ESP8266 управление баней, 2 года — полет нормальный

В данной статье хотел бы поделится результатами работы разработки 2х летней (конец 2014 — начало 2015 года производства) — одной из первых — это система управления баней. Делалась разработка «на коленке», в штучном экземпляре, с применением ЛУТ технологии (посему не такая красивая).

Давно не писал о новых разработках и за два года вектор развития сменился — сейчас на тех же esp есть чем похвастаться как штучными разработками, так и серийными — более 300 шт (на текущий момент). Но об этом позже.

Описание комплекса

Чтобы яснее представлять зачем бане система управления, опишу ее конструктивные и технические характеристики (они уникальные, от заказчика разрешение на публикацию есть. По поводу коммерческого копирования — могу дать контакты).

Баня — представляет собой каркасное здание из 2-х помещений — парилки и комнаты отдыха.
Каркас утеплен 200 мм ваты (какой точно не помню), крыша также. Обшит металлосайдингом. В обоих помещениях продумана независимая вентиляция.

Пол в обоих помещениях — бетонные плиты, на толстом слое экструдированного пенополистирола, жесткой связи с фундаментом не имеют — т.е. плиты не связаны со зданием — уложена половая плитка.

Комната отдыха 2,7 х 2,6 метра отделана вагонкой, в помещении имеется:

• 2 бака по 200 литров воды, в каждом обогреватель 2 кВт, итого 4 кВт
• Щиток с УЗО, автоматами, силовая коммутация, система управления баней, питание — 3 фазы
• Душевая кабина
• Насос для повышения давления воды в душевой кабине
• Электрообогреватель 0.7 кВт

Мебель не описываю, т.к. к статье отношения не имеет.

Парилка имеет размеры 2,4 х 2,4 х 2,4 метра, кирпичные стены 88 мм, по стенам и на полу плитка, потолок — шпунтованная доска 35 мм в 2-а слоя под 90 градусов. В помещении имеется:

• Печь 12 кВт (используется для нагрева камней, паразитное тепло уходит на дополнительный нагрев парилки) Полностью находится внутри помещения, имеет собственный фундамент
• По 3-м стенам 3 электрообогревателя в сумме 3,7 кВт
• Под пологом на 4-ой стене 2 обогревателя в сумме 1.4 кВт
• Дренажный насос, 12в

Алгоритм работы

Когда баня не эксплуатируется в ней поддерживается установленная дежурная температура (в районе 13 градусов или сколько выставят). Для этого задействованы: единственный обогреватель в комнате отдыха и 1 из обогревателей в парилке.

В момент, когда планируется посещение бани, высылается команда на активацию рабочего режима (можно указать время активации). Включается нагрев парилки (5.1 кВт обогревателей). Внутри парилки на поверхности стены и с другой стороны стены стоят 2-а датчика температуры, которые контролируют температуру внутри помещения и прогрев кладки стены.

Нагрев происходит до установленной температуры прогрева кладки стен (порядка 65 градусов), ограничение температуры на внутренней поверхности стены в районе 90 градусов — все настройки, разумеется, меняются в интерфейсе с браузера.

При достижении указанных значений, система поддерживает заданную температуру до момента начала эксплуатации парилки.

В момент, когда термостат парилки перешел в режим поддержания температуры, включение обогревателей парилки происходит крайне редко из-за большой теплоемкости стен (помещения в целом). Когда обогреватели выключены, происходит нагрев воды в баках до заданных температур.

Одновременное включение нагрева баков с водой и парилки исключено программно и на уровне схемы. Т.е. нагрев в баках возможен только когда не используются обогреватели в парилке.

Если парилку намерены использовать в режиме традиционной русской бани, то за час до выхода парилки в рабочий режим или когда уже вышла на режим, делается 1 затопка печи для нагрева камней (этого хватает на 2-3 похода с хорошим перегретым паром — прозрачным, дальше 2-3 захода — для девочек =)).

В целях безопасности, при включении света в парилке все обогреватели в парилке обесточиваются. Остается только 12в, на освещение и насос.

Комплекс можно включить как по СМС, вручную — с кнопок в самой бане, так и через веб-интерфейс.

Электронная начинка

Собственно основная часть статьи будет даже меньше чем описание выше. Герой всей конструкции esp8266 в виде esp-01 =)



Пришлось у него вытащить ножки GPIO4 и GPIO5 проводками — в то время другой esp у меня не было.

[изображение, будет позже]

И так, что обслуживает это устройство:

• 5 датчиков температуры (ds18b20) включены параллельно друг другу (одна ножка ESP):
  
  
  • Датчик внешней стороны кладки
  • Датчик внутри парилки
  • Датчик холодной воды
  • Датчик горячей воды
  • Датчик температуры в комнате отдыха
  
  
• Кнопка включения\разрешения нагрева воды (одна ножка ESP)
• Кнопка активации программы нагрева парилки (одна ножка ESP)
• Управления коммутацией 7 реле через регистр сдвига (2 ножки ESP)

Итог работы без постороннего вмешательства

Текущее время непрерывной наработки — 2 года. Эксплуатация — 3..6 раз в месяц, круглогодично, еще чаше отдельно используют термостат на воде. Основной метод запуска — смс, реже — веб-интерфейс, еще реже — кнопками. Основной метод контроля состояния — веб-интерфейс. Для полного прогрева кладки до 65 градусов зимой — требуется порядка 10 часов, летом примерно та же цифра.

Заказчик в восторге на протяжении всего времени эксплуатации — умеет делать разные режимы работы (традиционная баня, сауна, хамам).

Основной режим, который сейчас используется — активация режима прогрева кладки до 50 градусов (устанавливают включение примерно за 6 часов до приезда на дачу), в парилке 90 градусов. Как приехали топят печь для разогрева камней — 1 час и можно пользоваться.

При этом для поднятия необходимого уровня влажности в режиме «русской бани» увлажняют стены веником за 10 минут до использования. Начальный уровень влажности 20%.

Вот такое чудо. К сожалению фото конечного устройства не сделал, хотя был там сентябре 2016, статью решил написать спонтанно (хоть оно и не красивое получилось — но обязательно сделаю, как будет дорога и обновлю статью).

UPD. Вытащил из кода web-интерфейс, цифры для примера подставил



UPD2. Ответы на вопросы из комментариев:

• Программирую в eclipse
• web-интерфейс формируется на esp
• http сервер позаимствован из проекта esp-httpd
• В данном устройстве прошивка написана на SDK 1.0.0 от производителя esp
• ds18b20 — питание подано напрямую с блока (т.е. к МК только пин «data»). Все подключены параллельно друг другу — между «data» и "+" один на всех 4.7кОм резистор.
• Обработкой смс занимается нетбук в доме — проверяет белый список номеров, парсит смс и дает команду на включение или выключение бани, уведомляет обратным смс о выполнении
• В доме имеется роутер, через который нетбук и баня взаимодействуют. Дом и баня находятся на расстоянии 15 метров друг от друга. С учетом того, что esp закрыт в железном ящике, а отделка бани металлосайдинг — связь с домом устойчивая.
• Проблем в работе c 2015 — не замечено