Однажды холодным зимним утром выйдя на балкон я обнаружил что погреб промерз. Поэтому было решено сделать подогрев. Так как современные проблемы требуют современных решений, то подогрев будет с Wi-Fi.
Существует много вариантов нагревательных элементов, но самым безопасным, удобным и простым (но не самым дешевым) являются коврики с подогревом, примерно такие:
Мощность таких ковров составляет 50-100 Вт., в зависимости от размера. Нагреваются они равномерно до температуры не более 40-50 градусов, а синтетическое покрытие (а у более дорогих моделей резиновое влагозащищенное) защищает от возможного контакта с электрическими проводниками. Также возможно применить инфракрасную пленку для теплого пола, она стоит дешевле ковриков.
Ниже схема управления обогревом двух ковриков мощностью 100 Вт.:
+
Источник питания выполнен на микросхеме LNK364. Особенность микросхемы в относительно высокой частоте преобразования 130 кГц, что позволяет уменьшить размеры трансформатора и емкость выходного фильтра. Резистор R1 выполняет роль предохранителя. Далее через диодный мост VD2 конденсаторы С5 и С6 заряжаются выпрямленным напряжением. Микросхема LNK364 не нуждается во внешних цепях запуска и имеет внутренний Mosfet ключ на напряжение 700 вольт и для её работы требуется минимум компонентов. Цепь VD5, C9, R5 обеспечивает минимальное потребление источника при отсутствии нагрузки. Цепь VD4 R2 C8 защищает ключ от высоковольтных выбросов. Обратная связь выполнена на оптроне U1 и микросхеме TL431. Выходное напряжение источника составляет 5 вольт и задается R11 и R10. На L2 C1 C2 C17 выполнен фильтр для повышения качества питающего напряжения WIFI модуля. Резистор R20 обеспечивает работу источника при отсутствии нагрузки. Трансформатор намотан на каркасе EFD15 и сердечнике с зазором 0,08 мм . Первичная обмотка 100 витков провода 0.16 мм, вторичная обмотка 10 витков провода 0.5 мм в тройной изоляции. Обмотка подпитки не используется ввиду ее бесполезности для нашего случая ( источник в погребе постоянно нагружен на WIFI модуль ). В трансформаторе сначала мотается 50 витков первичной обмотки, потом изоляция скотч, потом вторичная обмотка, изоляция скотч, а затем вторая половина 50 витков первичной обмотки и изоляция скотчем.
В схему вкралась небольшая ошибка. Необходимо параллельно ножкам оптрона U1 «1» и «2» поставить резистор на 470 ом 1206 или 0805 типоразмера. Данный резистор обеспечивает минимальный ток TL431 1 мА.
WIFI модуль используется NODEMCU. Он питается от источника 5 вольт. ( в модуле встроен стабилизатор на 3.3 вольта ) Nodemcu управляет нагрузками через симисторы VS1, VS2 и оптосимисторы U3 и U2. Чтобы не нагружать NODEMCU, оптосимисторы управляются транзисторами VT1 и VT2.
Температура в погребе отслеживается в 2 зонах ( у меня например 2 полки на каждом лежит по ковру) и на улице выносными датчиками. Датчики выполнены на микросхема LM75А, так как они дешевле распространенных DS18B20 и их удобнее адресовать (напаял перемычки и все). Схема и плата датчиков ниже:
Датчики адресуются резисторами R3-R8. Адреса прописаны в скетче. Все датчики включены параллельно на шину I2C.
Печатная плата выполнена в Altium Designer:
Программа написана в среде ARDUINO UDE. Для правильной работы программы требуется установить доработанные библиотеки из архива. Смысл доработки заключается в изменении формата температуры с float на int8_t для ускорения работы программы. Для работы погреба, перед записью программы в NODEMCU, требуется в скетче ввести имя и пароль точки доступа. После включения платы настроить в роутере статический IP адрес погребу а в телефоне сделать закладку.Ниже скриншот странички погреба:
На печатной плате установлен разъём Х5, предназначенный для подключения дисплея nokia1616 для индикации температуры и кнопок управления, но так как по стечению обстоятельств плата установлена в недоступном для глаз месте, то от дисплея и кнопок пришлось отказаться.
Монтаж устройства выполнен в распределительной коробке 120 х 80 х 50 IP55. Плата крепится двумя шурупами через отверстия в центре. В коробке крепится кнопка подающая сетевое напряжение и внешний предохранитель как на фото:
Опыт эксплуатации.
