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carry over from V2.1.8 -> fix 7
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@DieWaldfee
DieWaldfee authored Oct 14, 2024
1 parent d047e83 commit b3ca3eb
Showing 1 changed file with 140 additions and 62 deletions.
202 changes: 140 additions & 62 deletions ESP32DevKitV4/Heizstabsteuerung.ino
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Expand Up @@ -4,6 +4,7 @@
#include <WiFi.h>
#include <WiFiClient.h>
#include <PubSubClient.h>
#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
#include <EmonLib.h> // Auswertung der SCT013-Sensoren
#include <esp_task_wdt.h>
Expand Down Expand Up @@ -58,12 +59,18 @@ int phasen1limit = 15; // Verbrauchslimit Phase 1 - bei Überschr
int phasen2limit = 15; // Verbrauchslimit Phase 1 - bei Überschreitung wird der Indikator phasen1error gesetzt und zwangsabgeschalten
int phasen3limit = 15; // Verbrauchslimit Phase 1 - bei Überschreitung wird der Indikator phasen1error gesetzt und zwangsabgeschalten
int phaseTimeCheck = 2000; // prüfe nach 2000 Ticks = 2sec, ob der Schaltzustand der Phase eingestellt wurde
#define INTEGRETY_INTERVAL 5000 // Interval, in dem die Integrität geprüft wird. 5.000 Ticks = 5s
TickType_t lastSwitch = 0; // Zeitpunkt des letzten Schaltvorgangs - bei Überlauf der TickTime besteht akzeptierte potentielle Pause der Integritätsprüfung
#define INTEGRETY_DELAY 2000 // frühester Zeitpunkt für eine Integritätsprüfung nach einem Schaltvorgang: 2000 Ticks = 2s

//Verbindung zum Display via i2c (Standard-Adresse 0x27)
// Anzahl der Zeilen und Spalten setzen
#define LCDADRESS 0x27
#define LCDCOLUMNS 16
#define LCDROWS 2
#define SDA_PIN 21
#define SCL_PIN 22

// LCD Initialisieren
LiquidCrystal_I2C lcd(LCDADRESS, LCDCOLUMNS, LCDROWS);
//Definition Sonderzeichen für Display
Expand Down Expand Up @@ -152,7 +159,9 @@ int volatile tempTSensorFail = 0; //Fehlercounter zur Temperaturmessung - Resili
int maxTSensorFail = 3; //maximal zulässige, hinereinander folgende Sensorfehler - danach panicStop
float DS18B20_minValue = -55.0; //unterster Messwert im Messbereich [°C]
float DS18B20_maxValue = 125.0; //unterster Messwert im Messbereich [°C]

#define DS18B20_RESOLUTION 10 // 9bit: +-0.5°C @ 93.75 ms; 10bit: +-0.25°C @ 187.5 ms; 11bit: +-0.125°C @ 375 ms; 12bit: +-0.0625°C @ 750 ms
#define DS18B20_DELAY 380 // Wartezeit nach angetriggerter Messung [ms]

//Initialisiere OneWire und Thermosensor(en)
OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS);
DallasTemperature myDS18B20(&oneWire);
Expand Down Expand Up @@ -193,6 +202,7 @@ static QueueHandle_t free3Queue; //Queue-Handler - wenn leer, dann Integri
//erforderliche Funtions-Prototypen
void panicStop(void);
float getAmp_SCT013(int);
void thermalStop (void);

