Управление вентилятором санузла на процессоре своими руками
Обновлено: 07.07.2024
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. Можно ли автоматизировать управление вентиляцией в ванной комнате и сэкономить электроэнергию?
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?
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:
MP590 представляет собой модуль , построенный на цифровом датчике влажности DHT11 работающий по интерфейсу 1Wire.
Модуль MP8037ADC 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.
BOX-BM8037 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.
PW1245 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.
Источник питания предполагается устанавливать в вентиляционную шахту под вентилятор, поэтому он устанавливается без корпуса. Датчик влажности MP590 размещается с левой стороны, вплотную с корпусом модуля управления. Что бы все выглядело эстетично, выводы модуля необходимо 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.
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 за электроэнергию.
Итак, имеется 3-этажный таунхаус. Соответственно 3 санузла, по 1 на этаже (вот свезло, так свезло!). Вентиляция естественная, вытяжки по этажам расположены в этих самых санузлах, а на первом ещё и на кухне, и в гостиной. Вентканалы везде индивидуальные, выведены вроде верно, не забиты. В процессе отделки было замечено, что вентиляция периодически опрокидывается, то из одного отверстия начинало дуть в обратную сторону, то из другого, то из нескольких сразу. Понятно, окна – пластик. Приточных клапанов нет, это в дальнейшем, пока открываем на микропроветривание. Но, как показывает практика, естественная тяга при температуре более +25С уже не так эффективна, даже с приточными клапанами. Короче, надо будет с системой вентиляции ещё разбираться. А пока решил побороться со следствием.
Речь пойдет о вытяжном вентиляторе в санузел, всё равно он там нужен. Простейшая «жужжалка» никак не устраивала. Смотрел, что есть в продаже, с датчиками и таймерами, но того, что хочется, там нет. Попробую добавить ему «ума», коль у самого не хватает разобраться с причиной.
Соответственно, нарисовалось вот такое техзадание:
1. Санузел совмещенный, душевая кабина + туалет. Т.е. необходимо удаление запахов и влажности.
2. Вытяжные каналы везде индивидуальные, проблем со сторонними запахами нет, никому не мешаем.
3. Вытяжка выполняет так же функции общей. Приток пока через микропроветривание, в дальнейшем – приточные клапаны в каждой комнате.
4. Будут установлены обратные клапаны для блокирования обратной тяги.
Что хочу:
1. Быстрое удаление неприятных запахов.
2. Удаление лишней влажности.
3. Поддержание естественной тяги.
4. Энергоэффективность (работа только в случае необходимости).
5. Комфорт (отсутствие сквозняков, шума).
6. Простота подключения (отсутствие лишних проводов).
7. Возможность оперативной настройки.
В соответствии с этими хотелками был выбран вот такой вентилятор. Выбран из наличия, в основном по соотношению внешний вид/цена, чтоб полностью отверстие закрывал, был приятен на взгляд и недорогой. Выбор, кстати, был не очень большой. Вариант «купить готовый навороченный» не рассматривался по причине отсутствия такового, да и так не интересно.
• Эл.мощность 16Вт. Даже если гонять круглосуточно, набежит порядка лишних 50 рублей в месяц.
• Производительность 185м3/час. Перебор, конечно, но какой есть. С учетом борьбы с обратной тягой может и нормально.
• Уровень шума – 35дБ. Шумноват, однако.
• Скорость одна. Пониженную придется делать самому. Двигатель асинхронный, так что тут только конденсатором играться.
• Есть индикатор.
• Цена – меньше 1000р.
• Главное — передняя решетка легко снимается, много места под доп. элементы. Это несомненный плюс! Даже предусмотрено место под датчик влажности (есть и модели с ним, но гораздо дороже).
Вот он внутри, ничего лишнего, места много:
Работа видится так. Основное: пока кто-то есть, вентилятор должен работать тихо и только при необходимости, не создавая дискомфорта. Пока никого нет, быстро проветрить, подсушить и обеспечить тягу, не сильно шумя при этом.
Вентилятор должен включаться на пониженной скорости (или переключаться на неё):
• через 1 минуту после включения света, если свет был погашен более, чем за 5 минут до этого (первичное проветривание при наличии человека);
• сразу после включения света, если свет был погашен менее, чем за 5 минут до этого (незаконченное проветривание, кто-то зашел вслед за другим);
• при выключенном свете и влажности более 65% (удаление повышенной влажности).
