Пет зонов термостат

[Simeon]

Устройството представлява петзонов термостат за отопление на жилище, който се управлява както локално от бутони във всяко помещение, така и дистанционно по Ethernet. Представлява модерен и енергоефективен начин за управление и следене на домашна отоплителна система. Автор е Михаил Панайотов.



Тъй като този проект участва в конкурса Ардуино в Интернет, темата се открива от организаторите за да могат всички проекти да се представят едновременно и максимално еднотипно.

Подробна информация, електрическа схема и програмен код [линк].

[zen]

Интерфейса е доста приятен за окото. Разгледах сървъра и има наистина интересни неща. Само едно не разбрах. За всяка зона имаш по едно реле. Какво връзваш на тези релета и как определяш "слаб", "нормален" и "силен"

[mishoboss]

Здравей, радвам се, че се харесва, въпреки, че в момента идеята е още в начален стадий.

Термостатът е проектиран за управление на централно отопление тип ТЕЦ, котле и др. Той не управлява пряко самия източник на отопление (например не управлява самото газово котле). Термостатът регулира стайната температура в петте зони чрез управление на термозадвижки или магнет-вентили. Управлението се извършва чрез релейна логика, като релетата трябва да се съобразят с мощността и вида на управлявания товар. В моя случай управлявам нормално затворени термозадвижки тип TWA на Danfoss на 230V AC.

Трите степени "слаб", "нормален" и "силен" всъщност ще отговарят на някакви предварително зададени температурни стойности, които термостатът ще гони. Например режим "слаб" гони 20 градуса, "нормален" - 22 градуса, а "силен" - 24 градуса. При изключено положение ще се гони 8 градуса за предотвратяване на замръзване на тръбите зимно време. Тези температури са реалната стайна температура.

Тази логика все още не е имплементирана в кода, само съм подготвил почвата за нея Чудя се дали да залагам PID алгоритми или да бъде просто IF, ELSE логика с даден offset (ако температурата в зона 1 е 22 градуса +1 градус и режима е "нормален", изключи зона 1). С PID ще е малко overkill за 5-те зони и Ethernet комуникация с HTTP протокол (просто няма такъв ресурс 328-цата ), а и отоплението си е бавен процес и не мисля, че има нужда от PID.

[s_digicom]

Направил съм подобно устройство, макар и не на Arduino. Работи вече трета година. Контролира 11 помещения. В началото се бях напънал да регулирам и котлето, да гоня +-0.5 градуса и т.н., повярвайте - не си струва.
С две думи: щом това няма да е лабораторен проект и има реална насоченост - не си струва PID. По-скоро бих препоръчал режимите да са настроени на 18 (особено за нощно време), 22 (денем) и 26 (с малки деца или гости) градуса, датчиците да са в най-далечната част на помещението спрямо отоплителя, да са в долната трета по височина и да има циркулация на въздуха около тях. На мен наистина ми липсва дистанционното управление и отдавна съм му се наканил. Отскоро си взех arduino, нося си го и в чантата на лаптопа. Понеже къщата е големичка, ще ми се още по-богат интерфейс, приемам Uno-то като платформа, а не като крайна реализация, по-вероятно е да ползвам ATMega644 (Sanguino) с моя си платка. Все пак не ми се отказва от локалния дисплей - понякога е много по-удобно с бутоните директно да настроиш определени параметри.
BTW, имате моя глас за конкурса.
Поздрави и пожелание за завършено устройство!

[mishoboss]

Благодаря за това хубаво мнение и за гласа!
Благодаря и за предложените температури като най-подходящи. Възможно е да заложа още две допълнителни степени за по-прецизна температурна настройка (тоест общо 5 степени). Светодиодната индикация ще продължи да е съставена от 3 светодиода в група, като просто ще правя комбинации между тях (например червено и синьо и става лилаво).

В момента изчиствам още някои дребни подробности и ще дам да се направят 2-3 платки. Ако имаш интерес, бих могъл да пусна повече. Единственото условие е да има прокаран UTP кабел (или подобен, ползвам 7 жици) до всяка точка за управление и измерване. Аз лично слагам при мен и сензора и бутона в стенна конзола "италиански стил" на 1.2 метра от пода. Сензора се подава малко навън за по-добро измерване.

Иначе аз лично не бих заложил на AVR процесор ако искам хубав и съвременен интерфейс (дори и ATMega644). Най-добре е Атмегата да си върши това, което върши най-добре - директно управление и измерване, а интерфейса да бъде оставен на мощен мултимедиен процесор с ARM или дори x86 архитектура. Отгоре инсталираш някакъв софтуер от сорта на openHAB, OpenRemote или XBMC ако искаш управление от телевизора и нещата заспиват за 10 години напред

Още веднъж благодаря за мнението и пожелания успех!

