Jaki termostat do terrarium: on/off, pulsacyjny czy ściemniający

Kupiłem trzeci termostat, bo dwa pierwsze były tanie. To jest cała historia mojego terrarium i mógłbym na tym skończyć, ale zostały mi jeszcze trzy lata logów, więc rozwinę.

Kiedy zaczynałem, wpisałem w wyszukiwarkę „termostat do terrarium" i dostałem czternaście sklepów. Każdy sprzedawał to samo urządzenie za pięćdziesiąt złotych z opisem „utrzymuje stałą temperaturę". Utrzymywał. Stale złą.

Problem polega na tym, że słowo „termostat" oznacza trzy zupełnie różne urządzenia, które robią trzy zupełnie różne rzeczy z prądem. I dopóki nie wiesz, które z nich trzymasz w ręku, dobierasz je do grzejnika losowo.

Trzy sposoby na to samo zadanie

Zadanie jest proste: masz grzejnik, masz sondę i masz nastawę. Trzeba tak podawać prąd do grzejnika, żeby sonda pokazywała nastawę. Cała różnica siedzi w słowie „tak".

On/off to najprostsza możliwa odpowiedź. Sterownik ma przekaźnik, przekaźnik ma dwa stany. Jest zimno, to włącz. Jest ciepło, to wyłącz. Nic pomiędzy.

Pulsacyjny też ma tylko dwa stany, ale przełącza się między nimi kilkanaście razy na minutę i zmienia proporcję czasu włączenia do czasu wyłączenia. Grzejnik dostaje krótkie impulsy, a że ma bezwładność cieplną, uśrednia je sobie i grzeje mocą pośrednią. To jest ta sama idea, co PWM, którym w elektronice reguluje się jasność diody, tylko dużo wolniejsza.

Ściemniający nie przerywa zasilania. Obcina fragment każdej połówki sinusoidy napięcia sieciowego, dzięki czemu grzejnik dostaje mniej energii, ale w sposób ciągły. Żarnik świeci słabiej, zamiast migać.

Trzy podejścia, jedno zadanie. Wykres z mojego Pi pokazuje różnicę lepiej niż akapit:

Ta czerwona piła to nie jest usterka. Tak wygląda poprawnie działający tani termostat.

Histereza, czyli dlaczego piła jest piłą

Gdyby sterownik on/off włączał grzanie dokładnie przy 31,99 °C i wyłączał przy 32,01 °C, przekaźnik klikałby kilkanaście razy na minutę i zużyłby się w kilka tygodni. Żeby tego uniknąć, producent wpisuje w oprogramowanie histerezę: pasmo nieczułości wokół nastawy. Grzanie włącza się dopiero, gdy temperatura spadnie o pełne X stopni poniżej nastawy, i wyłącza dopiero, gdy przekroczy ją o X stopni.

Histereza 2 °C brzmi niewinnie, dopóki nie zobaczysz jej na wykresie.

Do tego dochodzi bezwładność. Mata grzewcza po odcięciu zasilania nie stygnie natychmiast — jeszcze przez kilka minut oddaje ciepło zgromadzone w podłożu. Więc temperatura przelatuje ponad górny próg. A gdy sterownik w końcu włączy grzanie, minie kilka minut, zanim cokolwiek dojdzie do sondy — więc przelatuje też pod dolny próg. Histereza plus przeregulowanie w obie strony i mamy z dwóch stopni prawie cztery.

Producent nie podał histerezy w żadnym miejscu — ani na opakowaniu, ani w instrukcji, ani na stronie. Nie dlatego, że to tajemnica, tylko dlatego, że nikt o nią nie pyta. Gdy piszesz do producenta i pytasz wprost, czasem odpisze. Mnie odpisali: „około 1 °C". Wykres mówi co innego, ale w ich obronie: oni mierzyli histerezę sterownika, a ja mierzyłem temperaturę w terrarium. To nie jest to samo i to jest właśnie sedno sprawy.

