Napravite vlastiti povezani termostat za grijanje i uštedite na grijanju: 53 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:04

Koja je svrha?

• Povećajte udobnost zagrijavajući svoju kuću upravo onako kako želite
• Uštedite i smanjite emisiju stakleničkih plinova zagrijavajući svoju kuću samo kad vam zatreba
• Kontrolirajte grijanje gdje god se nalazili
• Budite ponosni što ste to sami uradili

Korak 1: Kako to povećava vašu udobnost?

Definirat ćete 4 različite upute o temperaturi koje će se automatski odabrati na temelju vašeg rasporeda.

Izrazit ćete svoju potrebu kao očekivanu temperaturu u doba dana, a sistem će se početi zagrijavati u optimalno vrijeme da ispuni vaša očekivanja.

Vratite se kući ranije danas, koristite telefon da predvidite početak grijanja

Sistem će isporučiti vrlo stabilnu temperaturu koja će se točno uklopiti s vašim potrebama.

Korak 2: Kako ćete uštedjeti i smanjiti emisiju stakleničkih plinova?

Poznavajući vaš raspored, sistem će se zagrijati samo kada vam zatreba.

Sistem će uzeti u obzir vanjsku temperaturu kako bi optimizirao grijanje.

Vratite se kući kasnije danas, pomoću telefona odgodite početak grijanja.

Moći ćete podesiti sistem tako da odgovara vašoj opremi.

Korak 3: Kako ćete kontrolirati grijanje gdje god se nalazili?

Sistem je povezan putem WIFI -ja. Upotrebit ćete prijenosno računalo za postavljanje, podešavanje i ažuriranje rasporeda vašeg sistema.

Izvan kuće ćete koristiti telefon za predviđanje ili odgađanje početka grijanja

Korak 4: Kontrola temperature

Za regulaciju grijanja koristi se PID regulator.

Koristi se za kontrolu načina postizanja očekivane temperature i držanje je što je moguće bliže cilju.

PID parametri se mogu prilagoditi vašem okruženju (pogledajte podešavanje sistemske dokumentacije).

Korak 5: Kontroler instrukcija

Regulator s uputama je dizajniran za određivanje vremena početka grijanja. Uzima u obzir unutarnju, vanjsku temperaturu i kapacitet kotla kako bi dinamički odredio najbolje vrijeme za početak grijanja u skladu s vašim zahtjevima.

Ovaj se propis može prilagoditi vašim potrebama pomoću parametra "reaktivnosti" koji možete izmijeniti.

Korak 6: Raspored

Upute za temperaturu izražene su kao ciljne (temperatura, vrijeme). Što znači da želite da vaša kuća bude na toj temperaturi u to određeno vrijeme.

Temperatura se mora odabrati između 4 reference.

Jedna instrukcija mora biti definirana za svakih pola sata rasporeda.

Možete definirati jedan sedmični raspored i 2 dnevna.

Korak 7: Pregled arhitekture

Pogledajte globalnu arhitekturu

Radi sa svakim kotlom preko normalno otvorenog ili normalno zatvorenog kontakta.

Korak 8: Pregled mikrokontrolera

Jezgro sistema radi na Atmel ATmega mikrokontroleru.

Nakon preuzimanja koda i parametara i sinhronizacije sata, može raditi 100% autonomno.

On komunicira putem serijske veze kako bi uzeo u obzir vanjske informacije.

Mikrokontroler ESP8266 pokreće kod pristupnika za pretvaranje veze serijske veze u WIFI.

Parametri se u početku zapisuju u eepromu i mogu se daljinski mijenjati i spremati.

Korak 9: Pregled mrežne veze

Mrežna veza se ostvaruje pomoću ESP8266 WIFI mikrokontrolera. Potpuno je isto što i opis Gatewaya „instrukcije“. Ipak, iz ovog opisa napravljene su sljedeće promjene: neki beskorisni GPIO -i za ovaj projekt se ne koriste, a Arduino i ESP8266 su lemljeni na istoj PCB -u.

Korak 10: Pregled servera

Java pokreće serverski dio sistema. HMI -i koriste TOMCAT. MySQL je baza podataka.

