Smart Dew Heater Controller

PostVroobel | 24 Lip 2022, 23:15

Hej.

Za oknem deszcz, więc robię sobie wypasiony 4-kanałowy kontroler grzałek z PID na Arduino z DHT22 i z termistorem na każdą grzałkę, obecnie do Vixena i jego dupereli, a później pewnie podobny do Newtona. Na tej samej płycie Arduino będzie pracował także motofocuser refraktora, który już w sumie działa.

Mam taki pomysł, żeby mój kontroler obsługiwał dwa tryby:
- stała nadwyżka powyżej temperatury otoczenia, niezależnie od jej spadku, grzałki będą zawsze cieplejsze o stałą wartość,
- stała nadwyżka z uwzględnieniem punktu rosy: z danych z DHT22 można dość precyzyjnie obliczyć punkt rosy i wtedy ta różnica powinna dotyczyć temperatury punktu rosy.

Wartość tej nadwyżki będę docelowo ustawiać enkoderem, ale nie wiem w jakich granicach. Tymczasowo obsłużyłem jej zakres potencjometrem od 0 do +20*C ponad otoczenie i działa ładnie.

Ale mam problem z tym punktem rosy. Z jednego mojego projektu doświadczalnie mi wyszło, że jak temperatura spada, a nie zmienia się wilgotność, to temperatura punktu rosy również spada i właściwie nie wiem, gdzie tu sens dla tej drugiej opcji. Może ktoś mnie naprowadzić?

Dodatkowo, jaka powinna być różnica między temperaturą grzałek, a otoczeniem, żeby nie marnować energii (będzie zasilane z aku) i nie grzać niepotrzebnie powietrza nad optyką?

Edit:
Za radą Krzysztofa z Bagien wymieniłem DTH22 na Adafruit BME280.
Ostatnio edytowany przez Vroobel, 20 Sie 2022, 12:59, edytowano w sumie 1 raz
Pozdrawiam,
Vroobel

* Altair 102EDT F/7 @ Opus Magnum ATM EQ Fork Mount / OnStep / Astroberry
* Altair 102ED F/11 & Vixen A80M + bino @ EQ5

https://www.astrobin.com/users/Vroobel/
Awatar użytkownika
 
Posty: 2324
Rejestracja: 27 Maj 2017, 11:49

 

PostKrzysztof z Bagien | 26 Lip 2022, 00:13

DHT22 mierzy temperaturę powietrza (no i wilgotność), a Ciebie interesuje tak naprawdę to, żeby temperatura soczewki/lustra czy co tam zamierzasz grzać była zawsze powyżej temperatury punktu rosy - która przy stuprocentowej wilgotności jest równa aktualnej temperaturze powietrza (a jak wilgotność jest niższa niż 100%, to i punkt rosy jest niżej), więc na dobrą sprawę najprościej jest po prostu faktycznie pilnować, żeby lustro itp. zawsze było nieco od tego powietrza cieplejsze.
Normalnie teleskop schładza się poniżej temperatury otoczenia i dlatego nawet przy niewielkiej wilgotności potrafi się zarosić, więc wersja bardziej wypasiona polegałaby na utrzymaniu temperatury powyżej punktu rosy (ale mogłaby być ciągle poniżej otoczenia), co przy wilgotności poniżej 100% skutkowałoby tym, że powietrze nie będzie się nagrzewać od teleskopu i nie powinny się żadne prądy termiczne tworzyć (a przy 100% byłoby jak w pierwszym akapicie). Tylko dobrze by było faktycznie mierzyć temperaturę lustra itp.

A w ogóle to DHT22 to jest, o ile dobrze kojarzę, raczej mało precyzyjny i potrafi się rozmijać z rzeczywistością o ponad 10%; w swoim mierniku smogu wymieniłem go na BME280 (który nie dość, że dokładniejszy, to w bonusie mierzy jeszcze ciśnienie).
Jestem odpadem atomowym.
Awatar użytkownika
 
Posty: 279
Rejestracja: 17 Wrz 2017, 05:31
Miejscowość: Łódź

PostVroobel | 26 Lip 2022, 10:55

Dzięki za odpowiedź.

