Управление вентилятором санузла на процессоре своими руками
Ванная комната является помещением, постоянно подвергающимся воздействию повышенной влажности и перепадам температуры — как результат, в нем с легкостью может поселиться плесень и грибок. Основной способ борьбы — вентиляция помещения. Вентиляция может быть как естественной, так и принудительной. Если естественная вентиляция монтируется еще на стадии строительства здания, то принудительная система вентиляции может быть реализована в любой момент времени.
Сегодня речь пойдет о том, как путем нехитрых манипуляций сделать автоматизированное включение вентиляции в ванной комнате, чтобы она не превращалась в парную баню и продолжала радовать нас чистотой и свежестью.
По сути, вытяжка в ванной комнате это элементарная вентиляционная система принудительного принципа действия. Она состоит максимум из двух частей – воздуховода, который соединяется с вентиляционным стояком дома, а также непосредственно самого вентилятора.
Обычно принудительное включение вентиляции в ванной реализуют двумя самыми простыми способами:
1. Включается вместе со светом в ванной одним общим выключателем. Но вытяжка обычно нужна только во время принятия душа, когда влажность в ванной повышена. Значит, остальное время электроэнергия расходуется впустую. Чтобы проветрить ванную после душа также приходится оставлять свет включенным. Опять лишний расход электроэнергии
2. Вручную включать вентилятор вытяжки во время или после принятия душа. Нужен отдельный выключатель. Неудобно. Можно забыть выключить вентилятор, если оставить его включенным для проветривания ванной после принятия душа.
В общем, такой подход к делу не очень правильный, поскольку в этом случае вентиляция помещения производится только тогда, когда в помещении находится человек.
Можно ли автоматизировать управление вентиляцией в ванной комнате и сэкономить электроэнергию? Можно.
Автоматическая вытяжка от обыкновенной отличается только наличием электроники, контролирующей ее работу. Такие устройства либо оснащены таймером выключения (включаются они, как и обыкновенная вытяжка, с помощью клавиши выключателя), либо специальными датчиками, контролирующими влажность в ванной комнате. Как только она превышает допустимое значение, вентилятор включается, после того как влажность приходит в норму, он отключается. Такие вытяжки есть готовые, но можно доработать и уже установленную. В качестве примера мы приводим решение на основе модулей от Мастер Кит.
Для решения данной задачи были выбраны следующие модули:
MP590 – цифровой датчик влажности;
MP8037ADC — цифровой модуль защиты и управления с функцией измерения;
BOX-BM8037 – корпус для любительских конструкций с установочными размерами в формате *.PCB
PW1245 – импульсный источник питания 12В 0.5А.
Необходимое оборудование можно увидеть на фото ниже:
Цифровой датчик температуры и влажности DHT11 интерфейс 1WIRE представляет собой модуль, построенный на цифровом датчике влажности DHT11 работающий по интерфейсу 1Wire.
Модуль Цифровой модуль защиты и управления с функцией измерения представляет собой универсальную плату с одним каналом АЦП имеющую три режима работы реле ГИСТЕРЕЗИС, ТРИГГЕР, ЗАЩИТА. Модуль очень универсален и может пригодиться практически для любой автоматизации.
Корпус для любительских конструкций с установочными размерами в формате *.PCB представляет собой универсальный корпус, внутрь которого можно разместить модули MP8037R и MP8037ADC. Так же на сайте скачать файл PCB с установочными размерами LED дисплея и кнопками, для размещения собственных разработок в данном устройстве.
AC/DC Импульсный источник питания 12В 0.5А представляет собой встраиваемый источник питания напряжением 12В, с рабочим током 500 мА. Модуль оснащен всеми видами защит, что говорит о его надежности.
Думаю, эта информация может пригодиться многим, при подборе устройств под свою задачу.
Схема подключения получилась несложной. Ее можно увидеть на эскизе ниже:
Так выглядит модуль в корпусе:
Датчик влажности MP590 размещается с левой стороны, вплотную с корпусом модуля управления. Что бы все выглядело эстетично, выводы модуля можно расположить непосредственно у декоративной крышки вентилятора. Провода питания и управления необходимо припаять непосредственно на клеммы модуля. Благодаря этому, при близком расположении, невидно проводов управления вентилятора и проводов питания MP8037ADC.
