Controle de aquecimento¶
Nesta página você conecta sensores, configurações e a parte de potência em uma lógica funcional. O dispositivo mantém a temperatura especificada no gabinete, protege o aquecedor de superaquecimento e responde aos comandos do portal.
A lógica é executada em loop() perto do atendimento de rede. Todos os temporizadores e limites são não-bloqueantes, sem delay().
O que deve acontecer¶
O comportamento do gabinete consiste em três regras simples:
- Manutenção de temperatura. Se o ar no gabinete está mais frio que a meta na quantidade de histerese — ligar aquecimento. Quando atingiu a meta — desligar.
- Proteção do aquecedor. O termistor controla o próprio aquecedor. Se ele superaqueceu acima do permitido — o aquecimento desliga independentemente da temperatura do ar.
- Ventilador. Liga para dispersar o calor pelo gabinete e desliga quando o aquecimento não é necessário.
Chaves de aquecedor e ventilador¶
O controlador liga o aquecedor e ventilador através de uma chave: módulo MOSFET (versão A) ou SSR (versão B) — veja Esquema de conexão. Do ponto de vista do código, é apenas um pino GPIO: HIGH — ligado, LOW — desligado.
Descrever tal chave com uma pequena estrutura e ter duas instâncias — para o aquecedor e ventilador. Adicione isto a src/main.cpp (antes de setup()):
struct GpioOutput {
int pin;
void begin() { pinMode(pin, OUTPUT); digitalWrite(pin, LOW); }
void on() { digitalWrite(pin, HIGH); }
void off() { digitalWrite(pin, LOW); }
};
static GpioOutput myHeater{4}; // GPIO4 — controle do aquecedor
static GpioOutput myFan{5}; // GPIO5 — controle do ventilador
Os números de pino são os mesmos de Esquema de conexão. Em setup() ambas as chaves devem ser inicializadas: myHeater.begin(); e myFan.begin();.
Estado seguro no início
begin() imediatamente define LOW — aquecedor e ventilador desligados, até a lógica decidir o contrário. Isto é importante: ao ligar a energia, o aquecedor não deve ficar aceso acidentalmente.
Manutenção de temperatura por histerese¶
Para um gabinete em 40–45 °C, histerese simples é suficiente: o aquecimento liga e desliga em torno da meta. É mais simples que PID completo e para manutenção suave de calor funciona de forma confiável.
A temperatura-alvo e histerese são tiradas do menu (menu.target_temp, menu.hysteresis) — ele já está conectado no capítulo 6. Adicione uma flag de estado e função de decisão:
static bool s_heating = false;
static void controlLoop() {
float air = s_link.telemetry.airTempC[0]; // SHT31
float target = (float)menu.target_temp; // do menu
float hyst = (float)menu.hysteresis; // do menu
if (air < target - hyst) {
s_heating = true; // esfriou — aqueça
} else if (air >= target) {
s_heating = false; // atingiu meta — parar
}
}
A temperatura-alvo e histerese são tiradas do menu — o usuário as muda do portal.
Proteção do aquecedor por termistor¶
O ar aquece lentamente, mas a espiral do aquecedor — rapidamente. Sem controle separado, o aquecedor terá tempo de superaquecer antes de o ar atingir a meta. Portanto, o termistor do aquecedor define um limite rígido.
static const float HEATER_MAX_C = 80.0f; // limite de temperatura do aquecedor
static void applyHeater() {
float heaterTemp = s_link.telemetry.heaterTempC[0]; // termistor
bool allow = s_heating && heaterTemp < HEATER_MAX_C;
if (allow) {
myHeater.on();
s_link.telemetry.heaterPower01[0] = 1.0f; // refletir na telemetria
} else {
myHeater.off();
s_link.telemetry.heaterPower01[0] = 0.0f;
}
}
Limite do aquecedor — é proteção, não configuração de clima
HEATER_MAX_C limita a temperatura do próprio aquecedor, não do ar. O valor depende do design do aquecedor e dos materiais do gabinete. Escolha com margem abaixo da temperatura em que peças plásticas deformam — veja Materiais termoresistentes.
Para aquecimento mais suave em vez de ligar/desligar "tudo ou nada", você pode controlar potência via PWM, e o campo heaterPower01[0] aceita valores de 0.0 para 1.0. Para um gabinete com manutenção suave de calor, a lógica simples acima geralmente é suficiente.
Ventilador¶
O ventilador dispersa o calor pelo gabinete. Lógica mais simples — ligá-lo junto com o aquecimento:
static void applyFan() {
bool fanOn = s_heating; // girar enquanto aquece
if (fanOn) myFan.on(); else myFan.off();
s_link.telemetry.fanOn[0] = fanOn; // refletir na telemetria
}
No controlador em série, o ventilador é controlado pela temperatura com limites separados de ligação e desligação (por exemplo, liga a 55 °C, desliga a 35 °C), para que ele não oscile no limite. Para um gabinete você pode aplicar a mesma abordagem, vinculando os limites a parâmetros do menu.