[s_digicom]

Привет,
Моята "концепция" е малко по-различна (поне засега). При мен клапаните са на изхода на колектора на котлето и съответно и контролера е монтиран в котелното. Настройките (засега) се правят директно в котелното. Проблема ми е, че вече станаха 4 етажа и когато съм в "хоби" стаята (на тавана) ми е по-лесно да врътна термоглавата, отколкото да слизам в мазата.
Да де, ама аз не съм и всеки ден там, примерно искам да си ида вечерта - за да стопля помещението звъня на баща ми и той отива в котелното и натиска "копчетата".
Плановете ми са да мога да избирам:
1. Отопление - климатик/парно
2. Охлаждане - климатик
А в интерес на истината сме се замислили вместо котле и климатици да пуснем термопомпа, но това не е толкова в темата.
Та, по време на строежа съм заложил по пет UTP във всяка стая. Всеки контакт и лампа са свързани през контролна точка (повечето от тях в момента тъпо окъсени), но на практика, когато му дойде времето, мога да управлявам всеки консуматор дистанционно. Датчици за дим, температура, влажност, осветеност, микрофон и говорител, LANа е отделно.
Още в самото начало съм искал да реализирам "умен" дом. Затова съм оставил там един PIII/800, който засега ми е достатъчен - щрака осем реленца по паралелния, за експерименти.
Прав сте, че AVR не може да удържи цяла система, аз ги ползвам само като контролери на отделни системи - освен котлето, в момента например друга ATMega полива.
Ако не ми стигнат жиците, в момента си играя с 3 модулчета ZigBee, интересни са.
Според мен пуснете поне 10на платки, пишете ме за една и не спирайте!

[mishoboss]

Привет и от мен. Имам една молба само, нека говорим на ТИ

При мен термозадвижките са закачени на колектора на апартамента (нов блок с ТЕЦ с хоризонтална разводка под замазката). Самия контролер ще е също там, в кутията на колектора. До него стигат 5-те UTP-та от стаите, както и едно UTP за Ethernet комуникацията, което ходи до home automation сървъра.

Добре си направил с електроопроводяването. Аз съм в апартамент, но имах уникалния шанс да го взема неизмазан и си направих електрото както си исках. В резултат на това, подобно на теб, всяка точка, която искам да се управлява е карана самостоятелно до таблото. Освен това до ключовете и някои възлови места съм карал гофрирани тръби, по които мога да пускам всякакъв кабелаж. Само контактите съм ги връзвал почти конвенционално, с дребни изключения.

Предвидил съм автоматизация на осветлението, отоплението, вентилацията (прокарах централна вентилация с рекуператор), щорите и охраната (идеята ми е да свържа Paradox охранителна система със системата за хоум автоматизация). За тривиалните неща като осветление и щори ползвам KNX модули за DIN шина, а останалото си го правя сам с Arduino платформата.


Това със ZigBee-то много съм го мислил, но единственото, което ме спира е цената. Смятам, че е нереално един ZigBee модул да струва $20-$40. Бях намерил едни китайски модули с чип TI 2530 за $13, но трябваше да взема голяма бройка. Иначе ако ще правя нещо безжично, ще е 6loWPAN, не ZigBee. Но е още много рано за това според мен. Може би след година

П.П. Може да помислиш да замениш PIII с нещо от сорта на DreamPlug или нещо с Atom на mini-ITX ако софтуера изисква x86 архитектура. Инвестицията ще се изплати с по-ниски сметки за ток

[s_digicom]

Твърдо ще е атом с миниITX. ZigBee модулите съм ги взел от едни колеги, дето ги използват в пожароизвестителни системи и ги купуват с хиляди. Нямам идея за какви пари става дума.

Arduino е удобно - например снощи набързо си направих един логер за напрежението, защото ЧЕЗ два пъти изгори 3 климатика и един телевизор само за една седмица. Днес-утре ще му закача и управление да прекъсва входа на къщата, докато продължава да следи мрежата. В момента е на платката на едното ардуино и шилда с картата. Като стане, както на мен ми се иска - програмирам си една 328 и малко периферия.

Това, което най-много ми харесва в твоя проект и което на мен още ми
куца е комуникацията със сървъра.
 Хубаво би било да се напише статия, в която въпросът да бъде детайлно разяснен.

[zen]

Ако ще използваш компютъра само за термостата, може да си направиш web интерфейс, директно на ардуиното. В момента разработвам един инструмент, с който лесно си разработваш уеб интерфейс и го качваш директно. Единственият проблем, който имам сега е размера на паметта.

