Na počátku všeho stála jednoduchá otázka. Zkuste si ji položit také: „Proč bych měl po spuštění vody ve sprše uskakovat před studenou vodou?“ Přesně to si před rokem řekla skupina studentů mechatroniky FS ČVUT, a tak se zrodil projekt Mechatronická sprcha (na HW serveru viz článek Rozbijte setrvačnost lidského myšlení, sprchujte se mechatronicky). Za podpory nadace ČVUT Media Lab proto začali intenzivně pracovat na projektu, který naplní požadavky ideálního prožitku při sprchování pro každého uživatele.

 

Poté, co uživatel pustí sprchu, se na displeji zobrazí seznam uživatelů s předem nastavenými požadavky na teplotu vody, průtok a místo výtoku. Sprcha může také nabídnout například masážní či otužovací sekvence nebo jednotlivá nastavení pro každého člena rodiny individuálně.

 

Mechatronická sprcha si ponechává veškeré výhody termostatických baterií a zároveň přináší i něco navíc. Spojením automatického řízení s elektromechanickými prvky totiž vznikl produkt, který při sprchování nabízí nejen vyšší komfort a ekologické chování, ale dokonce i větší bezpečnost.

Při první interakci se sprchou se s maximální účinností začne odpouštět voda do reblendu (záchytný tank), která běžně odteče do odpadu. Zde se pak shromažďuje do té doby, než teplotní čidlo indikuje uživatelem nastavenou teplotu vody. Tato dříve bez užitku odpuštěná voda je ušetřena a během prvních minut sprchování postupně přimíchávána do hlavního proudu. Vše tak bude pro uživatele maximálně komfortní.

 

Po skončení sprchování provede sprcha terminální sekvenci, kdy vyprázdní hadici pro ruční sprchování, protože i toto malé množství vody může snížit komfort a nepříjemně ochladit dalšího uživatele. Specifické seřazení prvků profituje z rozdílných vlastností použitých solenoidálních ventilů v kladném a záporném směru. V závěrném směru v našem případě ventil nahrazuje funkci zpětné klapky. Díky této vlastnosti může čerpadlo uvnitř Smart Shower vyvinout dostatečný podtlak pro vysátí vody z hadice do reblendu. Hadice je tedy vyprázdněna a sprcha je opět připravena pro další použití, při kterém na Vás nespadne ani kapka studené vody.

Pro funkční řízení byla vyvinuta řídicí jednotka s vhodně zvolenými aktuátory a intuitivním uživatelským rozhraním pro komunikaci mezi uživatelem a sprchou.

 

Celý běh programu zajišťuje procesor ATmega32, nabízející 32 kB programovatelné paměti FLASH, 2 kB SRAM, 1 kB EEPROM, 1 x 16bitový a 2 x 8bitové časovače, osm 10bitových A/D převodníků, I2C, úsporné režimy (power save) a mnohé další. Pro sprchu přitom byla využita značná část těchto funkcí.

 

Největším benefitem zmíněného MCU je však velké množství pinů, které se používají pro paralelní komunikaci s grafickým LCD displejem ATM12864D. Velký displej (128x64 bodů) totiž umožňuje potřebnou volnost pro dosažení intuitivního ovládání. V počátcích vývoje byla  uvažována také varianta s levnějším (menším) procesorem ve spojení s 16bitovým  expandérem, řízeným přes I2C. Tato cesta se však ukázala s ohledem na náročnost a cenu jako nevýhodná.

 

Ventily, řídící přívod teplé a studené vody, jsou ovládány servomotory. Ty jsou řízeny pomocí PWM s proměnnou střídou. Další důležitou součástí je měření teploty. Požadavkem na čidlo je co nejrychlejší časová odezva. Pro tuto aplikaci proto bylo vybráno drátové čidlo typu K (NiCr – Ni) doplněné o integrovaný obvod AD595AQ, zesilující analogový signál. Napájení je rozděleno na dva obvody - výkonový a řídící.

 

Tento patentově chráněný řídicí systém je možné zabudovat do modulárních sprchových koutů nebo rovnou zazdít. Veškerá interakce sprchy a uživatele totiž probíhá přes ovládací panel a výstupy vody pro sprchování.

 

Design a ovládání lze přizpůsobit potřebám a pocitům uživatele. Použitím elektroniky se tak otevírá obrovský prostor pro různé nástavby: pohybová čidla a automatické řízení dovolí nastavování sprchy již při pouhém otevření dveří, rodič má možnost svým dětem předvolit teplotu tak, aby se neopařily, popřípadě může v rámci výchovy uvědomělého člověka nastavit teplou vodu jen po omezenou dobu, a jiné.
 

Více informací naleznete na www.mechatronickasprcha.cz (autoři Jiří Kopřiva, Filip Kovář a Václav Ridl).