Вытяжка с датчиком влажности своими руками

Вытяжка с датчиком влажности своими руками

Управление вентилятором вытяжки для контроля влажности воздуха в ванной

Автор: Сергей Безруков (aka Ser60)
Опубликовано 09.04.2013
Создано при помощи КотоРед.

Этот проект разрабатывался в рамках форума на сайте radiokot.ru. Выражаю признательность участникам форума aam и МитяРа за постоянное внимание к проекту, мотивацию, обмен идеями, поддержку, и консультации, как на форуме, так и в личной переписке. После изготовления устройство испытывалось на протяжении более года, в течении которого совершенствовался алгоритм его работы.

Устройство предназначено для автоматического включения и выключения вентилятора вытяжки в ванной в зависимости от относительной влажности воздуха в ней во время приема душа. В устройстве имеется 2 режима управления – ручной и автоматический. Логика работы устройства следующая.

Ручной режим: при подаче питания устройство сразу включает вентилятор вытяжки и запускает таймер отсчета времени его работы. По истечении этого времени вентилятор отключается. Повторное включение в этом режиме возможно только после кратковременного отключения питания. Установка времени задержки выключения производится через меню устройства и, как и все другие установки пользователя, сохраняется в энерго-независимой памяти микроконтроллера.

Автоматический режим: в этом режиме устройство предполагается быть все время включенным. При этом оно каждую секунду производит измерение влажности воздуха и вычисляет скорость ее изменения за определенный период времени (устанавливается через меню). Как только влажность за период измерения увеличится на заданную в меню величину (скажем, 3% за 5 секунд) при включении душа, устройство запоминает текущее значение влажности и включает вентилятор вытяжки. После этого ожидается момент уменьшения влажности на заданную в меню величину за период измерения (например, 2% за 5 секунд), что происходит после окончания приема душа и сигнализирует о выключении воды. Как только это произойдет, запускается таймер на установленное в меню время. Отключение вентилятора произойдет по обнулении таймера, или по уменьшении влажности до запомненного на момент включения вытяжки значения. Кроме того, если при включении устройства влажность превышает 90% (фиксированное значение), то произойдет включение вентилятора на установленную в меню длительность. Это удобно если прибор кратковременно выключат по ошибке после принятия душа и потом, спохватившись, включат опять (целевое значение влажности для выключения будет при этом утеряно). Наконец, если в момент отсчета таймаута снова произойдет увеличение влажности на пороговую величину (например, душ снова включили), то время выключения начнет отсчитываться сначала.

Таким образом, в автоматическом режиме устройство реагирует на скорость изменения влажности, а не на ее абсолютное значение в данный момент времени. Следовательно, включение вытяжки производится независимо от уровня влажности в ванной и в остальной части жилого помещения. Для автоматического включения вытяжки необходимо, чтобы влажность воздуха во время приема душа увеличивалась, что обычно имет место на практике. Предполагается, что душевая комната не используется для других мероприятий, приводящих к существенному увеличению влажности в ней, например сушка белья.

В процессе работы прибора производится отображение текущего значения влажности и температуры на графическом ЖКИ. Эти значения актуализируются ежесекундно. Помимо информирования пользователя, индицируемое на дисплее значение температуры также используется для термо-компенсации датчика влажности.

Прибор установлен в душевой комнате в коробе вентилятора под потолком. Использование графического ЖКИ и больших шрифтов позволяет легко считывать показания температуры и влажности с пола. По включении вентилятора на дисплее также отображаются две информационных величины (мелким шрифтом), используемых для контроля функционирования системы. Одна из них – это значение влажности на момент включения вентилятора, показанная в красных кружках ниже. Это значение используется как целевое для выключения вытяжки в автоматическом режиме как описано выше. В ручном режиме это значение не используется и не отображается. Другое число (в зеленом кружке) – это оставшееся время работы вентилятора в минутах. Оно появляется только во время работы таймера задержки выключения. По окончании работы таймера и выключении вентилятора обе величины в кружках стираются с дисплея.

В устройстве имеются 4 кнопки для установки режима его работы. При нажатии на любую из них включается подсветка ЖКИ, которая автоматически выключится через 10 секунд, если не будет нажата никакая кнопка. В противном случае, по нажатии любой из кнопок устройство переходит в режим меню, в котором на ЖКИ отображаются установленные значения параметров режима его работы. Две левые кнопки (на схеме это SB1, SB2) поволяют выбирать следующий или предыдущий параметр меню в кольцевом режиме (индицируется стрелочками на дисплее), в то время как две правые (SB3, SB4) предназначены для увеличения или уменьшения значения соответствующего параметра (индицируется знаками “+” и “-“). При выходе из меню все параметры автоматически сохраняются в энерго-независимой памяти микроконтроллера, выключается подсветка дисплея, и устройство опять переходит в режим показа температуры и влажности. Отмечу, что алгоритм управления вентилятором продолжается в фоновом режиме во время просмотра или установок параметров меню. Ниже показаны скриншоты всех страниц меню.