Korak 11: Lista dijelova

Trebat će vam ove glavne komponente

2 x mikrokontrolera

· 1 x Arduino - odabrao sam Nano 3.0 - možete ih pronaći oko 2,5 USD (Aliexpress)

· 1 x ESP8266 - odabrao sam -ESP8266 -DEV Olimex - po 5,5 €

1 x senzor temperature DS1820

· Odabrao sam vodootporni - možete dobiti 5 za 9 € (Amazon)

1 x dvostruki relejni modul (naredba 0)

· Odabrao sam SONGLE SRD -05VDC - neke možete pronaći po 1,5 € (Amazon)

1 x I2C LCD 2x16 znakova

Već sam imao jedan - možete ga pronaći za manje od 4 USD (Aliexpress)

1 x I2C DS1307 modul u realnom vremenu sa baterijom CR2032

· Već sam imao jedan - možete ga pronaći za manje od 4 $ (Aliexpress)

možete pronaći za nekoliko eura

1 x Infracrveni prijemnik

· Odabrao sam AX-1838HS, možete pronaći 5 za 4 €

1 x FTDI

1 x IC daljinski upravljač (možete kupiti namjenski ili koristiti televizor)

2 x regulatora snage (3.3v i 5v)

· Odabrao sam I x LM1086 3.3v & 1 x L7850CV 5v

I par stvari

5 x LED

9 x 1K otpornici

1 x 2.2K otpornik

1 x 4,7K otpornik

1 x 100microF keramički kondenzator

1 x 330 mikroF keramički kondenzator

2 x 1 mikroF tental kondenzator

2 x NPN tranzistora

4 x diode

2 PCB matične ploče

2 x 3 pinska prekidača

Neki konektori i žice

Naravno da su vam potrebni lemilica i lim.

Korak 12: Izgradite izvore energije

Ova datoteka za prevrtanje opisuje šta trebate učiniti.

Bolje je započeti s izgradnjom izvora napajanja čak i ako nema poteškoća.

Regulatori se lako mogu zamijeniti drugim: samo promijenite priključke i kondenzatore u skladu s karakteristikama regulatora.

Provjerite daje li konstantne 5v i 3.3v čak i pri opterećenju (otpornici od 100 ohma na primjer).

Sada možete lemiti sve komponente na matičnoj ploči kao što je dolje

Korak 13: Pripremite ESP8266

Uključite svoj ESP8266 u ploču za najjednostavnije lemljenje ispod

Korak 14: Izgradite elektroniku

Reproducirajte referencu Fritzing.

Snažno predlažem da počnete s izgradnjom elektronike s pločom.

Stavite sve dijelove zajedno na ploču.

Pažljivo spojite izvore napajanja

Provjerite LED diode za napajanje na Arduinu i ESP8266.

LCD mora svijetliti.

Korak 15: Učinimo s konfiguracijom pristupnika

Priključite FTDI USB na svoju razvojnu stanicu.

Postavite prekidač serijske veze da biste povezali ESP8266 na FTDI na ovaj način

Korak 16: Pripremite se za preuzimanje koda pristupnika

Pokrenite Arduino na svojoj radnoj stanici.

Potreban vam je ESP8266 da biste ga IDE poznavali kao ploču.

Odaberite USB priključak i odgovarajuću ploču s izbornikom Alati / ploče.

Ako na popisu ne vidite nijedan ESP266, to znači da ćete možda morati instalirati ESP8266 Arduino dodatak (postupak možete pronaći ovdje).

Sav potreban kod dostupan je na GitHub -u. Vrijeme je za preuzimanje!

Glavni kod Gatewaya je tu:

github.com/cuillerj/Esp8266UdpSerialGatewa…

Povrh standardnog, Arduino i ESP8266 uključuju glavni kôd koji treba ove 2 uključuje:

LookFoString koji se koristi za manipulaciju nizovima i postoji:

ManageParamEeprom koji se koristi za čitanje i spremanje parametara u Eepromu postoji:

Kada dobijete sav kôd, vrijeme je da ga otpremite u ESP8266.

Prvo spojite FTDI na USB priključak vašeg računara.

Predlažem da prije pokušaja učitavanja provjerite vezu.

• · Postavite Arduino serijski monitor na novi USB port.
• · Postavite brzinu na 115200 za oba cr nl (zadana brzina za Olimex)
• · Uključite matičnu ploču (ESP8266 dolazi sa softverom koji se bavi AT naredbama)
• · Pošaljite "AT" sa serijskim alatom.
• · Zauzvrat morate dobiti "OK".

Ako ne provjerite svoju vezu i pogledajte specifikacije ESP8266.

Ako dobijete "OK", spremni ste za postavljanje koda

Korak 17: Preuzmite Gateway Code 1/2

·

• Isključite matičnu ploču, pričekajte nekoliko sekundi,
• Pritisnite dugme na matičnoj ploči i uključite ga
• Otpustite taster Normalno je da na serijski monitor dođe do smeća.
• Pritisnite IDE za učitavanje kao za Arduino.
• Nakon dovršetka prijenosa postavite serijsku brzinu na 38400.

Korak 18: Preuzmite Gateway Code 2/2

Videli biste nešto kao na slici.

Čestitamo, uspješno ste učitali kôd!

Korak 19: Postavite vlastite parametre pristupnika

Držite otvoren serijski monitor (brzina 38400) IDE -a

• Isključite matičnu ploču, pričekajte nekoliko sekundi
• Pomoću prekidača postavite configGPIO na 1 (3,3 V)
• Skenirajte WIFI unošenjem naredbe:
• ScanWifi. Vidjet ćete popis otkrivene mreže.
• Zatim postavite svoj SSID unosom "SSID1 = vaša mreža
• Zatim postavite lozinku tako što ćete unijeti "PSW1 = vaša lozinka
• Zatim unesite "SSID = 1" da biste definirali trenutnu mrežu
• Unesite "Ponovo pokreni" da biste povezali Gateway sa svojim WIFI -jem.

Možete provjeriti da li imate IP unošenjem "ShowWifi".

Plava LED lampica će svijetliti, a crvena će treptati

Vrijeme je da definirate adresu svog IP servera unošenjem 4 podadrese (server koji će pokretati Java testni kod). Na primjer za IP = 192.168.1.10 unesite:

• "IP1 = 192"
• "IP2 = 168"
• "IP3 = 1"
• "IP4 = 10"

IP portove definirajte kao:

• · RoutePort = 1840 (ili prema konfiguraciji vaše aplikacije pogledajte “Vodič za instalaciju servera”)

  Unesite "ShowEeprom" da provjerite šta ste upravo spremili u Eeprom

  Sada postavite GPIO2 na uzemljenje kako biste napustili način konfiguracije (za to upotrijebite prekidač)

  Vaš Gateway je spreman za rad!

  Plava LED lampica mora se upaliti čim se gateway spoji na vaš WIFI.

  Postoje neke druge naredbe koje možete pronaći u dokumentaciji pristupnika.

Postavite IP adresu ESP8266 kao stalnu unutar vašeg DNS -a

Korak 20: Pripremite Arduino vezu

Prvo isključite konektore serijske veze kako biste izbjegli USB sukob.

Korak 21: Napravimo neke testove

Prije rada s kodom termostata napravimo neke testove s primjerima izvora IDE -a

Priključite Arduino USB na svoju radnu stanicu.

Odaberite serijski port, postavite brzinu na 9600 i postavite vrstu kartice na Nano.

Proverite senzor temperature

Otvorite datoteke / primjere / Max31850Onewire / DS18x20_Temperaturu i izmijenite OneWire ds (8); (8 umjesto 10).

Otpremite i provjerite radi li. U slučaju da ne provjeravate svoje DS1820 veze.

Proverite sat

Otvorite Datoteke / primjere / DS1307RTC / setTime program

Otpremite kôd i provjerite imate li pravo vrijeme.

Provjerite LCD

Otvorite datoteke / primjere / tekući kristal / HelloWorld program

Otpremite kôd i provjerite da li ste dobili poruku.

Proverite daljinski upravljač

Otvorite Datoteke / primjere / ArduinoIRremotemaster / IRrecvDemo program

Promijenite PIN na 4 - otpremite kôd

Upotrijebite daljinski upravljač i provjerite dobivate li IR kod na monitoru.

