Monitoring kotła grzewczego via WiFi / CAN

[cziter15]

Cześć,

Swoją przygodę z PCB zacząłem od monitora starego kotła a potem mostu WiFi na 433 MHz, który jest opisany w innym temacie na forum. Potem był licznik energii, którego akurat na forum nie wrzucałem.

Tym razem chciałbym pochwalić się innym projektem, który wyewoluował z wspomnianego na początku monitora starego pieca, który docelowo wymieniliśmy na kocioł na pellet. Wcześniejsza płytka, oparta na esp8266 pozwalała na monitorowanie temperatury na piecu oraz wyłączaniu bądź włączaniu pompki obiegowej. Kocioł został wymieniony, zgodnie z nadchodzącymi wymaganiami dotyczącymi smogu. Nie chciałem jednak tracić możliwości zdalnego podglądu...

PelletMon - zdalne monitorowanie kotła

Projekt nie powiem, był pójściem na żywioł. Kocioł posiada wyprowadzenia magistrali CAN a o ramkach danych i ich strukturze nie było wiadomo kompletnie nic. Początkowe testowanie magistrali CAN spowodowało kilka małych awarii kotła, co jak się okazało, wynikało ze złej terminacji (moduły testowe na płytce stykowej). Na szczęście awarie znikały po restarcie kotła.

Sporo czasu zajęło mi dojście do tego, co jest przesyłane w ramkach. Napisałem własny sniffer magistrali, który przesyłał po serial porcie dane interpretowane przez program CAN-Monitor-3000.

W ten sposób udało się wyłapać niektóre wartości, jednak z temperaturami miałem mały problem. Nie chciałem przecież czekać w kotłowni cały dzień, by poznać wartości dla skrajnych temperatur. Wpadłem na pomysł - bardzo ryzykowny - podstawienia własnej ramki z różnymi wartościami. Tak udało się zbudować tabelę interesujących wartości a na ich podstawie aproksymację funkcji - tutaj z pomocą przyszedł program CurveExpert.

Mając działające pomiary (co oczywiście zajęło kilka tygodni kombinowania "po godzinach") odebrałem w końcu zamówione płytki PCB. Urządzenie oparte jest o ESP32 i transceiver CAN.

Potem było dalej kombinowanie, między innymi z terminacją ale też i kodem 🙂
W międzyczasie przyszła obudowa, nawiercone zostały otwory oraz złożone gotowe urządzenie.

Urządzenie zostało zamontowane na kotle a ja jeszcze jakiś czas bawiłem się z wykresami. Oprogramowanie bazuje na moim frameworku ksIotFramework dla układów esp32 / esp8266. Dane przesyłane są do mojego brokera MQTT na VPS. Ponadto na VPS są też uruchomione forwardery/mosty do innych usług - Blynk oraz Beebotte. Z zewnątrz (IBM Bluemix) łączy się też NodeRED z dashboardem:

Co jeszcze zostało?

W planach było dodanie jeszcze czujnika odległości, by wykrywać poziom pelletu w zasobniku, jednak nie znalazłem jeszcze chwili na to.

Więcej info o projekcie - w jęz. angielskim:
https://hackaday.io/project/176557-pelletmon

Edytowano Kwiecień 11, 2021 przez cziter15
grafiki jako zalaczniki

[Treker (Damian Szymański)]

@cziter15 dzięki za opis ciekawy projektu! Wpis został właśnie zaakceptowany i jest już widoczny publicznie 🚀 Przypominam, że zdjęcia i załączniki należy umieszczać za pomocą opcji dostępnej w edytorze wiadomości. Więcej informacji na ten temat znajdziesz w tej krótkiej instrukcji. Popraw to proszę - z góry dziękuję za zrozumienie i pomoc w utrzymaniu porządku na forum 🙂

[H1M4W4R1]

Widzę, całkiem ciekawy projekt.

Zastanawia mnie tylko po co przepłacać za tantale na zasilaniu, chyba, że leżały sobie w szafce 😉 Jak korzystam z AMS to zwykle wystarczają ceramiki, elektrolity stosuję do projektów z przetwornicami, a tantale tylko jeżeli producent układu tak wskaże lub jeżeli projekt ma być odporny na wybuch bomby nuklearnej (wysokie temperatury). Tutaj jak widzę układ jest z dala od pieca, więc raczej zastosowanie tantali nie jest idealnym pomysłem, zwłaszcza, że ESP ma własną stabilizację zasilania.