DHT22 ma i tak dużo większą dokładność, niż DHT11, ale fakt, BME280 jest lepszy i mam w zapasie. No, zastanowię się.

Ale ad rem, nie rozumiem sensu nagrzewania czegokolwiek powyżej punktu rosy, jednak poniżej temperatury otoczenia. Przecież "grzejąc" poniżej temperatury otoczenia powinienem sprzęt schładzać. I to jest mój problem, punkt rosy - przy założeniu wilgotności <100% - zawsze jest poniżej temperatury otoczenia. Dodatkowo, sprzęt nie może być chłodniejszy od otoczenia sam z siebie, to chyba przeczyłoby fizyce. A zatem, skoro punkt rosy jest poniżej temperatury otoczenia, to po co grzać sprzet, skoro jego temperatura i tak z natury jest zawsze wyższa? O ile wilgotność <100%. :shock:
Pozdrawiam,
Vroobel

* Altair 102EDT F/7 @ Opus Magnum ATM EQ Fork Mount / OnStep / Astroberry
* Altair 102ED F/11 & Vixen A80M + bino @ EQ5

https://www.astrobin.com/users/Vroobel/
Awatar użytkownika
 
Posty: 2324
Rejestracja: 27 Maj 2017, 11:49

 

PostKrzysztof z Bagien | 26 Lip 2022, 13:22

Vroobel napisał(a):Dodatkowo, sprzęt nie może być chłodniejszy od otoczenia sam z siebie, to chyba przeczyłoby fizyce.


Oczywiście, że może - jak inaczej wytłumaczysz to, że przy wilgotności względnej mniejszej niż 100% masz zaroszony teleskop (albo szybę w samochodzie)? Wymiana energii następuje nie tylko przez konwekcję, ale też przez promieniowanie, więc np. obiektyw refraktora, który patrzy w niebo, wypromieniowuje energię w kosmos, a z powrotem nic nie dostaje i dlatego jego temperatura spada.
Zresztą, ten efekt wykorzystuje się nawet do pasywnego chłodzenia np. budynków; w nocy pasywne schłodzenie poniżej temperatury powietrza jest dość trywialne, ale stosując odpowiednią farbę - która odbija jak najwięcej promieniowania w bardzo szerokim zakresie, a absorbuje (więc i emituje) akurat w odpowiednim rejonie podczerwieni - można nawet w dzień w pełnym słońcu uzyskać temperaturę niższą od otoczenia całkowicie pasywnie. Tu nawet gość sam taką farbę zmajstrował:
https://www.youtube.com/watch?v=N3bJnKm ... awkInLight
Jestem odpadem atomowym.
Awatar użytkownika
 
Posty: 279
Rejestracja: 17 Wrz 2017, 05:31
Miejscowość: Łódź

PostVroobel | 26 Lip 2022, 13:51

No dobra, nie jestem fizykiem, przyjmuje, że tak jest. Choć ta farba to na chłopski rozumu powinna odbijać również promieniowanie cieplne pochodzące od muru...

Załóżmy, że mamy 20*C, a punkt rosy przy jakiejś tam wilgotności będzie 11*C. O ile stopni temperatura grzałek powinna być wyższa od tych 11*C? Na CN znalazłem, że 10*F im wystarcza, a to oznacza w tym przypadku około 16.5*C. Na jakimś kanale YT znalazłem 6*C i to by się pokrywało z amerykańskim doświadczeniem. Ma to sens? Mam regulację potencjometrem, jak będzie niewydajne w wyspiarskim klimacie, to zawsze mogę dowalić.
Pozdrawiam,
Vroobel

