Замена механического реле давления на цифровое :] (обладателям скважин)

Замена механического реле давления на цифровое

Когда я первый раз столкнулся с тем, чтобы отрегулировать механическое реле давления с пружинками, я понял, что мне нужен звонок другу, а точнее — отцу ;), так как механизм хоть и хорошо продуманный и отказоустойчивость на высоком уровне, но недостаток даже разовой регулировки на лицо.

Прошу под кат, там интересней 😉

Я как бы разобрался и у меня даже получилось отрегулировать, но на это я затратил время и нервы :D. Тогда то я и понял, что цифровое реле было бы здорово, просто нажал на кнопки и выставил нужное. Конечно меня могут многие осудить по нескольким статьям:

— ты дурак, что не можешь разобраться с простейшим реле давления и двумя пружинками.
— механика рулит, она будет работать вечно.
— зачем там что то регулировать: один раз выставил сантехник за XX*(курс страны) рублей и все

Без проблем, можно список продолжать долго, но по натуре своей инженерской, хотелось бы развиваться и улучшать все вокруг себя, а не крутить пружинки и думать, когда там подгорят контакты механического реле и начнет срабатывать тепловое реле защиты насоса, когда вы весь в мыле :D, а ещё лучше Ваша жена 🙂

Надо отдать должное, механическое реле у меня работает уже 4-ый год и с ним (тьфу тьфу тьфу) Серьёзного пока ничего не случалось, только приходилось перестраивать, очищать контакты, начало искрить и эти “ЩЕЛК!” в гараже немного напрягали и … пугали моего мышонка, так, что ему пришлось убежать 🙁

побег

[embedded content]

Так как я увлекаюсь автоматизацией и прошел путь от 1-wire до arduino через esp, могу и делаю разные поделки в доме, точнее устройства, для облегчения быта. Круг друзей знает о списке проектов, которые я стараюсь завершить и реализовать, но времени на то совсем нет. То стройка баня подвернется на целое лето (750 часов), то снег навалит :), а тут уже и Новый Год на носу!

Меня так же многие “любят” потролить, особенно из ИТ сферы. Но это только веселит, жизнь штука интересная и без этого никак. Так же огромное спасибо всем тем, кто меня поддерживает — без Ваших добрых слов, драйв был бы не тот =). Спасибо жене за понимание любви к моим платам 🙂

Из лирики, прыгаем в реальность. Я обратился в поиски цифрового реле и понял, что весьма сложно в этом направлении, либо забугорное под 100$ и совсем не так, как хотелось бы…. либо механика за 15$. Привожу в $, так как давно известно, если бы мы перешли на $ — то даже бабушки не парились, как с монетами :D. А я ж такой негодяй — дом подключил к интернету, а реле давления нет — сумашедший!

Тема для тролей: Я начал работать с Arduino китайского происхождения, не оригинальные, а китайские, работают так же, где то есть мелкие погрешности, но они меня не задевают так, чтобы извергать лаву негатива и трясти esp8266, которая от статики умирает быстрее, чем вы воткнете её в Ваш компьютер, да ещё с питанием 3.3, которое надо пойти и найти), если это только не NodeMCU, которые я обожаю.

Я люблю и esp8266 и Arduino и людей, но чтобы вот так сесть быстро собрать рабочее и СТАБИЛЬНОЕ устройство для автоматизации — arduino незаменимая штука + Wiring C-шный язык очень помогает быстро реализовать то, что требуется. (тут никто и не упрекнет, что ты написал на тормозном Lua скриптовом языке). esp8266 (моё мнение) — хороша там, где не надо АЦП мерять и интернет нужен. Хотя её “сгораниесырость” очень разочаровывает.

Возвращаемся к нашим баранам, то-есть реле 🙂

По итогу нашел в Китае датчик за 5$, с АЦП 0-5V и решил попробовать. Даже не так, я тупо загорелся его применить и собрать устройство. Сразу пошли бурные эротические фантазии, как будут мегать светодиодики ))))) и нажиматься кнопки для регулировки, а на китайском иконическом синем экране будут гореть заветные циферки и все это будет работать с реальным давлением в нашей гребенке.

Обдумал, обрисовал, начертил, спланировал, заказал и начал код писать, пока эротика не прошла с мыслей.

Когда прилетел датчик, я понял — что датчик очень качественно выполнен.

Далее, я понял что он начинает показывать данные не с нуля, а с 0.5В и до 4.5В. от 0 до 12Bar. Я очень обрадовался, так как мне было приятно осознавать сингулярность данного девайса, можно отслеживать, когда датчик умрет и не будет показывать заветные 0.5 на выходе.

Врезка датчика в текущую систему с оставлением механики “на всякий случай” 🙂

Одно печально, не было никаких данных по датчику, как обсчитывать его показания, но так как была линейная прямая на графике, пришлось (стыдно, но я признаюсь) — открывать учебник АЛГЕБРА и учиться заново, вспоминать, как же там строят прямую линейную зависимость в уравнении 🙂 по двум точкам и о чуда, я быстренько получил (можете постыдить меня) заветную простую формулу, в которой после преобразования АЦП сигнала в ВОЛЬТЫ, я понимал, сколько у меня давление в Bar. Так как датчик сам выдавал от 0 до 1.2Mpa — то не сложно перевести в Bar — зная что:

1 Pa = 1.0E-5 bar
тоесть 1200000Pa = 12Bar
Так как у нас давление от насоса не превышает и 4Bar — этого датчика хватит за глаза!

