимального времени между состояниями переключения (полезно для тестирования).

На самом деле программное обеспечение термостата состоит из трех серверов. Одним из них является контроллер коммутатора, который предоставляет REST API для настройки состояния HVAC (например, POST/cool для включения кондиционера). Другой — сервер датчиков, который возвращает последние данные датчиков в формате JSON. Последним и самым большим является сервер управления, который обслуживает веб-интерфейс, управляет настройками и решает, когда включать и выключать кондиционер/обогрев/вентилятор.

Этот микросервисный подход может показаться излишним, но он был чрезвычайно полезен при тестировании — я мог работать с интерфейсом управления со своего рабочего стола, сохраняя при этом возможность считывать фактические данные датчиков и управлять фактическими переключателями. Кроме того, он оставляет возможность для отдельных компонентов. Было бы довольно легко установить несколько датчиков температуры в разных комнатах или запустить сервер управления на устройстве, которое не прикреплено к стене.

Программное обеспечение также позволяет компенсировать низкое разрешение датчика температуры (0,1°C/0,18°F). Например, если фактическая температура находится в диапазоне от 22,1 до 22,2°C, датчик будет попеременно показывать значения 22,1 и 22,2. Выполнение некоторого базового усреднения по времени позволяет нам получить более точную меру. Вы также можете использовать влажность для настройки целевой температуры или получать данные о погоде из Интернета и делать… что-то… на их основе. Возможности безграничны.

Этот термостат запущен и работает хорошо! Графика симпатичная, управление простое и удобное. Но, очевидно, есть место для улучшения, особенно с точки зрения внешнего вида. Если бы я действительно хотел ускорить процесс, я бы вместо этого переключился на Raspberry Pi Zero, распечатал специальную печатную плату и упаковал все это в корпус, напечатанный на 3D-принтере. Наверное, это будет здорово смотреться! Но это также будет много работы.

Это был забавный проект, и мне нравится мой термостат намного больше, чем обычный умный термостат. К тому же это было дешевле — сравнимо с обычным тупым термостатом, если не считать потраченного времени. Однако до сих пор не принято решение о том, будет ли это хорошим началом разговора.

Благодаря Home Assistant автоматизировать различные системы, управляющие вашим домом, стало проще, чем когда-либо. Но вам все равно нужно установить связь между этими системами и настройкой Home Assistant, что может быть сложно, если производитель не имел в виду этот вариант использования. Когда [Саймон] захотел автоматизировать свою домашнюю систему отопления, он обнаружил, что большинство термостатов с поддержкой Home Assistant, которые он смог найти, не поддерживают его две отдельные зоны отопления, подключенные к одному бойлеру. Самым простым решением оказалось разработать собственный дизайн.

Первоначальная система отопления состояла из двух блоков управления, каждый из которых имел подключение к сети 230 В и линию управления «запрос тепла», идущую к котлу. [Саймон] рассматривал возможность замены их на простую готовую релейную плату ESP8266 и блок питания на 12 В, но решил, что это будет выглядеть беспорядочно и занимать довольно много места. Поэтому вместо этого он купил аккуратный корпус, монтируемый на DIN-рейку, и разработал специальную печатную плату, чтобы поместиться внутри него.

На плате находится Wemos D1 Mini, подключенный к двум реле, которые переключают две цепи нагрева. На D1 работает ESPhome, и для подключения к домашней сети Саймона требуется всего несколько строк конфигурации. Отдельного блока питания нет — линия 230 В подключена напрямую к модулю питания 12 В постоянного тока, установленному на печатной плате, поэтому новая система совместима со старой по принципу plug-and-play.

Полные файлы дизайна печатной платы доступны на веб-сайте [Simon] и на странице GitHub. Есть несколько других способов сделать собственные термостаты для дома, например, с помощью Arduino. Если вы заинтересованы в ремонте вашей собственной системы отопления или хотите еще больше ее оптимизировать, вам поможет целое сообщество.

