Programmare Arduino per realizzare una stufa

Ecco un pratico esempio di come un far da sé applica la più moderna tecnologia disponibile: Arduino, la piccola e versatilissima scheda logica, programmabile per svolgere le più disparate funzioni, pilota le ventole applicate a una stufa regolandone la velocità a seconda della temperatura dell’aria in uscita

Nel DNA del far da sé c’è da sempre il gene del miglioramento: lo si rileva dalla curiosità che ci spinge a provare nuovi utensili, nuove metodologie, nuovi prodotti, sapendo nonostante tutto scegliere anche la strada del ritorno sui nostri passi, quando necessario. Avere questo importantissimo gene porta all’accrescimento delle proprie capacità non solo perché “sbagliando si impara”, ma soprattutto perché ci si tiene informati, ci si documenta e si tiene vivo il senso critico sulla valutazione dei nostri lavori. Questa ampia premessa aiuta ad apprezzare completamente il percorso seguito dal nostro lettore Daniele Camporese che, alcuni anni or sono, ci ha inviato il suo progetto di un aggiuntivo da applicare alla stufa a legna, contenente ventole per diffondere meglio l’aria calda, soffiandola nell’ambiente. Dopo una stagione di utilizzo ha rilevato alcune criticità nel progetto, ma, prima di mettersi all’opera per rivederlo, ha voluto trovare la giusta risposta per ognuna, guardando anche alle nuove tecnologie disponibili. Per alcuni problemi è bastata la logica: la scarsa durata delle ventole (di tipo comune per contenitori PC) è stata risolta mettendole in posizione esterna, a soffiare invece che tirare l’aria calda, mentre una seconda criticità è stata eliminata costruendo il “cappello” con materiali più adatti allo scopo. Più complessa e articolata la terza miglioria volta all’avvio e allo spegnimento automatici delle ventole, calibrati sulla temperatura dell’aria emessa dalla stufa. Per quest’ultima soluzione c’è solo una soluzione: programmare Arduino, la Scheda logica di prototipazione.

Cosa è Arduino?

Elementi modulari

La costruzione modulare del dispositivo è da considerarsi un ulteriore passo avanti rispetto al progetto precedente. Il cappello è costituito da due elementi principali: il rivestimento esterno (a sua volta composto da 3 pezzi) e la coibentazione dello scaldavivande che vanno uniti dopo la costruzione separata. Questo è bene perché c’è sempre la possibilità di separarli per intervenire con una riparazione o una miglioria su uno solo di essi.

1. Proprio perché è elemento a sé stante, la scocca esterna deve potersi reggere senza ausili, quindi si inizia realizzando un telaio di sostegno: si sceglie una piattina di alluminio di buon spessore, si taglia in segmenti, si piega e si unisce con viti.
2. La forma del contenitore è squadrata, pertanto si applicano fogli di alluminio per coprire le varie sezioni, fissandoli con rivettatura, approfittando della disposizione e dell’ampiezza della piattina sottostante.
3. In due settori è prevista la possibilità di apertura dall’alto, in modo da poter ispezionare lo spazio sottostante. Il relativo foglio di copertura si applica quindi con il lato superiore incernierato.
4. La coibentazione dello scaldavivande deve essere solida, quindi, nel preparare la parete, si predispone un’armatura di rete metallica fine; irrobustita lungo il bordo e a metà, accoppiandola con una sottile piattina di alluminio.
5. Un grosso secchio cilindrico ha diametro ideale per procedere con la costruzione; dopo averlo rivestito con un foglio di stagnola, si applica la rete facendola aderire alla sua superficie.
6. Facendo un mix di cemento refrattario e cemento normale si ricopre la rete (annegandola bene) di malta, stendendone uno strato di circa 15 mm, più uniforme possibile.
7. 8-9. Il dorso del dispositivo ha una parete esterna di alluminio in cui vanno aperti i fori rotondi per le 5 ventole. Nella sagoma si lascia un po’ di abbondanza per poter piegare i lembi a 90° ottenendo un bordo di contorno; nei 5 fori si inseriscono altrettanti vasi di plastica, mentre le viti per l’attacco della centralina si proteggono con due tappi di plastica, tutto per poter fare una gettata di gesso a pronta presa e realizzare la parete di fondo.

Il frontalino e l’assemblaggio

1. Per realizzare il frontalino si predispone una dima di cartone rilevando con precisione il profilo della copertura e della coibentazione dello scaldavivande, fatti nelle fasi precedenti. Sul cartone si disegnano anche i fori di ventilazione.
2. La dima serve per ritagliare un foglio di alluminio, anche in questo caso con abbondanza, per poter rialzare i lembi e fare un bordo periferico e interno, attorno ai singoli fori. Per dare “anima” ai sottili profili restanti, si applica un tubetto ricurvo in posizione strategica, sopra la bocca dello scaldavivande. Sulla sinistra si nota la grossa cerniera, rivettata alla lamiera frontale, messa per il movimento d’apertura della porticina.
3. Prima di gettare il gesso a presa rapida e ottenere lo spessore della parete del frontalino, si effettua una prova di montaggio in bianco con la copertura e la coibentazione interna.
4. Per la porticina a profilo arcuato si segue sempre la stessa procedura, dopo aver dato la forma corretta a un pezzo di lamiera goffrata. Il tubetto messo da un lato serve per lasciare un piccolo spazio di manovra per l’applicazione della manopola.
5. La prima colata di gesso della porticina va fatta di basso spessore per poterne fare una seconda, in alloggiamento con il frontalino, in modo da inglobare la cerniera.
6. Per necessità estetiche, il contenitore va interamente rivestito con fogli di alluminio, fissati con silicone per alte temperature; la finitura è con smalto nero opaco per stufe.

Ventole pilotate

1. Tutta la parte attiva del “cappello” per stufa è collocato nel pannello posteriore della copertura. Le ventole sono messe in corrispondenza dei 5 fori, bloccate ognuna con quattro viti autofilettanti, previa preforatura del foglio di alluminio. Nello spazio restante si vede la scatola contenente la scheda Arduino Uno e la matassa dei collegamenti all’alimentazione e alle ventole.
2. Per rendere più efficace l’azione delle ventole, il loro bordo è sigillato con silicone per alte temperature, in modo che non possano esserci fuoriuscite di aria dai lati. Previa foratura, all’interno del contenitore, è collocato il termistore interfacciato con la scheda cui fornisce i rilevamenti di temperatura sotto forma di variazioni della sua resistenza.
3. Nel coperchio della scatola della scheda si fanno alcuni fori che agevolano il raffreddamento della stessa e permettono di vedere i led indicatori all’interno.
4. Per agevolare la fuoriuscita e la diffusione del calore, si inseriscono nelle feritoie della stufa alcune frange di piattina d’alluminio, piegate secondo necessità.

Programmare Arduino correttamente