[s_digicom]

Как само за термостата? Ужас!
Компютъра ще си интеграционен център - за термостата, за осветлението, за ролетните щори, за алармата, за пожароизвестяването, за басейна...
Вярно, че не си броя стотинките, ама 250$ за компютър да движи 25$ ардуино...Какъв ми е проблема да пусна на ардуиното реално IP и да си го командвам отвън?

[milen40]

:clap: Поздравления за този добре описан и разработен проект, който може да е много полезен. Имам и едно предложение за развитие:

Един познат произвежда електроника за управление на дома и подържането на температура е част от функциите. Говорил съм с него и ми е показвал резулаттите от тестовете.

Накратко ако се опиташ просто да реагираш на промените на вътрешната температура след като си ги измерил, вече си му изпуснал края - графиката ти прилича на върховете и долините на алпите и икономията на енергия и комфорта са си заминали.

Трябва да се предугажда кога да се пусне отоплението още преди да спаднала температурата(особено ако е парно и реагира по бавно или става дума за големи стаи).  Това става с изчисления базирани на промените на ВЪНШНАта температура, коефициент на загуба на топлина, големината на стаите, инертността на уредите за отопление и т.н.

Показвани са ми изчисленията за икономии и разликата в промените на температурата и комфорта - разликите са впечатлчващи със малко изчисления.

 Параметрите като коефициенти на загуби и топлинни уреди могат не само да се въвеждат, но и да се калибрират автоматично от контролера на база на първите няколко денонощия и да се запаметчват за всяка стая поотделно. Така с малко добавки в кода и интерфейса + 1-2 външни датчика могат да се постигнат добри резултати.

[mishoboss]

Ако ще използваш компютъра само за термостата, може да си направиш web интерфейс, директно на ардуиното. В момента разработвам един инструмент, с който лесно си разработваш уеб интерфейс и го качваш директно. Единственият проблем, който имам сега е размера на паметта.

Не, термостата е само част от цялостна система за автоматизация на дома.
За проблема с малкото памет, погледни тук - http://www.arduino.cc/en/Reference/PROGMEM.


milen40 - Благодаря за тези ценни съвети. Истината е, че не съм навътре в тази сфера и всяка информация ми е добре дошла. Да взимам външна температура не ми е проблем, просто слагам още един сензор или дори мога да извличам температурата от Google Weather (с openHab) и дори тридневна прогноза Проблемът са ми точните алгоритми за постигане на възможно най-добри резултати. Освен това мисля да вкарам и влажността като величина, така и така я имам. Определено ще трябва да почета малко на тази тематика преди да имплементирам алгоритъма.

s_digicom - Интересувам се от тези ZigBee модули. Можеш ли да ми кажеш с кой SoC са? Можеш ли да питаш колегите на каква цена ги взимат и от къде (предполагам Китай?) и евентуално дали биха могли да ми продадат малко бройки? Пиши ми на лична ако искаш. Благодаря предварително

Относно въпроса за комуникацията със сървъра, това е едно доста широко поле. Аз лично ползвам openHAB и комуникирам с него посредством HTTP REST. Тук може да се намери документацията за REST интерфейса на openHAB - http://code.google.com/p/openhab/wiki/REST. Между другото openHAB съвсем спокойно може да се ползва за интерфейс на всякакви проекти, не само за хоум автоматизация. Друг подобен проект, който заслужава внимание е OpenRemote - http://openremote.org.

[mishoboss]

UPDATE

В момента работя по добавянето на дисплей с три бутона за управление на меню за настройки. Дисплея е ТОЗИ, по i2c. Слагам и I/O expander PCF8574 по i2c, на който връзвам 3 бутона за управление на меню (ляво, дясто, set), както и ще преместя 5-те бутона за зоните също на него. Така освобождавам малко пинове по Arduino-то за някои други глезотии, които имам предвид.

Менюто ще се използва за задаване на IP адрес и порт на термостата, IP адрес на сървъра и порт на сървъра, настройки колко често да праща информация към сървъра, различни настройки на протокола или дори избор между два и повече протокола (само като идея за сега). Освен това на дисплея ще се визуализират и данните от 5-те зони, като температура, влажност, зададена температура и др.

[kokomiro]

Здравейте!Много интересна тема от скоро за мен
Имам едно питане.Дали има от къде от кого да си поръчам цялата
система за управление на отопление .Тъй като ми предстои изграждане
на ел. инсталацията бих могъл да коригирам на по ранен етап каквото ще е необходимо като окабеляване.Ще съм благодарен ако някой помогне:)