Który do czego

Kluczowe pytanie brzmi: czy Twój grzejnik świeci?

Ostatni wiersz jest ważny, więc powtórzę go osobno: świetlówki UVB nie podłącza się pod termostat. Ani pod pulsacyjny, ani pod ściemniający. Świetlówka to nie grzejnik i jej zadaniem nie jest podnoszenie temperatury. Sterowanie jej mocą zmienia widmo, a nie tylko jasność. Świetlówka idzie na zegar, kropka.

Co dokładnie mierzy Twoja sonda

To jest miejsce, w którym najczęściej się przewracam ja i wszyscy, których znam.

Sonda przyklejona taśmą do spodu szyby, nad matą, mierzy temperaturę szyby. Nie podłoża, nie powietrza, nie zwierzęcia — szyby. Jeżeli ustawisz na tej sondzie 32 °C, to na powierzchni podłoża, pod trzema centymetrami substratu, będzie znacznie mniej. U mnie ta różnica wynosiła 5,8 °C przy warstwie 3 cm mieszanki piaskowo-glinianej.

To nie jest błąd termostatu. To jest błąd interpretacji.

Ja steruję z punktu B, bo to jest powierzchnia, na której faktycznie leży zwierzę. Punkt A trzymam jako podgląd, żeby wiedzieć, czy mata sama się nie przegrzewa. Punkt C jest ciekawy, ale niczym nie steruje.

Czego naprawdę szukać w opisie produktu

Sklepy podają moc wyjścia, kolor obudowy i to, że urządzenie jest „precyzyjne". Rzeczy, które mają znaczenie, wyglądają tak:

• typ wyjścia — przekaźnikowe (on/off), pulsacyjne, ściemniające; jeśli nie napisano, prawie na pewno przekaźnikowe;
• histereza i czy da się ją ustawić; sterowniki z regulowaną histerezą pozwalają zejść do 0,5 °C i to zmienia wykres nie do poznania;
• rozdzielczość odczytu — 0,1 °C czy 1 °C; przy rozdzielczości 1 °C sterownik nie ma jak trzymać wąskiego pasma, bo nie widzi różnicy;
• maksymalne obciążenie oraz, przy ściemniaczach, minimalne — dolny próg regulacji potrafi być wyższy niż moc małej żarówki;
• funkcja spadku nocnego — jeśli jej nie ma, dokłada się osobny zegar, co komplikuje układ.

Nie znalazłem jeszcze polskiego sklepu, który podawałby histerezę w karcie produktu. Znalazłem za to producentów, którzy podają ją w dokumentacji technicznej, i to jest jedyne miejsce, gdzie warto szukać.

Sterownik własnej roboty: tak, ale nie do grzania

Pi steruje u mnie oświetleniem, zbiera odczyty z siedmiu czujników, rysuje wykresy i wysyła mi na telefon powiadomienie, gdy coś odjedzie od zakresu. Nie steruje grzaniem i nie będzie.

Powód jest zawodowy. Piszę oprogramowanie od dziesięciu lat i wiem, ile rzeczy potrafi pójść nie tak: zawieszony proces, pełny dysk, aktualizacja jądra, karta SD, która po dwóch latach zamienia się w cegłę. W serwerowni takie zdarzenie oznacza alert. W terrarium oznaczałoby grzałkę, która została włączona i nie ma kto jej wyłączyć.

Dlatego moja automatyka wisi obok, a nie w torze bezpieczeństwa. Grzejnik jest podłączony do sprzętowego termostatu z niezależną sondą, który działa nawet wtedy, gdy Pi leży. Kod może mi popsuć wykres. Nie może popsuć zwierzęcia.

Jeśli chcesz zrobić to samo, zostaw sobie tę zasadę: automatyka dokłada wygodę i dane, a nie zastępuje ostatniej linii zabezpieczenia.