Первая страница позволяет выставить режим работы (ручной или автоматический), вторая – интервал времени периодического измерения нарастания/спада влажности для автоматического включения вентилятора в секундах, третья – порог скорости увеличения влажности для включения вентилятора в %, четвертая – порог скорости спада влажности для включения таймера времени задержки отключения вентилятора в %, пятая – значение задержки выключения в минутах, и шестая – для выхода из меню. В ручном режиме работы установки на страницах 2 – 4 меню не используются.

Сердцем уствойства является микроконтроллер C8051F996 фирмы Silicon Laboratories. Одна из причин его применения — это простота сопряжения с емкостным датчиком влажности HIH-1000 (C2), не требующее никаких дополнительных деталей. Измерение емкости датчика производится встроенным в микроконтроллер и патентованным фирмой-изготовителем Емкостно-Цифровым Преобразователем (ЕЦП). Он спроектирован для работы с сенсорными датчиками прикосновения, но, как показали эксперименты, он достаточно линеен и также хорошо подходит для работы с емкостными датчиками влажности. В режиме усиления 1х этот ЕЦП позволяет измерить емкость примерно до 500пФ с разрешением в 12 бит (т.е. 0,12 пФ), в то время как интервал изменения емкости датчика находится в пределах от 300 до 370 пФ. Точность преобразования можно повысить до 16 бит установкой параметров модуля ЕЦП. Процесс измерения емкости при выбранном режиме работы ЕЦП занимает около 180 мкс. В результате экспериментов с использованием эталонных конденсаторов и учета передаточной характеристики используемого сенсора, взятой из его ДШ, была выработана следующая формула для определения влажности:

где A – код ЕЦП микроконтроллера, T – температура окружающего воздуха в °C, а А₀ – код ЕЦП при влажности H₀ и температуре Т₀. Отмечу, что все вычисления по этой формуле производятся только с целочисленными данными и результатом является целое число, соответствующее относительной влажности воздуха в %.

Для измерения температуры применен аналоговый датчик TC1047A, подключенный к встроенному в микроконтроллер 10-битному АЦП. Последний работает с внутренним источником опорного напряжения V_оп = 1,65 В. В результате получаем следующую формулу для определения температуры:

Т(°C) = ((K·165) >> 10) – 50,

где K – код АЦП. Эта формула также предполагает только целочисленные операции. Замечу, что в обоих формулах умножение производится только на 1-байтные константы, что позволяет особенно просто реализовать это на имеющемся в микроконтроллере 8×8-бит аппаратном перемножителе.

Для отображения информации применен графический COG (Chip On Glass) дисплей с разрешением 128х32 фирмы Newhaven. Связь микроконтроллера с дисплеем производится по интерфейсу SPI. Конденсаторы C7 – C14 являются частью встроенного в дисплей преобразователя напряжения. Транзистор Q3, управляемый сигналом ШИМ из микроконтроллера, предназначен для включения и контроля яркости подсветки ЖКИ. Электроника дисплея потребляет около 80 мкА при выключенной подсветке и около 12 мА при включенной.

Управление вентилятором производится с выхода 12 микроконтроллера с помощью оптрона MOC3043 и симистора Q2 в стандартном включении. При использовании надлежащего типа Q2 возможна работа прибора в сети 220В без изменения номиналов других деталей схемы. Питается устройство от импульсного преобразователя напряжения на 5В от зарядки для мобильного телефона. Дальнейшее понижение напряжения до 3В, требуемых микроконтроллеру и дисплею, и его стабилизация производится микросхемой DA2. В активном режиме микроконтроллер работает на частоте 20 мгц от встроенного генератора. Разъем XS1 предназначен для его программирования через интерфейс C2. Печатная плата изготовлена из односторонне фольгированного материала. Силовая часть схемы (компоненты показанные ниже серой горизонтальной черты на ней) смонтированы около мотора вентилятора на отдельной перфорированной плате (на снимках не показана).

