Блок управления вытяжным вентилятором

Производители

Блок управления вентиляцией представляет собой щит автоматики, который служит для управления всей системой вентилирования воздуха в помещении, а также для регулировки различных параметров данной системы. Основным элементом такого блока является контроллер, который управляет всеми исполнительными механизмами посредством специальных сигналов. По желанию заказчиков, в блоках управления могут использоваться разные типы и производители контроллеров. При этом на выбор контроллера будет влиять и список функций, которые должен будет выполнять такой блок.

Таким образом, можно говорить о том, что блок управления вентиляцией:

1) обеспечивает управление исполнительных механизмов микроконтроллером по определенному алгоритму;

2) для того, чтобы обеспечить заданную температуру, такой блок управляет производительностью тепла и холода всей системы. То есть, происходит регулировка температуры входящего воздуха, находящегося непосредственно в помещении, и удаляемого;

3) кроме всего вышеперечисленного, блок управления вентилятором имеет функцию индикации режима работы установки, всех исполнительных механизмов, индикацию аварийных состояний, запыленности фильтра и текущих показателей встроенных в систему датчиков температуры;

4) важным пунктом функций таких блоков является обеспечение защиты элементов. Таким образом, электродвигатели канальных вентиляторов защищены от перегрева своих обмоток, водяной воздухонагреватель защищен от переохлаждения, тогда как электрический нагреватель воздуха защищен от перегрева.

Изготавливаться такие блоки могут в металлическом и пластиковом корпусе. Если речь идет о пластиковом варианте, то крышка выполняется из прозрачной пластмассы, под которой видны все элементы управления. Если блок управления вентиляцией металлический, тогда на металлическую крышку выносятся все элементы управления. В зависимости от комплектации, размеры такой коробки могут варьироваться.

Что же касается установки подобного оборудования, то производить монтаж должны только квалифицированные специалисты, которые получили все необходимые лицензии и разрешения. Щит монтируется на высоте не менее 1 метра и в большинстве случаев кабели выводятся вниз. Также стоит помнить, что на выбор места установки щита будет влиять степень его защиты, предусмотренная производителем.

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

Требования к устройству управления

1. устройство управления должно работать в автоматическом режиме;
2. вентилятор должен включаться от повышения влажности;
3. включение вентилятора не должно зависеть от текущего уровня влажности в квартире;
4. вентилятор должен работать, когда в ванной комнате никого нет;
5. устройство управление должно быть максимально простым и дешевым;

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:

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.

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:

Вентилятор управляется при помощи симистора BT137.
Схему подключения взял с сайта avr.ru

Если кто-то вздумает повторять — ОСТОРОЖНО, на корпусе симистора напряжение 220В.

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.

Полностью логику работы прибора можно описать конечным детерменированным автоматом.
Входной алфавит автомата состоит из следующих событий (в порядке приоритетов):

• нажата кнопка ручного режима;
• сработал датчик влажности;
• горит свет;
• не горит свет;
• сработал таймер работы вентилятора.

Множество состояний:

1. режим ожидания, вентилятор не работает, тайме отключен;
2. требуется включение вентилятора, вентилятор не работает, таймер (при)остановлен;
3. вентилятор работает в автоматическом режиме, таймер включен;
4. 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 />Контроллер прошил на 8МГц с внутренним резонатором и отключенным контролем напряжения питания.

Скетч и библиотеки, использованные в проекте

• Arduino DHT library для работы с датчиком DHT11
• Seven Segment Display для работы с семисегментным индикатором.
• Скетч контроллера управления влажностью

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.

Как в обычной квартире или в доме происходит управление вытяжным вентилятором санузла. Речь идёт про простой вытяжной вентилятор как на картинке:

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.

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.

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.

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.

9,952 просмотров всего, 10 просмотров сегодня