Вентилятор должен включаться на полной скорости (или переключаться на неё):
• на 5 минут при выключении света, если свет горел более 1 минуты, или после предыдущего выключения прошло менее 5 минут (удаление запахов);
• при выключенном свете и влажности более 80% (удаление высокой влажности);
• на 30 минут при выключенном свете и отсутствии тяги (поддержание тяги).
Вентилятор должен выключаться (если был включен):
• сразу после включения света, если свет был погашен более, чем за 5 минут до этого (запахов нет);
• сразу, после выключения света, если он горел менее 1 минуты и до этого был погашен более, чем за 5 минут до включения (удаление запахов не требуется);
• через 5 минут после выключения света, если свет горел более 1 минуты (запахи удалены);
• при выключенном свете и влажности ниже 65% (влажность в норме);
• при выключенном свете и наличии тяги (естественная тяга);
• при включенном свете, если после включения быстро повышаются температура и влажность (включен душ).
Измерения влажности/температуры постоянно, с интервалом 10 секунд.
Отображение значений влажности/температуры только при включенном свете.
Опрос датчика тяги с интервалом 10 секунд.
Если устройство по какой-то причине зависнет, произойдет автоматический перезапуск.
Если датчик температуры/влажности неисправен, то он исключается из работы, а вентилятор будет считать, что влажность всегда повышенная и работать соответственно.
Возможность ручной подстройки параметров:
1. порог освещенности, по которой определяется включение света = присутствие человека (обучение под конкретные условия);
2. задержка включения вентилятора относительно включения света (минуты, от 0 до 15, с шагом 1);
3. задержка выключения вентилятора относительно выключения света (минуты, от 0 до 30, с шагом 1);
4. минимальная влажность, при которой вентилятор отключается (проценты, от 40 до 70, с шагом 5);
5. максимальная влажность, при которой вентилятор включается на полную скорость (проценты, от 50 до 80, с шагом 5);
6. время непрерывной работы вентилятора в режиме поддержания тяги (минуты, от 10 до 30, с шагом 5);
7. возможность отключения вентилятора при работе душа (да/нет);
8. приращение влажности для определения включения душа (проценты, от 1 до 10, с шагом 1);
9. приращение температуры для определения включения душа (градусы, от 1 до 10, с шагом 1).
Схема отлажена в симуляторе, спаяна. Сейчас завершается монтаж.
Пока не выкладываю, ещё не оттестирована "вживую", возможны изменения. В общих чертах — 2 платы, на одной контроллер с реле, на другой БП и индикаторы. Индикаторов 2 сдвоенных семисегментных LED высотой 2.5см: синий на влажность и красный на температуру. Версия 1 (пробная, пока без датчика тяги):
• Настраивается только порог освещенности.
• Измерение и индикация влажности/температуры.
• Контроль исправности датчика.
• Отключение индикации при выключении света.
• Включение вентилятора на пониженной скорости через 1 минуту после включения света.
• Если до включения свет был выключен менее 5 минут, или влажность более 80%, то после включения света вентилятор сразу включится на пониженной скорости, без минутной паузы.
• Включение вентилятора на полную скорость после выключения света.
• Работа вентилятора на полной скорости 5 минут после выключения света.
• Работа вентилятора на пониженной скорости при выключенном свете, если влажность больше 65%.
• Работа вентилятора на полной скорости при выключенном свете, если влажность больше 80%.
Как в обычной квартире или в доме происходит управление вытяжным вентилятором санузла. Речь идёт про простой вытяжной вентилятор как на картинке:
В общем, вариант дурацкий.
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.
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.
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:
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:
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:
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.
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.
Содержание / Contents
↑ Схема модуля управления вытяжным вентилятором
Схема устройства и перечень используемых элементов приведены на рисунке.
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.
↑ 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.
↑ Печатная плата
NB! ПП привёл в соответствие схеме, детали подписал.
Игорь
В схеме присутствует высокое напряжение, опасное для жизни.
Соблюдайте правила техники безопасности!
↑ Файлы
Кто успеет собрать вперёд меня, отпишитесь об успехах в комментах.
Спасибо за внимание!
Читайте также: