Управление вентилятором санузла на процессоре своими руками

Обновлено: 04.07.2024

Вентиляция в современном строительстве крайне важна. Это раньше дома “дышали”, сейчас правильно построенный дом не дышит, а если дышит - значит Вы переплачиваете за отопление. В многоквартирных домах проблема вентиляции в основном встаёт в санузле и на кухне. На кухне это в основном решается установкой вытяжной вентиляции над варочной панелью, а в ванной либо естественная вентиляция, либо принудительная, путём установки вентилятора в вентиляционную шахту.

На этапе ремонта мной был установлен как раз один из таких вентиляторов в отверстие вентиляционной шахты в ванной комнате. Его включение было реализовано установленным двухклавишным вентилятором в коридоре. Одна клавиша управляла вентилятором, другая - освещением.

Но мы же с Вами говорим здесь об умном доме, поэтому я расскажу как автоматизировал вентиляцию в санузле. Первым делом напомню , что все установленные выключатели в квартире от бренда Aqara управляются по zigbee. Так что управлять вентилятором мы будем непосредственно путем управления одним из каналов реле двухклавишного выключателя Aqara. На момент написания статьи выключатели подключены к Home Assistant через интеграцию zigbee2mqtt , хотя справедливо будет и подключение через шлюз xioami .

Итак приступим. Первое, что я устал делать - самостоятельно выключать вентиляцию, поэтому при ручном запуске вентилятора запускал таймер, по истечению которого вытяжка сама выключалась.

Таймер, выставленный в секундах. В моем случае это 10 минут.

Вот так выглядит автоматизация запуска таймера при включении вентилятора.

А вот такую автоматизацию нужно создать, чтобы выключить вентилятор по истечении таймера.

Следующая автоматизация нужна для того, чтобы отменить таймер при ручном выключении выключателя.

В ванной комнате вентиляция служит прежде всего для удаления излишней влажности. Чтобы эту влажность измерять, я установил в санузле датчик температуры и влажности от Xiaomi

Изначально измерял именно влажность в ванной, но не секрет, что летом влажность существенно выше, чем зимой, поэтому такие показания брать в расчет было сложно. Поэтому в качестве условия для запуска вентилятора я сравнивал влажность в ванной комнате с жилой комнатой (мне понадобился еще один датчик температуры и влажности от Xiaomi).

Таким образом вентилятор включится, если влажность в ванной будет на 20 единиц больше, чем в комнате. При этом также будет отменен таймер, если он был запущен ранее.

А вот так выглядит автоматизация выключения вентилятора по влажности. При этом тут есть два триггера - влажность на уровне 45 процентов или разница с комнатой менее 10 пунктов. Это сделано чтобы зимой при низкой влажности вентилятор не работал вечно, пытаясь достигнуть невозможной влажности.

Дополнительно у меня в самом помещении ванной комнаты установлена беспроводная кнопка для принудительного запуска проветривания. Вот автоматизация для этой кнопки.

Что мы имеем таким образом?

Вентиляция работает автоматически и запускается при превышении определенного порога влажности в помещении, при этом и выключается сама, когда влажность нормализовалась, выключатель даже не обязательно больше трогать. Но если вы все-таки по каким-то причинам воспользовались выключателем (или беспроводной кнопкой), нет нужды потом выключать вентилятор, он сделает это сам через установленное заранее время.

Контроллер управления вытяжным вентилятором в ванной

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Мои требования к устройству управления

устройство управления должно работать в автоматическом режиме;
вентилятор должен включаться от повышения влажности;
включение вентилятора не должно зависеть от текущего уровня влажности в квартире;
вентилятор должен работать, когда в ванной комнате никого нет;
устройство управление должно быть максимально простым и дешевым;

Компоненты

микроконтроллер Atmega328P-PU с панелькой;
макетная плата;
датчик температуры и влажности DHT11;
двухразрядный семисегментый индикатор CPS03621BR от неработающих часов;
фоторезистор из коробочики с радиолюбительским хламом;
стабилизатор напряжения на LM2596;
симистор BT137;
оптосимистор MOC3061 для гальванической развязки;
кнопка и несколько резисторов
корпус из под старой кроссовой коробочки от телефонной станции

Алгоритм работы

Микроконтроллер с периодичностью раз в 10 секунд меряет влажность и температуру.
Влажность циклически накапливается в архиве из 6 значений. Если текущая влажность выше первой из архива более чем на 3% либо абсолютное значение влажности выше 85%, значит нужно включать вентилятор.

Вентилятор включается на 20 минут при отсутствии света на фоторезисторе.

Кнопка принудительно включает вентилятор на 20 минут (если он не работает) или выключает (если работает).

Все константы в алгоритме подбирались эксперементальным путем.

Индикатор циклически показывает текущую температуру, влажность и таймер обратного отчета.
Точка второго разряда горит, если требуется понижение влажности и мигает, если подана команда на включения вентилятора.

Этот универсальный контроллер предназначен для управления вентилятором в ванной (или туалете). Управление осуществляется с помощью моностабильной кнопки — после нажатия кнопки вентилятор включается, после повторного нажатия — выключается. Если вентилятор работает дольше 10 минут — он отключается автоматически. После долгого поиска так и не нашли готового устройства за разумные деньги, в котором присутствуют все нужные функции, так что пришлось придумать такой таймер самому на базе готовых модулей (чтоб упростить сборку схемы).

Схема таймера для вентилятора

Схема принципиальная подключения таймера для вентилятора

Вентилятор и контроллер находятся далеко за пределами места управления, хотелось отделить внутреннее напряжение питания, поэтому использовалось реле на 220 В. Также необходимо было использовать светодиодный сигнал, установленный в выключателе на стене.

Устройство имеет два сигнальных светодиода — один указывает на наличие питания, другой горит когда вентилятор включен.

Самый сложный элемент в этом проекте — вставка для банки, смоделированная и напечатанная на 3D-принтере.

Используемые компоненты

Всего на самодельный таймер ушло около 500 рублей.

Другие варианты таймеров

Как альтернативный вариант берите автоматический лестничный выключатель или покупной таймер для санузлов. Питание его от сети, миниатюрная плата, симисторная нагрузка до 500 Вт. Минимальное энергопотребление. Он выполняет похожие функции, но в данном случае не подходил. Также выполнять идентичные функции в ванной комнате может специальное бистабильное реле — но это уже совсем другая история…

Для ускорения удаления запахов обычно используют электровентиляторы, устанавливаемые в вентиляционный канал. Чаще всего схема простая, и состоит из вентилятора и механического выключателя питания. Чтобы проветрить помещение нужно вентилятор включить, а потом выключить. Это не всегда удобно. Желательно чтобы вентилятор сам выключался спустя некоторое время, например, 10-12 минут будет вполне достаточно для стандартной туалетной комнаты. В то же время, желательно чтобы кроме таймерного режима выключения был и обычный режим ручного управления, когда вентилятор включают и выключают обычным выключателем.

В интернете, а также на страницах радиолюбительских журналов публиковались описания таймеров такого назначения, но одни были сделаны на основе микроконтроллера, другие на основе двоичных счетчиков вроде CD4060 или К561ИЕ16. Конечно это правильный и современный подход, но микроконтроллер нужно программировать, а нужный счетчик не всегда возможно приобрести. При том, что решить данную проблему можно с помощью очень простой схемы, построенной на основе доступной ИМС малой степени интеграции.

В данном случае, это микросхема К561ТЛ1 (или импортный аналог 4093), представляющая собой набор из четырех элементов 2И-НЕ с эффектом триггера Шмитта. Впрочем, данная схема будет работать и если использовать ИМС без триггерного эффекта, такую как К561ЛА7 (4011).
Время задается RC-цепью R1-C1. Его можно корректировать в любую сторону подбором сопротивления R1 (и подбором емкости С1 тоже можно).
Для запуска реле времени служит кнопка S1, это кнопка без фиксации. При нажатии её, она замыкает обкладки конденсатора С1 между собой и таким образом разряжает его. При этом напряжение на входах D1.1 падает до нуля, а на выходе D1.3 будет логическая единица. Напряжение с выхода D1.3 через резистор R3 поступает на базу транзистора VT1 и открывает его. Реле К1 включает вентилятор.

После отпускания кнопки S1 начинается заряд С1 через R1, и в зависимости от величин С1 и R1 напряжение на С1 через некоторое время достигает порога переключения элемента D1.1. При этом на выходе D1.3 устанавливается логический ноль, транзистор VT1 закрывается и реле К1 выключает вентилятор.

Так работает таймер. Если нужно управлять вентилятором вручную, пользуются выключателем S2. Когда он выключен на вывод 9 D1.3 поступает напряжение логической единицы через резистор R2, и элемент D1.3 работает как инвертор. При включенном S2 на вывод 9 поступает ноль через S2 и на его выходе - логическая единица, реле включает вентилятор.

Источником питания служит недорогой сетевой блок питания для зарядки или питания USB-устройств от электросети. Его выходное напряжение 5V.

Реле К1 - BS-115C с обмоткой на 5V. Реле можно использовать и с обмоткой на другое напряжение, например, на 12V, но тогда и напряжение питания нужно поднять до 12V. Вообще, напряжение питания может быть от 5 до 15V, но таким как напряжение обмотки реле.

Печатная плата таймера с расположением деталей

Плату можно установить в один корпус с кнопками, или кнопки вынести в отдельный корпус, соединив его с платой трехпроводным кабелем (общий минус и точки подключения кнопок). S1 - кнопка без фиксации, зеленого цвета. S2 - аналогичная по типу кнопка, но с фиксацией нажатого положения, красного цвета.

Использование реле и источника питания с трансформатором (импульсным или силовым) обеспечивает гальваническую развязку кнопок от электросети, что хорошо в смысле безопасности в помещении с повышенной влажностью.

Читайте также: