Тепло это хорошо. Когда теплом можно управлять не вставая с дивана - еще лучше!

Существуют разные варианты включения нагревательных приборов для достижения точного нагрева и поддержания температуры в помещениях. Пришедшие в голову:

  • Реле коммутируем (управляем включением\выключением)
  • Симистором коммутируем при прохождении напряжения через ноль (Zerocross) (управляем включением\выключением)
  • Симистором коммутируем после прохождения через нуль на определенное время (управляем мощностью)
  • Смешанный способ - при прохождении через нуль коммутируем симистором , потом включаем реле закорачивая симистор (таким образом симистор не нагревается при прохожении больших токов) (управляем включением\выключением)

По алгоритмам:

  • Гистерезисом
  • PID-петлей. или PI-петлей т.к. Derivative в больших инертных системах не нужен по большому счету.

Решено сделать отопление помещения 15м2 с панорамным остеклением через напольные конвекторы (ТЭНы в сумме выдающие 1.9кВт) размещенные по периметру. Управлять ими будем PID-алгоритмом через TRIAC (симистор) - ВКЛ\ВЫКЛ. Полезной дополнительной функцией блока будут две управляемых розетки (подсветка зеленых растений или иллюминация). 

Дальше задумываемся над тем как будет это устройство выглядеть? Поскольку мощность нагревателей довольно существенная то для симистора потребуется адекватная площадь радиатора: мы будем рассеивать много тепла (в состоянии проводимости симистор все-равно имеет ненулевое сопротивление). Это тепло не будет потеряно - оно уйдет в нагрев самого помещения.
Расчитать точное значение тепла выделяемого можно воспользовавшись документацией, например, производителя Philips: AN10384 Triacs: How to calculate power and predict Tjmax В самом общем случае это будет ~1Ватт тепла на 1 Ампер пропускаемого синусоидального тока (AC 230V). Вооружаемся этой информацией и смотрим по даташиту на симистор применяемый: какова температура максимальная его кристалла. Как правило это 125 градусов. Берем с запасом, значит предельная температура радиатора в точке находящейся максимально близко к симмистору не должна превышать ~90 градусов цельсия. Для целей термозащиты применяем то что именуют как Thermal fuses или Thermal cutoff (по-русски термопредохранитель). Например ZH103-83 расчитанный на 230 Вольт, 15 Ампер и температуру срабатывания 83градуса нам подойдет. Помимо этого? вставляем, предохранительный, разрывающий цепь тумблер рассчитанный на ток срабатывания в 10 Ампер.

Получившийся радиатор довольно большой площади. Поместить его в маленькую коробочку задача невыполнимая. Да и горячая будет коробка. Поэтому устройство будет "разделено" на два блока в двух корпусах. Силовой, болтающийся под ногами блок и слаботочный "мозги" и управление. Так оно и лучше будет с точки зрения точности правдивости температуры, влажности окружающей и безопасности. Между собой блоки соединяются мягкой неэкранированной витой парой. 

Дальнейшая особенность это разводка платы управления и сенсора температуры. Вооружаемся, к примеру, инструкцией фирмы BOSCH по датчику BME280 Handling, soldering & mounting instructions . Откуда получаем что применять готовые китайские модули ввиде GY-BME280 можно но существенно лучше взять в руки лупу, паяльник и подковать блоху подпаять тончайшие проводки к LGA 8ми выводному корпусу самому дабы обеспечить тончайшие соединения не проводящие к датчику нагрев от платы и деталей. Сенсор таким образом как-бы "висит" на ногах над платой. В корпусе фрезером сделаны отверстия как рекомендует сам производитель. Помимо этого из пенопласта изготовлена перегородка термонейтральная обеспечивающая отсечку передачи тепла от MCU к термосенсору.

Силовая плата была разведена под оба варианта - работу с симистором ИЛИ работу с реле в качестве коммутатора нагревателей. Поэтому на ней есть много свободного места. Плата управления содержит сенсор, контроллер дисплея 2х сегментного, сам MCU esp8266 и регулятор задающий температуру необходимую в режиме ручном.

Вооружаемся тепловизором и проверяем в максимальных режимах оба блока. На фотографиях хорошо видно реальный нагрев силовой платы и слаботочной "мозгов".

Принципиальная схема устройства достаточно проста.

Прошивка имеет режим энергосбережения - отключает WIFI радиомодуль когда он не используется. с одной стороны это обеспечивает отсутствие паразитного нагрева устройства где расположен термодатчик, с другой стороны не тратит впустую ток и не фонит на частоте 2.4Ггц в эфир. 

"серверная" сторона предоставляет интерфейс для работы с ней в виде веб-странички.

 (to be continued).