Перейти к содержимому

← Структура приложения | Содержание | Далее: Справочник API →

4. Режимы работы RouterController



4.1 Обзор режимов

RouterController поддерживает 6 режимов работы, каждый из которых оптимизирован для конкретного сценария использования.


Таблица режимов

Режим Enum Управление диммером Управление P_grid Необходимые датчики Применение
OFF 0 0% (фикс.) ❌ Нет — Обслуживание, отключение
AUTO 1 Автоматический ✅ P_grid → 0 Ток сети Стандартный солнечный роутер
ECO 2 Полуавтоматический ⚠️ Только импорт Ток сети Защита от экспорта
OFFGRID 3 Автоматический ❌ Нет Ток солнца Автономные системы
MANUAL 4 Фиксированный ❌ Нет — Ночной тариф, тестирование
BOOST 5 100% (фикс.) ❌ Нет — Принудительный нагрев



4.2 Режим OFF (0) — Отключён


Описание

Полное отключение диммера. Используется при техническом обслуживании, отладке или когда управление нагрузкой не требуется.


Алгоритм

cpp
void RouterController::processOffMode() {
    // Dimmer always 0%
    if (m_status.dimmer_percent != 0) {
        applyDimmerLevel(0);
    }
    m_status.state = RouterState::IDLE;
}


Параметры

Настраиваемые параметры отсутствуют.


Необходимые датчики

Датчики не требуются (измерения продолжаются, но не используются).


Поведение

  • Уровень диммера: 0% (постоянно)
  • P_grid: не контролируется
  • Состояние: IDLE
  • Измерения: продолжаются (PowerMeterADC работает)
  • Веб-интерфейс: доступен
  • Последовательные команды: работают


Когда использовать

  • ✅ Техническое обслуживание устройства
  • ✅ Тестирование датчиков без управления
  • ✅ Отладка системы
  • ✅ Временное отключение нагрузки


Пример использования

cpp
// Via code
RouterController& router = RouterController::getInstance();
router.setMode(RouterMode::OFF);

// Via Serial
set-mode 0

// Via REST API
POST /api/mode
{"mode": 0}



4.3 Режим AUTO (1) — Автоматический солнечный роутер


Описание

Основной режим солнечного роутера. Автоматически балансирует мощность сети (P_grid) к нулю, перенаправляя избыток солнечной энергии на нагрузку вместо экспорта в сеть.


Алгоритм

cpp
void RouterController::processAutoMode(float power_grid) {
    // Goal: P_grid → 0
    // Proportional control with configurable gain

    float error = -power_grid;  // Invert: export = positive error

    // Check if within balance threshold
    if (fabs(power_grid) <= balance_threshold) {
        // Within threshold - hold current level
        return;
    }

    // Proportional control
    float delta = error / control_gain;
    m_target_level += delta;

    // Apply new level (clamped to 0-100%)
    applyDimmerLevel(m_target_level);
}


Поведение в зависимости от знака P_grid

Ситуация P_grid Ошибка Дельта Действие
Экспорт в сеть < 0 (отрицательный) > 0 (положительная) > 0 Увеличить диммер → больше нагрузка
Импорт из сети > 0 (положительная) < 0 (отрицательный) < 0 Уменьшить диммер → меньше нагрузка
Баланс ≈ 0 (в пределах порога) ≈ 0 0 Удерживать текущий уровень


Параметры

control_gain (Kp)

Описание: коэффициент пропорционального регулятора. Определяет скорость реакции на изменения P_grid.

Формула: delta = error / control_gain

Диапазон: 10.0 — 1000.0

По умолчанию: 200.0

Влияние:

  • Меньший Kp (быстрее):
  • ✅ Быстрая реакция на изменения
  • ❌ Возможны колебания

  • Пример: Kp = 50 → быстро, но нестабильно

  • Больший Kp (медленнее):

  • ✅ Плавное управление
  • ✅ Стабильность
  • ❌ Медленная реакция
  • Пример: Kp = 500 → медленно, но стабильно

Рекомендации:

python
System Type              | Recommended Kp | Comment
-------------------------|----------------|------------------------
Stable grid              | 150 - 250      | Optimal
Unstable grid            | 300 - 500      | Increase for stability
Fast clouds              | 100 - 150      | Decrease for responsiveness
High inertia heater      | 200 - 400      | Medium values

balance_threshold

Описание: порог баланса в Ваттах. Если |P_grid| < threshold, система считается сбалансированной.

Диапазон: 0.0 — 100.0 Вт

По умолчанию: 10.0 Вт

Влияние:

  • Меньший порог:
  • ✅ Более точный баланс (P_grid ближе к 0)

  • ❌ Больше регулировок (износ TRIAC)

  • Больший порог:

  • ✅ Меньше коммутаций
  • ❌ Менее точный баланс

Рекомендации:

python
Load Power               | Recommended Threshold
-------------------------|----------------------
< 500 W                  | 5 - 10 W
500 - 1500 W             | 10 - 20 W
> 1500 W                 | 20 - 50 W


Необходимые датчики

Минимум:

  • ✅ Ток сети (обязательно) — для определения P_grid
  • ✅ Напряжение (рекомендуется) — для расчёта мощности

Опционально:

  • ⚪ Ток нагрузки — для мониторинга потребления
  • ⚪ Ток солнца — для мониторинга генерации


Примеры работы

Пример 1: Избыток солнечной энергии

python
Initial state:
  P_solar = 3000 W
  P_house = 800 W
  P_grid = -2200 W (export!)
  Dimmer = 0%

After 10 seconds (Kp=200):
  error = -(-2200) = +2200
  delta = 2200 / 200 = +11% per iteration
  → Dimmer gradually increases

After 30 seconds:
  Dimmer ≈ 70% (~1400 W to heater)
  P_grid ≈ -800 W (still exporting)
  → Continues to increase

After 60 seconds (stabilization):
  Dimmer = 95% (~1900 W)
  P_grid ≈ -5 W (within 10W threshold)
  → Balance achieved ✅

Пример 2: Тучи закрыли солнце

python
Stable state:
  P_solar = 2500 W
  P_grid = 0 W (balance)
  Dimmer = 80% (~1600 W)

Cloud:
  P_solar = 500 W (sharp drop)
  P_grid = +1100 W (import!)

  error = -1100
  delta = -1100 / 200 = -5.5%
  → Dimmer decreases by 5.5%

After 5 seconds:
  Dimmer ≈ 50% (~1000 W)
  P_grid ≈ +100 W (close to balance)

After 10 seconds:
  Dimmer = 30% (~600 W)
  P_grid ≈ +5 W (within threshold)
  → New balance achieved ✅


Настройка через интерфейсы

cpp
// Via code
router.setMode(RouterMode::AUTO);
router.setControlGain(200.0f);
router.setBalanceThreshold(10.0f);

// Via Serial
set-mode 1
set-kp 200
set-threshold 10

// Via REST API
POST /api/mode
{"mode": 1}

POST /api/config
{"control_gain": 200.0, "balance_threshold": 10.0}



4.4 Режим ECO (2) — Экономный (защита от экспорта)


Описание

Режим защиты от экспорта. Не допускает подачи электроэнергии в сеть, но разрешает импорт. Используется, когда экспорт невыгоден или запрещён.


Алгоритм

cpp
void RouterController::processEcoMode(float power_grid) {
    // Goal: P_grid >= 0 (avoid export, allow import)

    if (power_grid > balance_threshold) {
        // IMPORTING from grid - reduce load
        float error = -power_grid;

        // Slower response: increase gain by 1.5x
        float delta = error / (control_gain * 1.5f);
        m_target_level += delta;

        applyDimmerLevel(m_target_level);
    } else {
        // EXPORTING or BALANCED - hold current level
        // Do not increase load aggressively
    }
}