Montando em loop()¶
void loop() {
s_link.loop(); // rede e autopublicação
// sensores (veja passo "Sensores"):
s_climate.tick(millis());
SensorReading c = s_climate.get();
if (c.ok) {
s_link.telemetry.airTempC[0] = c.temperature;
s_link.telemetry.airHumidityPct[0] = c.humidity;
}
s_link.telemetry.heaterTempC[0] = readHeaterTempC();
controlLoop(); // decidir se aquece ou não
applyHeater(); // aplicar ao aquecedor + proteção
applyFan(); // aplicar ao ventilador
}
Os campos de telemetria (heaterPower01, fanOn) a fachada publica automaticamente — no portal você vê se o dispositivo está aquecendo agora e se o ventilador está funcionando.
Comandos do portal¶
O portal envia iniciar e parar a manutenção de calor como comandos. O handler é registrado pelo método s_link.onCommand(nome, callback) — depois de s_link.begin(). Comandos de ação chegam com nome invoke e campo action (função do menu, por exemplo storage.start / storage.stop).
Para análise JSON, você precisa dos cabeçalhos <ArduinoJson.h> e <string.h> (para strcmp) — adicione-os aos outros #include no início do arquivo. O próprio handler é definido em setup():
s_link.onCommand("invoke", [](JsonObjectConst data) {
const char* action = data["action"] | "";
if (strcmp(action, "storage.start") == 0) {
s_heating = true;
s_link.status.mode[0] = iDryer::UnitMode::Storage;
s_link.status.targetTempC[0] = (float)menu.target_temp;
s_link.publishStatusNow();
} else if (strcmp(action, "storage.stop") == 0) {
s_heating = false;
myHeater.off();
s_link.status.mode[0] = iDryer::UnitMode::Idle;
s_link.publishStatusNow();
}
});
storage.start/storage.stop— as mesmas funções que você definiu no menu; o portal desenha botões a partir delas.iDryer::UnitMode::Storage— modo de manutenção suave de calor. Este é o modo principal do gabinete.s_link.status.mode[0]etargetTempC[0]mostram no portal o estado atual da câmera.- Chame
publishStatusNow()depois de cada mudança de status para que o portal veja imediatamente, não esperando pelo temporizador.
Sem delay() no handler
O handler onCommand é chamado de um callback de rede. Qualquer bloqueio dentro dele quebra a sessão MQTT. Mude flags e status, mas faça o trabalho real em loop().
Completo src/main.cpp após este capítulo¶
Este é o arquivo final e completo do dispositivo. Novas linhas em relação ao capítulo anterior são marcadas // ← capítulo 7. Este mesmo arquivo está como exemplo pronto na pasta example/09-cabinet/ do repositório e é compilado com pio run -e cabinet.
O que foi — src/main.cpp após o capítulo 6
#include <iDryer.h>
#include <Wire.h>
#include <math.h>
#include "Sht31ClimateSensor.h"
#include <menu_state.h>
static const iDryer::Config CFG = {
.deviceType = iDryer::DeviceType::Dryer,
.unitsCount = 1,
.hasHeater = true,
.hasFan = true,
.hasAirTemp = true,
.hasAirHumidity = true,
.hasHeaterTemp = true,
.telemetryPeriodMs = 5000,
.statusPeriodMs = 10000,
.hardwareVersion = "1.0",
.firmwareVersion = "0.1.0",
.model = "DIY Storage Cabinet",
};
static iDryer::Link s_link(CFG);
static Sht31ClimateSensor s_climate(&Wire);
static bool s_climateOk = false;
static const int THERM_PIN = 2;
static const float SERIES_R = 4700.0f;
static const float NOMINAL_R = 100000.0f;
static const float NOMINAL_T = 25.0f;
static const float BETA = 3950.0f;
static float readHeaterTempC() {
int raw = analogRead(THERM_PIN);
float v = (float)raw / 4095.0f;
float r = SERIES_R * (1.0f - v) / v;
float tK = 1.0f / (1.0f / (NOMINAL_T + 273.15f) + logf(r / NOMINAL_R) / BETA);
return tK - 273.15f;
}
void setup() {
Serial.begin(115200);
Wire.begin(8, 9);
s_climateOk = s_climate.begin();
menu.initDefaults();
s_link.begin();
}
void loop() {
s_link.loop();
if (s_climateOk) {
s_climate.tick(millis());
SensorReading r = s_climate.get();
if (r.ok) {