* Altair 102EDT F/7 @ Opus Magnum ATM EQ Fork Mount / OnStep / Astroberry
* Altair 102ED F/11 & Vixen A80M + bino @ EQ5

https://www.astrobin.com/users/Vroobel/
Awatar użytkownika
 
Posty: 2324
Rejestracja: 27 Maj 2017, 11:49

 

PostKrzysztof z Bagien | 26 Lip 2022, 15:45

Na tym polega problem z chłopskim rozumem, że przeważnie rzeczywistość działa jednak inaczej :P
Ale nawet tak na chłopski rozum - nie masz chyba specjalnych oporów przed przyjęciem do wiadomości, że teleskop wystawiony w dzień na słońce może się rozgrzać powyżej lokalnej temperatury powietrza, nie? A jak się nagrzewa? No radiacyjnie właśnie; dostaje więcej energii niż oddaje, więc temperatura rośnie. No to skoro w tę stronę nie jest to specjalnie zaskakujące, to co dziwnego jest w fakcie, że może to działać też w drugą?
Bo przecież każdy obiekt o temperaturze wyższej od zera bezwzględnego emituje jakieś tam promieniowanie, więc scenariusz, w którym coś tam emituje więcej niż otrzymuje (z jakichkolwiek źródeł) tak, że temperatura tego czegoś ustala się poniżej temperatury otoczenia nie powinien wydawać się niemożliwy.

Uważam, że niezrozumienie wynika z tego, że źle się tego uczy w szkole; do mnie też to dotarło dopiero niedawno: że to co odczuwamy jako temperatura jakiegoś obiektu to nie jest zjawisko statyczne, tylko wypadkowa nieustających strumieni energii - dostarczanej do obiektu z zewnątrz i oddawanej przez ten obiekt na zewnątrz. Jak te dwa strumienie się zrównują, to wtedy temperatura się nie zmienia, jak pierwszy jest większy to temperatura rośnie (co napędza wzrost emisji z obiektu, czyli tego drugiego strumienia) aż oba się znów zrównają i temperatura się ustala, ale na wyższym poziomie. I analogicznie, jak jest odwrotnie.
Jestem odpadem atomowym.
Awatar użytkownika
 
Posty: 279
Rejestracja: 17 Wrz 2017, 05:31
Miejscowość: Łódź

PostVroobel | 26 Lip 2022, 16:12

Dzięki, brzmi logicznie. :)
Pozdrawiam,
Vroobel

* Altair 102EDT F/7 @ Opus Magnum ATM EQ Fork Mount / OnStep / Astroberry
* Altair 102ED F/11 & Vixen A80M + bino @ EQ5

https://www.astrobin.com/users/Vroobel/
Awatar użytkownika
 
Posty: 2324
Rejestracja: 27 Maj 2017, 11:49

 

PostVroobel | 28 Lip 2022, 22:14

Hej.

Smart Dew Heater Controller: IMG_20220728_205300__01.jpg

Dzięki Krzysztof za ten pomysł z BME280. Dzięki wywaleniu DHT22, nie dość, że poprawił się odczyt temperatury, to jeszcze zwolniło mi się jedno cyfrowe wejście, bo BME280 jest na I2C, a to już i tak działa z wyswietlaczem. Mając teraz trzy wolne wejścia, zamierzam je zająć enkoderem zamiast potencjometru.

Oto, co to może:
- odczyt temperatury, wilgotności względnej i ciśnienia atmosferycznego powietrza (można określić wysokość npm),
- obliczanie punktu rosy,
- obsługa w czasie rzeczywistym 4 grzałek z czujnikami temperatury (termistory NTC) w oparciu o regulator PID (biblioteka PID_v2),
- niezależne grzanie do wybranego poziomu ponad punkt rosy, minimum +6*C, maximum np. +20*C,
- pomiar napięcia zasilania (u mnie jest to akurat aku 12V 30Ah do autek el., kosiarek itp.),
- 2 wyjścia zasilania w standardzie USB (jedno będzie zajęte przez napęd RA),
- obsługa focusera in/out w oparciu o 2-fazowy silnik krokowy i driver w standardzie pololu (u mnie LV8729),
- 3 prędkości focusera,
- możliwość programowania bez rozbierania urządzenia (gniazdo USB wyprowadzone na zewnątrz).