//-------------------------------------
//Wirft den gewünschten Phasencheck in die passende Queue
Expand Down Expand Up @@ -278,12 +288,16 @@ void switchPhase(int phase, int mode = 0) {
if ((mode == 1) && (phase1error == 0)) {
digitalWrite(PHASE1, LOW);
phase1on = 1;
checkError = 0; //mögliche Integritätsfehler werden durch Schaltvorgang obsolet
lastSwitch = xTaskGetTickCount();
queuePhaseCheck(1,1);
if (debug) Serial.println("Schaltzustand der Phasen L1: eingeschaltet.");
} else {
if (phase1error != 0) if (debug) Serial.println("Phase 1 weist einen Fehler auf -> aktuell keine Phasenschaltung möglich!");
digitalWrite(PHASE1, HIGH);
phase1on = 0;
checkError = 0; //mögliche Integritätsfehler werden durch Schaltvorgang obsolet
lastSwitch = xTaskGetTickCount();
queuePhaseCheck(1,0);
if (debug) Serial.println("Schaltzustand der Phasen L1: ausgeschaltet.");
}
Expand All @@ -292,12 +306,16 @@ void switchPhase(int phase, int mode = 0) {
if ((mode == 1) && (phase2error == 0)) {
digitalWrite(PHASE2, LOW);
phase2on = 1;
checkError = 0; //mögliche Integritätsfehler werden durch Schaltvorgang obsolet
lastSwitch = xTaskGetTickCount();
queuePhaseCheck(2,1);
if (debug) Serial.println("Schaltzustand der Phasen L2: eingeschaltet.");
} else {
if (phase2error != 0) if (debug) Serial.println("Phase 2 weist einen Fehler auf -> aktuell keine Phasenschaltung möglich!");
digitalWrite(PHASE2, HIGH);
phase2on = 0;
checkError = 0; //mögliche Integritätsfehler werden durch Schaltvorgang obsolet
lastSwitch = xTaskGetTickCount();
queuePhaseCheck(2,0);
if (debug) Serial.println("Schaltzustand der Phasen L2: ausgeschaltet.");
}
Expand All @@ -306,16 +324,21 @@ void switchPhase(int phase, int mode = 0) {
if ((mode == 1) && (phase3error == 0)) {
digitalWrite(PHASE3, LOW);
phase3on = 1;
checkError = 0; //mögliche Integritätsfehler werden durch Schaltvorgang obsolet
lastSwitch = xTaskGetTickCount();
queuePhaseCheck(3,1);
if (debug) Serial.println("Schaltzustand der Phasen L3: eingeschaltet.");
} else {
if (phase3error != 0) if (debug) Serial.println("Phase 3 weist einen Fehler auf -> aktuell keine Phasenschaltung möglich!");
digitalWrite(PHASE3, HIGH);
phase3on = 0;
checkError = 0; //mögliche Integritätsfehler werden durch Schaltvorgang obsolet
lastSwitch = xTaskGetTickCount();
queuePhaseCheck(3,0);
if (debug) Serial.println("Schaltzustand der Phasen L3: ausgeschaltet.");
}
}
if (debug) Serial.println("SwitchTime Phase: " + String(lastSwitch));
rc = xSemaphoreGive(mutexAmp);
assert(rc == pdPASS);
} else {
Expand Down Expand Up @@ -1529,6 +1552,7 @@ static void integrityCheck (void *args){
int err;
int errLast;
TickType_t ticktime;
TickType_t lastPhaseSwitch;;

//ticktime initialisieren
ticktime = xTaskGetTickCount();
Expand All @@ -1544,76 +1568,107 @@ static void integrityCheck (void *args){
if (debug > 1) Serial.print("TickTime: ");
if (debug > 1) Serial.print(ticktime);
if (debug > 1) Serial.println(" | IntegrityCheck-Task prüft die Konsistenz der Daten");
while (uxQueueMessagesWaiting (free1Queue) + uxQueueMessagesWaiting (free2Queue) + uxQueueMessagesWaiting (free3Queue) != 0) {
// die Schleife wird erst überwunden, wenn die drei Queues leer sind und damit alle Schaltvorgänge abgeschlossen und geprüft sind.
// größerer Zeitverzug nur bei vielen, schnellen Schaltungen zu erwarten.
// taskYIELD(); // taskYIELD() könnte eine Schleife erzeugen, aus der ein ESP32 nicht entrinnt.
if (debug > 1) Serial.println("Innere Schleife Integrety - noch keine Freigabe durch Schaltvorgang");
vTaskDelay(1); // 1ms Pause, und dann neuer Versuch, bis die Queues frei sind
}
if (debug > 1) Serial.println("Integrety - Freigabe durch Schaltvorgang erfolgt");

rc = xSemaphoreTake(mutexAmp, portMAX_DELAY);
assert(rc == pdPASS);
a1 = amp1;
a2 = amp2;
a3 = amp3;
p1on = phase1on;
p2on = phase2on;
p3on = phase3on;
errLast = checkError;
lastPhaseSwitch = lastSwitch;
rc = xSemaphoreGive(mutexAmp);
assert(rc == pdPASS);

