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

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:32

Koja je namjera?

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

Korak 1: Kako 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 sustav će se početi zagrijavati u optimalno vrijeme kako bi dosegao vaša očekivanja.

Vratite se kući ranije danas, pomoću telefona predvidite početak grijanja

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

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

Poznavajući vaš raspored, sustav će se zagrijati samo kad vam zatreba.

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

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

Sustav ćete moći prilagoditi svojoj opremi.

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

Sustav je povezan putem WIFI -ja. Laptop ćete koristiti za postavljanje, podešavanje i ažuriranje rasporeda vašeg sustava.

Izvan kuće, telefonom ćete predvidjeti ili odgoditi početak 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 mogu se prilagoditi vašem okruženju (pogledajte podešavanje dokumentacije sustava).

Korak 5: Kontroler uputa

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

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 tjedni 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

Jezgreni sustav radi na mikrokontroleru Atmel ATmega.

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

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

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

Parametri su u početku zapisani u eepromu i mogu se daljinski mijenjati i spremati.

Korak 9: Pregled mrežne veze

Mrežna veza ostvaruje se pomoću ESP8266 WIFI mikrokontrolera. Potpuno je isto što i opis Gatewaya "instrukcije". Ipak, iz ovog su opisa napravljene 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 poslužitelja

Java pokreće poslužiteljski dio sustava. HMI -i koriste TOMCAT. MySQL je baza podataka.

Korak 11: Popis dijelova

Trebat će vam ove glavne komponente

2 x mikrokontrolera

· 1 x Arduino - odabrao sam Nano 3.0 - neke možete pronaći po cijeni od oko 2,5 USD (Aliexpress)

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

1 x osjetnik temperature DS1820

· Odabrao sam vodonepropusni - 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 stvarnom vremenu s 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 matična ploča

2 x 3 pinski prekidači

Neki konektori i žice

Naravno da su vam potrebni lemilica i lim.

Korak 12: Izgradite izvore energije

Ova datoteka za prevrtanje opisuje što 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 prema karakteristikama regulatora.

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

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

Korak 13: Pripremite ESP8266

Priključite svoj ESP8266 u ploču za najjednostavnije lemljenje ispod

Korak 14: Izgradite elektroniku

Reproducirajte referencu Fritzing.

Snažno predlažem da počnete graditi elektroniku 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

Spojite FTDI USB na svoju razvojnu stanicu.

Postavite prekidač serijske veze kako biste ESP8266 spojili na FTDI ovako

Korak 16: Pripremite se za preuzimanje koda pristupnika

Pokrenite Arduino na svojoj radnoj stanici.

Trebate ESP8266 da biste 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 Addon (postupak možete pronaći ovdje).

Sav potreban kod dostupan je na GitHubu. 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 pohranu parametara u Eepromu postoji:

Nakon što nabavite sav kôd, vrijeme je da ga učitate u ESP8266.

Najprije spojite FTDI na USB priključak vašeg računala.

Predlažem da prije pokušaja učitavanja provjerite vezu.

• · Postavite serijski monitor Arduino na novi USB priključak.
• · 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" serijskim alatom.
• · Zauzvrat morate dobiti "OK".

Ako ne provjerite svoju vezu i pogledajte specifikacije ESP8266.

Ako ste dobili "OK", spremni ste za učitavanje koda

Korak 17: Preuzmite Gateway Code 1/2

·

• Isključite matičnu ploču, pričekajte nekoliko sekundi,
• Pritisnite gumb na ploči i uključite ga
• Otpustite tipku Uobičajeno je da na serijski monitor uđe neko smeće.
• Pritisnite IDE za prijenos kao za Arduino.
• Nakon dovršetka prijenosa postavite serijsku brzinu na 38400.

Korak 18: Preuzmite kod pristupnika 2/2

Vidjeli 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 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 spojili pristupnik na svoj WIFI.

Možete provjeriti imate li IP unošenjem "ShowWifi".

