Причины и постановка задачи.
Прошло уже больше года с того момента как я запустил проект «Моя вода» в работу. Система, как и писал ранее, рассчитана на работу 24х7. За это время, каких либо сбоев в работе, относящихся непосредственно к системе, не было. Из самых заметных происшествий — незначительно потек водоблок от ЕК на видеокарте. Но всё закончилось благополучно. Отсутствие проблем не означает, что систему больше некуда развивать и у неё нет недостатков.
При проектировании я допустил ряд ошибок. В частности я немного ошибся со смотровым окном на задней крышке — как итог, не очень удобно контролировать уровень охлаждающей жидкости. Крышку я уже доработал и заказал. В скором времени она будет готова.
Для большего удобства перенес клапан и переделал заправочную систему. Клапан перенесен наружу, заправка осуществляется теперь через резервуар. Но самая фундаментальная проблема, которая при запуске проекта была заметна, но на тот момент не напрягала, со временем эксплуатации сильно проявила себя. Я в начале отмечал, что присутствует едва слышимый писк от помп. На тот момент я посчитал это не значительным недостатком. Но со временем я понял, что сильно ошибся. В какие-то моменты этот писк становился настолько слышимым, назойливым и раздражающим, что пришлось заняться исследованием проблемы.
Во-первых, я «послушал» спектрометром насколько всё плохо и на каких частотах.
Оказалось, что назойливый писк от помп идет на частотах от 600Гц до 750Гц в зависимости от оборотов — диапазон чувствительный для слуха. Есть диапазон оборотов на которых писк отсутствует либо его уровень ниже предела слышимости. Каждая из помп «пищит» на своей частоте, даже при одинаковых оборотах. Если обороты на максимуме, писка нет. Если снизить обороты до 3000-3200 об/мин, то писка тоже нет.
Во-вторых, место установки системы такое, что происходит усиление писка за счет переотражений звука от стен, и один из максимумов приходится как раз на моё рабочее место. Попытки каким-то образом заглушить этот писк не увенчались успехом. Удалось немного снизить уровень путем заглушения с помощью материалов для автомобильного шумопоглощения. Но это «немного» было видно только на спектрометре и на слух никак не ощущалось.
Я обратил внимание на тот факт, что когда я отрабатывал софт и проверял помпы на стенде, то никакого заметного писка не фиксировал. Размышляя о том почему может возникать писк, почему он есть не на всех оборотах, почему каждая из одинаковых помп пищит на своих, пусть и близких частотах, я обратил внимание на обратные клапаны. Клапан имеет в своем составе тарелку, которая в отсутствии давления прижимается пружиной. Когда помпа прокачивает воду, она преодолевает сопротивление пружины, клапан открывается, вода проходит по контуру. Помпа качает воду не непрерывно, а порциями, судя по всему у меня образовался резонирующая система между помпой, и обратным клапаном, точнее с подпружиненной тарелкой клапана.
Поскольку длины патрубка от помпы до клапана у меня немного отличаются, то этим можно объяснить различие в частотах. Впрочем - это гипотеза. Для внедрения трехходового крана (или клапана) у меня было еще несколько соображений:
- система с обратными клапанами хоть дубовая и надежная, но выглядит несколько архаично;
- обратные клапаны хоть и высокого качества, но всё же снижают поток на 8-10%;
- монтаж «сантехники» довольно сложный.
С учетом всех этих факторов я решил сделать / или купить управляемый трехходовой кран или клапан. В дальнейшем буду называть и так и так. Но для начала надо попробовать описать что же нам нужно, исходя из задач.
Задача на первый взгляд довольно проста: Перенаправлять поток охлаждающей жидкости на работающую помпу, чтобы жидкость не проходила через помпу, которая в данный момент выключена. Управляться устройство должно с помощью Arduino Mega 2560.
Теперь надо сформулировать требования более подробно или иными словами понять чего нам нужно:
1. Присоединение осуществляется с помощью шлангов 10х16. Переходники не желательны;
2. Устройство должно иметь минимальное сопротивление потоку — следовательно должно иметь проходное сечение не меньше диаметра шланга;
3. Переключение должно осуществляться за время не более 1-5 секунд;
4. Должна обеспечиваться герметичность — т.е поток не должен проходить через выключенную помпу. Герметичность устройства в целом — само собой;
5. Управление с помощью Arduino Mega 2560. Это подразумевает наличие моторедуктора или иного исполнительного механизма, управляемого электронно;
6. Пиковое потребление не должно превышать мощность установленного блока питания — 200Вт, а на деле должно быть существенно ниже — не более 50Вт;
7. Устройство будет устанавливаться в существующую систему, следовательно, должно подходить по размерам. Размер не более: высота 100мм, ширина 100мм, глубина — 80мм. Меньше можно, больше нет;
8. Поскольку система используется дома, то уровень шума в момент переключения должен быть приемлемым и не пугать домашних;
9. Температурный диапазон, исходя из практики от +8 до +55 градусов Цельсия;
10. Расчетное давление — считаем нулевым, или не большим. Вся система имеет атмосферное давление. Если устройство будет выдерживать не большое давление 0,1 — 0.3 атмосферы, то будет приемлемо;
11. Поскольку минимальная частота переключения помп один раз в сутки, то в остальные моменты устройство бездействует. В режиме бездействия не должно быть никакого потребления энергии;
12. Устройство должно выдержать минимум 2000 переключений — пять лет службы. Пункт во многом спекулятивный, так как полноценные испытания делать не хочется;
13. Цветовое исполнение — черный или красный, поскольку основная система выполнена в таком цветовом сочетании;
Вот вроде бы и всё. В следующей части проведем анализ рынка и попробуем определиться: купим готовое или придется создавать самостоятельно.
