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"Fast intelligente" Fußbodenheizung auf Arduino

Mein üblicher Abend ist ein Computertreffen. An kalten Abenden bestand oft der Wunsch, meinen Ruheplatz komfortabler zu gestalten. Genauer gesagt war es von Zeit zu Zeit nur kalt in den Beinen. Die Ideen waren unterschiedlich, bis zum Kauf von USB-beheizten Hausschuhen. Sie alle schienen mir jedoch lächerlich und wurden weggefegt. Und dann, als ich eines Tages den YouTube-Kanal eines Arduino-Liebhabers sah, stieß ich auf ein Video, das über Infrarotfilme sprach. Als ich diesen Film sah, wurde mir sofort klar: "Das brauche ich!"

Dieses Projekt kann kurz wie folgt beschrieben werden: Ich habe ein Stück Infrarotfilm unter eine zusätzliche Schicht Parkett gelegt und ein automatisches Steuerungssystem mit Arduino, mehreren Sensoren und VB.NET hinzugefügt. Nun, in der Reihenfolge, was und wie es passiert ist.



Haftungsausschluss


Ich bin seit mehreren Jahren an Projekten dieser Art beteiligt, ich mache es für mich. Ich mache es: Der Prozess selbst ist für mich viel interessanter als die endgültige Lösung. Aus diesem Grund wird im Folgenden die Beschreibung des Prozesses und der Experimente mit solch detaillierten Details gegeben. Die Verwendung von Elementen ist aus finanzieller Sicht manchmal nicht ganz gerechtfertigt - das verstehe ich. Von Zeit zu Zeit ändere ich etwas (im Ansatz, in den Elementen), aber ich werde definitiv nicht zu vorgefertigten Lösungen wechseln, da dies einfach uninteressant sein wird.

Warum ist "fast schlau"? Ich würde Temperaturmessung und Timersteuerung nicht als „intelligent“ bezeichnen. In Zukunft besteht die Idee, den Steueralgorithmus durch Hinzufügen von Lernfunktionen zu verbessern. Dann kann dieses Projekt anders aufgerufen werden.

Warum diese Veröffentlichung:
  • interessant, konstruktive Kritik / Ideen zu bekommen
  • Stellen Sie der Community Infrarotfilme vor

So lass uns gehen!

Kauf


Nachdem ich beschlossen hatte, mich vor der Aktion vorzubereiten, ging ich zu Suchmaschinen, um weitere Informationen und Feedback zu finden. Die Kommentare waren widersprüchlich. Jemand nannte den Film ein ideales Heizelement und sagte, dass er ganze Häuser erfolgreich heizt, jemand beschwerte sich, dass er völlig nutzlos sei und versicherte, dass alles eine „Scheidung“ sei. Ich habe beschlossen zu experimentieren, weil ich neue Dinge liebe.

Liefersets sind unterschiedlich:
  • Filmbreite (50, 80, 100 cm)
  • Länge (ab 2 Metern) (irgendwo gab es Informationen, dass bei einer Breite von 50 cm maximal bis zu 6 Meter Film in einem Abschnitt für eine Verbindung verwendet werden dürfen (es gibt keine Datenquelle))
  • Thermostat enthalten
  • ( ) ( — , )

Kommentar der Filmverkäufer in meiner Stadt: Die Filmgarantie kann bis zu 10 Jahre betragen, die Garantie für den Thermostat und insbesondere für den Temperatursensor beträgt jedoch höchstens 2 Jahre. Der Temperatursensor ist eine Schwachstelle und es wird empfohlen, ihn so zu installieren, dass ein Austausch während des Betriebs möglich ist. Normalerweise wird ein Rohr mit kleinem Durchmesser auf dem Boden montiert, und der Sensor wird später während der Installation einfach in das Rohr eingeführt.

Für das Experiment brauchte ich nur ein kleines Stück des „magischen“ Films, daher war das Hauptkriterium für den Kauf der Preis und die Mindestkonfiguration (ohne Thermostat und Halterungen).