if (p1on == 1) {
//Schaltzustand ein
if (a1 <= ZEROHYST) err = 1;
} else {
//Schaltzustand aus
if (a1 > ZEROHYST) err = 1;
}
if (p2on == 1) {
//Schaltzustand ein
if (a2 <= ZEROHYST) err = 1;
} else {
//Schaltzustand aus
if (a2 > ZEROHYST) err = 1;
}
if (p3on == 1) {
//Schaltzustand ein
if (a3 <= ZEROHYST) err = 1;
} else {
//Schaltzustand aus
if (a3 > ZEROHYST) err = 1;
}
if (a1 < (float)-ZEROHYST) err = 1;
if (a2 < (float)-ZEROHYST) err = 1;
if (a3 < (float)-ZEROHYST) err = 1;
if (errLast == 1) {
//letzte Sekunde lag noch ein Fehler vor
if (err == 1) {
//Konsistenzfehler -> Notabschaltung
lastError = "Integritätsfehler - Schaltzustand und Phasenströme passen nicht zueinander. A1: " + String(a1);
lastError = lastError + "A; P1on: " + String(p1on) + "; A2: " + String(a2) + "A; P2on: " + String(p2on) + "; A3: " + String(a3) + "A; P3on: " + String(p3on) + ".";
panicStop();
} else {
//prüfe, ob die Zeit nach der letzten Phasenschaltung schon abgelaufen ist. Falls nicht wird die Integritätsprüfung ausgesetzt
if (lastPhaseSwitch + INTEGRETY_DELAY < xTaskGetTickCount()) {
//die letzte Schaltung ist ausreichend lange her
while (uxQueueMessagesWaiting (free1Queue) + uxQueueMessagesWaiting (free2Queue) + uxQueueMessagesWaiting (free3Queue) != 0) {
// die Schleife wird erst überwunden, wenn die drei Queues leer sind und damit alle Schaltvorgänge abgeschlossen und geprüft sind.
// größerer Zeitverzug nur bei vielen, schnellen Schaltungen zu erwarten.
// taskYIELD(); // taskYIELD() könnte eine Schleife erzeugen, aus der ein ESP32 nicht entrinnt.
if (debug > 1) Serial.println("Innere Schleife Integrety - noch keine Freigabe durch Schaltvorgang");
vTaskDelay(1); // 1ms Pause, und dann neuer Versuch, bis die Queues frei sind
}
if (debug > 1) Serial.println("Integrety - Freigabe durch Schaltvorgang erfolgt");
//prüfe erneut, ob die Zeit nach der letzten Phasenschaltung schon abgelaufen ist. Falls nicht wird die Integritätsprüfung ausgesetzt
//das kann bei schnellen Schaltungen passieren
if (lastPhaseSwitch + INTEGRETY_DELAY < xTaskGetTickCount()) {
//aktueller Stromwerte aus Sensor auslesen und aktueller Schaltzustand auslesen
rc = xSemaphoreTake(mutexAmp, portMAX_DELAY);
assert(rc == pdPASS);
checkError = err;
rc = xSemaphoreTake(mutexAmpSensor, portMAX_DELAY);
assert(rc == pdPASS);
a1 = getAmp_SCT013(1);
a2 = getAmp_SCT013(2);
a3 = getAmp_SCT013(3);
p1on = phase1on;
p2on = phase2on;
p3on = phase3on;
errLast = checkError;
rc = xSemaphoreGive(mutexAmpSensor);
assert(rc == pdPASS);
rc = xSemaphoreGive(mutexAmp);
assert(rc == pdPASS);

if (p1on == 1) {
//Schaltzustand ein
if (a1 <= ZEROHYST) err = 1;
} else {
//Schaltzustand aus
if (a1 > ZEROHYST) err = 1;
}
if (p2on == 1) {
//Schaltzustand ein
if (a2 <= ZEROHYST) err = 1;
} else {
//Schaltzustand aus
if (a2 > ZEROHYST) err = 1;
}
if (p3on == 1) {
//Schaltzustand ein
if (a3 <= ZEROHYST) err = 1;
} else {
//Schaltzustand aus
if (a3 > ZEROHYST) err = 1;
}
if (a1 < (float)-ZEROHYST) err = 1;
if (a2 < (float)-ZEROHYST) err = 1;
if (a3 < (float)-ZEROHYST) err = 1;
if (errLast == 1) {
//letzter Durchflauf lag noch ein Fehler vor
if (err == 1) {
//Konsistenzfehler -> Notabschaltung
lastError = "Integritätsfehler - Schaltzustand und Phasenströme passen nicht zueinander. A1: " + String(a1);
lastError = lastError + "A; P1on: " + String(p1on) + "; A2: " + String(a2) + "A; P2on: " + String(p2on) + "; A3: " + String(a3) + "A; P3on: " + String(p3on) + ".";
panicStop();
} else {
rc = xSemaphoreTake(mutexAmp, portMAX_DELAY);
assert(rc == pdPASS);
checkError = err;
rc = xSemaphoreGive(mutexAmp);
assert(rc == pdPASS);
}
} else {
//keine akute Disonanz festgestellt
rc = xSemaphoreTake(mutexAmp, portMAX_DELAY);
assert(rc == pdPASS);
checkError = err;
rc = xSemaphoreGive(mutexAmp);
assert(rc == pdPASS);
}
} else {
if (debug) Serial.println("Integrety-Prüfung ausgesetzt - Queues zu kurz hinter einer Phasenschaltung entleert");
}
} else {
//keine akute Disonanz festgestellt
rc = xSemaphoreTake(mutexAmp, portMAX_DELAY);
assert(rc == pdPASS);
checkError = err;
rc = xSemaphoreGive(mutexAmp);
assert(rc == pdPASS);
if (debug) Serial.println("Integrety-Prüfung ausgesetzt - zu kurz hinter einer Phasenschaltung");
if (lastPhaseSwitch > xTaskGetTickCount()) {
//tritt nur bei einem Überlauf ein. Dann Reset von lastSwitch. akzeptierte Integritätsaussetzer zur Behandlung des Überlaufs
rc = xSemaphoreTake(mutexAmp, portMAX_DELAY);
assert(rc == pdPASS);
lastSwitch = xTaskGetTickCount();
rc = xSemaphoreGive(mutexAmp);
assert(rc == pdPASS);
}
}

if (debug > 1) Serial.println("Integrety - fertig druchlaufen");
// Task schlafen legen - restart alle 60s = 60*1000 ticks = 60000 ticks
vTaskDelayUntil(&ticktime, 60000);
// Task schlafen legen - restart alle INTEGRETY_INTERVAL [ticks]
vTaskDelayUntil(&ticktime, INTEGRETY_INTERVAL);
}
}

Expand Down Expand Up @@ -1705,7 +1760,8 @@ void readDS18B20() {
bool res1 = false;
bool res2 = false;
if (debug > 2) Serial.print("Anfrage der Temperatursensoren... ");
myDS18B20.requestTemperatures(); //Anfrage zum Auslesen der Temperaturen
myDS18B20.requestTemperatures(); //Anfrage zum Auslesen der Temperaturen
delay(DS18B20_DELAY); // Wartezeit bis Messung abgeschlossen ist
if (debug > 2) Serial.println("fertig");
for (int i = 0; i < DS18B20_Count; i++) {
myDS18B20.getAddress(myDS18B20Address,i);
Expand All @@ -1717,9 +1773,22 @@ void readDS18B20() {
Adresse += String(myDS18B20Address[j], HEX);
if (j < 7) Adresse += ", ";
}
if (Adresse == Adresse1) tMax = myDS18B20.getTempCByIndex(i);
if (Adresse == Adresse2) t1 = myDS18B20.getTempCByIndex(i);
if (Adresse == Adresse3) t2 = myDS18B20.getTempCByIndex(i);
if (Adresse == Adresse1) {
tMax = myDS18B20.getTempCByIndex(i);
} else if (Adresse == Adresse2) {
t1 = myDS18B20.getTempCByIndex(i);
} else if (Adresse == Adresse3) {
t2 = myDS18B20.getTempCByIndex(i);
} else {
mqttTopic = MQTT_SERIAL_PUBLISH_STATE;
mqttTopic += "lastError";
mqttPayload = "nicht spezifizierter Temperatursensor gefunden! Reboot!";
mqttClient.publish(mqttTopic.c_str(), mqttPayload.c_str());
if (debug > 2) Serial.print("LastError: ");
if (debug > 2) Serial.println(mqttPayload);
delay(500);
ESP.restart();
}
}
//Plausibilitätscheck
if (checkDS18B20Value(t1)) {
Expand Down Expand Up @@ -1765,6 +1834,9 @@ void readDS18B20() {
}
if (tempTSensorFail > maxTSensorFail) {
Serial.println("zu viele Fehler (out of range) beim Auslesen der DS18B20! Reboot!!");
digitalWrite(PHASE1, HIGH);
digitalWrite(PHASE2, HIGH);
digitalWrite(PHASE3, HIGH);
ESP.restart();
}
}
Expand Down Expand Up @@ -2182,6 +2254,10 @@ void setup() {
pinMode(LED_OK, OUTPUT);
digitalWrite(LED_OK, HIGH);
//LCD Info
// Initialisiere den I2C-Bus mit definierten SDA und SCL Pins
Wire.begin(SDA_PIN, SCL_PIN);
// Setze die Taktfrequenz auf 100kHz (Standard ist 400kHz für den ESP32)
Wire.setClock(10000); // 10kHz I2C-Takt
// Initialisiere LCD:
lcd.init();
lcd.backlight();
Expand Down Expand Up @@ -2304,6 +2380,8 @@ void setup() {
delay(250);
}
}
//Setzen der Auflösungen
myDS18B20.setResolution(DS18B20_RESOLUTION); // globale Auflösung gesetzt
Serial.print("Globale Aufloesung (Bit): ");
Serial.println(myDS18B20.getResolution());
//Display im OperatingMode
Expand Down

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