Plava LED dioda će svijetliti, a crvena će treptati

Vrijeme je da definirate adresu svog IP poslužitelja unosom 4 podadrese (poslužitelj koji će pokrenuti Java testni kôd). Na primjer za IP = 192.168.1.10 unesite:

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

IP portove definirajte kao:

• · RoutePort = 1840 (ili u skladu s konfiguracijom aplikacije pogledajte "Vodič za instalaciju poslužitelja")

  Unesite "ShowEeprom" da biste provjerili što ste upravo spremili u Eeprom

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

  Vaš Gateway je spreman za rad!

  Plava LED lampica mora se upaliti čim je pristupnik spojen 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 priključke serijske veze kako biste izbjegli sukob USB -a.

Korak 21: Napravimo neke testove

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

Spojite Arduino USB na svoju radnu stanicu.

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

Provjerite osjetnik temperature

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

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

Provjeri sat

Otvorite Datoteke / primjere / DS1307RTC / setTime program

Prenesite kôd i provjerite imate li pravo vrijeme.

Provjerite LCD

Otvorite datoteke / primjere / tekući kristal / program HelloWorld

Učitajte kôd i provjerite jeste li primili poruku.

Provjerite daljinski upravljač

Otvorite Datoteke / primjere / ArduinoIRremotemaster / IRrecvDemo program

Promijenite PIN u 4 - prenesite kôd

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

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

• · Upute za povećanje temperature
• · Upute za smanjenje temperature
• · Isključite termostat
• · Odaberite način rada za tjedan dana
• · Odaberite način rada za prvi dan
• · Odaberite način rada za drugi dan
• · Odaberite način rada koji se ne smrzava
• · Uključivanje/isključivanje WIFI pristupnika

Budući da 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:

Uključuje biblioteku SerialNetwork koja se nalazi ovdje:

Samo učitajte kôd u svoj Arduino.

Poslužitelj

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, razinu napona 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 s primljenim brojem i slučajnom vrijednošću.

Morate vidjeti nešto poput gore navedenog.

Sada ste spremni za rad na kodu termostata

Korak 23: Pripremite Arduino

Spojite 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 GitHubu

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

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

Otvorite Thermosat.ico i prevedite i provjerite ne dobivate li pogreške

Preuzmite Arduino kod.

Arduino će se automatski pokrenuti.

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

Korak 26: Provjerite LCD

Alternativno ćete vidjeti 3 različita zaslona.

Uobičajeno za ekrane 1 i 2:

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

Zaslon 1:

na sredini vrha: stvarni način rada

Zaslon 2:

• na sredini vrha: stvarni dan u tjednu
• desno od vrha: brojevi dana i mjeseca

Treći je opisan u vodiču za održavanje.

Korak 27: Ispitajte releje

Testirajte relej Gateway

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 pristupnika WIFI. Relej mora isključiti ESP8266 i plavu LED diodu.

Pričekajte nekoliko sekundi i ponovno pritisnite tipku na daljinskom upravljaču. WIFI pristupnik mora biti uključen.

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

Ispitajte relej kotla

Prvo pogledajte crvenu LED diodu. Ako su upute o temperaturi mnogo veće od unutarnje 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 je postavili nisko 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 sustav neće odmah reagirati kako bi se izbjeglo prebrzo prebacivanje kotla.

To je kraj rada na ploči.

Korak 28: Lemite izvor napajanja 1/4

Predlažem korištenje 2 različita PCB-a: jedan za napajanje i jedan 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 (ja sam radio 3)

· 2 za naredbu releja

· 2 za napajanje releja

Korak 29: Lemite napajanje 2/4

Evo Frizting sheme koju treba slijediti!

Iznad možete vidjeti brojeve dijelova prema modelu Fritzing.

Korak 30: Lemite napajanje 3/4

Iznad možete vidjeti brojeve dijelova prema modelu Fritzing.

Korak 31: Lemite napajanje 4/4

Iznad možete vidjeti brojeve dijelova prema modelu Fritzing.

Korak 32: Lemite mikrokontrolere na PCB 1/7

Predlažem da ne lemite Arduino i ESP8266 izravno na PCB

Umjesto toga koristite donje konektore kako biste mogli jednostavno zamijeniti mikrokontrolere

Korak 33: Lemite mikrokontrolere na PCB 2/7

Konektori će vam trebati za:

• 3 x +5v (napravio sam jedan rezervni)
• 6 x uzemljenje
• 3 x za DS1820
• 3 x za LED
• 1 x IR prijemnik
• 2 x za naredbu releja
• 4 x za sabirnicu I2C

Evo Frizting sheme koju treba slijediti!