Vrijeme je da odaberete 8 različitih tipki na daljinskom upravljaču kako slijedi:

• · Instrukcije o povećanju temperature
• · Instrukcije za smanjenje temperature
• · Isključite termostat
• · Odaberite sedmični režim dnevnog reda
• · Odaberite način rada za prvi dan
• · Odaberite režim dnevnog reda za drugi dan
• · Odaberite način rada koji se ne zamrzava
• · Uključivanje/isključivanje WIFI pristupnika

Pošto ste se odlučili za korištenje ključa, kopirajte i spremite primljene kodove u tekstualni dokument. Ove informacije će vam trebati kasnije.

Korak 22: Provjerite mrežnu vezu

Da biste provjerili svoj rad, najbolje je koristiti primjere Arduina i Jave.

Arduino

Možete ga preuzeti tamo:

Sadrži biblioteku SerialNetwork koja se nalazi ovdje:

Samo učitajte kôd u svoj Arduino.

Server

Primjer poslužitelja je Java program koji možete preuzeti ovdje:

Samo ga pokreni

Pogledajte Java konzolu.

Pogledajte Arduino monitor.

Arduino šalje 2 različita paketa.

· Prvi sadrži status digitalnih pinova 2 do 6.

· Druga sadrži 2 slučajne vrijednosti, naponski nivo A0 u mV i inkrementalni broj.

Java program

· Ispisati primljene podatke u heksadecimalnom formatu

· Odgovor na prvu vrstu podataka sa slučajnom vrijednošću uključivanja/isključivanja za uključivanje/isključivanje Arduino LED diode

· Odgovor na drugu vrstu podataka sa primljenim brojem i slučajnom vrijednošću.

Morate vidjeti nešto poput gore navedenog.

Sada ste spremni za rad na kodu termostata

Korak 23: Pripremite Arduino

Priključite Arduino USB na svoju radnu stanicu.

Postavite brzinu na 38400.

Moramo postaviti Arduino u konfiguracijski način

Priključite konektor na ICSP tako da GPIO 11 bude postavljen na 1 (5v)

Korak 24: Preuzmite Arduino kod

Izvori termostata dostupni su na GitHub -u

Prvo preuzmite ovu biblioteku i kopirajte datoteke u svoju uobičajenu biblioteku.

Zatim preuzmite ove izvore i kopirajte datoteke u svoju uobičajenu mapu izvora Arduino.

Otvorite Thermosat.ico i kompajlirajte i provjerite da ne grešite

Preuzmite Arduino kod.

Arduino će se automatski pokrenuti.

Sačekajte poruku „end init eeprom“.

Vrijednosti zadanog parametra sada su zapisane u eepromu.

Korak 25: Ponovo pokrenite Arduino

Arduino je inicijaliziran i mora se postaviti u način rada prije ponovnog pokretanja

Priključite konektor na ICSP tako da GPIO 11 bude postavljen na 0 (uzemljenje) kako bi Arduino postavio u način rada.

Resetirajte Arduino.

Na LCD ekranu morate vidjeti vrijeme, a žuta LED dioda mora svijetliti. (Vidjet ćete 0: 0 ako sat nije sinhroniziran ili je izgubljeno vrijeme (napaja se i nema baterije)).

Korak 26: Provjerite LCD

Alternativno ćete vidjeti 3 različita ekrana.

Uobičajeno za ekrane 1 i 2:

• s lijeve strane vrha: stvarno vrijeme
• s lijeve strane pri dnu: stvarne upute o temperaturi
• na sredini dna: stvarna unutrašnja temperatura (DS1820)

Ekran 1:

na sredini vrha: stvarni način rada

Ekran 2:

• na sredini vrha: stvarni dan u sedmici
• desno na vrhu: brojevi dana i mjeseca

Treći je opisan u vodiču za održavanje.

Korak 27: Ispitajte releje

Testirajte relej mrežnog prolaza

U ovoj fazi morate biti povezani na WIFI i plava LED lampica mora svijetliti.

Pritisnite tipku na daljinskom upravljaču koju ste odabrali za uključivanje/isključivanje WIFI gatewaya. Relej mora isključiti ESP8266 i plavu LED diodu.

Sačekajte nekoliko sekundi i ponovo pritisnite taster na daljinskom upravljaču. WIFI gateway mora biti uključen.

U roku od jedne minute pristupnik mora biti povezan, a plava LED dioda mora svijetliti.

Ispitajte relej kotla

Prvo pogledajte crvenu LED diodu. Ako je instrukcija o temperaturi mnogo veća od unutrašnje temperature, LED mora svijetliti. Arduinu je potrebno nekoliko minuta nakon početka da prikupi dovoljno podataka da odluči hoće li zagrijati ili ne.

Ako je crvena LED lampica uključena, smanjite upute o temperaturi kako biste je postavili ispod unutarnje temperature. U roku od nekoliko sekundi relej se mora isključiti, a crveno LED svjetlo ugasiti.

Ako je crvena LED lampica isključena, povećajte upute za temperaturu kako biste ih postavili ispod unutarnje temperature. U roku od nekoliko sekundi relej se mora uključiti i upaliti crveno LED svjetlo.

Ako to radite više puta, imajte na umu da sistem neće reagirati odmah kako bi se izbjeglo prebrzo prebacivanje kotla.

To je kraj rada na ploči.

Korak 28: Lemite izvor napajanja 1/4

Predlažem korištenje 2 različite štampane ploče: jedne za napajanje i jedne za mikrokontrolere.

Trebat će vam konektori za;

· 2 za 9v ulazno napajanje

· 1 za +9v izlaz

· 1 za izlaz od 3.3V (jesam 2)

· 2 za +5v izlaz (jesam 3)

· 2 za komandu releja

· 2 za napajanje releja

Korak 29: Lemite izvor napajanja 2/4

Evo Frizting sheme koju trebate slijediti!

Iznad možete vidjeti brojeve dijelova prema Fritzing modelu.

Korak 30: Lemite izvor napajanja 3/4

Iznad možete vidjeti brojeve dijelova prema Fritzing modelu.

Korak 31: Lemite izvor napajanja 4/4

Iznad možete vidjeti brojeve dijelova prema Fritzing modelu.

Korak 32: Lemite mikrokontrolere na PCB 1/7

Predlažem da Arduino i ESP8266 ne lemite direktno na PCB

Umjesto toga koristite donje konektore kako biste mogli lako zamijeniti mikrokontrolere

Korak 33: Lemite mikrokontrolere na PCB 2/7

Konektori će vam trebati za:

• 3 x +5v (napravio sam jednu rezervnu)
• 6 x uzemljenje
• 3 x za DS1820
• 3 x za LED
• 1 x IR prijemnik
• 2 x za komandu releja
• 4 x za sabirnicu I2C

Evo Frizting sheme koju trebate slijediti!

Iznad možete vidjeti brojeve dijelova prema Fritzing modelu.

Korak 34: Lemite mikrokontrolere na PCB-u 3/7

Iznad možete vidjeti brojeve dijelova prema Fritzing modelu.

Korak 35: Lemite mikrokontrolere na PCB 4/7

Iznad možete vidjeti brojeve dijelova prema Fritzing modelu.

Korak 36: Lemite mikrokontrolere na PCB-u 5/7

Iznad možete vidjeti brojeve dijelova prema Fritzing modelu.

Korak 37: Lemite mikrokontrolere na PCB 6/7

Iznad možete vidjeti brojeve dijelova prema Fritzing modelu.

Korak 38: Lemite mikrokontrolere na PCB 7/7

Iznad možete vidjeti brojeve dijelova prema Fritzing modelu.

Korak 39: Povežite se i provjerite zajedno prije stavljanja u kutiju

Korak 40: Pričvrstite PCB -ove na komad drveta

Korak 41: Uradimo drvenu zaštitnu kutiju

Korak 42: Stavite sve u kutiju

Korak 43: Kreirajte Server Code Project

Pokrenite svoje IDE okruženje

Preuzmite paketne izvore s GitHub -a

Preuzmite J2EE izvore sa GitHub -a

Pokrenite svoj Java IDE (na primjer Eclipse)

Kreirajte Java projekat „ThermostatRuntime“

Uvezite preuzete izvore paketa

Kreirajte J2EE projekt (dinamički web projekt za Eclipse) “ThermostatPackage”

Uvezite preuzete J2EE izvore

Korak 44: Definirajte svoju SQL vezu

Kreirajte klasu “GelSqlConnection” u Java i J2EE projektu

Kopirajte i pređite sadržaj GetSqlConnectionExample.java.