Примерный вариант установки модуля с датчиком:
После установки необходимо будет произвести настройку. Для начала, согласно инструкции, переведите управление реле в режим триггер. После чего произведите настройку включения и отключения вентилятора вытяжки. Допустим, модуль показал влажность в районе 40%. Удерживая правую кнопку модуля, более пяти секунд, зайдите в меню включения, и установил значение 100. Подождав три секунды, модуль выйдет из меню. Затем удерживая левую кнопку модуля, более пяти секунд, зайдите в меню отключения и установите значение 50. Подождите, через пять секунды модуль вернется в режим работы.
Как проверить работу всей системы: с помощью горячего душа поднимите влажность в ванной, контролируя показания на дисплее, при 41% должен включиться вентилятор вытяжки. Отключите душ. Через несколько минут, когда влажность понизиться, вентилятор отключится.
Демонстрация работы схемы в режиме контроля влажности:
Теперь ванной комнате нестрашен грибок, плесень и не будет перерасхода электроэнергии.
Возможно, кто-то захочет реализовать данное решение. А может быть, предложит свое?
Как в обычной квартире или в доме происходит управление вытяжным вентилятором санузла. Речь идёт про простой вытяжной вентилятор как на картинке:
↑ Файлы
Для желающих повторить сию конструкцию в архиве схема (в формате DipTrace и jpg), платы (в формате DipTrace), прошивка по отдельности ind.hex, ind.epp и одним файлом ind.rom. Еще раз напомню прошивать EPROM и FLASH лучше по отдельности, у меня бывали проблемы при попытке прошивать все вместе, хотя может быть это только у меня.
🎁files.rar 861 Kb ⇣ 203
Недавно столкнулся с тривиальной задачей — управление вытяжным вентилятором дома в ванной комнате.
Казалось бы чего проще, подключил его к выключателю света и готово. Но, время работы света непостоянно и может быть недостаточно для уменьшения влажности, хотя данную проблему можно решить установкой таймера. К тому же, моим близким очень не нравится работающий вентилятор при принятии водных процедур, так как он «создает холодный ветер».
Вторым очевидным решением было просто посадить вентилятор на отдельный выключатель и предоставить управление человеку. Но человеческий фактор таков, что вентилятор постоянно забывали включать, а если включали, то выключать. Эффективность работы вентилятора быстро стремилась к нулю.
Пришлось подключить к делу свое увлечение Arduino и несложными микроконтроллерами.
Пораскинув мозгами сформулировал
↑ Файлы
Даташиты на интересные чипы 74LVC1G07DBV, 74LVC1G17DBV:
🎁 sn74lvc1g07.pdf 1.26 Mb ⇣ 60
🎁 sn74lvc1g17.pdf 1.3 Mb ⇣ 57
Кто успеет собрать вперёд меня, отпишитесь об успехах в комментах.
Спасибо за внимание!
Камрад, рассмотри датагорские рекомендации
🌼 Полезные и проверенные железяки, можно брать
Опробовано в лаборатории редакции или читателями.
Больше года прослужила мне первая версия устройства, но что то под конец перестало мне нравиться как работает емкостной датчик. Возможно я не совсем правильно его использовал, возможно он не любит механических ударов (случайно уронил плату с датчиком) но примерно через год использования показания влажности начали плавать, такое ощущение что емкостной диапазон датчика увеличился. И тогда решился таки купить цифровой датчик влажности SHT10
Работает он по протоколу I2C, помимо влажности измеряет еще и температуру, использовать температуру для управления чего либо не стал, но показания вывел на дисплей.
Вариант 3 — выключение с задержкой
Это эволюция варианта 2, причём достаточно существенная. Рассмотрим блоки управления вытяжным вентилятором компании Ноолайт (Белоруссия).
Блок БЗТ-300-СУ подключается к питанию 230В, вытяжному вентилятору (для управления им) и освещению санузла (для понимания того, когда он включается). Таймер включает вентилятор через 30 секунд после включения освещения и отключает вентилятор через 5 минут после выключения света. Уже неплохо. Если мы зашли меньше, чем на 30 секунд, то мы его и не услышим. А 5 минут работы будет вполне достаточно для проветривания.
Блок БЗТ-300-СУФ ещё круче. К нему не надо подключать лампу, у него встроенный фотоэлемент, который сам поймёт, когда включается свет. А время задержки включения и задержки выключения регулируется крутилками на блоке, как и чувствительность датчика освещённости. Блок стоит порядка 500 рублей, но сильно добавляет комфорта.
Вариант 4 — ручное включение + задержка выключения
Тут понадобится специальный вентилятор со встроенным таймером. Он, в среднем, дороже обычного примерно на 500 рублей. На стене надо разместить кнопку (моностабильный выключатель), нажатие на которую будет включать вентилятор на заданное время. То есть, мы можем сами включить вытяжку тогда, когда она нужна. Нужно заранее предусмотреть эту кнопку и нанести на неё какую-то понятную пиктограмму, зато вентилятор не будет шуметь, когда он не нужен.
Если взять чуть более продвинутый вентилятор с датчиком влажности, то он будет автоматически включаться при повышении влажности, то есть, когда кто-то пользуется душем.
У меня дома, кстати, реализован такой вариант. Он мне лично кажется удобнее всего.
↑ Печатная плата
NB! ПП привёл в соответствие схеме, детали подписал.
Игорь
↑ Плата
Срезаем дорожки в трех местах, как показано красным, в одном месте ставим перемычку, показано синим, ставим конденсатор 100n и резистор 10кОм, подключаем датчик к указанным точкам, вот и все переделки.
Вот что получилось в итоге
Также добавил кнопку сброс, так на всякий случай, перепаивать под нее ничего не пришлось, земля и выход Rset МК уже есть на разьеме для программирования.
Еще один момент который стоит упомянуть, дип переключатели, раньше один использовался для сброса калибровки, второй для выбора типа дисплея, фирменный/левый. Теперь оба служат для выбора типа дисплея, программно вид дисплея выбирается двумя параметрами, изначально полагалось что видов дисплеев всего два фирменный и левый, но как показала практика, существует по крайней мере еще один вид, поэтому просто разнес управление этими двумя параметрами по разным переключателям, всего 4 комбинации, недолго перебрать под любой вид дисплея.
Выбор элементной базы
Прототип данного устройства создавался на отладочной плате Arduino Uno китайского производства:
Конечное устройство создавалось по принципу «я тебя слепила из того что было». Все элементы были приобретены ранее на просторах интернета под различные проектики или выдраны из неработающих устройств:
-
; ; ;
- двухразрядный семисегментый индикатор CPS03621BR от неработающих часов;
- фоторезистор из коробочики с радиолюбительским хламом; ; ; для гальванической развязки;
- кнопка и несколько резисторов
В качестве источника питания подошел LED driver 3×1вт от светильника, который вполне справился с питанием импульсного стабилизатора LM2596.
В качестве корпуса была применена кроссовая коробочка от старой АТС.
Камрад, рассмотри датагорские рекомендации
🌼 Полезные и проверенные железяки, можно брать
Опробовано в лаборатории редакции или читателями.
Требования к устройству управления
- устройство управления должно работать в автоматическом режиме;
- вентилятор должен включаться от повышения влажности;
- включение вентилятора не должно зависеть от текущего уровня влажности в квартире;
- вентилятор должен работать, когда в ванной комнате никого нет;
- устройство управление должно быть максимально простым и дешевым;
↑ Фьюзы
Вообще частоту работы МК можно ставить в принципе любую, я выбрал 8 МГц, под эту частоту фьюзы выставляются вот так
Фьюзы указаны при прошивке из CodeVisionAVR
Скетч и библиотеки, использованные в проекте
-
для работы с датчиком DHT11 для работы с семисегментным индикатором.
Алгоритм работы
Микроконтроллер с периодичностью раз в 10 секунд меряет влажность и температуру.
Влажность циклически накапливается в архиве из 6 значений. Если текущая влажность выше первой из архива более чем на 3% либо абсолютное значение влажности выше 85%, значит нужно включать вентилятор.
Вентилятор включается на 20 минут при отсутствии света на фоторезисторе.
Кнопка принудительно включает вентилятор на 20 минут (если он не работает) или выключает (если работает).
Все константы в алгоритме подбирались эксперементальным путем.
Индикатор циклически показывает текущую температуру, влажность и таймер обратного отчета.
Точка второго разряда горит, если требуется понижение влажности и мигает, если подана команда на включения вентилятора.
- нажата кнопка ручного режима;
- сработал датчик влажности;
- горит свет;
- не горит свет;
- сработал таймер работы вентилятора.
Множество состояний:
- режим ожидания, вентилятор не работает, тайме отключен;
- требуется включение вентилятора, вентилятор не работает, таймер (при)остановлен;
- вентилятор работает в автоматическом режиме, таймер включен;
- вентилятор работает в ручном режиме, таймер включен;
Ну и таблица переходов состояний автомата:
Программирование
AVR-studio и прочих монстров я устанавливать не стал, а обошелся опять же тем, что было — IDE Arduino.
Как подготовить контроллер для работы в среде ARDUINO IDE описано в этой статье
Контроллер прошил на 8МГц с внутренним резонатором и отключенным контролем напряжения питания.
Содержание / Contents
↑ Схема
Тут стало еще проще, убралось все что касалось заряда и контроля емкостного датчика, вместо них цифровой датчик, резистор подтяжки, конденсатор по питанию. В принципе в программе нет привязки к частоте задающего генератора и она будет работать и с ранее используемым кварцем, но поскольку теперь нет никаких измерений связанных с временем особая точность не нужна, да и гонять МК на 12МГц просто так по моему тоже бессмысленно, поэтому отказался от внешнего кварца, использовав внутренний генератор на 8МГц.
Управление моторизированной заслонкой за вентилятором
За вентилятором вытяжки обычно ставится обратный клапан. Это простая механическая штука, которая пропускает воздух в одну сторону (в шахту) и не пропускает в другую (в дом). Выглядит примерно так:
По картинке видно, что справа налево воздух пойдёт, приподнимая шторки, а слева направо нет. Цель очевидна — чтобы воздух из соседских санузлов и кухонь не попадал к нам.
На одном из моих объектов (квартира) заказчик заявил, что не доверяет механическим клапанам, поэтому надо ставить заслонку с электроприводом, и не важно, сколько это будет стоить. В этом есть некий смысл, так как по картинке выше мы видим, что через щели воздух теоретически может попадать из вентшахты в квартиру. Такого не должно быть, поскольку в вентшахте давление воздуха меньше, но попадание возможно.
Чтобы воздух не попадал в квартиру никогда, ставим заслонку с сервоприводом, вот такую:
Когда над, мы поворачиваем заслонку и открываем воздуховод, когда не надо — закрываем, чтобы воздух не шёл. Мы можем подключить привод заслонки параллельно с вытяжным вентилятором и использовать пружинный привод заслонки. Это означает, что при отсутствии питания заслонка закрыта, а при его подаче привод заслонку открывает. Пружина возвращает заслонку в закрытое положение, когда привод не тянет её открыться.
Но тут есть проблема. Обычно при выключенном вентиляторе существует небольшой ток воздуха из санузла в вентшахту за счёт разницы давлений воздуха. Есть мы приложим к выключенному вентилятору клочок бумаги, он должен притянуться. За счёт этого осуществляется небольшой пассивный воздухообмен, и воздух не застаивается в санузле, да и вообще в квартире. При закрытой заслонке воздухообмен отсутствует вообще. Значит, нам надо обеспечить периодическое включение вытяжного вентилятора и открывание заслонки.
Используем для простоты (хотя какая уж тут простота) программируемое реле Овен ПР. Устанавливаем его в щит и подключаем по схеме:
Нам надо подтянуть к щиту свет санузлов и вентиляторы. А в реле через программу Owen Logic программируем следующее:
- Через 60 секунд после включения света включаем вытяжной вентилятор. Если свет выключился в течение 60 секунд после включения, то не включаем вентилятор — этого условия мне на хватало с блоками Ноолайт.
- Через 5 минут после выключения света выключаем вытяжной вентилятор.
- Включаем вытяжные вентиляторы автоматически на 5 минут ежедневно в 10, 12, 14, 16, 18, 20 и 22 часа.
Было бы неплохо также сделать так, чтобы автоматическое включение вытяжки происходило только в случае того, что свет не включался в эти два часа. Но я пока не уверен, можно ли это запрограммировать через Owen Logic. Owen Logic оперирует логическими блоками типа И, ИЛИ, НЕ и более сложными, так что программировать там достаточно просто.
