Asigurați-vă propriul termostat de încălzire conectat și faceți economii cu încălzirea: 53 de pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:41

Care este scopul?

• Sporiți confortul încălzind casa exact așa cum doriți
• Faceți economii și reduceți emisiile de gaze cu efect de seră încălzind casa numai atunci când aveți nevoie
• Păstrați controlul asupra încălzirii dvs. oriunde vă aflați
• Fii mândru că ai făcut-o singur

Pasul 1: Cum vă crește confortul?

Veți defini 4 instrucțiuni diferite de temperatură care vor fi selectate automat în funcție de programul dvs.

Vă veți exprima nevoia ca temperatură așteptată la un moment al zilei și sistemul va începe să se încălzească la momentul optim pentru a vă atinge așteptările.

Înapoi acasă mai devreme astăzi, utilizați telefonul pentru a anticipa începerea încălzirii

Sistemul va oferi o temperatură foarte stabilă, care se va potrivi exact nevoilor dumneavoastră.

Pasul 2: Cum veți face economii și veți reduce emisiile de gaze cu efect de seră?

Cunoscându-vă programul, sistemul se va încălzi numai atunci când aveți nevoie de el.

Sistemul va ține cont de temperatura exterioară pentru a optimiza încălzirea.

Înapoi acasă mai târziu astăzi, utilizați telefonul pentru a amâna începutul încălzirii.

Veți putea regla sistemul pentru a se potrivi cu echipamentul dvs.

Pasul 3: Cum vă veți controla încălzirea oriunde vă aflați?

Sistemul este conectat WIFI. Veți folosi laptopul pentru a configura, regla și actualiza programul sistemului dvs.

În afara casei, vă veți folosi telefonul pentru a anticipa sau a amâna începutul încălzirii

Pasul 4: Controlul temperaturii

Pentru reglarea încălzirii se utilizează un controler PID.

Este folosit pentru a controla modul de atingere a temperaturii așteptate și pentru ao menține cât mai aproape posibil de țintă.

Parametrii PID pot fi ajustați la mediul dvs. (consultați reglarea documentației sistemului).

Pasul 5: Controler de instrucțiuni

Un controler de instrucțiuni este conceput pentru a determina timpul de pornire a încălzirii, ținând cont de temperaturile interioare, exterioare și capacitatea cazanului pentru a determina dinamic cel mai bun moment de pornire a încălzirii în funcție de cerințele dumneavoastră.

Această reglementare poate fi adaptată nevoilor dvs. cu parametrul „reactivitate” pe care îl puteți modifica.

Pasul 6: Programul

Instrucțiunile de temperatură sunt exprimate ca țintă (temperatură, timp). Adică vrei ca casa ta să fie la temperatura respectivă la acel moment determinat.

Temperatura trebuie selectată între cele 4 referințe.

Trebuie definită o instrucțiune pentru fiecare jumătate de oră a programului.

Puteți defini un program săptămânal și 2 programe zilnice.

Pasul 7: Privire de ansamblu asupra arhitecturii

Aruncați o privire asupra arhitecturii globale

Funcționează cu fiecare cazan printr-un contact normal deschis sau normal închis.

Pasul 8: Prezentare generală a microcontrolerelor

Sistemul de bază rulează pe un microcontroler Atmel ATmega.

După ce codul și parametrii au fost descărcați și sincronizați ceasul, acesta poate rula 100% autonom.

Comunică prin linkul serial pentru a lua în considerare informațiile externe.

Un microcontroler ESP8266 rulează codul de gateway pentru transformarea conexiunii de legătură serială la una WIFI.

Parametrii sunt scrisi inițial în eeprom și pot fi modificați și salvați de la distanță.

Pasul 9: Prezentare generală a conexiunii la rețea

Conexiunea la rețea se face cu un microcontroler ESP8266 WIFI. Este la fel ca descrierea Gateway „instructables”. Cu toate acestea, următoarele descrieri au fost făcute din această descriere: unele GPIO inutile pentru acest proiect nu sunt utilizate și Arduino și ESP8266 sunt lipite pe același PCB.

Pasul 10: Prezentare generală a serverului

Java rulează partea server a sistemului. HMI utilizează TOMCAT. MySQL este baza de date.