Postavite korisnika, lozinku i host računara MySql poslužitelja koje ćete koristiti za spremanje podataka.

Spremi GelSqlConnection.java

Kopirajte i prošli GelSqlConnection.java u projekt ThermostatRuntime

Korak 45: Kreirajte tablice baze podataka

Napravite sljedeće tablice

Koristite Sql skriptu za kreiranje indDesc tablice

Koristite Sql skriptu za kreiranje tablice indValue

Koristite Sql skriptu za kreiranje tablice stanica

Inicijalizujte tabele

Preuzmite datoteku loadStations.csv

otvorite csv datoteku

izmijenite st_IP tako da odgovara vašoj mrežnoj konfiguraciji.

• prva adresa je ona sa termostatom
• drugi termostat je serverski

spremite i učitajte tablicu stanica s ovim csv -om

Preuzmite loadIndesc.csv

učitaj ind_desc tablicu s ovim csv -om

Korak 46: Definirajte kontrolu pristupa

Možete učiniti bilo koju kontrolu koju želite izmjenom koda “ValidUser.java” tako da odgovara vašim sigurnosnim potrebama.

Jednostavno provjeravam IP adresu kako bih odobrio izmjene. Da biste učinili isto, samo stvorite tablicu sigurnosti i umetnite zapis u ovu tablicu kao gore.

Korak 47: Opcionalno

Vanjska temperatura

Koristim ovaj API za vremensku prognozu da dobijem informacije o svojoj lokaciji i radi prilično dobro. Ljuska sa curl -om po satu ekstrahuje temperaturu i skladišti je u bazi podataka. Način na koji ćete postići vanjsku temperaturu možete prilagoditi promjenom koda “KeepUpToDateMeteo.java”.

Sigurnost kuće

Povezao sam svoj kućni sigurnosni sistem s termostatom kako bih automatski smanjio temperaturne upute kad izađem od kuće. Možete učiniti nešto slično s poljem “securityOn” u bazi podataka.

Temperatura vode u kotlu

Već pratim ulaznu i izlaznu temperaturu vode u kotlu pomoću Arduina i 2 senzora DS1820 pa sam dodao informacije na WEB HMI.

Korak 48: Pokrenite Runtime Code

Izvezite projekt ThermostatRuntime kao jar datoteku

Osim ako ne želite izmijeniti UDP portove, započnite grupe naredbom:

java -cp $ CLASSPATH TermostatDispatcher 1840 1841

CLASSPATH mora sadržavati pristup vašoj jar datoteci i mysql konektoru.

Morate vidjeti nešto poput gore u dnevniku.

Dodajte unos u crontable da biste započeli pri ponovnom pokretanju

Korak 49: Pokrenite J2EE aplikaciju

Izvezite paket termostata kao RAT.

Implementirajte WAR s Tomcat menadžerom

Testirajte aplikacijski youserver: port/Thermostat/ShowThermostat? Station = 1

Morate vidjeti nešto poput gore navedenog

Korak 50: Sinhronizujte termostat i server

Pomoću izborničkog menija HMI -a učinite sljedeće

· Temperature učitavanja

· Učitavanje registara

· Raspored otpremanja

· Napišite eeprom / odaberite Sve

Korak 51: Priključite termostat na kotao

Prije nego što to učinite, pažljivo pročitajte upute za kotao. Pazite na visoki napon.

Termostat mora biti spojen na jednostavan kontakt pomoću 2 -žičnog kabela.

Korak 52: Uživajte u sistemu kontrole grijanja

Spremni ste za konfiguriranje sistema prema vašim potrebama!

Postavite referentne temperature, svoj raspored.

Za to upotrijebite dokumentaciju o termostatu.

Pokrenite PID praćenje. Pustite sistem da radi nekoliko dana, a zatim koristite prikupljene podatke za podešavanje termostata

Dokumentacija pruža specifikacije na koje se možete pozvati ako želite izvršiti promjene.

Ako trebate više informacija, pošaljite mi zahtjev. Biće mi zadovoljstvo da odgovorim.

Ovo je dio infrastrukture kućne automatizacije

Korak 53: Okvir za 3D štampanje

Uzeo sam 3D štampač i odštampao ovu kutiju.

Dizajn leđa

Prednji dizajn

Gornji i donji dizajn

Bočni dizajn