Posted in домашние лайфхакиTagged home-assistant, hvac, термостат, wemos d1 mini
19 февраля 2021 г. Эл Уильямс
Измерение температуры оказывается фундаментальной функцией для огромного количества устройств. Очевидными примерами являются программируемый термостат вашей печи и цифровые часы. Если вам просто нужно знать, превышена ли определенная температура, вы можете использовать биметаллическую катушку и микропереключатель (или ртутный переключатель, как в старых термостатах). Но в наши дни нам нужна точность в диапазоне показаний, поэтому есть термопары, которые генерируют небольшое напряжение, термометры сопротивления, которые изменяют сопротивление в зависимости от температуры, термисторы, которые также изменяют сопротивление в зависимости от температуры, инфракрасные датчики и датчики с вибрирующей проволокой. Напряжение запрещенной зоны полупроводникового перехода зависит от температуры, и это тоже предсказуемо и измеримо. Вероятно, есть и другие методы, некоторые из которых, вероятно, довольно креативны.
Биметаллическая катушка производства [Hustvede], CC-BY-SA 3.0. Часто можно придумать творческий подход к любым измерениям. Есть старый анекдот про умного Алека на уроке физики. Вопрос заключался в том, как найти высоту здания с помощью барометра. Один из ответов заключался в том, чтобы сбросить барометр с крыши здания и определить, сколько времени потребуется, чтобы упасть на землю. Другой ответ — несомненно, студент-инженер — хотел найти инженера-строителя и предложить ему барометр в обмен на высоту здания. Точно так же вы можете узнать температуру, наблюдая за стандартным термометром с камерой или даже датчиком уровня, который является темой для другого поста.
Суть в том, что существует множество способов измерить что угодно, но в каждом случае вы конвертируете то, что хотите знать (температуру), в то, что умеете измерять, например, напряжение, ток или физическое положение. Давайте посмотрим, как это делают некоторые из наиболее интересных датчиков температуры.
Продолжить чтение «Практические датчики: множество способов электронного измерения тепла» →
Posted in Рекомендуемые, Навыки, SliderTagged RTD, датчики, термистор, термопара, термобатарея, термостат
6 февраля 2021 г. по Анул Махидхария
[Натан Петерсен] построил термостат с открытым исходным кодом, который можно взломать, чтобы сгладить колебания температуры, вызванные большим гистерезисом биметаллического ленточного термостата в его квартире. Хотя может показаться заманчивым настроить «предупредитель», чтобы решить проблему, или даже заменить биметаллический термостат электронной версией, создание собственного термостата с нуля — это хороший способ добавить в свой портфель проектов, пока вы учитесь в колледже. . Кроме того, ему пришлось отточить свои навыки проектирования аппаратного и программного обеспечения.
Аппаратное обеспечение разработано на основе STM32 с использованием дешевого минимального варианта, поскольку устройству нужно только измерять температуру и управлять печью в режиме включения-выключения. Для измерения температуры был выбран высокоточный маломощный датчик температуры TMP117, поскольку точность была важной характеристикой проекта. Выход сухого контакта для печи осуществляется через нормально разомкнутое твердотельное реле (оптоизолятор). Для пользовательского интерфейса вместо того, чтобы идти по простому пути и использовать I ² C/SPI OLED или ЖК-дисплей, [Натан] использовал три 7-сегментных светодиодных дисплея, каждый из которых управлялся 8-канальным драйвером постоянного тока. Преимущество в том, что на дисплей можно смотреть из другого конца комнаты, а его яркость регулируется с помощью ШИМ. Настройка заданного значения температуры осуществляется с помощью простого ползункового потенциометра, аналоговое напряжение которого считывается АЦП микроконтроллера. Чтобы напомнить о замене батареи, второй канал АЦП на микроконтроллере контролирует напряжение батареи через делитель напряжения. Компоненты печатной платы в основном предназначены для поверхностного монтажа, но выбранные корпуса достаточно легко паять вручную.
Репозиторий [Nathan] на Github предоставляет исходные файлы оборудования и прошивки. Плата разработана в Altium, но люди, использующие KiCad, могут использовать либо замечательный конвертер Altium2KiCad, либо онлайн-сервис для конвертации. (Результаты с некоторыми незначительными ошибками, которые можно легко исправить, вполне пригодны для использования.) По счастливой случайности, его разводка печатной платы с первого раза работала как волшебство, не требуя каких-либо переделок или прокладывания проводов.
Прошивка представляет собой несколько сотен строк пользовательского кода на чистом языке C, состоящего из драйверов для взаимодействия с аппаратными периферийными устройствами, раздела пользовательского интерфейса для обработки пользовательского интерфейса и раздела управления с алгоритмом работы печи. [Натан] проводит нас по своему коду, углубляясь в теорию управления и основы фильтрации. После внесения нескольких изменений в код и запуска термостата в течение некоторого времени [Натан] приходит к выводу, что он способен обеспечить регулировку температуры +0,1°F / -0,5°F при циклах печи продолжительностью около 10-15 минут (т. е. 4-6 циклов). в час). Очевидно, его хорошо изолированная квартира и приличная печь также являются основными факторами. Двигаясь дальше, в следующей версии [Натан] хочет добавить возможности сбора данных, добавив немного памяти и места для хранения на SD-карте, а также использовать RTC, чтобы разрешить сезонные корректировки или заданные значения на основе времени.
