Длинная история о создании простейшего цифрового термостата на PIC микроконтроллере

Жила была Toyota Starlet лохматого года выпуска. В один прекрасный момент она была приобретена моей супругой за небольшие деньги. И всё было бы нормально, если б не одно но. В зимние холода печка у этой козявки выдавала чуть тёплый воздух. Решение проблемы производилось системно. Термостат системы охлаждения заменён на новый, произведена полная замена охлаждающей жидкости, сама печка заменена на другую (тоже не новую, но по виду вполне ещё ничего). Производилось всё это не в один день, а постепенно и хотя улучшения и были, но они были незначительными, а недавние морозы в минус 40 градусов по товарищу Цельсию, окончательно утвердили мысль в низкой эффективности произведённых действий. Тем более с чем сравнивать есть, по крайне мере в моём авто (тоже далеко не новом и тоже импортном) печка жарит вполне прилично. Вот тут-то я и задумался о более эффективных мерах по увеличению жароспособности автомобильной печки моей супруги.

Для начала обратимся к теории и хотя я в формулах не силён, всё же попробую разобраться.

Расчётная тепловая нагрузка отопительного прибора (Ккал/ч), в общем случае определяется по формуле: Q = K * F * ∆t , где:
К - коэффициент теплопередачи прибора Ккал/( м²*час* °С ),
F -площадь поверхности прибора м².,
∆t -температурный напор °С, определяемый по формуле: ∆t = 0,5 * ( t₁ + t₂ ) - t_окр. , где:
t₁-температура теплоносителя на входе,
t₂- температура теплоносителя на выходе,
t_окр.- температура окружающего радиатор воздуха.

Теперь давайте посмотрим, как можно повлиять на лучшую работу печки (при равной температуре окружающего воздуха) меняя переменные в формуле:

1. Увеличить коэффициент теплопередачи печки. При этом коэффициент зависит от материала, из которого сделана печка. По внешнему виду, штатная печка у этой Старлетки изготовлена из меди, а медь один из лучших теплопроводящих материалов, так что увеличивать уже некуда. Вариант не пригоден
2. Увеличить площадь поверхности нагрева, а попросту воткнуть более мощную печку. Хороший вариант, тем более с завода некоторые Старлетки выходят в «северном» исполнении (для сурового климата северного Японского острова Хоккайдо) с более мощной печкой, но б/у «северную» печку найти нереально, а новая печка для этой иномарки стоит столько же, сколько сама б/у Старлетка. Так что этот вариант тоже не приемлем.
3. Увеличить температуру теплоносителя на входе. Тут всё просто. Охлаждающая жидкость, являющаяся для печки теплоносителем, не поднимется выше рабочей температуры двигателя. Этого не допустит термостат, который будет стравливать перегретую ОЖ в радиатор охлаждения, одновременно подмешивая остывшую ОЖ из радиатора в малый контур. Поэтому и этот вариант не применим.
4. Увеличить температуру теплоносителя на выходе. А вот тут порассуждаем. Итак, почти на всех автомобилях печки снабжены вентилями, которые управляются из салона. Стоит «придавить» напор ОЖ, как циркуляция уменьшается и печка начинает меньше греть, при этом температура ОЖ на входе неизменна, а вот на выходе резко падает. На лицо уменьшение расхода ОЖ, а соответственно падение теплового напора. Теперь откроем вентиль на полную и печка начнёт греть куда лучше, при этом температура ОЖ на входе та же, а вот на выходе заметно стала выше. Другими словами увеличили расход теплоносителя, т.е. увеличился тепловой напор. Отсюда вывод: если улучшить циркуляцию ОЖ, то можно увеличить теплоотдачу печки. Вариант приемлем!!!

Заглянем в автомобиль. Штатная помпа, приводимая во вращение двигателем, на малых оборотах (при движении в городских условиях) создаёт небольшую циркуляцию ОЖ через печку, прибавим сюда ещё конструктивную особенность дешёвенького автомобильчика, морозы под минус сорок и получим картину в холодных тонах в зимнюю стужу. Ну а теперь прибавим сюда теорию, а именно, подключив дополнительную электрическую помпу в разрыв шлангов печки. Увеличив циркуляцию ОЖ в независимости от оборотов двигателя мы увеличили тепловой напор, а соответственно и теплоотдачу печки. Теперь теорию нужно проверить на практике.

В качестве электрической помпы был выбран насос фирмы BOSCH _{( номер 0 392 020 024 )}. Небольшой, тихий, производительный, НАДЁЖНЫЙ, с кучей положительных отзывов, он был приобретён за 1500 рублей в интернет-магазине.

Применение дополнительной электрической помпы в системе охлаждения имеет ряд достоинств:

• увеличивает тепловую нагрузку отопительного прибора (печка начинает сильнее греть);
• позволяет обогревать салон автомобиля при неработающем двигателе (например, во время непродолжительных остановок)
• позволяет оптимальнее прогревать двигатель системами предпускового подогрева за счёт принудительной циркуляции охлаждающей жидкости.

Теперь о подключении. Коммутировать помпу можно и кнопкой, ток там около полутора ампер, однако делать это придётся часто и есть шанс просто забыть её включить или выключить. Зачем нам работающая помпа летом? Будет она изнашиваться и кушать лишний бензин. Ну а зимой, пока допрёт скрипучими замёрзшими мозгами, отчего так холодно в машине, уже и включать поздно будет. К тому же, ручное управление электроприбором в эру цифровых и нано... технологий – это не наш метод. Поэтому было решено сообразить что-нибудь простое, недорогое и, главное, автоматическое. Что б раз поставил и забыл. И пусть оно там само соображает, когда включить помпу, а когда её выключить.

Собственно говоря, именно под эту цель и был разработан простейший цифровой термостат на PIC микроконтроллере.

[НАЗАД][мои проекты]