Nachdem ich die Preise überprüft hatte, entschied ich mich für ein Angebot bei AliExpress. Der Verkäufer bot 2 Meter Film mit einer Breite von 50 Zentimetern für 8 € ohne Thermostat und Halterungen an, aber für die Lieferung bat ich um die gleiche Menge. Dies stellte sich als die akzeptabelste Option heraus. Ich gab eine Bestellung auf und begann auf das Paket zu warten. Nach ca. 3 Wochen war bereits ein Stück Film in meinem Haus.


Erster Test


Nachdem ich den Film bekommen hatte, stellte ich mir die erste Aufgabe: zu überprüfen, ob er überhaupt funktioniert. Für den Bau des ersten Prototyps habe ich drei Laminatplatten verwendet, die bei einer kürzlich durchgeführten Reparatur übrig geblieben sind.


Der Montageprozess ist elementar:

  1. Ich habe den Film auf die gewünschte Länge geschnitten (ungefähr 100 cm waren genug für mich. Theoretisch kann er fast überall geschnitten werden)
  2. ( , . ( ) – . , )



  5. 220-250


Eingeschaltet, gemessener Verbrauch. Die von meinem Film verbrauchte Leistung betrug 105 Watt. Wenn sich jemand für einen ähnlichen Film entscheidet, kann er den Verbrauch mit 200-210 Watt pro Quadratmeter berechnen. Ich habe keine „Anlaufströme“ beobachtet, der Verbrauch ist stabil, während Strom vorhanden ist und mit der Zeit nicht abnimmt. Vergessen Sie natürlich nicht, dass die Verwendung eines Thermostats seinen Koeffizienten in die endgültigen Verbrauchsberechnungen einbezieht.

Ich stieg auf den Boden und wartete auf den Effekt. Während des Tests regelmäßig auf einen normalen Boden umgeschaltet, um die Änderungen nicht zu verpassen, wenn die Temperatur gleichmäßig ansteigt. Nach ein paar Minuten spürte ich eine angenehme Wärme vom Boden. Ungefähr 15 Minuten später war der Boden bereits gebraten, so dass es unangenehm war, darauf zu sein. Das Experiment konnte als erfolgreich angesehen werden, da deutlich zu erkennen war, dass der Film die erforderliche Wärmeübertragung bieten kann, um meine Anforderungen zu erfüllen.

Die Implementierung des "intelligenten" Teils


Während ich auf das Paket wartete, hatte ich ein ziemlich klares Bild im Kopf, wie mein warmer Boden funktionieren wird. Da dies nicht mein erstes Projekt ist, habe ich mich entschlossen, bestehende Entwicklungen maximal zu nutzen. Tatsächlich habe ich beschlossen, für die Steuerung der Bodentemperatur denselben Algorithmus und dieselben Schemata anzuwenden wie für die automatische Lichtsteuerung.

Vergleichen Sie die Grundregeln von Algorithmen:
Licht
  1. Wir schalten das Licht ein, wenn der Beleuchtungspegel niedriger als der eingestellte Wert ist
  2. Wir schalten das Relais für einen bestimmten Zeitraum ein
  3. Wir schalten das Relais nur ein, wenn Informationen vom Bewegungssensor vorliegen

Fußbodenheizung
  1. Wir schalten die Heizung ein, wenn das Temperaturniveau unter dem eingestellten Wert liegt
  2. Wir schalten das Relais für einen bestimmten Zeitraum ein
  3. Wir schalten das Relais nur ein, wenn Informationen vom Bewegungssensor vorliegen


Eine Art Blockdiagramm der gesamten Lösung. Ich bitte Sie, das Schema nicht streng zu beurteilen - ich habe es speziell für die Veröffentlichung gezeichnet, damit die Verbindungsmethode verständlich ist und sich nicht um die Auswahl der richtigen Symbole kümmert.


Bodenstromrelais

Für die Energieverwaltung wird ein Bündel von zwei Karten verwendet.