Obudowa się drukuje, 92% z 30h. :D

Enkoder ma mikrowłącznik w swej osi, co mogę wykorzystać do przełączania funkcji. Czy ma sens ustawianie różnej temperatury grzania obiektywu i okularów?

Edit.
Na zdjęciu widać efekt błędu: różnica nie wynosi 9*C, tylko 11*C, a nadal rosła. Winkało to z załadowania tylko jednej instancji biblioteki PID_v2, zamiast czterech. W efekcie trzy nieobsługiwane kanały z niepodłączononymi sensorami dawały odczyt około -47*C, a jedna instancja biblioteki poprostu głupiała.
Pozdrawiam,
Vroobel

* Altair 102EDT F/7 @ Opus Magnum ATM EQ Fork Mount / OnStep / Astroberry
* Altair 102ED F/11 & Vixen A80M + bino @ EQ5

https://www.astrobin.com/users/Vroobel/
Awatar użytkownika
 
Posty: 2324
Rejestracja: 27 Maj 2017, 11:49

 

PostVroobel | 01 Sie 2022, 03:34

Okazuje się, że ustawienie odmiennych temperatur na poszczególnych grzałkach ma sens.

Przy 76% wilgotności względnej i 16*C na dworze punkt rosy wypada na 11*C. Grzałka obiektywu daje rade z grzaniem na poziomie +6, ale okulary roszą od dodatkowej wilgoci pochodzącej z moich oczu! Tak więc teraz muszę grzać +15-20*C, zupełnie niepotrzebnie dla OTA.

Już wiem, do czego wykorzystam switch w osi enkodera. :)
Pozdrawiam,
Vroobel

* Altair 102EDT F/7 @ Opus Magnum ATM EQ Fork Mount / OnStep / Astroberry
* Altair 102ED F/11 & Vixen A80M + bino @ EQ5

https://www.astrobin.com/users/Vroobel/
Awatar użytkownika
 
Posty: 2324
Rejestracja: 27 Maj 2017, 11:49

 

PostVroobel | 02 Sie 2022, 23:13

No, dosyć już picowania, lepiej nie będzie.

Smart Dew Heater Controller: 01.jpg

Smart Dew Heater Controller: 02.jpg

Smart Dew Heater Controller: 03.jpg

Smart Dew Heater Controller: 04.jpg

Smart Dew Heater Controller: 05.jpg

Jak widać, jest to forma drukowanej czapki na małe aku 12V 30Ah, projekt wykonany we FreeCAD. Konstrukcja rozpiana, łatwo można ładować aku typowym prostownikiem samochodowym z Lidla. Raz nabita do pełna bateria pozwoli lekko na 3 noce zabawy. Musiałoby być bardzo zimno i bardzo mokro, żeby np. 4 grzałki znacznie skróciły ten czas. Cel, czyli wyjątkowa (samochodowa) mobilność został osiągnięty, można zabrać zabawki ze sobą na rodzinny wyjazd w dzicz.

Włącznik, wyświetlacz 4x20 znaków, enkoder z micro switch'em w osi i woltomierz z pipczykiem informującym o spadku napięcia poniżej ustalonego poziomu. 12V jest dużo na wyrost, grzałki sterowane są napięciem aku z modulacją współczynnika wypełnienia (PWM), więc da radę nawet z 9, czy 7V, pytanie jak bardzo będzie to wtedy wydajne.