Drugie zastrzeżenie to stosowanie 1206, ale to raczej takie osobiste uprzedzenie... Po co tyle miejsca marnować na rezystory i kondensatory? 0805 bez problemu się lutuje nawet na trzeźwo (bo wiadomo, że po piwie to ręce się nie trzęsą), a 0603 też jest dość proste, ale jeszcze nie zużyłem zasobów 0805, więc podejrzewam, że z Twoim wyborem 1206 było podobnie 😉 

Sam też myślę pomału o wyprowadzce i raczej postawię na dom poza miastem (bo jednak gdzieś trzeba zmieścić hobby, a nasze pożera trochę miejsca). Wtedy prawdopodobnie zrobię coś podobnego do swojego pieca, co bym nie musiał pilnować by dołożyć opał 😉 

W każdym razie... świetny projekt 😉 

[cziter15]

H1M4W4R1, dzięki 🙂

Tantale bo w sumie się przyzwyczaiłem i leżały razem zamówione z AMS1117 jakiś czas temu, a datasheet wyczytałem "solid tantalum capacitor". Optymalizować oczywiście można. Co do miejsca, ta PCB i tak jest na prawdę niewielka, mógłbym tam wsadzić mniejsze rozmiary ale mi na prawdę mocno się trzęsą ręce 😄. Jak się pokończy zapas, to chyba przerzucę się na montaż w fabie razem z zamawianiem PCB.

Samo urządzenie jest zamontowane na piecu (tylna jego ścianka).

Mam jednak inny problem ale to raczej poza tematem. Dzisiaj się zdarzyło kolejny raz, że kocioł nie wykrył, że palnik wygasł i dozował dalej pellet, przez co przesypało się aż do popielnika. Mechanizm detekcji płomienia bazuje na temperaturze spalin, co jest raczej mocno zawodną metodą. W ustawieniach kotła nic ciekawego nie ma i chyba będę musiał odezwać się do serwisu. Dzieje się tak w ciepłe dni, gdy kocioł wygasza się na dłuższy czas.

[Polecacz 101]

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

[H1M4W4R1]

10 minut temu, cziter15 napisał:

Tantale bo w sumie się przyzwyczaiłem i leżały razem zamówione z AMS1117 jakiś czas temu

No to się wyjaśniło 😛 Ja akurat mam "kilka" sztuk ceramików to zwykle ich używam (kilka czyli więcej niż 10 i mniej niż szpula 😄), ale w Twoim przypadku akurat poprę wybór tantali skoro wisi na piecu, to pewnie też łapie trochę temperatury, a jednak ceramiki i elektrolity z temperaturą najlepiej sobie nie radzą.

Co do "wsadzania" - mnie też ręce się trzęsą, ale 0402 idzie przylutować bez mikroskopu 😉 Chociaż ostatnio przerzuciłem się na pastę i piekarnik (taki mini za 120zł, sprawdza się idealnie). Pasta 100zł za 0.5kg i lecisz masową skalę 😉 Poprawki kolbą lutowniczą. To bardzo dobry sposób na lutowanie tych [cenzura] QFN... Muszę sobie zamówić z Chin podkładkę do nakładania pasty pod różne rozmiary (taką uniwersalną), bo kondensatory czy rezystory bez problemu mogę przylutować ręcznie, tak samo jakieś QFP czy TSSOP/SOP, ale pod QFN czy WSON już lepiej sobie nałożyć pastę...

Co do montażu w FABie to zależy, często jest opłacalny bo np. STM32L432KBU6 (który ciągle stosuję) kosztuje ~4.33$ w detalu na LCSC (10szt), a kupując w fabie przylutowane to koszt lutowania + bodajże 3.82$-, więc 0.5$ na sztuce to sporo mniej... Ale akurat ja lubię lutować (oprócz QFN... bo ciągle mi nie wychodzi, nawet BGA lepiej mi idzie, chociaż jego aż tak dużo nie robiłem).

Co do problemu to raczej wina metody, bo pamiętaj, że powietrze wbrew pozorom tak szybko nie stygnie, bo wciąż wewnątrz pieca panuje wysoka temperatura, która nagrzewa powietrze, więc temperatura spalin spada znacznie później niż wyłączenie palnika.

W każdym razie, liczę na nowszą, udoskonaloną wersję 😉 

[cziter15]

17 minut temu, H1M4W4R1 napisał:

piekarnik (taki mini za 120zł, sprawdza się idealnie)

Jaki piekarnik? Kiedyś chciałem DIY zrobić ale nie mam czasu na zabawę, chętnie kupię coś gotowego 🙂

17 minut temu, H1M4W4R1 napisał:

Co do problemu to raczej wina metody, bo pamiętaj, że powietrze wbrew pozorom tak szybko nie stygnie, bo wciąż wewnątrz pieca panuje wysoka temperatura, która nagrzewa powietrze, więc temperatura spalin spada znacznie później niż wyłączenie palnika.

No tylko ja tutaj nic nie mogę poradzić. Dziwi mnie, że taki kocioł trafia na rynek. W ustawieniach serwisowych nie ma nic na temat temperatury progowej dla zapalarki itp. Może kwestia softu ale to temat dla serwisu / obsługi kotła raczej, nie?

@Treker, zrobione 😉

Edytowano Kwiecień 11, 2021 przez cziter15

[H1M4W4R1]

10 minut temu, cziter15 napisał:

Może kwestia softu ale to temat dla serwisu / obsługi kotła raczej, nie?

To raczej temat dla dokumentacji technicznej, a do tej raczej dostępu nie zdobędziesz...

10 minut temu, cziter15 napisał:

Jaki piekarnik?

Exactly ten 😉 Nie mam PID'a, bo nie chciało mi się (jeszcze) bawić z ustawieniami i nie mam z tym za dużo doświadczenia... Ogólnie stosuję pastę o temperaturze topnienia 138*C (Sn42Pb58), więc zwykle w 170*C już ładnie się rozpływa, a samych komponentów raczej nie uszkodzę 😉. 

W mojej wersji piecyk działa na pełnej mocy cały czas (grzałki są podłączone bezpośrednio pod 230VAC) No i go zaizolowałem wełną termiczną, bo mocno się grzała góra obudowy 😉 Grzałki i wszystkie pokrętła są podpięte na konektory samochodowe. Przewody to w większości igielit, chociaż część jest termiczna (takie jak przy termoparach). Bodajże dioda zasilania jest wpięta na stałe, ale działa równolegle, więc można ją wyciąć jak przeszkadza.

Uziemienie jest podpięte do obudowy.  

10 minut temu, cziter15 napisał:

chętnie kupię coś gotowego

Jak znajdę chwilę to zrobię trzecie podejście do tego regulatora PID, ale to nie jest prosta sprawa... Ten piecyk ma bardzo dziwną charakterystykę nagrzewania (albo mój mózg jest taki dziwny), bo przy standardowych ustawieniach miałem ponad 50 stopni przestrzału...

EDIT: 
u mnie problemem nie jest czas (np. w tym miesiącu kontrakt mam podpisany na 2h pracy dziennie, oprócz tego jakieś robótki na szybko, które zajmują mało czasu). Problemem jest brak miejsca 😉 Jednak mieć cały warsztat elektroniczny, stanowisko z komputerem (2 monitory) i łóżko na 12m^2 to nie lada wyczyn 😉 

Edytowano Kwiecień 11, 2021 przez H1M4W4R1

[cziter15]

H1M4W4R1, wygląda na to, że mają buga w sofcie. Kocioł nie wykrywa poprawnie zgaszonego płomienia. Testowałem bez mojego modułu, więc nie miało prawa być żadnych zakłóceń z mojej strony. Problem wystąpił ponownie. Gdy w trakcie normalnej pracy z jakiegoś powodu przygasi się palenisko a temperatura spalin jest powyżej 50-60 stopni, to kocioł próbuje odpalić bez zapalarki, tak jakby wszystko było OK. Znalazłem jednak w ustawieniach, że moc dmuchawy w podtrzymaniu była ustawiona na 0 a to prowadziło do wygaszania płomienia. To rodziło też inne problemy - np. kocioł szybko wypadał ze stanu modulacji. Zobaczymy co będzie, w każdym razie i tak niebawem nas serwis nawiedzi - sezonowy przegląd.

Edytowano Kwiecień 17, 2021 przez cziter15

[cziter15]

Nie mogę edytować poprzedniego posta, w każdym razie udało się rozwiązać problem z kotłem.

Okazało się, że była ustawiona zbyt duża dawka wstępna paliwa, skutkiem czego zasypywało palnik a bez tlenu zapalarka nie dawała rady 🙂
Zmniejszyłem czas podawania i jak na razie jest w porządku!