Доброго дня, сограждане!
Представляю вторую версию блока управления вентилятором для ванной, выполненный на микроконтроллере (МК) Atmega8, теперь с использованием цифрового датчика SHT10.
Тут читайте первую подробную статью.
Добавилась информации о температуре, а в остальном функционал остался прежним, только его показаниям теперь больше доверия, напомню
Содержание / Contents
↑ Схема модуля управления вытяжным вентилятором
Схема содержит три основных узла.
1. Симисторный узел управления нагрузкой (в данном случае это асинхронный двигатель). Выполнен практически по рекомендациям, приведенным в даташитах на оптронный симистор DD3 MOC3023M и силовой симистор VS1 BT143-600.
2. Узел логической части. Имеем полумост из резистора R1 фоторезистивного датчика R10, выходной сигнал с которого, в зависимости от того освещен фоторезистор (имеет низкое сопротивление) или нет (имеет высокое сопротивление), принимает уровень логического «0» или «1». Этот сигнал поступает на вход логического элемента DD1 74LVC1G07DBV — так называемая «одноячеистая» логика с выходом типа «открытый сток». Чипы доступные и дешёвые.
При освещении фоторезистора, микросхема DD1 через ограничительный резистор R3 разряжает конденсатор C2. Сигнал низкого уровня с выхода DD1 поступает на вход DD2 74LVC1G17DBV и на ее выходе формирует сигнал низкого уровня.
Во входной цепи оптронного симистора DD3 MOC3023M начинает протекать ток, уровень которого определяется сопротивлением резистора R6. При этом обеспечиваются условия включения силового симистора.
После отключения освещения сопротивление фоторезистора возрастает, что приводит к появлению напряжения на входе DD1, соответствующего уровню логической «1», выход микросхемы DD1 отключается от разрядной цепи. Через резистор R2 начинается заряд конденсатора C2.
Через время T = 3*R2*C2 (время задержки отключения), напряжение на входе DD2 достигнет уровня срабатывания, на выходе DD2 появится «1», оптронный тиристор DD3 отключится и силовой симистор отключит двигатель вентилятора от сети.
3. Узел питания выполнен с использованием конденсатора в качестве балластного сопротивления и обеспечивает ток нагрузки до 25 мА. Этого достаточно для надежного включения оптрона DD3.
↑ Программа
Тут тоже стало проще, теперь нет необходимости в какой либо калибровке, поэтому меню настроек сократилось до двух пунктов, порог включения и выключения
Теперь после подачи питания устройство сразу готово к работе, никакая калибровка не требуется, нужно лишь выставить желаемые пороги включения/выключения.
Подробно описывать работу с программой тут не буду, можно посмотреть в статье по версии 1, принцип управления остался тем же.
↑ О деталях
R1 — 0805 — 220 KOm
R2 — 0805 — 220 KOm
R3 — 0805 — 220 Ohm
R4 — MF-0,5 — 1,0 Mom
R5 — MF-2 — 47 Ohm
R6 — 0805 — 680 Ohm
R7 — MF-0,5 — 1,0 kOm
R8 — MF-1 — 470 Ohm
R9 — MF-0,5 — 39 Ohm
R10 — VT93N1 (VT93N2)
C1 — 0,47 uF 400V
C2 — 470,0 uF 10V (Low Leakage)
C3 — 470, OuF 10V (Low Leakage)
C4 — 0,01 uF 400V (K73-17)
Фоторезистор R10 VT93N1 можно заменить фоторезистором другого типа. При этом возможно придется изменить значение резистора R1. Практически это можно сделать так: омметром измеряется сопротивление фоторезистора в месте будущей установки фотореле при включенном освещении. Номинал резистора R1 должен быть в 3 раза больше измеренного значения сопротивления фоторезистора. Сопротивление фоторезистора при отсутствии освещения (темновое сопротивление) должно быть не менее чем в 3 раза больше значения сопротивления R1.
Конденсатор C2 желательно взять с низким током утечки, который должен быть по крайней мере в 3 раза меньше зарядного тока (определяется значением сопротивления R2). Важно чтобы напряжение на C2 при заряде через R2 превышало напряжение лог. «1» DD2. Применение конденсатора с большим током утечки может привести к тому, что двигатель вентилятора никогда не будет отключаться. А это нас не устраивает.