Отличия от режима AUTO

Аспект AUTO ECO
Экспорт Предотвращается (диммер растёт) Допускается (диммер не растёт)
Импорт Предотвращается (диммер снижается) Допускается (диммер медленно снижается)
Скорость реакции Быстрая (Kp) Медленнее (Kp × 1.5)
Цель P_grid = 0 P_grid ≥ 0


Поведение

  • P_grid > threshold (импорт):
  • Медленно снижать диммер

  • Скорость: Kp × 1.5 (медленнее, чем AUTO)

  • P_grid < 0 (экспорт):

  • НЕ увеличивать диммер

  • Удерживать текущий уровень

  • P_grid ≈ 0:

  • Удерживать текущий уровень


Параметры

Аналогичны режиму AUTO:

  • control_gain — влияет на скорость снижения при импорте
  • balance_threshold — порог для определения баланса


Необходимые датчики

  • ✅ Ток сети (обязательно)
  • ✅ Напряжение (рекомендуется)


Когда использовать

  • ✅ Нет договора на экспорт в сеть
  • ✅ Тариф на экспорт невыгоден (< стоимости импорта)
  • ✅ Технические ограничения на экспорт
  • ✅ Защита от экспорта при нестабильной сети


Пример работы

python
Initial state:
  P_solar = 2000 W
  P_house = 1000 W
  P_grid = -1000 W (export 1 kW)
  Dimmer = 0%

In ECO mode:
  → Dimmer does NOT increase
  → P_grid remains -1000 W (export continues)

  Result: Excess goes to grid (acceptable in ECO)

After 1 hour (cloud):
  P_solar = 500 W
  P_house = 1000 W
  P_grid = +500 W (import!)

  → Dimmer slowly decreases (if it was enabled)
  → After some time P_grid ≈ 0



4.5 Режим OFFGRID (3) — Автономный


Описание

Режим для автономных систем с солнечными панелями и аккумуляторами, без подключения к сети. Использует избыток солнечной энергии для питания нагрузки.


Алгоритм

cpp
void RouterController::processOffgridMode(const Measurements& meas) {
    float power_solar = meas.power_active[CURRENT_SOLAR];
    float power_load = meas.power_active[CURRENT_LOAD];

    if (power_solar > balance_threshold) {
        // Solar generation available
        float available_power = power_solar * 0.8f;  // 80% safety margin

        if (available_power > power_load + balance_threshold) {
            // Can increase load
            float delta = (available_power - power_load) / (control_gain * 2.0f);
            m_target_level += delta;
        } else if (available_power < power_load - balance_threshold) {
            // Need to reduce load
            m_target_level -= 5.0f;  // Gradual decrease
        }

        applyDimmerLevel(m_target_level);
    } else {
        // No solar generation - reduce load to minimum
        m_target_level -= 10.0f;  // Faster decrease
        applyDimmerLevel(m_target_level);
    }
}


Особенности

  • Не использует P_grid (датчик сети может отсутствовать)
  • Использует P_solar для определения доступной мощности
  • Консервативный подход: 80% доступной мощности (защита аккумуляторов)
  • Приоритет: основная нагрузка → аккумуляторы → нагреватель


Параметры

  • control_gain — влияет на скорость роста нагрузки
  • balance_threshold — минимальная солнечная мощность для активации
  • Коэффициент запаса: 0.8 (80%) — зашит в код


Необходимые датчики

Минимум:

  • ✅ Ток солнца (обязательно) — для определения генерации
  • ✅ Напряжение (рекомендуется)

Опционально:

  • ⚪ Ток нагрузки — для более точного управления
  • ❌ Ток сети — не требуется (сети нет)


Когда использовать

  • ✅ Автономные системы
  • ✅ Солнечные панели + аккумуляторы
  • ✅ Нет подключения к сети
  • ✅ Максимальное использование солнечной энергии


Пример работы

python
Daytime (sunny):
  P_solar = 1500 W
  P_house = 800 W (from battery/solar)
  P_load (dimmer) = 0 W

  available_power = 1500 * 0.8 = 1200 W

  → Can turn on heater
  → Dimmer gradually increases to ~60% (1200 W)
  → Battery is not discharging (enough solar)