Это его первая попытка «функционального» полезного проекта, но он любит иногда делать игрушки, такие как этот POV Top.
Posted in Домашние хаки, МикроконтроллерыTagged Altium, дизайн управления, электроника, прошивка, оборудование, KiCAD, MCU, печатная плата, программирование, stm32, температура, термостат
19 декабря 2020 г. Эл Уильямс
В умном термостате нет ничего нового. Но чтобы сделать такой, построенный десять или более лет назад, нужно несколько хитростей. Если вы хотите обновить свой термостат, не заменяя его, [geektechniquestudios] поделится своим решением, используя Raspberry Pi Zero, чтобы сделать этот тупой контроллер умнее.
Оборудование весьма простое: всего лишь Pi Zero и пара реле. Реле действуют как нажатия кнопок на старом термостате. Программное обеспечение, однако, явно сложное. Есть сервер React и база данных Redis, а также некоторые другие элементы.
Читать далее «Старый термостат становится умнее» →
Posted in Домашние лайфхаки, Raspberry PiTagged гнездо, Raspberry Pi, термостат
8 января 2020 г. Дэн Мэлони
Справедливое предупреждение: любые домовладельцы, у которых есть термостаты, подобные тому, который чуть не сжег дом [Керри Вонг], могут быть в запасе на бессонную ночь или две, по крайней мере, до тех пор, пока они не осмотрят и, возможно, не заменят любые блоки, которые хотя бы отдаленно похожи. отрывочно, как то, что он обнаружил, когда проводил посмертный анализ в коротком видео ниже.
История начинается в 1980-х годах, когда в южной части Новой Англии, где живет [Керри], наблюдался жилищный бум. Подрядчики поспешили превратить сельские сельхозугодья в жилые кварталы, и по всему ландшафту поползли новые пригороды. Углы были неизбежно срезаны во время строительства, и одним из распространенных способов сэкономить деньги была система отопления дома. Вместо того, чтобы нанимать субподрядчика HVAC для установки сложной системы отопления, многие строители предпочли, чтобы электрики установили электрические плинтуса. Они и так уже работали, а в то время и медь, и электричество были дешевы.
Перенесемся на 40 лет вперед или около того, и [Керри] окажется в одном из таких домов. Однажды ночью, уловив едкий запах горящей изоляции, он проследил за своим носом до источника: настенного термостата для его электрического плинтуса. Его разборка выявила сгоревшую изоляцию, оголенные проводники и обгоревший пластик на не очень старом устройстве; с кодом даты 2008 года термостат должен заменить один из оригиналов. [Керри] поковырялся в почти сгоревшем блоке и нашел первопричину: точечные сварные швы, крепящие провода к клемме термостата, ослабли, что увеличило сопротивление соединения. Как указывает [Керри], увеличение сопротивления даже на десятую долю Ома в 15-амперной цепи рассеивало 20 ватт тепла, а судя по поджаренному виду термостата, это было гораздо больше.
Срезание углов 1980-х, конечно, не было чем-то новым — помните фиаско с алюминиевой проводкой? Электрические возгорания — это не шутки, и мы рады, что [Керри] быстро обнаружил проблему и предотвратил ее распространение.
Читать далее «Провал недели: термостат чуть не стал причиной пожара в доме» →
Posted in Сбой недели, TeardownTagged электрический обогреватель, сбой недели, анализ сбоев, пожар, судебная экспертиза, fotw, основная причина, безопасность, разборка, термостат
10 июня 2019 г. Тед Япо
Если ваш термостат поставляется с работающей на нем Linux, это не хак. Когда это не так, и вы сами устанавливаете Linux, это определенно так. Именно это и сделал [cz7asm]. В недавнем видео он показывает термостат Honeywell, загружающий Linux и работающий с широким спектром программного обеспечения.
Хотя аппаратное обеспечение внутри термостата не обеспечивает всей роскоши типичного современного встроенного Linux, в нем достаточно места для основ. Система работает с rootfs размером 1 МБ в ОЗУ и имеет образ ядра размером 2,5 МБ, оставляя запасные 12 МБ для всего остального. Используя только эти скудные ресурсы, [cz7asm] показывает, как система может использовать сетевой USB-адаптер, подключаться к telehack.com для некоторого ретро-развлечения из командной строки и размещать веб-сервер, хотя браузер еще не запущен. Также есть поддержка кадрового буфера для отображения графики и анимации и обычные возможности терминала Linux.
Все, что мы пока видели, это видео, поэтому мы надеемся, что [cz7asm] выложит где-нибудь код, потому что мы устали использовать наш термостат только для запуска кондиционера.
Возможно, вы помните [cz7asm] по его предыдущему термостатическому триумфу: управлению Doom. Посмотрите видео о последнем приключении с термостатом после перерыва.
Спасибо [Piecutter] за подсказку!
Продолжить чтение «Запуск Linux на термостате» →
Posted in Linux HacksTagged Honeywell, linux, термостат
25 мая 2019 года Дженни Лист
Пол с подогревом — это удивительно роскошная деталь для спальни и ванной комнаты, и [Энди] установил его так, чтобы он мог испытать радость ходьбы по прогретому добела полу по утрам. К сожалению, примерно через год он перестал работать, и виновником оказался его термостат. Замена была очень дорогой, поэтому он произвел свою собственную, используя беспроводной коммутатор Sonoff на базе ESP8266.
Термостат оснащен термистором в качестве датчика температуры, встроенным в пол. Это может быть доведено до единственного вывода ADC ESP, но не без нескольких проблем на этом пути. Sonoff не обнажает контакт, поэтому первым требованием была очень тонкая пайка. Простой делитель напряжения позволял питать контакт, но через него он сделал досадное открытие, что аналоговый вход ESP имеет удивительно низкий диапазон напряжения.