Если индикация температуры/влажности не требуется, дисплей с его обвязкой можно исключить из схемы. Никаких изменений программы это не повлечет. Для увеличения точности показаний влажности и компенсации технологического разброса параметров датчика C2, прибор желательно прокалибровать. Для этого к прибору включают под управлением внутрисхемного отладчика и ставят точку останова на строке 379 кода (инструкция “jnb Status.1, average_HUMI”). По достижении отладчиком точки останова, 12-битное число в регистрах R3:R2 МК (R2 – младший байт, R3 — старший) записывают в 5-й сроке кода как CS_NOM. При этом показание температуры на дисплее записывают в сроке 4 кода как TEMP_NOM (до записи значение температуры умножают на 4 и прибавляют к результату 200). Наконец, в 3-й строке кода записывают значение влажности, измеренное образцовым влагометром. Как показал опыт изготовления подобных устройств, без калибровки отличие показанной прибором влажности от истинной не превышало ± 6%.

Программа микроконтроллера написана на языке ассемблера и отлажена в среде Silicon Laboratories IDE, интегрированной с компилятором A51 фирмы Keil. Сама программа занимает около 1,95КБ памяти микроконтроллера из 8КБ его памяти. Помимо этого, примерно 2,1КБ занимают шрифты для ЖКИ. Исходный текст программы и файл платы для Eagle прилагаются. Внешний вид устройства, вмонтированного в короб воздухозаборника вентилятора, показан на левом фото ниже. Воздух в короб поступает через жалюзи в левой и правой стенках.

Эффективность вытяжки безусловно определяется производительностью вентилятора. В душевых нашего дома установлены стандартные вентиляторы турбинного типа под потолком (правое фото выше). В их короб также встроена лампа для освещения. Диаметр крыльчатки вентилятора 12 см, питание 120В/1.4А, производительность 5 м 3 /мин. Воздух от вентилятора подается в трубу диаметром также 12 см, выходящую наружу. Конечно, до кнопок с пола дотянуться сложно, но установку параметров устройства под конкретные условия помещения предполагается производить только на начальном этапе настройки. Душевая комната, где установлен контроллер, имеет плошадь около 4.5 м 2 . В автоматическом режиме включение вентилятора в ней происходит спустя примерно 20 секунд после включения (теплого) душа. При пользовании только краном в раковине влажность не увеличивается так быстро как при приеме душа, поэтому при выбранном пороге (см. установки меню выше) вентилятор автоматически не включается. Описанный алгоритм работы испытывался на протяжении четырех времен года при минимальной влажности в жилом помешении 30% зимой и максимальной около 80% летом. Отказов в работе системы не наблюдалось.

Источник

Как подключить вентилятор с датчиком влажности: тонкости подключения и монтажа + правила выбора

Образование конденсата, повышенная влажность, неприятный запах и грибок на стенах – проблемы, которые возникают при отсутствии вентиляции в ванной комнате и туалете. Согласитесь, что почерневшие от плесени швы между плиткой испортят вид любого помещения. К тому же, такое соседство вредит здоровью. Поэтому многие домовладельцы обустраивают принудительную вентиляцию, монтируя вентиляторы. Наиболее функциональные модели которых оснащены различными датчиками и таймерами.

В этой статье речь пойдет именно о таких приборах – оснащенных гигростатом. Мы детально разберем, зачем устанавливать вытяжное устройство, на что обратить внимание при покупке канального вентилятора. Также подробно расскажем, как подключить вентилятор с датчиком влажности и поделимся рабочими схемами.

Зачем устанавливать в ванной вентилятор?

В многоквартирных домах имеются вентиляционные шахты. Они предназначены для обеспечения воздухообмена. Как показывает практика, такие конструкции редко обслуживаются. Поэтому отработанный воздух из помещения выводиться плохо.

Согласно нормативам, отток влажного воздуха из помещения должен быть не менее 25 м 3 /час. Приток свежего воздуха осуществляется посредством приточной вентиляции или через клапаны, которые монтируют в окнах и стенах.

Нарушения микроклимата в комнате могут привести не только к появлению грибка, но и испортить бытовую технику, а также мебель: ржавеет стиральная машинка, деформируется поверхность шкафчиков из ДСП, портятся металлические части сантехники.

Рекомендуется устанавливать вытяжное устройство даже если в комнате есть окно. Потому что оно не способно в полной мере обеспечить удаление излишков влаги. После длительного проветривания сухими становятся только рядом расположенные стены, на остальных остается конденсат. Да и в зимнее время долго держать открытым окно не получится.

Функции вытяжных вентиляторов:

• устранение излишней влаги;
• улучшение циркуляции воздуха;
• удаление неприятных запахов;
• регуляция температуры.

Благодаря работающей вытяжке в ванной и туалете всегда будет чистый и свежий воздух.

Особенности вытяжных вентиляторов

Выпускается несколько модификаций вытяжных вентиляторов. Они бывают шнурковыми, с таймерами, датчиками движения, переключателями режимов и т.д.

Наибольшей эффективностью обладают модели с датчиком влажности – они включаются в работу автоматически, когда уровень влажности в помещении повышается. Производители вытяжных систем выпустили такие «умные» вариации вентиляторов, чтобы повысить уровень комфорта пользователей – ведь после приема душа можно и забыть вручную включить или выключить вентилятор.

Как работает вентилятор с датчиком влажности?

А теперь поговорим о том, как работает датчик влажности, установленный в вытяжном вентиляторе. Внутреннее устройство и принцип работы таких приборов практически не отличается от стандартных вытяжных устройств. Когда включается двигатель, лопасти начинают раскручиваться. Это приводит в движение воздух и вытягивает его вместе с каплями влаги в шахту вытяжки.

Монтироваться вытяжка с датчиком может на потолочную или настенную вентиляционную шахту. Корпус и детали изделия изготавливаются из водостойких материалов. Электрические части имеют качественную изоляцию.

Датчик влажности в вентиляторе может работать как по таймеру, так и автоматически. Во втором случае вытяжная система включается, когда уровень влажности в помещении превышает норму.

В общем, датчик влажности или гигростат в вентиляторе – это специальный элемент, что позволяет измерить уровень влажности в воздухе и запустить вытяжное устройство без участия человека. И все это благодаря высокой чувствительности датчика к конденсату. Работает он по принципу термостата, вентиляция включается только при влажности выше 40%.

Вытяжные системы со встроенным гигростатом оптимально подходят для установки в ванной, помещениях для сушки белья, а также туалетах. Могут использоваться в качестве вентиляции подвалов в частных домах.

Типы встроенных датчиков влажности

Датчиками влажности обычно оснащены модели осевых канальных вентиляторов. В корпусе изделия вмонтирована плата небольших размеров. В гигростате есть два предела: верхний и нижний.

Некоторые вариации настроены с завода и регулировке не поддаются. На остальных диапазон срабатывания можно выставить самостоятельно.

• Резистивный – при изменении уровня влажности, изделие изменяет сопротивление и запускает двигатель вентилятора.
• Диэлектрический – имеет в конструкции конденсатор. При повышении влажности между обкладками изделия меняется диэлектрическая проницаемость среды.
• Термисторный – улучшенный аналог резистивного датчика. Обладает повышенной точностью.
• Оптический – определяет концентрацию влажности по прозрачности воздуха.
• Механический – когда влаги в помещении становится больше, меняется длина материала, из которого изготавливается датчик.

Когда уровень влажности достигает запрограммированных значений в датчике, срабатывает реле. Оно замыкает электроцепь двигателя и вентилятор начинает раскручиваться.

Советы покупателям вентилятора с гигростатом

Качественный вытяжной вентилятор для ванной комнаты должен быть бесшумным, обладать высокой производительностью, защитой от воды и подходить к интерьеру помещения. Сейчас выпускаются варианты с интересным дизайном, оригинальным исполнением лицевых решеток и панелей. Поэтому подобрать вытяжное устройство под любой стиль отделки ванной не так уже и сложно.

Для эксплуатации в ванной или туалете лучше всего подходят канальные вентиляторы. Они устанавливаются в воздуховод. Лопасти изделий изготавливают из металла или прочного пластика. Конструкция не боится воздействия влаги, а также едких химических веществ.

Подбирать канальный вентилятор следует с учетом параметров комнаты и диаметра воздуховода. Для подбора производительности изделия, сначала определяют объем помещения: для этого перемножают между собой ширину, длину, а также высоту комнаты. Полученную величину умножают на нормативную кратность воздухообмена.

Параметр нормативной кратности воздухообмена для душа и ванной комнаты составляет 7-9. Если помещением пользуется несколько человек, следует брать максимальное значение. Пример: объем помещения 22,5 м 3 *9 (кратность воздухообмена) = 202,5 м 3 . В этом случае следует покупать канальный вентилятор с производительностью свыше 202,5 м 3 .

Отличаются канальные системы и другими параметрами: мощностью электродвигателя, уровнем шума, частотой вращения лопастей и т.д. Выпускаются изделия разных цветов, а также типов декоративной решетки.

Для монтажа в ванной довольно популярны вентиляторы с обратным клапаном. Рекомендуем ознакомиться с десяткой лучших предложений на рынке.

Монтаж вентилятора с датчиком влажности

Вытяжная система с датчиком влажности монтируется аналогично простейшему вентилятору. Отличатся может только схема подключения прибора. Обязательно нужно посмотреть инструкцию по установке вентилятора. Обычно в паспорте производители приводят правильную схему подключения.