Evening (sunset):
  P_solar = 200 W (dropping)
  available_power = 200 * 0.8 = 160 W
  P_load = 800 W (heater was on)

  → Too little solar
  → Dimmer quickly decreases (10% per iteration)
  → After several iterations: Dimmer = 0%
  → Battery is saved for main load

Night:
  P_solar = 0 W
  → Dimmer = 0%
  → Heater is off



4.6 Режим MANUAL (4) — Ручной


Описание

Фиксированный уровень диммера, заданный пользователем. Автоматическое управление отсутствует.


Алгоритм

cpp
void RouterController::processManualMode() {
    // Fixed level set by user
    if (m_status.dimmer_percent != m_manual_level) {
        applyDimmerLevel(m_manual_level);
    }
    m_status.state = RouterState::IDLE;
}


Параметры

  • manual_level — уровень диммера (0–100%)


Необходимые датчики

Датчики не требуются (измерения продолжаются для мониторинга).


Когда использовать

  • ✅ Ночной тариф (установить 100% на ночь)
  • ✅ Тестирование нагрузки
  • ✅ Поддержание температуры (установить 50%)
  • ✅ Отладка системы


Пример использования

cpp
// Set 75%
router.setMode(RouterMode::MANUAL);
router.setManualLevel(75);

// Via Serial
set-mode 4
set-manual 75

// Via REST API
POST /api/mode
{"mode": 4}

POST /api/manual
{"level": 75}


Сценарий: ночной тариф

bash
# 23:00 - night tariff starts (cheap)
set-mode 4
set-manual 100  # Full power

# 07:00 - night tariff ends
set-mode 1      # Switch to AUTO



4.7 Режим BOOST (5) — Принудительный нагрев


Описание

Диммер зафиксирован на 100%. Максимальная мощность на нагрузку.


Алгоритм

cpp
void RouterController::processBoostMode() {
    // Always 100%
    if (m_status.dimmer_percent != 100) {
        applyDimmerLevel(100);
    }
    m_status.state = RouterState::AT_MAXIMUM;
}


Параметры

Настраиваемые параметры отсутствуют (всегда 100%).


Необходимые датчики

Не требуются.


Когда использовать

  • ✅ Быстрый нагрев водонагревателя
  • ✅ Использование дешёвого тарифа
  • ✅ Аварийный режим


Предупреждения

⚠️ ВНИМАНИЕ:

  • Высокое потребление из сети
  • Возможен перегрев нагрузки
  • Контролировать температуру вручную
  • Не оставлять без присмотра


Пример использования

cpp
// Enable BOOST
router.setMode(RouterMode::BOOST);

// Return to AUTO after 2 hours
delay(2 * 60 * 60 * 1000);
router.setMode(RouterMode::AUTO);



4.8 Переключение режимов


Безопасное переключение

При смене режима RouterController:

  1. Записывает смену режима в журнал
  2. Сбрасывает внутреннее состояние
  3. Применяет новый алгоритм
cpp
void RouterController::setMode(RouterMode mode) {
    if (m_status.mode == mode) {
        return;  // No change
    }

    RouterMode old_mode = m_status.mode;
    m_status.mode = mode;

    ESP_LOGI(TAG, "Mode changed: %d -> %d",
             static_cast(old_mode),
             static_cast(mode));

    // Reset state for new mode
    m_status.state = RouterState::IDLE;
}


Рекомендации по переключению

Безопасные переходы:

python
OFF ↔ AUTO      ✅ Safe
OFF ↔ MANUAL    ✅ Safe
AUTO ↔ ECO      ✅ Safe (similar algorithms)
MANUAL ↔ BOOST  ✅ Safe

С осторожностью:

python
AUTO → BOOST    ⚠️ Sharp power spike
OFFGRID → AUTO  ⚠️ Different sensors


Последовательности команд

bash
# Example 1: Morning transition
set-mode 0        # OFF - pause
# ... system check ...
set-mode 1        # AUTO - start operation