- Законы физики никто не отменял, поэтому коврики греют пространство под собой и над собой. Это надо учитывать при расположении датчиков температуры на нижних полках.
- Температура со стороны стены балкона и стены дома разные ( у балкона холоднее). Это надо учитывать при установке температуры.
- Изолировать выносной датчик изолентой плохая идея. За осень и зиму на улице полностью позеленел сгнил один датчик.
- Так как погреб довольно инертная система (долго нагревается и долго остывает) то для регулирования хватает простого алгоритма релейного выключения нагревателя при превышении температуры.
Заключение
После изготовлении данного погреба Вы:
- Будете знать фактическую температуру на улице.
- Будете спокойны за свой погреб.
- Сможете управлять погребом не вставая с дивана.
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| R1 | Резистор | 1 Ом | 1 | 1206 | |||
| R2, R4 | Резистор | 150 кОм | 2 | 1206 | |||
| R3 | Резистор | 15 Ом | 1 | 1206 | |||
| R6 | Резистор | 220 Ом | 1 | 0805 | |||
| R7 | Резистор | 10 Ом | 1 | 0805 | |||
| R8 | Резистор | 1 кОм | 1 | 0805 | |||
| R9 | Резистор | 4.7 кОм | 1 | 0805 | |||
| R10, R11 | Резистор | 2.4 кОм | 2 | 0805 | |||
| R12, R14, R15, R17 | Резистор | 330 Ом | 4 | 2512 | |||
| R13, R16 | Резистор | 1 кОм | 2 | 1206 | |||
| R18, R19 | Резистор | 100 Ом | 2 | 1206 | |||
| R20 | Резистор | 470 Ом | 1 | 1206 | |||
| С1, С2, С4 | Конденсатор | 10 мкф 16 в | 3 | 1210 | |||
| С3 | Конденсатор | 470 мкф 16 в | 1 | ||||
| С5, С6 | Конденсатор | 4.7 мкф 400 в | 2 | ||||
| С7 | Конденсатор | 470 пФ 100 В | 1 | 1206 | |||
| С8 | Конденсатор | 3300 пФ 1 кВ | 1 | 1206 | |||
| С10 | Конденсатор | 0.1 мкФ 50 В | 1 | 0805 | |||
| С11 | Конденсатор | 0.1 мкФ 50 В | 1 | 0805 | |||
| С12 | Конденсатор | 0.1 мкФ 50 В | 1 | 0805 | |||
| С13 | Конденсатор | 0.1 мкФ 50 В | 1 | 0805 | |||
| С14 | Конденсатор | 220 пФ 50 В | 1 | 0805 | |||
| С15 | Конденсатор | 0.1 мкФ 50 В | 1 | 0805 | |||
| C16 | Конденсатор | 2200 пФ | 1 | Х1У1 | |||
| С17 | Конденсатор | 220 мкФ 16 В | 1 | ||||
| L1, L3 | Катушка индуктивности | 1000 мкгн | 2 | EC24 | |||
| L2 | Катушка индуктивности | 1 мкгн | 1 | ||||
| VS1, VS2 | Тиристор | BT136 | 2 | TO220 | |||
| U2, U3 | Оптопара | moc3061 | 2 | DIP6 | |||
| VD2 | Диодный мост | DB155 | 1 | ||||
| VD1 | VD1 | 12CWQ10 | 1 | DPAK | |||
| VD4 | Выпрямительный диод | 1N4007 | 1 | ||||
| VD6 | ИС источника опорного напряжения | TL431 | 1 | sot23 | |||
| U1 | Оптопара | PC817 | 1 | dip4 | |||
| VT1, VT2 | Биполярный транзистор | BC847 | 2 | sot23 | |||
| WIFI | WIFI | NODEMCU | 1 | ||||
| Т1 | Трансформатор | B66413U0160L187 | 1 | EFD15 | |||
| T1 | Трансформатор | B66414W1008D001 | 1 | каркас | |||
| Т1 | Трансформатор | B66414B2000X000 | 2 | скоба | |||
| D1 | Микросхема | LNK364 | 1 | DIP7 | |||
| Датчик | |||||||
| R1, R2 | Резистор | 33 кОм | 2 | 0805 | |||
| R3-R8 | Резистор | 10 Ом | 6 | 0805 | |||
| С1 | Конденсатор | 0.1 мкФ 50 В | 1 | 0805 | |||
| D1 | Датчик температуры | LM75A | 1 | so8 | |||