Так ли холодно под "Наташей"?
Привет из Якутска! В эти дни температура около -50С
В связи с этим для меня стал как никогда актуальным вопрос "сколько все-таки градусов под Наташей?". Я уже давно пользуюсь "мобильным гаражом" и преимущества его использования знаю не понаслышке.
Чем измерять?
Чтобы регистрировать температуру нужен термометр и нужен раб, чтобы он время от времени выходил к машине и записывал показания с термометра. Но так как раб нынче стоит дорого, придется обойтись более дешевым решением. А именно для задач регистрации температуры используем электронную плату Ардуино нано. В качестве датчиков температуры используем датчики ds18b20, которые способны измерять в диапазоне от -55 до + 125 С. Чтобы была привязка к реальному времени, надо использовать часы на микросхеме ds1307. Полученные данные надо сохранять на карту памяти, чтобы потом открыть файл данных на ПК. Собранное устройство показано ниже
Из-за отсутствия модуля карты памяти пришлось выпаять плату с держателем SD карты из сломанной китайской автомагнитолы, подсмотрел в интернете как правильно подключить, какие резисторы использовать и самодельный модуль карты памяти был сделан (один день не мог добиться работоспособности по своей невнимательности, но как говорят "утро вечера мудренее", назавтра выявил причину, оказывается один контакт припаял не там где надо).
Вверху с батарейкой типа CR2032 это модуль реальных часов на микросхеме DS1307. Когда-то давно развел плату, спаял, так и валялся без дела, но теперь пригодился. Знаете ли вы, что эти часы на одной батарейке идут около 10 лет!? Нам так долго пока не надо, но информация для кругозора.
По центру, кто знает, наверняка узнал плату Ардуино нано, размеры совсем небольшие, но по возможностям не уступает плате Ардуино Уно, т.к. микроконтроллер стоит и там и здесь одинаковый Atmel Mega328P.
Слева в кучу собрал три датчика температуры на микросхеме ds18b20. Их специально изолентой соединил чтобы убедиться в одинаковости их показаний.
На скриншоте видно, что датчики показывают одинаковую температуру 21,7.....21,6.....21,7 С. Разница в показаниях в 0,1 С несущественна. Нужно отметить, что данные датчики являются откалиброванными на заводе-изготовителе и их показаниям можно более-менее доверять (в технической документации указано, что погрешность измерения в диапазоне от -10 до +85 С ±0,5, в диапазоне от -55 до -10 и с +85 до +125С может быть ±2 град). Это не уличный оконный термометр, который у многих часто "врет" за счет того, что столбик со временем опускается и при реальной температуре -45С он показывает -50С. А потом эти снимки уходят через ватсап или инсту гулять и удивлять обитателей других регионов или даже мира.
К данному устройству можно подключить множество таких датчиков температуры, чуть ли не сотнями, благодаря тому, что каждый датчик имеет свой уникальный адрес (как и домофонные ключи) и для считывания данных не надо выделять отдельный контакт устройства, все 100 датчиков можно подключить к одному контакту и все они будут прекрасно работать, данные не перепутаются при получении.
Я же подключил 3 датчика, их можно расположить один на улицу, один под наташу и один в салоне авто, а можно и по-другому, например улица, под наташей и на двигателе.
Прошивку проверил, работает, данные сохраняются раз в минуту на карту памяти в виде файла datalog.txt. Теперь надо собрать все в корпус и подключить источник питания.
Корпус взял такой, это маленький полипропиленовый контейнер от другого электронного устройства.
Изолентой изолировал отдельные модули устройства и запихнул все в корпус. В самом верху лежит Ардуино, на нем имеются светодиоды, которые сообщают мне, когда устройство подключено. Кроме того, Ардуино надо перезагружать кнопкой сброса, которая находится на самой плате после каждой вставки карты памяти, чтобы запись данных началась корректно. В противном случае контроллер данные не записывает на карту.
Ну и подключил устройство к свинцовой аккумуляторной батарее. Пару месяцев назад прикупил аккумулятор, хотел заменить аккумулятор в электронных весах, но я прогадал с напряжением (в весах аккум был на 4 В, а я взял на 6 В). Теперь и он пригодился. Почему применил свинцовую батарею? Потому что свинцовая батарея является наиболее морозостойким элементом питания. Мог бы использовать литиевые аккумуляторы, но при температурах ниже -20 С литий сдохнет, а свинец служит до куда более низких температур. При грубом расчете этот аккумулятор емкостью 2,8Ач должен обеспечить работу моего устройства (потребление 20 мА) в течение 140 ч или почти 6 суток. Неплохо.
А теперь, собственно, данные измерений.
Измерение №1
Что и как сделал: регистратор температуры положил на пол в салоне, один из датчиков имеет короткий провод и всегда находится рядом с устройством, т.е. там же, в салоне на полу, второй датчик расположил под машиной в районе двигателя (в трех-четырех см от поверхности "земли")
третий датчик положил подальше от машины (насколько хватило длины провода), а саму машину накрыл наташей.
На следующее утро получил данные и построил график.
По рисунку видно, что, во-первых, машина при температуре на улице -42-43 С за 13 часов завелась всего лишь дважды (температура на запуск -5С, время работы 20 мин). Я то сам предполагал, что машина как минимум трижды заводится при таких температурах, но, как видно, ошибся. Во-вторых, температура под Наташей примерно на 10 градусов теплее, чем на улице, и это еще на уровне "пола". Вероятно, выше от земли, еще теплее. Конечно же в такие лютые морозы, ходовка все равно остывает и не сравнить мягкость езды после наташи и после теплого гаража, но есть "но". После выезда с теплого гаража все равно происходит быстрое остывание ходовой части и минут через 10-15 разница ощущаться не будет.
Измерение №2
Сотрудник подсказал такую тему: измерить температуры в зависимости от длительности работы двигателя, т.е. измерить изменение температуры при автозаводе с длительностью 20 мин и при длительности 30 мин. Предполагается, что при работе двигателя в течение 30 мин машина будет заводиться лишь 1 раз за ночь (у меня больше 13 ч). Учитывая, что в момент запуска двигатель потребляет больше топлива (из-за высоких оборотов до прогрева), а после прогрева кушает мало, то режим запуска двигателя с немногим более продолжительным периодом работы (30 мин вместо 20 мин) будет иметь весьма неплохой экономический (в плане экономии топлива) эффект. И это несмотря на -45--50С за бортом, только представьте!
Что и как сделал: регистратор расположил под автомобилем (помните, что один из датчиков имеет короткий провод? просто с салона не мог дотянуться до подкапотного пространства и улицы одновременно), второй датчик расположил рядом с датчиком сигнализации, а третий датчик установил на улице.
На следующее утро получил данные и построил график
Из графика видно, что датчик сигнализации привирает, двигатель должен запускаться при -5С, а тут видно, что запуск происходит почти при -10С. Вероятно разница вызвана тем, что датчик сигналки стоит вплотную к элементу двигателя (а именно к патрубку термостата), а датчик регистратора находится рядом, но не в контакте.
Разница температур на улице и под наташей на уровне земли на этот раз оказалась еще больше, где-то 15 градусов, т.е. под наташей около -30, а снаружи -46С.
Машина опять-таки запустилась дважды за 14 ч простоя.
Вечером изменил время работы двигателя автомобиля с 20 мин на 30 мин и включил регистратор. На завтра получил следующее.
Я был несколько разочарован несостоятельностью предположения, что возможно машина при работе в течение 30 мин нагреется настолько, что за ночь успеет остыть лишь один раз и, соответственно, один лишь раз завестись. Но данные свидетельствуют о том, что машина все равно завелась дважды за ночь. Температура на улице была примерно одинаковой что в этот раз, что днем раньше, поэтому сваливать вину на резкое понижение температуры не представилось возможным.
Далее приведен график наложения остывания двигателя после работы в течение 20 и 30 мин.
Разница по времени действительно имеется, т.е. двигатель при 30 мин работы нагревается сильнее и выделившегося тепла хватает на остывание немного дольше, чем если бы двигатель работал 20 мин. Но разница составляет всего лишь 24 мин. Стоит ли добавлять ко времени работы двигателя +10 мин, чтобы выиграть 24 мин при остывании? Я лично оставлю время работы двигателя 20 мин, т.к. все равно за ночь авто будет дважды заводиться, было бы, к примеру, что авто при 30 мин работы заводится лишь 1 раз, то был бы смысл ставить время работы 30 мин.
По графику заметно, что 30 мин работы достаточно, чтобы двигатель нагрелся до состояния когда термостат полностью открыт. Сделал надписи на графике. Когда термостат открылся начала циркулировать ОЖ из относительно более холодных частей и это было зафиксировано как "впадинки" на кривой синего цвета.
В чем смысл поста и исследований?
А в том чтобы узнать и показать автомобилистам то, что отражено в выводах
Выводы
1. Под наташей намного теплее. Разница на уровне земли в сравнении с уличной температурой составляет минимум 10-15 градусов. Ощутимо. Выбирайте, либо -50С, либо -35С, что лучше?
2. Автомобиль, примерно моей комплекции (Тойота Ипсум 1998 гв, 3S-FE), при температуре минус 45-50С под китайской Наташей заводится дважды за "ночь" (более 12 ч).
3. Оптимальным временем работы двигателя является 20 мин. Но если хотите чтобы салон к выходу был теплее, конечно надо, чтобы двигатель работал дольше.
Как обычно пишут в конце "Это мой первый пост на Пикабу, прошу особо не пинать!" :)