Das erste Board ergänzt den Arduino Nano:
  • Befestigungspunkte in meinem Automationsrack (4 Kreuze auf jeder Seite)
  • RJ-45-Anschluss für Eingangs- / Ausgangsanschlüsse (es wird nicht über das Netzwerk gesprochen - ich verwende diese Anschlüsse nur zum Umschalten)
  • Eingang für 12V (falls in Steckkarte verwendet)
  • Zwei 10-kΩ-Widerstände zum Anschluss analoger Sensoren



Das zweite Board:
  • Befestigungspunkte in meinem Automationsrack (4 Kreuze auf jeder Seite)
  • Enthält einen JK-Trigger, um den letzten Befehl zu speichern
  • L298D-Leistungsbrücke zur Übertragung von erhöhtem Strom zur Relaisspule
  • 5V- oder 12V-Relais, je nach Version
  • Mehrere LEDs zur Anzeige des Status



Ich werde Fragen im Voraus beantworten, die auftreten könnten, nachdem ich mich mit den Boards vertraut gemacht habe.
  • Warum zwei Bretter? Die Implementierung wird von der vorhandenen Lichtsteuerung kopiert, wo es für mich bequemer ist. Wenn ich es von Grund auf neu machen würde - wahrscheinlich wäre das Board eines.
  • Warum auslösen? In der Tat scheint es mir für diese Lösung überflüssig zu sein. Nur in einer der vorherigen Versionen des Systems war der Steuercontroller nicht dauerhaft mit der L298D-Brücke verbunden, sondern über einen Multiplexer. Daher musste man sich an den etablierten Zustand erinnern.
  • Warum L298D, wenn Sie optische Isolation verwenden können? Wieder ein Vermächtnis und eine Packung Long für 3 € L298D gekauft.


Temperatur- und Bewegungssensoren

Ich habe nicht angefangen, eine separate Platine für Bewegungs- und Temperatursensoren herzustellen. Ein Bewegungssensor mit praktischen Kontakten und die Montage auf einer zusätzlichen Platine wäre unlogisch. Das Anschließen eines Temperatursensors ist ebenfalls keine schwierige Aufgabe - es ist nur ein zusätzlicher Widerstand erforderlich. Als Ergebnis können wir "auf eine Wendung" sagen, ich habe ein Teil mit Sensoren zusammengesetzt.

Der Temperatursensor wird in das CAT5-Kabelgeflecht geschoben, da er sehr dünne Kontakte hatte und sich bei Berührung sehr zerbrechlich anfühlte.

Gehäuse

Es wurde angenommen, dass alle Bedienelemente unter dem Tisch auf dem Boden liegen würden. Daraus folgte, dass es nicht unangebracht wäre, etwas Ähnliches wie im Fall zu tun, so dass das System nicht leicht durch versehentliches Schlagen eines Fußes beschädigt werden könnte. Für den Fall wurde eine Schachtel zur Aufbewahrung kleiner Gegenstände verwendet.

Gehäusebaugruppe

Aussparungen für Sensoren an der Seite


Endgültige Version.

So sieht es nach der Installation aus. Die ungefähre Betriebszone des Bewegungssensors ist eingekreist. Gemalt nach Gefühlen - wann es funktioniert und wann nicht.

Screenshot des Steuerprogrammfensters auf dem Computer
(Wie bereits erwähnt, wurde die Steuerlogik vom Lichtsteuerungssystem kopiert, sodass auf dem Formular die Beschriftung „Licht“ anstelle von „Temperatur“ angezeigt wird.)


Fazit


Sowohl während des Testens als auch während des Betriebs dieser Lösung in zusammengesetzter Form wurden einige Probleme und Nuancen entdeckt. Die meisten von ihnen beziehen sich auf die elektrischen und physikalischen Eigenschaften des angelegten Schaltkreises, und ihre Beschreibung würde den Rahmen dieser Veröffentlichung sprengen. Vielleicht werde ich später die Nuancen in einem separaten Beitrag genauer beschreiben. Der Infrarotfilm hat sich als interessantes Material erwiesen, und ich kann ihn für die Verwendung sehr empfehlen. Ist es möglich, es als einzige Heizquelle im Raum zu verwenden und wie hoch der Energieverbrauch in diesem Fall sein wird - ich weiß es nicht.

Im Allgemeinen sind seit dem Start des Projekts mehrere Monate vergangen. Mein „fast intelligenter“ warmer Boden funktioniert perfekt und erfüllt seinen Zweck zu 100%, obwohl es manchmal notwendig ist, die gewünschte Temperatur einzustellen.

Das ist alles für heute! Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

Source: https://habr.com/ru/post/de382395/

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