Pasul 11: Lista pieselor

Veți avea nevoie de aceste componente principale

2 x microcontrolere

· 1 x Arduino - Am ales un Nano 3.0 - puteți găsi unele la aproximativ 2,5 $ (Aliexpress)

· 1 x ESP8266 - Am ales -ESP8266-DEV Olimex - la 5,5 €

1 x senzor de temperatură DS1820

· Am ales unul impermeabil - puteți obține 5 cu 9 € (Amazon)

1 x modul dublu releu (comanda 0)

· Am ales SONGLE SRD-05VDC - puteți găsi unele la 1,5 € (Amazon)

1 x I2C LCD 2x16 caractere

Am avut deja unul - puteți găsi unele pentru mai puțin de 4 $ (Aliexpress)

1 x I2C DS1307 Modul în timp real cu baterie CR2032

· Am avut deja unul - puteți găsi unele pentru mai puțin de 4 $ (Aliexpress)

poți găsi pentru câțiva euro

1 x receptor infraroșu

· Am ales AX-1838HS puteți găsi 5 la 4 €

1 x FTDI

1 x telecomandă IR (puteți cumpăra un telefon dedicat sau utilizați televizorul)

2 x regulatoare de putere (3.3v și 5v)

· Am ales I x LM1086 3.3v & 1 x L7850CV 5v

Și câteva lucruri

5 x LED

9 x rezistențe 1K

1 x rezistor 2.2K

1 rezistor 4.7K

1 x condensator ceramic 100microF

1 x 330 condensator ceramic microF

2 x 1 condensator tentalum microF

2 x tranzistori NPN

4 x diode

2 panouri de PCB

2 comutatoare cu 3 pini

Unii conectori și fire

Desigur, aveți nevoie de lipit și tablă.

Pasul 12: Construiți sursele de energie

Acest fișier descurajant descrie ce trebuie făcut.

Este mai bine să începeți să construiți sursele de alimentare cu o placă de calcul, chiar dacă nu există dificultăți.

Regulatoarele pot fi ușor înlocuite cu altele: doar modificați conexiunile și condensatoarele în funcție de caracteristicile regulatoarelor dvs.

Verificați dacă oferă o constantă de 5v și 3,3v chiar și cu o sarcină (de exemplu, rezistențe de 100 ohmi).

Acum puteți lipi toate componentele pe un PCB de panou, după cum urmează

Pasul 13: Pregătiți ESP8266

Conectați ESP8266 într-o placă de măsurare pentru o mai ușoară lipire de mai jos

Pasul 14: Construiți electronica

Reproduceți referința Fritzing.

Vă sugerez cu tărie să începeți să construiți aparatele electronice cu o placă de calcul.

Puneți toate părțile împreună pe panou.

Conectați cu atenție sursele de alimentare

Verificați LED-urile de alimentare de pe Arduino și ESP8266.

Ecranul LCD trebuie să se aprindă.

Pasul 15: Să facem cu configurația gateway-ului

Conectați FTDI USB la stația de dezvoltare.

Setați comutatorul de legătură serială pentru a conecta ESP8266 la FTDI astfel

Pasul 16: Pregătiți-vă să descărcați codul gateway

Porniți Arduino pe stația de lucru.

Aveți nevoie de ESP8266 pentru a fi cunoscut sub numele de board de IDE.

Selectați portul USB și placa corespunzătoare cu meniul Instrumente / plăci.

Dacă nu vedeți niciun ESP266 în listă, înseamnă că poate fi necesar să instalați ESP8266 Arduino Addon (puteți găsi aici procedura).

Tot codul de care aveți nevoie este disponibil pe GitHub. Este timpul să-l descărcați!

Codul principal al Gateway-ului este acolo:

github.com/cuillerj/Esp8266UdpSerialGatewa…

În plus față de standardul Arduino și ESP8266 include codul principal care necesită aceste 2:

LookFoString care este folosit pentru a manipula șirurile și care se află acolo:

ManageParamEeprom care este folosit pentru a citi și stoca parametrii în Eeprom ans este acolo:

Odată ce primiți tot codul, este timpul să îl încărcați în ESP8266.

Mai întâi conectați FTDI la un port USB al computerului.

Vă sugerez să verificați conexiunea înainte de a încerca să încărcați.

