KLIM – Řízení klimatizační jednotky ve spíži

Projekt KLIM

„Za vším hledej ženu“
I tomto případě vznikl projekt na základě aktivity mojí ženy. Zabývá se výrobou domácí kosmetiky a potřebné suroviny skladuje ve spíži našeho rodinného domu. V průběhu léta však ani tato spíž neposkytuje dostatečně chladné prostředí pro uchování kosmetických surovin, a tak jsme se rozhodli do této malé místnosti pořídit malou mobilní klimatizační jednotku.
Námi pořízená klimatizace sice obsahuje elektronický termostat, který zapíná a vypíná kompresor, ale trvale nechává běžet ventilátor klimatizace, což bylo nepříjemné hlavně v nočních hodinách.
Výfuk klimatizační jednotky je přes otvor ve zdi vyveden ven z místnosti.
Další otvor ve zdi slouží pro přívod čerstvého vzduchu do místnosti.

Zadání tohoto projektu:

Samostatným systémem nahradit dálkové ovládání klimatizační jednotky.
Žádným způsobem nezasahovat do stávající klimatizace.
Možnost regulace požadované teploty v místnosti.
Zajistit zpětnovazební kontrolu správného nastavení klimatizace.

Popis řešení:

Arduino Nano
OLED Displej 1,3″, 128 x 64 pixelů
teplotní čidlo DHT11 pro snímání teploty v místnosti
2x teplotní čidlo Dallas DS18B20 ve vodotěsném provedení pro snímání teploty nasávaného a vyfukovaného vzduchu.
3x TTP223 dotykový senzor, tlačítka ovládací klávesnice
3x SFH309 fototranzistor, snímání signalizačních LED klimatizační jednotky
proudový senzor, snímání odebíraného proudu klimatizační jednotkou
IR LED, simulace dálkového ovládání klimatizační jednotky
Schéma zapojení
Rozmístění součástek na DPS, který vyrobil na zakázku pan Hájek www.plosnaky.cz

Popis funkce:

Systém ovládá klimatizační jednotku tak, že prostřednictvím IR LED vysílá povely, které simulují činnost standardního dálkového ovladače.
Správnou reakci na odesílané povely systém vyhodnocuje:
- snímáním odebíraného proudu ze zásuvky, kam je klimatizace připojena
- snímáním svitu signalizačních LED klimatizační jednotky
Pomocí uživatelského rozhraní, které je tvořeno displejem a sadou tří tlačítek se nastaví požadovaná teplota v místnosti a hystereze regulačního intervalu.
Pokud je teplota v místnosti vyšší než nastavená hodnota, systém spustí klimatizační jednotku. Protože ale neví, na jakou teplotu je klimatizace nastavená, provede její zapnutí a potom v několika krocích sníží požadovanou teplotu na nejnižší možnou hodnotu. Tím si zajistí, že spuštěna klimatizační jednotka bude vždy chladit. Toto řešení se mi zdálo jednodušší, než snímání údaje o nastavené teplotě, který se zobrazuje na displeji klimatizační jednotky.
Pokud teplota klesne pod požadovanou teplotu, klimatizační jednotka se vypne.
Průběžně se sleduje stav odebíraného proudu, podle toho systém pozná, jestli běží kompresor klimatizace, nebo jen její ventilátor.
Průběžně se sleduje stav signalizačních LED. Systém si tím ověřuje, že klimatizační jednotka správně reaguje na jeho povely.

Zajímavosti řešení:

Snímací fototranzistory jsem zasunul do dřevěného rámečku a ten jsem připevnil přesně nad horní signalizační panel klimatizační jednoty. Každá signalizační LED byla umístěná přímo proti jednomu fototranzistoru a vzájemně mezi sebou byly zastíněny. Signalizační LED buď svítila, nebo nesvítila a tím signalizovala odpovídající stav. Stav svítící měl dvě úrovně jasu. Po kliknutí na ovladač klimatizace se LED rozsvítila větším jasem, po chvíli mírně pohasla. Podle mého schématu zapojení jsem předpokládal, že svítící LED klimatizace bude odpovídat hodnotě log 0 na vstupu digitálního pinu. Pokud byla LED zhasnutá, měřené hodnoty byly OK. Ale při rozsvícené signalizační LED jsem načítal v podstatě náhodné hodnoty. Celý problém byl způsoben tím, že LED klimatizační jednotky pracují v multiplexním režimu (trvale blikají) a tomu bylo nutné přizpůsobit i způsob testování jejího svitu. Nestačilo provést jedno, nebo několik málo testování vstupního pinu. Bylo nutné vyhodnotit celkově snímaný průběh signálu v průběhu několika period.
Pro zřetelné zobrazení teploty na vestavěném displeji jsem potřeboval zvolit velký font. Ve zjednodušené knihovně znaků však nebyly k dispozici znaky ° a C. Pokud bych využil kompletní knihovnu velkých znaků, nestačila by mi programová paměť. Nezbylo mi tedy nic jiného, než rozklíčovat strukturu knihovny znaků a ve zjednodušené verzi zeditovat nepotřebné znaky a nahradit je potřebnými znaky. V programovém kódu se tedy může volba některých znaků zdát jako nesmyslná, ale souvisí to s touto upravenou knihovnou. Jakýkoliv upgrade knihovny znaků samozřejmě způsobí nefunkčnost celého řešení.
Nevýhodou použitého OLED displeje je degradace pixelů, které jsou dlouhodobě aktivní. OLED displej doporučuji zhasínat a aktivovat jej na určitou omezenou dobu při stisknutí libovolného tlačítka klávesnice.

Další nápady a nedokončené:

Pokud bude venkovní teplota dostatečně nízká na to, aby mohla ochladit prostor spíže, pak by mělo stačit, aby klimatizace spustila ventilátor bez běhu kompresoru.