s_link.telemetry.airTempC[0] = r.temperature;
s_link.telemetry.airHumidityPct[0] = r.humidity;
}
}
s_link.telemetry.heaterTempC[0] = readHeaterTempC();
}
#include <Wire.h>
#include <ArduinoJson.h> // ← capítulo 7 (onCommand: JsonObjectConst)
#include <string.h> // ← capítulo 7 (strcmp)
#include <math.h>
#include <iDryer.h>
#include "Sht31ClimateSensor.h"
#include <menu_state.h>
static const iDryer::Config CFG = {
.deviceType = iDryer::DeviceType::Dryer,
.unitsCount = 1,
.hasHeater = true,
.hasFan = true,
.hasAirTemp = true,
.hasAirHumidity = true,
.hasHeaterTemp = true,
.telemetryPeriodMs = 5000,
.statusPeriodMs = 10000,
.hardwareVersion = "1.0",
.firmwareVersion = "0.1.0",
.model = "DIY Storage Cabinet",
};
static iDryer::Link s_link(CFG);
static Sht31ClimateSensor s_climate(&Wire);
static bool s_climateOk = false;
static const int THERM_PIN = 2;
static const float SERIES_R = 4700.0f;
static const float NOMINAL_R = 100000.0f;
static const float NOMINAL_T = 25.0f;
static const float BETA = 3950.0f;
static float readHeaterTempC() {
int raw = analogRead(THERM_PIN);
float v = (float)raw / 4095.0f;
float r = SERIES_R * (1.0f - v) / v;
float tK = 1.0f / (1.0f / (NOMINAL_T + 273.15f) + logf(r / NOMINAL_R) / BETA);
return tK - 273.15f;
}
// ← capítulo 7: chaves do aquecedor e ventilador
struct GpioOutput {
int pin;
void begin() { pinMode(pin, OUTPUT); digitalWrite(pin, LOW); }
void on() { digitalWrite(pin, HIGH); }
void off() { digitalWrite(pin, LOW); }
};
static GpioOutput myHeater{4};
static GpioOutput myFan{5};
// ← capítulo 7: lógica de manutenção de temperatura
static bool s_heating = false;
static const float HEATER_MAX_C = 80.0f;
static void controlLoop() {
float air = s_link.telemetry.airTempC[0];
float target = (float)menu.target_temp;
float hyst = (float)menu.hysteresis;
if (air < target - hyst) s_heating = true;
else if (air >= target) s_heating = false;
}
static void applyHeater() {
float heaterTemp = s_link.telemetry.heaterTempC[0];
bool allow = s_heating && heaterTemp < HEATER_MAX_C;
if (allow) myHeater.on(); else myHeater.off();
s_link.telemetry.heaterPower01[0] = allow ? 1.0f : 0.0f;
}
static void applyFan() {
if (s_heating) myFan.on(); else myFan.off();
s_link.telemetry.fanOn[0] = s_heating;
}
void setup() {
Serial.begin(115200);
Wire.begin(8, 9);
s_climateOk = s_climate.begin();
myHeater.begin(); // ← capítulo 7
myFan.begin(); // ← capítulo 7
menu.initDefaults();
s_link.begin();
s_link.onCommand("invoke", [](JsonObjectConst data) { // ← capítulo 7
const char* action = data["action"] | "";
if (strcmp(action, "storage.start") == 0) {
s_heating = true;
s_link.status.mode[0] = iDryer::UnitMode::Storage;
s_link.status.targetTempC[0] = (float)menu.target_temp;
s_link.publishStatusNow();
} else if (strcmp(action, "storage.stop") == 0) {
s_heating = false;
myHeater.off();
s_link.status.mode[0] = iDryer::UnitMode::Idle;
s_link.publishStatusNow();
}
});
}
void loop() {
s_link.loop();
if (s_climateOk) {
s_climate.tick(millis());
SensorReading r = s_climate.get();
if (r.ok) {
s_link.telemetry.airTempC[0] = r.temperature;
s_link.telemetry.airHumidityPct[0] = r.humidity;
}
}
s_link.telemetry.heaterTempC[0] = readHeaterTempC();
controlLoop(); // ← capítulo 7
applyHeater(); // ← capítulo 7
applyFan(); // ← capítulo 7
}
Verificação de resultado¶
Após este passo:
- iniciar do portal coloca o gabinete no modo Storage, o dispositivo começa a aquecer;
- a temperatura do ar sobe até a meta e é mantida dentro da histerese;
- o aquecedor não ultrapassa
HEATER_MAX_C; - ventilador e potência de aquecimento são visíveis na telemetria;
- parar do portal desliga o aquecimento e coloca em Idle.
O que vem a seguir¶
A lógica está pronta. Falta montar o dispositivo no gabinete e verificar sob energia — Montagem e verificação.