Устанавливать вытяжное изделие следует при снятом напряжении электросети. До монтажа нужно подготовить вытяжную шахту и проверить ее на проходимость и наличие засоров.

Этап #1 — проверка естественной вентиляции

Перед подключением вытяжной системы, шахту вентиляции нужно почистить от мусора, пыли и убрать паутину. Далее проверяют проходимость воздуховода с помощью горящей спички, зажигалки или листа бумаги.

При слабом потоке воздуха или его отсутствии, нужно найти засор и прочистить вытяжную систему. Если самостоятельно не получается обнаружить засорение, можно обратиться в специальные службы, они прочистят шахту.

Перед установкой вентилятора нужно убедится, что и свежий воздух поступает в ванную или туалет. Попадать в помещение он может через окна или щели под дверями. Если же помещение полностью герметично (глухие окна, нет щели между дверным полотном), нужно установить в дверь специальные решетки.

Этап #2 — выбор схемы подключения вентилятора

Для подключения вентилятора в ванной или туалете может применяться несколько схем подключения. Отличаются они между собой вариантом подведения питания к вытяжному устройству.

Проводку под вытяжку лучше прокладывать во время ремонта, чтобы спрятать ее в стену. Если такой возможности нет, замаскировать кабель можно посредством декоративного короба или специальных накладок.

К электросети вытяжную систему подключают с помощью отдельного выключателя, к выключателю света или через датчик.

Для вытяжных устройств с гигростатом такие методы подключения не подходят.

Есть специальная схема для включения канального вентилятора по датчику влажности.

Подключить вентилятор с датчиком или таймером не сложно, если прочитать инструкцию и делать все по схеме. К сети 220 В подключение изделия производится через клеммную коробку, находящуюся под крышкой вентилятора.

Подключение проводов к клеммам:

• LT – кабель с фазой, идущий от внешнего выключателя;
• N – ноль;
• L – провод с фазой.

Подключают изделие через три провода – все клеммы подписаны. Вытяжную систему можно завязать от лампы освещения. Начинать работать вентилятор будет при подаче напряжения на клемму с маркировкой LT (включении света). Отключение производится через 2-30 минут после отключения лампы.

Вентилятор с датчиком влажности может включаться автоматически, когда влажность в помещении будет превышать выставленный уровень на гигрометре. Когда влаги станет меньше, изделие проработает еще какое-то время по таймеру задержки и самостоятельно выключиться.

Этап #3 — установка вентилятора в воздуховод

Перед началом монтажа вентилятора в шахту, нужно убедиться, что все провода подведены. С воздуховода нужно демонтировать декоративную решетку. Подключить устройство к электросети можно через клеммную коробку.

Фиксируют вытяжной прибор посредством саморезов. Сначала в стене просверливают отверстия под дюбели. Потом устанавливают вентилятор и закручивают саморезы. В комнатах с отделкой стен керамической плиткой сложно аккуратно проделать отверстия. Поэтому крепление системы вентиляции осуществляется с помощью строительного герметика.

Этап #4 — проверка правильности работы вентилятора

После монтажа вентилятора с гигростатом, нужно проверить как он работает. Для этого в ванной комнате закрывают дверь и включают горячий душ на некоторое время.

От горячей воды в помещении образуется пар и становится сыро. В таких условиях (60-90% влажности) вентилятор должен будет автоматически запуститься. Далее нужно подождать, чтобы вентиляционная система вытянула влажный воздух в шахту. Если устройство правильно подключено, прибор отключится, когда уровень влаги достигнет нижнего предела, выставленного на гигрометре.

Выводы и полезное видео по теме

Наглядная инструкция по установке канального вытяжного вентилятора приведена на видео ниже:

Старые вытяжные системы, которые годами не видели ремонта и обслуживания, не способны обеспечить нормальный микроклимат в ванной комнате. Домовладельцы вынуждены монтировать принудительную вентиляции. Оптимальным вариантом для квартир и частных домов является установка канального вентилятора.

Особой популярностью пользуются модели со встроенным датчиком влажности. Они долго работают и включаются автоматически, когда уровень влажности в помещении «зашкаливает». Используя рассмотренные выше схемы подключения таких устройств и особенности их монтажа, можно своими руками установить вытяжной вентилятор.

Используете вентилятор с датчиком влажности? Поделитесь своим опытом с другими посетителями нашего сайта, расскажите о существенных минусах прибора, обнаруженных в процессе эксплуатации, участвуйте в обсужденииях – форма для комментариев расположена ниже.

Источник