Enkoder to fajna sprawa, nastaw odbywa się skokowo, każdy jeden skok to wzrost lub spadek wartości o 1, zależnie od kierunku. Jak wspomniałem wcześniej, obsłużyłem różne temperatury dla każdej grzałki z osobna, co nie znaczy, że nie mogą one grzać do tej samej temperatury. Przyciskaniem gałki enkodera wybiera się aktywną grzałkę (na ostatnim zdjęciu widać zaznaczenie gwiazdką), przy czym wartość deltaT wyświetlana jest dla grzałki aktywnej. Na zdjęciu widoczny jest nastaw 1:+10*C, 2:+15*C, 3:+20*C ponad punkt rosy (DP), 4-ty kanał nie jest obciążony żadną grzałką, bo nie mam ich na razie więcej niż 3. Różne obwody grzałek mają sens, zawsze można sobie zagrzać np. kamerę. Żartowałem. :D

Gniazda USB to zasilanie, obsługują u mnie napęd RA. Gniazda GX (awiacyjne?) to złącza pilota i silniczka focusera. Bardzo lubię te złącza za ich różnorodność i stabilność. Od frontu czujnik pogody BME280 ukryty w niszy na wypadek płynącej rosy oraz wystawiony na obudowę port USB Arduino, tak więc można dalej picować program bez otwierania pudełka.

Program obsługuje najróżniejsze warianty odpinania i podłączania grzałek i termistorów w locie, kontroler kontynuuje przerwane grzanie na wypadek zahaczenia i wyrwania kabla. Warto wiedzieć, że przy niepodłączonym termistorze NTC grzałka grzeje w nieskończoność, rozwarcie obwodu traktowane jest jak bardzo duża rezystancja, więc algorytm PID rozpoznaje to jako wciąż zbyt niską temperaturę (https://www.sensortips.com/featured/wha ... %20through.). Użyta biblioteka PID_v2 jest co prawda dość uniwersalna, ale już nie chciało mi się doktoryzować z regulatorów PID. Jesli wartość na wejściu analogowym, do którego podłączony jest termistor, jest większa, niż 1000 (max 1023), to oznacza to, że termistor nie jest podłączony i wtedy ten kanał nie pracuje, nie grzeje.

Dodam, że całość jest tak zaprojektowana, że woda rzaczej spłynie po obudowie i nie dostanie się do środka. Okienka wyświetlaczy chronione są czerwoną plexi.
Pozdrawiam,
Vroobel

* Altair 102EDT F/7 @ Opus Magnum ATM EQ Fork Mount / OnStep / Astroberry
* Altair 102ED F/11 & Vixen A80M + bino @ EQ5

https://www.astrobin.com/users/Vroobel/
Awatar użytkownika
 
Posty: 2324
Rejestracja: 27 Maj 2017, 11:49

 

PostVroobel | 30 Gru 2022, 14:09

Hej.

Jako, że zasilany z akumulatora inteligentny kontroler grzałek dogadał się z moim zestawem do astrofoto, zamierzam niebawem powielić go w wersji dopasowanej do potrzeb:

- 4 niezależnie sterowane kanały, każdy z odczytem temperatury,
- Arduino nano,
- sensor BME280,
- wyświetlacz 4x20 znaków,
- enkoder.

Zasilanie zapewni zasilacz montażu, miernik napięcia jest już wbudowany w zasilacz. Kod też już jest gotowy.
Pozdrawiam,
Vroobel

* Altair 102EDT F/7 @ Opus Magnum ATM EQ Fork Mount / OnStep / Astroberry
* Altair 102ED F/11 & Vixen A80M + bino @ EQ5

https://www.astrobin.com/users/Vroobel/
Awatar użytkownika
 
Posty: 2324
Rejestracja: 27 Maj 2017, 11:49

 

Użytkownicy przeglądający to forum: Brak zarejestrowanych użytkowników oraz 1 gość

AstroChat

Wejdź na chat