Дальше я взял Arduino Uno — она у меня лишняя валялась, я обычно её использую для быстрого навесного проектирования, проверки, а потом применяю Arduino Nano, так как она лишена левого обвеса и её размеры в 3 раза меньше! И да простят меня ардуинщики китайского происхождения, мне жалко было смотреть, как она валяется без дела, надо пустить её в девайс! Подумал я и купил пластиковую IP55 коробку небольших размеров, выпили отверстие под экран, который я купил 4 года назад! Карл! И тогда не догадывался, что этот LCD 16*2 пойдет в такое полезно дело. Взял на авторынке 2 авто кнопки, спаял провода, даже плату не проектировал отдельно, как я делаю для Nano — так как Uno тупо большая и совсем не для таких целей.

Алгоритм достаточно простой и ещё проходит полевые испытания, код проекта для более тесного ознакомления расположен тут: github.com/abogdanovich/pressure_sensor_arduino

Мне не стыдно его выложить, если будет конструктивная критика, я готов внести изменения, так как open для любых обсуждений.

В алгоритм я постарался заложить следующие принципы:

— инициализация данных: при старте, проверяются и инициируются все переменные для работы
— первичный опрос датчика: проверяется, если датчик не вышел из строя (в случае выхода, на всякий случай вырубается насос-реле) данные рассчитываются и переводятся в текущее давление в гребенке (распределительная гребенка, к которой подключены соседи+приход от насоса+гидроаккумулятор), если все в пределах нижнего и верхнего установленного давления, тогда продолжаем слушать и рассчитывать данные
— данные выводятся визуально на экран ввиде:

нижнее давление текущее давление высокое давление
индекс падения давления [блоки, показывают давление в системе ]

это позволяет быстро оценить ситуёвину, что происходит.

— если текущее давление ниже НИЖНЕГО: врубается твердотельное реле на 15A(проверенное годами) и насос тихо, быстро, без искр и щелчков, включается и подает воду. ВЕРХНЕЕ давление отключает реле. Насос никогда не включится и обязательно выключится, если что то с показаниями датчика, которые выходят за пределы разумного. Это безопасность.
— индекс падения давления я рассчитываю тогда, когда в гребенке остается половина давления и каждые 10 секунд проверяется предыдущее и текущее, если разница составит меньше установленного по дефолту 0.05 — тогда меняется текущий индекс и включается насос на ОПЕРЕЖЕНИЕ, тоесть по логике идет быстрое водопотребление и что бы предугадать включение насоса, я такой логикой и пользуюсь. Логика не срабатывает пока на 100%, так как я ещё тестирую этот момент, есть огрехи связанные с millis() таймингом самой ардуины, тут меня это немного напрягает, но я найду решение по четкому подсчету. Логика срабатывает в начале, а потом индекс падает в 0.01 и логика больше не работает, но это никак не влияет на вкл и выкл насоса. Тут можно холиварить на тему “насос должен включаться определенное количество раз в час и не больше” — у Вас есть на это право ;), спорить не буду — данная тема анализируется.

— есть кнопки боковые, которые позволяют устанавливать НИЗКИЙ и ВЫСОКИЙ порог включения и выключения насоса ДИНАМИЧЕСКИ, без перезагрузки, просто тупо на лету 😉 — смотрите на экран и нажимаете кнопочки боковые…. удобно-на! данные сразу пишутся в EEPPROM и при включении блока загружаются оттуда (это такая постоянная память на запись чисел от 0 до 255 byte type, мало но хватает на мелкие прихоти). При этом есть момент, заключается в том, что числа с плавающей точкой записать настолько трудно и геморно, что просто было решено с моей стороны так: зная, что число x.x0 это давление float типа, его можно легко конвертировать в byte если умножить на 10 и записать в память, тоесть: example: 1.80 * 10 = 18 — после умножения число float отбрасывает последний ноль автоматически и мы получается число, которое укладывается в byte типа 🙂 — при чтении, мы его делим на 10.0 и получаем обратную форму для работы в нашей система и типа float.
— все добро будет доступно для «только чтение» вне дома, что позволит понимать ситуацию с давлением 🙂 не только артериальным, но и в трубах!

Ну вот вроде бы и все, простите, кого напрягают подробности кода, дурацких ТИПОВ данных и интимных подробностей загрузки данных из памяти, пропускайте это, так как, зная, что есть люди из ИТ сферы, они будут задавать всякого рода вопросы или наоборот, посмеются с моих простых алгоритмов, которые не применяют модные ИИ ML и прочие мега крутые и big data алгоритмы :-). Надеюсь так же инженеры поймут другие части, связанные с механической часть.

Вообщем, вывод такой: можно делать все, можно делать легко, делать это в интерес и как сказал когда-то один мой любимый комментатор: можно быть взрослым и “играться с детскими игрушками”

полевые испытания

[embedded content]

Ваш кэп, автоматизатор, capable guy и хорошего дня Вам! 🙂

Косяки:

— продолжаю тестировать индекс падения давления для преждевременного включения
— arduino uno (китай) — выявились проблемы с таймером millis() — буду проверять на arduino nano (раньше такого не было, предполагаю кривая модель) (не оргинал, поэтому не ною :))
— погрешность заявлена 1.5% — от 1.2Bar — это 0.18Bar — пофакту — у меня где то 0.3 относительно моего манометра, но я не знаю сколько он врет… поэтому 2% допускаю погрешость max — можно заложить в алгоритм (как я делаю) погрешность и бдет более менее похоже на правду. Не спутники же запускать — сойдет 😉

upd: ценник в районе 15-18$ вышел по итогу за изделие.

С наступающим Новым Годом! Пусть у Вас сбудутся все Ваши планы, будут построены БАНИ, в доме будет ТЕПЛО и вся Ваша дружная семья будет с Вами! Пусть в новом году будет только хорошие новости.