Т.н. «одноячеистая» логика с выходом типа «открытый сток» в корпусе SOT-23
Вместо DD2 74LVC1G17DBV можно использовать такой же чип, как DD1 74LVC1G07DBV, схема будет вполне работоспособна, чуть уменьшится время задержки.
Что может устройство:
В автоматическом режиме включать/выключать вентилятор по установленным в настройках порогам влажности, пороги включения/выключения выставляются раздельно.
В ручном режиме можно включить/выключить вентилятор соответствующими кнопками. В обоих режимах осуществляется индикация, температуры, состояния вентилятора (Включен/Выключен), текущей влажности (%), режима работы (Ручной/Автомат).
Вариант 2 — ещё проще
Что может быть ещё проще выключателя вытяжки? Включение вытяжки вместе со светом санузла. Имеет смысл в частопосещаемом общественном туалете, где вентилятор никому своей работой не мешает. В квартире это означает, что, во-первых, вентилятор будет каждый раз включаться и шуметь, во вторых, в большинстве случаев он будет включаться, когда он не нужен, в-третьих, выключаясь вместе со светом, он не будет выполнять своей функции, то есть, не успеет вытянуть воздух, чтобы он обновился из других помещений.
Схема устройства
На индикатор CPS03621BR даташит найден не был, поэтому выводы находились при помощи батарейки методом тыка. Индикатор оказался с общим анодом. Схема расположения катодов:
Если кто-то вздумает повторять — ОСТОРОЖНО, на корпусе симистора напряжение 220В.
Проблемы
Первой проблемой, с которой столкнулся в реализации — не работал датчик DHT11. На Arduino UNO все нормально, а на голом микроконтроллер не работает. Проблема оказалась в частоте работы контроллера и таймингам протокола опроса DHT.
В контроллерах, работающих на частоте 8МГц в библиотеке DHT нужно обязательно указывать задержку «3» (третий параметр в конструкторе класса) DHT dht(dhtPIN, DHT11, 3);
Второй проблемой стало произвольное срабатывание ресет и кнопки ручного режима. Виной всему были наводки с силовых проводов, проходящих недалеко от данных выводов. Сперва встроенный подтягивающий резистор микроконтроллера на соответствующих выводах был заменен на внешний 10К. Помеха уменьшилась, но не исчезла совсем. Контроллер периодически жил своей жизнью самостоятельно включая/выключая вентилятор.
Тогда я реализовал программное подавление помехи — кнопка опрашивалась подряд 10 раз с задержкой 10мс и только при наличии всех 10 срабатываний признавалось нажатие кнопки.
Готовое устройство выглядит так:
Супруга посмотрела на унылую коробочку непонятного цвета и сделала ей «декупаж»
Два месяца эксплуатации контроллера прошло нормально и особо переделывать ничего не хочется.
При посещении туалетной или ванной комнаты зачастую одновременно с включением освещения включают вытяжку для устранения излишней влажности и запахов. Вентилятор просто параллелят с лампой освещения. Таким образом, после выключения освещения выключается и вентилятор вытяжки, что на мой взгляд не оптимально.
Предлагаемая мной схема обеспечивает работу вентилятора вытяжки в течение некоторого времени (настраивается, по умолчанию 2 минуты) после выключения света. Управление блоком осуществляется бесконтактно, использован датчик — фоторезистор. В схеме нет микроконтроллера.
Вариант 1 — самый простой
Вариант наиболее «глупый», но, тем не менее, очень часто встречается. Это просто отдельный выключатель. Причём, он может находиться вместе с выключателем света в санузле, за его пределами, рядом с дверью. Подразумевается, что, во-первых, человек обязательно ошибётся, включив вентилятор вместо света, и будет какое-то время не понимать, зачем же этот выключатель нужен. Уходя он выключит свет и, возможно, вентилятор тоже. Если выключит, то от него смысла не будет вообще, так как он не успеет вытянуть воздух санузла, а если нет, то вентилятор останется шуметь, пока кто-то другой его не выключит.
В общем, вариант дурацкий.
Читайте также: