Картофельный термостат

Мне давно хотелось сравнить показатели одного и того же проекта, реализованного на ATTMEGA, и реализованного на CH32V003.

Но, всё как-то не получалось. Год назад, весной 2023-го, я всё ещё не очень понимал, как работать с CH32V. Потом как-то не мог подобрать подходящую тему для небольшого проекта.

Небольшой синтетический (то есть надуманный) проект меня не устраивал категорически, хотелось что-то жизненно-полезное, а не претворять бесполезный продукт фантазий идиота, да ещё и в двойной реализации. Я также не хотел заморачиваться сравнением микроконтроллеров на больших, ответственных проектах. А потом, в конце сентября меня пригласили в большой проект, и у меня вообще не было свободного времени. Да. Жизнь она такая — полосатая. Местами волосатая.

На беду в конце ноября 2023, когда я уже начал вгрызаться со всей дури в работу, возникла ситуация потери всего урожая картофеля и других овощей. Нужно было очень быстро-срочно «сбацать» подогрев ямки, где хранится урожай. Иначе…

Многие соседи по гаражному (товариществу ?) обычно вешают у себя в ямках лампочку в 60-100 Вт, которая горит целую зиму, не выключаясь, и не парятся. Говорят, вроде работает. Но такое решение проблемы меня не устраивало по двум причинам.

Во первых, это неконтролируемый температурный режим. Ямки-то для хранения картофана — они ж у всех разные! Какая температура будет в ямке при минус 5 на улице, а при минус 35? В начале зимы, когда грунт ещё не промёрз? А в конце зимы?

Во вторых, светить лампочкой на картошку мне как-то совсем не хочется. Расти ж начнёт! Загораживать свет? Ну, можно… ну это какие-то костыли. А потом, мне хотелось чтобы в ямке был было движение воздуха. Ну, чтобы не было перепада температуры по высоты. Ну и когда воздух перемешивается, картошка ведь меньше гниёт.

У меня был старый калорифер «Ветерок»

Фотка не моя. Я её где-то в интернете подобрал. Но у меня такой же, только побитый жизнью.

У моего до кучи внутри ещё и контакты, которые включают спираль с большой мощностью, обгоревшие. Ну, калорифер отслужил не много-ни мало 36 лет! Но двигатель вентилятора и сами нагревательные спирали — вполне исправны и, я уверен, проработают ещё много-много лет. В общем, я решил использовать этот старенький приборчик для отопления картошки.

Судя по шильдику, закреплённому на калорифере, мощная спираль должна отдавать 1.25 кВт мощности, а малая — 650 Вт. И та, и другая спирали слишком мощные, если их врубать на постоянный обогрев. А поскольку контакты спиралей уже безнадёжно испорчены (особенно у мощной спирали), то я решил переделать схему. Я соединил обе спирали последовательно, в надежде получить меньшую мощность. В итоге ожидал получить мощность в районе 250-300 Вт, но получилось примерно 360 Вт. Немножко многовато, не в принципе — устраивает.

Я не собирался гонять калорифер постоянно, не выключая. Я предполагал, что вентилятор будет гонять воздух в ямке постоянно, а обогрев будет включаться по мере необходимости.

Вопрос — чем включать обогрев?

Есть два варианта — релюшкой и симистором. Подходящих симисторов под рукой у меня не оказалось. А релюх — было даже несколько штук. Да. я знаю, что вы скажете — реле долго не протянет, многократные включения-выключения сожгут нафиг его контакты. — Согласен!

Ну, значит, нужно как-то уменьшить количество замыканий-размыканий. Я не думаю, что картошке будет плохо от периодических изменений температуры от плюс 4 до плюс 6 градусов. Опустилась температура ниже +4 — включили обогрев. Нагрели ямку больше +6 — выключили обогрев. Поскольку никаких данных по теплообмену (точнее — утечки тепла из ямки) у меня не было, а экспериментальным путём выяснять — тоже времени не было, я решил так и сделать. Во всяком случае я думал так, что у людей примерно такие же ямки обогреваются лампочками, и такой мощности им вполне хватает, то избыток мощности (в моём случае — 360 Вт) — это неплохая гарантия.

Ну, не буду томить — релюха честно отслужила зиму, сбоев не наблюдалось. Думаю, что она ещё не один сезон отработает.

Итак, что из себя представляет так называемый картофельный термостат. Это — вентилятор, который постоянно гоняет воздух. Это нагревательный элемент, который периодически включается в зависимости от температуры. Это измеритель температуры, о нём чуть ниже, это микроконтроллер, который управляет всем этим делом. И это небольшая плата китайского блока питания (220В —> 12 В * 0.35А).

В качестве измерителя температуры можно было бы взять обычный терморезистор. Они у меня есть тоже в количествах. Но есть небольшая проблема. У меня не было подходящей платы с микроконтроллером, у которого есть АЦП.

Конечно, для обеспечения задуманного гистерезиса (в 2 градуса) можно было бы что-то придумать ил дополнительных операционников или компараторов, но мне показалось, что это только усложнило бы схему и затянуло бы разработку, подгонку под необходимые температуры, последующее тестирование. А мне нужно было сделать всё быстро. Очень быстро. В общем, я решил использовать плату с ATTINY2313 от старой разработки и цифровой датчик DS18B20.

Внутренних ресурсов (объёма памяти, скорости работы) ATTINY2313 для работы с этим датчиком вполне хватает, а алгоритм управления нагревателем много памяти не потребует. Более того, в процессе написания программы я ещё слегка увлёкся, и сделал хитрую индикацию режимов работы.

Индикатором режимов работы был светодиод,. и по его периодическим морганиям можно было косвенно судить о состоянии системы. Период морганий (период передачи сообщений) — 5 секунд.

• Две коротких вспышки — всё хорошо, нагрев выключен.
• Светодиод горит постоянно, но каждые пять секунд два коротких погасания — тоже всё хорошо, но при этом обогрев включен.
• Одна длинная вспышка и следом за ней одна короткая — обрыв линии датчика измерителя температуры.
• Одна длинная вспышка и следом за ней две коротких — короткое замыкание на линии датчика.
• Одна длинная вспышка и следом за ней три коротких — от датчика поступил «поломанный» пакет. Возможно помеха, возможно что-то ещё. Связи с датчиком в принципе есть, но что-то не очень хорошо. Короче, нужно разбираться.
• Одна длинная вспышка и следом за ней четыре коротких — непредвиденная ошибка. Термостат точно не работает.

Ну, так или иначе, на всё-про всё — на сверление-пиление, на написание ПО, на монтаж всего этого хозяйства в корпус калорифера, на пару-тройку поездок в гараж, на установку термостата в ямке — у меня ушли суббота и воскресение. В принципе успел. И картофан не поморозили, и в то же время не пришлось брать отгулов. Фух!

И вот прошла зима. Итог — ни одной потёкшей или заплесневевшей картофелины. Температуру в ямке периодически контролировал с помощью пары обычных жидкостных (спиртовых?) термометров. Перепад температур, конечно есть, но не по высоте, а по удалённости от струи теплого воздуха из калорифера. Общая же температура в течение зимы стояла как вкопанная. Ну, ещё бы!

Сейчас я снова на вольных хлебах. Появилось свободное время. И я исполнил своё желание — повторил этот несложный проект на CH32V003. Поскольку эта статья не очень интересна тем, у кого нет проблем с хранением урожая, то итоговые цифры для сравнения одного и того же проекта, реализованного на разных микроконтроллерах, а так же кое-какие умозаключения и выводы я оформлю в следующей статье,