Iznad možete vidjeti brojeve dijelova prema modelu Fritzing.

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

Iznad možete vidjeti brojeve dijelova prema modelu Fritzing.

Korak 35: Lemite mikrokontrolere na PCB-u 4/7

Iznad možete vidjeti brojeve dijelova prema modelu Fritzing.

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

Iznad možete vidjeti brojeve dijelova prema modelu Fritzing.

Korak 37: Lemite mikrokontrolere na PCB-u 6/7

Iznad možete vidjeti brojeve dijelova prema modelu Fritzing.

Korak 38: Lemite mikrokontrolere na PCB 7/7

Iznad možete vidjeti brojeve dijelova prema modelu Fritzing.

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

Korak 40: Pričvrstite PCB -ove na komad drveta

Korak 41: Učinimo drvenu zaštitnu kutiju

Korak 42: Stavite sve u kutiju

Korak 43: Izradite projekt koda poslužitelja

Pokrenite svoje IDE okruženje

Preuzmite paketne izvore s GitHub -a

Preuzmite J2EE izvore s GitHub -a

Pokrenite svoj Java IDE (na primjer Eclipse)

Izradite Java projekt "ThermostatRuntime"

Uvezite preuzete izvore paketa

Izradite J2EE projekt (Dynamic Web Project for Eclipse) "ThermostatPackage"

Uvezite preuzete J2EE izvore

Korak 44: Definirajte svoju SQL vezu

Izradite klasu “GelSqlConnection” u Java i J2EE projektu

Kopirajte i prenesite sadržaj GetSqlConnectionExample.java.

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

Spremi GelSqlConnection.java

Kopirajte i prošli GelSqlConnection.java u projekt ThermostatRuntime

Korak 45: Izradite tablice baze podataka

Napravite sljedeće tablice

Za stvaranje tablice indDesc upotrijebite Sql skriptu

Upotrijebite Sql skriptu za stvaranje tablice indValue

Koristite Sql skriptu za stvaranje tablice stanica

Inicijalizirajte tablice

Preuzmite datoteku loadStations.csv

otvorite csv datoteku

izmijenite st_IP tako da odgovara vašoj mrežnoj konfiguraciji.

• prva adresa je ona s termostatom
• drugi termostat je poslužiteljski

spremite i učitajte tablicu postaja s ovim csv -om

Preuzmite loadIndesc.csv

učitaj tablicu ind_desc 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 Sigurnost i umetnite zapis u ovu tablicu kao gore.

Korak 47: Izborno

Vanjska temperatura

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

Sigurnost doma

Povezao sam svoj kućni sigurnosni sustav s termostatom kako bih automatski smanjio upute o temperaturi 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 podatke na WEB HMI.

Korak 48: Pokrenite Runtime Code

Izvezite projekt ThermostatRuntime kao jar datoteku

Osim ako ne želite izmijeniti UDP portove, započnite serije 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 upraviteljem

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

Morate vidjeti nešto poput gore navedenog

Korak 50: Sinkronizirajte termostat i poslužitelj

Pomoću naredbenog izbornika HMI -a učinite sljedeće

· Temperature učitavanja

· Učitajte registre

· Raspored prijenosa

· 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 svom sustavu upravljanja grijanjem

Spremni ste konfigurirati sustav kako bi točno odgovarao vašim potrebama!

Postavite referentne temperature, svoje rasporede.

Za to upotrijebite dokumentaciju o termostatu.

Pokrenite PID praćenje. Pustite sustav da radi nekoliko dana, a zatim pomoću prikupljenih podataka podesite termostat

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

Ako trebate više informacija, pošaljite mi zahtjev. Rado ću vam odgovoriti.

To je dio infrastrukture kućne automatizacije

Korak 53: Okvir za 3D ispis

Uzeo sam 3D printer i otisnuo ovu kutiju.

Dizajn leđa

Dizajn prednjeg dijela

Gornji i donji dizajn

Bočni dizajn