• · Setați monitorul serial Arduino la noul port USB.
• · Setați viteza la 115200 ambele cr nl (viteza implicită pentru Olimex)
• · Alimentarea panoului de control (ESP8266 vine cu un software care se ocupă de comenzi AT)
• · Trimiteți „AT” cu instrumentul serial.
• · În schimb, trebuie să obțineți „OK”.

Dacă nu verificați conexiunea și consultați specificațiile ESP8266.

Dacă aveți „OK” sunteți gata să încărcați codul

Pasul 17: Descărcați Codul Gateway 1/2

·

• Opriți panoul de așteptare, așteptați câteva secunde,
• Apăsați pe butonul de pe panou și porniți
• Eliberați butonul. Este normal să primiți niște gunoi pe monitorul serial.
• Apăsați pe IDE-ul de încărcare ca pentru un Arduino.
• După finalizarea încărcării, setați viteza serială la 38400.

Pasul 18: Descărcați Gateway Code 2/2

Ai vedea ceva ca în imagine.

Felicitări, ai încărcat cu succes codul!

Pasul 19: setați propriii parametri ai gateway-ului

Păstrați deschis monitorul serial (viteza 38400) al IDE-ului

• Opriți panoul de așteptare, așteptați câteva secunde
• Utilizați comutatorul pentru a seta configGPIO la 1 (3,3v)
• Scanați WIFI introducând comanda:
• ScanWifi. Veți vedea o listă a rețelei detectate.
• Apoi setați SSID-ul dvs. introducând „SSID1 = rețeaua dvs.
• Apoi setați parola introducând „PSW1 = parola dvs.
• Apoi introduceți „SSID = 1” pentru a defini rețeaua curentă
• Introduceți „Reporniți” pentru a conecta Gateway-ul la WIFI.

Puteți verifica dacă ați obținut un IP introducând „ShowWifi”.

LED-ul albastru va fi aprins și LED-ul roșu va clipi

Este timpul să vă definiți adresa serverului IP prin introducerea celor 4 subadrese (server care va rula codul de test Java). De exemplu pentru IP = 192.168.1.10 introduceți:

• „IP1 = 192”
• „IP2 = 168”
• „IP3 = 1”
• „IP4 = 10”

Definiți porturile IP ca:

• · RoutePort = 1840 (sau în funcție de configurația aplicației dvs., consultați „Ghidul de instalare a serverului”)

  Introduceți „ShowEeprom” pentru a verifica ce tocmai ați stocat în Eeprom

  Acum setați GPIO2 la masă pentru a părăsi modul de configurare (utilizați comutatorul pentru a face acest lucru)

  Gateway-ul dvs. este gata să funcționeze!

  LED-ul albastru trebuie să se aprindă imediat ce gateway-ul este conectat la WIFI.

  Există câteva alte comenzi pe care le-ați putea găsi în documentația gateway-ului.

Setați adresa IP ESP8266 ca permanentă în DNS

Pasul 20: Pregătiți conexiunea Arduino

În primul rând, deconectați conectorii de legătură serială pentru a evita conflictul USB.

Pasul 21: Să facem câteva teste

Înainte de a lucra cu codul termostatului, să facem câteva teste cu sursele de exemplu IDE

Conectați Arduino USB la stația de lucru.

Alegeți portul serial, setați viteza la 9600 și setați tipul cardului la Nano.

Verificați senzorul de temperatură

Deschideți Fișiere / exemple / Max31850Onewire / DS18x20_Temperature și modificați OneWire ds (8); (8 în loc de 10).

Încărcați și verificați dacă funcționează. Dacă nu verificați conexiunile DS1820.

Verifică ceasul

Deschideți programul Files / examples / DS1307RTC / setTime

Încărcați codul și verificați dacă obțineți momentul potrivit.

Verificați ecranul LCD

Deschideți Fișiere / exemple / liquid cristal / programul HelloWorld

Încărcați codul și verificați dacă primiți mesajul.

Verificați telecomanda

Deschideți fișiere / exemple / programul ArduinoIRremotemaster / IRrecvDemo

Modificați codul PIN la 4 - încărcați codul

Utilizați telecomanda și verificați dacă primiți codul IR pe monitor.

Este timpul să alegeți telecomanda pentru 8 taste diferite pe care doriți să le utilizați după cum urmează:

• · Creșterea instrucțiunilor de temperatură
• · Scăderea instrucțiunilor de temperatură
• · Opriți termostatul
• · Selectați modul agendă săptămânală
• · Selectați modul de agendă din prima zi
• · Selectați modul de agendă a doua zi
• · Selectați modul de înghețare
• · Pornirea / oprirea gateway-ului WIFI

De când ați făcut alegerea, utilizați cheia, copiați și salvați într-un document text codurile primite. Veți avea nevoie de aceste informații mai târziu.

Pasul 22: Verificați conexiunea la rețea

Pentru a-ți verifica munca, cel mai bine este să folosești exemplele Arduino și Java.

Arduino

O puteți descărca de aici:

Include biblioteca SerialNetwork care este aici:

Încărcați codul în Arduino.

Server

Exemplul de server este un program Java pe care îl puteți descărca aici:

Doar rulați-l

Uită-te la consola Java.

Uită-te la monitorul Arduino.

Arduino trimite 2 pachete diferite.

· Primul conține stifturile digitale de la 2 la 6.

· A doua conține 2 valori aleatorii, nivelul de tensiune de A0 în mV și numărul incremental.

Programul Java

· Tipăriți datele primite în format hexazecimal

· Răspundeți la primul tip de date cu o valoare de pornire / oprire aleatorie pentru a activa / opri LED-ul Arduino

· Răspundeți la al doilea tip de date cu numărul primit și o valoare aleatorie.

Trebuie să vedeți ceva de genul de mai sus.

Acum sunteți gata să lucrați la codul termostatului

Pasul 23: Pregătiți Arduino

Conectați Arduino USB la stația de lucru.

Setați viteza la 38400.

Trebuie să setăm Arduino în modul de configurare

Conectați un conector la ICSP astfel încât GPIO 11 să fie setat la 1 (5v)

Pasul 24: Descărcați codul Arduino

Sursele termostatului sunt disponibile pe GitHub

Mai întâi descărcați această bibliotecă și copiați fișierele în biblioteca obișnuită.

Apoi descărcați aceste surse și copiați fișierele în dosarul dvs. obișnuit de surse Arduino.

Deschideți Thermosat.ico și compilați și verificați dacă nu primiți erori

Descărcați codul Arduino.

Arduino va porni automat.

Așteptați mesajul „end init eeprom”.

Valorile parametrului implicit sunt acum scrise în eeprom.

Pasul 25: Reporniți Arduino

Arduino-ul a fost inițializat și trebuie setat în modul de rulare înainte de a fi repornit

Conectați conectorul de la ICSP astfel încât GPIO 11 să fie setat la 0 (masă) pentru a seta Arduino în modul de rulare.

Resetați Arduino.

Trebuie să vedeți ora pe ecranul LCD și LED-ul galben trebuie să fie aprins. (Veți vedea 0: 0 dacă ceasul nu este sincronizat sau timpul pierdut (alimentat și fără baterie)).

Pasul 26: Verificați ecranul LCD

Veți vedea alternativ 3 ecrane diferite.

Comun pentru ecranele 1 și 2:

• în stânga sus: ora efectivă
• în stânga jos: instrucțiunea de temperatură reală
• la mijlocul fundului: temperatura reală interioară (DS1820)

Ecranul 1:

la mijlocul vârfului: modul de rulare real

Ecranul 2:

• la mijlocul vârfului: ziua efectivă a săptămânii
• în dreapta sus: numere de zi și lună

Al treilea este descris în ghidul de întreținere.

Pasul 27: Testarea releelor

Testați releul Gateway

În acest stadiu trebuie să fiți conectat WIFI și LED-ul albastru trebuie să se aprindă.

Apăsați tasta telecomenzii selectată pentru a porni / opri gateway-ul WIFI. Releul trebuie să oprească ESP8266 și LED-ul albastru.

Așteptați câteva secunde și apăsați din nou tasta telecomenzii. Gateway-ul WIFI trebuie să fie pornit.

Într-un minut, poarta trebuie conectată, iar LED-ul albastru trebuie să se aprindă.

Testați releul cazanului

Mai întâi uitați-vă la LED-ul roșu. Dacă instrucțiunile de temperatură sunt mult mai mari decât temperatura interioară, LED-ul trebuie să se aprindă. Durează câteva minute după pornire pentru ca Arduino să obțină suficiente date pentru a decide dacă se încălzește sau nu.

Dacă LED-ul roșu este aprins, micșorați instrucțiunile de temperatură pentru ao seta la un nivel scăzut sub temperatura interioară. În câteva secunde, releul trebuie să se oprească și ledul roșu să se stingă.

Dacă LED-ul roșu este stins, măriți instrucțiunile de temperatură pentru a-l seta sub temperatura interioară. În câteva secunde, releul trebuie să se aprindă și ledul roșu aprins.

Dacă o faceți de mai multe ori, rețineți că sistemul nu va reacționa imediat pentru a evita comutarea prea rapidă a cazanului.

Acesta este sfârșitul muncii pentru panoul de testare.

Pasul 28: lipiți sursa de alimentare 1/4

Vă sugerez să folosiți 2 PCB diferite: unul pentru sursa de alimentare și unul pentru microcontrolere.

Veți avea nevoie de conectori pentru;

· 2 pentru sursa de alimentare de intrare 9v

· 1 pentru ieșire + 9v

· 1 pentru + 3.3v ieșire (am făcut 2)

· 2 pentru ieșire + 5v (am făcut 3)

· 2 pentru comanda releu

· 2 pentru puterea releului

Pasul 29: lipiți sursa de alimentare 2/4

Iată schema de frizare de urmat!

Puteți vedea deasupra numerele pieselor conform modelului Fritzing.

Pasul 30: lipiți sursa de alimentare 3/4

Puteți vedea deasupra numerele pieselor conform modelului Fritzing.

Pasul 31: lipiți sursa de alimentare 4/4

Puteți vedea deasupra numerele pieselor conform modelului Fritzing.

Pasul 32: lipiți microcontrolerele de pe PCB 1/7

Vă sugerez să nu lipiți Arduino și ESP8266 direct pe PCB

În schimb, utilizați conectorii ca mai jos pentru a putea înlocui cu ușurință microcontrolerele

Pasul 33: lipiți microcontrolerele de pe PCB 2/7

Veți avea nevoie de conectori pentru:

• 3 x + 5v (am făcut o rezervă)
• 6 x sol
• 3 x pentru DS1820
• 3 x pentru LED
• 1 x receptor IR
• 2 x pentru comanda releu
• 4 x pentru autobuzul I2C

Iată schema de frizare de urmat!

Puteți vedea deasupra numerele pieselor conform modelului Fritzing.

Pasul 34: lipiți microcontrolerele de pe PCB 3/7

Puteți vedea deasupra numerele pieselor conform modelului Fritzing.

Pasul 35: lipiți microcontrolerele de pe PCB 4/7

Puteți vedea deasupra numerele pieselor conform modelului Fritzing.

Pasul 36: lipiți microcontrolerele de pe PCB 5/7

Puteți vedea deasupra numerele pieselor conform modelului Fritzing.

Pasul 37: lipiți microcontrolerele de pe PCB 6/7

Puteți vedea deasupra numerele pieselor conform modelului Fritzing.

Pasul 38: lipiți microcontrolerele de pe PCB 7/7

Puteți vedea deasupra numerele pieselor conform modelului Fritzing.

Pasul 39: Conectați-vă și verificați cu totul înainte de a pune în cutie

Pasul 40: Înșurubați PCB-urile pe o bucată de lemn

Pasul 41: Să facem cutia de lemn

Pasul 42: Puneți totul în cutie

Pasul 43: Creați un proiect de cod server

Porniți mediul IDE

Descărcați sursele loturilor din GitHub

Descărcați sursele J2EE din GitHub

Porniți IDE-ul Java (Eclipse, de exemplu)

Creați proiectul Java „ThermostatRuntime”

Importați sursele de loturi descărcate

Creați un proiect J2EE (Dynamic Web Project for Eclipse) „ThermostatPackage”

Importați sursele J2EE descărcate

Pasul 44: Definiți conexiunea SQL

Creați o clasă „GelSqlConnection” în ambele proiecte Java și J2EE

Copiați și treceți conținutul GetSqlConnectionExample.java.

Setați utilizatorul, parola și gazda serverului MySql pe care le veți utiliza pentru a stoca date.

Salvați GelSqlConnection.java

Copiați și treceți GelSqlConnection.java în proiectul ThermostatRuntime

Pasul 45: Creați tabelele bazei de date

Creați următoarele tabele

Utilizați scriptul SQL pentru a crea tabela indDesc

Utilizați scriptul SQL pentru a crea un tabel indValue

Utilizați scriptul SQL pentru a crea tabelul stațiilor

Inițializați tabelele

Descărcați fișierul loadStations.csv

deschideți fișierul CSV

modificați st_IP pentru a se potrivi cu configurația dvs. de rețea.

• prima adresă este cea cu termostat
• al doilea termostat este cel de server

salvați și încărcați tabelul stațiilor cu acest csv

Descărcați loadIndesc.csv

încărcați tabelul ind_desc cu acest csv

Pasul 46: Definiți controlul accesului

Puteți face orice control doriți modificând codul „ValidUser.java” pentru a se potrivi nevoilor dvs. de securitate.

Pur și simplu verific adresa IP pentru a autoriza modificarea. Pentru a face același lucru, creați doar tabelul de securitate și introduceți o înregistrare în acest tabel ca mai sus.

Pasul 47: opțional

Temperatura exterioară

Folosesc acest API de prognoză meteo pentru a obține informații despre locația mea și funcționează destul de bine. O coajă cu buclă extrage temperatura și o stochează în baza de date. Puteți adapta modul în care veți obține temperatura exterioară modificând codul „KeepUpToDateMeteo.java”.

Securitate la domiciliu

Mi-am interfațat sistemul de securitate la domiciliu cu termostatul pentru a reduce automat instrucțiunile de temperatură când plec de acasă. Puteți face ceva similar cu câmpul „securityOn” din baza de date.

Temperatura apei cazanului

Monitorizez deja temperatura de intrare și ieșire a apei din cazan cu un Arduino și 2 senzori DS1820, așa că am adăugat informații la WEB HMI.

Pasul 48: Porniți codul Runtime

Exportați proiectul ThermostatRuntime ca fișier jar

Dacă nu doriți să modificați porturile UDP, începeți loturile cu comanda:

java -cp $ CLASSPATH ThermostatDispatcher 1840 1841

CLASSPATH trebuie să conțină acces la fișierul dvs. jar și la conectorul MySQL.

Trebuie să vedeți ceva asemănător mai sus în jurnal.

Adăugați o intrare în crontable pentru a începe la repornire

Pasul 49: Porniți aplicația J2EE

Exportați pachetul termostat ca RĂZBOI.

Implementați WAR cu managerul Tomcat

Testați aplicația youserver: port / Thermostat / ShowThermostat? Station = 1

Trebuie să vedeți ceva de genul de mai sus

Pasul 50: Sincronizați termostatul și serverul

Utilizați meniul de comandă al HMI pentru a efectua pașii următori

· Încărcați temperaturile

· Încărcați registre

· Program de încărcare

· Scrieți eeprom / selectați Toate

Pasul 51: Conectați termostatul la cazan

Înainte de a face acest lucru, citiți cu atenție instrucțiunile cazanului. Aveți grijă la tensiunea înaltă.

Termostatul trebuie conectat la un simplu contact cu un cablu cu 2 fire.

Pasul 52: Bucurați-vă de sistemul dvs. de control al încălzirii

Sunteți gata să configurați sistemul pentru a se potrivi cu exactitate nevoilor dvs.!

Setați temperaturile de referință, programările.

Folosiți documentația Termostat pentru a face acest lucru.

Porniți urmărirea PID. Lăsați sistemul să funcționeze câteva zile și apoi utilizați datele colectate pentru a regla termostatul

Documentația oferă specificații la care puteți consulta dacă doriți să faceți modificări.

Dacă aveți nevoie de mai multe informații, trimiteți-mi o cerere. Voi fi încântat să răspund.

Aceasta face parte dintr-o infrastructură de automatizare a casei

Pasul 53: Cutie de imprimare 3D

Am o imprimantă 3D și am imprimat această cutie.

Designul din spate

Designul frontal

Design superior și inferior

Designul lateral