👐🏽 🧔🏻 👃 Suelo radiante "casi inteligente" en Arduino 🖕 👩🏿‍🎨 👩🏻‍⚖️

Mi noche habitual es una reunión de computadora. En las noches frías, a menudo había un deseo de hacer que mi lugar de descanso fuera más cómodo. Más precisamente, de vez en cuando hacía frío en las piernas. Las ideas eran diferentes, hasta la compra de zapatillas calentadas por USB. Sin embargo, todos me parecieron ridículos y se fueron. Y luego, un día, mientras veía el canal de YouTube de uno de los amantes de Arduino, me topé con un video que hablaba de una película infrarroja. Al ver esta película, inmediatamente me di cuenta: "¡Eso es lo que necesito!"

Este proyecto se puede describir brevemente de la siguiente manera: puse un trozo de película infrarroja debajo de una capa adicional de parquet, añadiéndole un sistema de control automático usando Arduino, varios sensores y VB.NET. Ahora, en orden, qué y cómo sucedió.

Descargo de responsabilidad

He estado involucrado en proyectos de este tipo durante varios años, lo hago por mí mismo. Lo hago para hacerlo: el proceso en sí es mucho más interesante para mí que la solución final. Es por eso que la descripción del proceso y los experimentos se dan a continuación con detalles tan detallados. El uso de elementos a veces no está completamente justificado desde un punto de vista financiero, lo entiendo. Periódicamente, cambio algo (en el enfoque, en los elementos), pero definitivamente no voy a cambiar a soluciones ya preparadas, ya que esto será simplemente poco interesante.

¿Por qué es "casi inteligente"? No llamaría "inteligente" la medición de temperatura y el control del temporizador. Como camino a seguir, existe la idea de mejorar el algoritmo de control al agregar funciones de aprendizaje. Entonces este proyecto puede ser llamado de otra manera.

Por qué esta publicación:

interesante para obtener críticas constructivas / ideas
presentar a la comunidad la película infrarroja

¡Entonces vamos!

Compra

Habiendo decidido que debería prepararme antes de la acción, fui a los motores de búsqueda para encontrar más información y comentarios. Los comentarios fueron contradictorios. Alguien llamó a la película un elemento calefactor ideal y dijo que calienta con éxito casas enteras, alguien se quejó de que era completamente inútil e insistió en que todo era un "divorcio". Decidí experimentar, porque amo las cosas nuevas.

Los juegos de entrega son diferentes:

Ancho de la película (50, 80, 100 cm)
Longitud (desde 2 metros) (en algún lugar había información de que con un ancho de 50 cm es máximo permitido usar hasta 6 metros de película en una sección para una conexión (no hay fuente de datos))
Termostato incluido
( ) ( — , )

Comentario de los vendedores de películas en mi ciudad: la garantía de la película puede ser de hasta 10 años, pero la garantía del termostato y, especialmente, del sensor de temperatura no excede los 2 años. El sensor de temperatura es un punto débil y se recomienda instalarlo de tal manera que se garantice la posibilidad de reemplazo durante la operación. Por lo general, se instala una tubería de diámetro pequeño en el piso, y el sensor simplemente se inserta en la tubería más tarde durante la instalación.

Para el experimento, solo necesitaba una pequeña parte de la película "mágica", por lo que el criterio principal para la compra era el precio y la configuración mínima (sin un termostato y soportes).

Después de verificar los precios, decidí una oferta en AliExpress. El vendedor ofreció 2 metros de película con un ancho de 50 centímetros por 8 €, sin termostato y soportes, pero para la entrega solicité la misma cantidad. Esta resultó ser la opción más aceptable. Hice un pedido y comencé a esperar el paquete. Después de aproximadamente 3 semanas, una película ya estaba en mi casa.

Primer examen

Después de obtener la película, me puse la primera tarea: verificar si funciona. Para construir el primer prototipo, utilicé tres tableros laminados de una reparación reciente.

El proceso de montaje es elemental:

Corté la película de la longitud deseada (unos 100 cm fueron suficientes para mí. Teóricamente, se puede cortar en casi cualquier lugar)
( , . ( ) – . , )
220-250

Encendido, consumo medido. La potencia consumida por mi pieza de película fue de 105 vatios. Si alguien decide usar una película similar, puede calcular el consumo como 200-210 vatios por metro cuadrado. No observé ninguna "corriente de arranque", el consumo es estable, mientras que hay potencia y no disminuye con el tiempo. Por supuesto, no olvide que el uso de un termostato introducirá su coeficiente en los cálculos finales de consumo.

Me puse en el suelo y esperé el efecto. Durante la prueba, cambia periódicamente a un piso normal, para no perderse los cambios si la temperatura sube suavemente. Después de unos minutos, sentí una agradable calidez proveniente del piso. Unos 15 minutos después, el piso ya estaba frito, por lo que estar incómodo era incómodo. El experimento podría considerarse exitoso, ya que era claramente visible que la película puede proporcionar el nivel necesario de transferencia de calor para satisfacer mis necesidades.

La implementación de la parte "inteligente"

Mientras esperaba el paquete, tenía una idea bastante clara de cómo funcionaría mi piso cálido. Como este no es mi primer proyecto, decidí aprovechar al máximo los desarrollos existentes. De hecho, decidí aplicar el mismo algoritmo y esquemas para controlar la temperatura del piso que para el control automático de la luz.

Compare las reglas básicas de algoritmos:
Light

Encendemos la luz si el nivel de iluminación es inferior al establecido
Encendemos el relé por un cierto período de tiempo.
Encendemos el relé solo si hay información del sensor de movimiento

Calefacción por suelo

Encendemos la calefacción si el nivel de temperatura es inferior al establecido
Encendemos el relé por un cierto período de tiempo.
Encendemos el relé solo si hay información del sensor de movimiento

Una especie de diagrama de bloques de toda la solución. Le pido que no juzgue estrictamente el esquema: lo dibujé específicamente para su publicación, de modo que el método de conexión sea claro y no moleste con la selección de los iconos correctos.

Relé de potencia de piso

Para la administración de energía, se utiliza un paquete de dos placas.

La primera placa se agrega al Arduino Nano:

Puntos de montaje en mi rack de automatización (4 cruces a cada lado)
Conector RJ-45 para puertos de entrada / salida (no se habla de la red, solo uso estos conectores para cambiar)
Entrada para 12V (si se usa en un tablero enchufable)
Dos resistencias de 10 kΩ para conectar sensores analógicos

El segundo tablero:

Puntos de montaje en mi rack de automatización (4 cruces a cada lado)
Contiene un disparador JK para recordar el último comando
Puente de alimentación L298D para transferir corriente aumentada a la bobina del relé
Relé de 5V o 12V, dependiendo de la versión
Múltiples LED para mostrar el estado

Contestaré por adelantado las preguntas que puedan surgir después de familiarizarme con los foros.

¿Por qué dos tablas? La implementación se copia del control de luz existente, donde es más conveniente para mí. Si lo hiciera desde cero, lo más probable es que el tablero sea uno.
¿Por qué disparar? De hecho, me parece que esta solución es redundante. Solo en una de las versiones anteriores del sistema, el controlador de control no estaba conectado al puente L298D de forma permanente, sino que estaba conectado por un multiplexor. Por lo tanto, era necesario recordar el estado establecido.
¿Por qué L298D, si puedes usar aislamiento óptico? Una vez más, un legado y un paquete de larga compra a 3 € L298D.

Sensores de temperatura y movimiento

No comencé a hacer una placa separada para sensores de movimiento y temperatura. Un sensor de movimiento viene con contactos convenientes y montarlo en una placa adicional sería ilógico. Conectar un sensor de temperatura tampoco es una tarea difícil: solo se requiere una resistencia adicional. Como resultado, podemos decir "en un giro", armé una parte con sensores.

El sensor de temperatura se empuja dentro de la trenza del cable CAT5, ya que tenía contactos muy delgados y parecía muy frágil al tacto.

Alojamiento

Se asumió que todos los elementos de control estarían debajo de la mesa en el piso. Se deduce que no estaría fuera de lugar hacer algo similar al caso, de modo que el sistema no podría dañarse fácilmente al golpear accidentalmente un pie. Para el caso se utilizó una caja diseñada para almacenar artículos pequeños. Conjunto de

carcasa Orificios de

corte para sensores en el costado

Versión definitiva.

Así se ve después de la instalación. La zona de operación aproximada del sensor de movimiento está marcada con un círculo. Pintado de acuerdo con los sentimientos: cuando funciona y cuándo no.

Captura de pantalla de la ventana del programa de control en la computadora
(Como se mencionó, la lógica de control se copió del sistema de control de luz, por lo que en el formulario puede ver las inscripciones "Luz" en lugar de "Temperatura")

Conclusión

Tanto durante las pruebas como durante el funcionamiento de esta solución en forma ensamblada, se descubrieron algunos problemas y matices. La mayoría de ellos están relacionados con las características eléctricas y físicas del circuito aplicado y su descripción está más allá del alcance de esta publicación. Quizás más adelante describa los matices con más detalle en una publicación separada. La película infrarroja ha demostrado ser un material interesante, y puedo recomendar su uso. ¿Es posible usarlo como la única fuente de calefacción en la habitación y cuál será el consumo de electricidad al mismo tiempo? No lo sé.

En general, han pasado varios meses desde el lanzamiento del proyecto. Mi piso cálido "casi inteligente" funciona perfectamente y cumple su propósito al 100%, aunque a veces es necesario ajustar la temperatura deseada.

¡Eso es todo por hoy! ¡Gracias a todos por su atención!

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