# Example 2: Testing
set-mode 4        # MANUAL
set-manual 25     # 25% for test
# ... observation ...
set-manual 50     # 50%
# ... observation ...
set-mode 1        # Return to AUTO



4.9 Минимальные конфигурации датчиков


По каждому режиму

Режим Необходимые датчики Опциональные Примечание
OFF — — Датчики не используются
AUTO Напряжение, Ток сети Ток нагрузки, Ток солнца Сеть нужна для P_grid
ECO Напряжение, Ток сети Ток нагрузки, Ток солнца Сеть нужна для P_grid
OFFGRID Напряжение, Ток солнца Ток нагрузки Ток сети не нужен
MANUAL — Напряжение, Ток сети Только для мониторинга
BOOST — Напряжение, Ток сети Только для мониторинга


Минимальная конфигурация (солнечный роутер)

Для режимов AUTO/ECO:

python
ADC0: GPIO35, VOLTAGE_AC,    enabled=true   ← Required
ADC1: GPIO36, CURRENT_GRID,  enabled=true   ← Required
ADC2: -,      NONE,           enabled=false
ADC3: -,      NONE,           enabled=false

Dimmer1: GPIO19, enabled=true               ← Required
ZeroCross: GPIO18, enabled=true             ← Required

Результат:

  • ✅ Измерение P_grid (для баланса)
  • ✅ Управление диммером
  • ❌ Нет мониторинга солнца/нагрузки


Полная конфигурация

python
ADC0: GPIO35, VOLTAGE_AC,     enabled=true
ADC1: GPIO39, CURRENT_LOAD,   enabled=true
ADC2: GPIO36, CURRENT_GRID,   enabled=true
ADC3: GPIO34, CURRENT_SOLAR,  enabled=true

Dimmer1: GPIO19, enabled=true
Dimmer2: GPIO23, enabled=true (optional)
ZeroCross: GPIO18, enabled=true

Результат:

  • ✅ Полный мониторинг системы
  • ✅ Поддержка всех режимов
  • ✅ Детальная аналитика



4.10 Настройка параметров через интерфейсы


Через последовательные команды

bash
# Mode switching
set-mode 0          # OFF
set-mode 1          # AUTO
set-mode 2          # ECO
set-mode 3          # OFFGRID
set-mode 4          # MANUAL
set-mode 5          # BOOST

# AUTO/ECO parameters
set-kp 200          # Set Kp = 200
set-threshold 10    # Balance threshold 10 W

# MANUAL parameters
set-manual 75       # Set 75%

# Save
config-save         # Save to NVS


Через REST API

bash
# Set mode
curl -X POST http://192.168.4.1/api/mode \
  -H "Content-Type: application/json" \
  -d '{"mode": 1}'

# Set parameters
curl -X POST http://192.168.4.1/api/config \
  -H "Content-Type: application/json" \
  -d '{
    "control_gain": 200.0,
    "balance_threshold": 10.0
  }'

# Set MANUAL level
curl -X POST http://192.168.4.1/api/manual \
  -H "Content-Type: application/json" \
  -d '{"level": 75}'


Через веб-интерфейс

  1. Открыть панель управления: http://192.168.4.1/
  2. Выбрать режим (6 кнопок)
  3. Для MANUAL: переместить слайдер
  4. Click "Apply"

← Структура приложения | Содержание | Далее: Справочник API →

4.1 Обзор режимов 4.2 Режим OFF (0) — Отключён 4.3 Режим AUTO (1) — Автоматический солнечный роутер 4.4 Режим ECO (2) — Экономный (защита от экспорта) 4.5 Режим OFFGRID (3) — Автономный 4.6 Режим MANUAL (4) — Ручной 4.7 Режим BOOST (5) — Принудительный нагрев 4.8 Переключение режимов 4.9 Минимальные конфигурации датчиков 4.10 Настройка параметров через интерфейсы