Ohřívač vody ESP32 IoT: 12 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:18

Gejzír Cayenne IoT (nádrž na horkou vodu v USA) je energeticky úsporné zařízení, které vám pomůže monitorovat a ovládat teplou vodu ve vaší domácnosti, i když jste mimo domov. Umožní vám zapnout a vypnout váš gejzír, naplánovat jeho zapnutí/vypnutí v určitých časech, měřit teplotu gejzíru, nastavit maximální úsporné teploty atd. Je vyroben pro vysokotlaké elektrické gejzíry s jediným prvkem. Lze jej snadno upravit pro jiné konfigurace gejzíru, jako je nízký tlak, duální prvek atd. Můj gejzír je také nainstalován svisle.

Z bezpečnostních důvodů jsem držel svůj mechanický termostat v jeho trubici. Teplotu vody měřím dvěma teplotními čidly DS18B20, jedním připevněným na dně svého gejzíru, pod živlem, druhým připojeným k výstupu teplé vody. Z bezpečnostních důvodů byste nikdy neměli odstraňovat mechanický termostat. Výměna mechanického termostatu za elektronický senzor může být nebezpečná, protože senzor nebo mikrořadič (hardware nebo software může selhat) a vést k výbuchům páry, které mohou usmrtit lidi.

Tento projekt zahrnuje vážné připojení polovodičového relé k vašemu prvku gejzíru. K tomu budete možná potřebovat kvalifikovaného elektrikáře (ze zákona). Pokud si nejste jisti, nepracujte na AC.

Váš ESP32 bude publikovat data do služby s názvem Cayenne IoT Cloud prostřednictvím MQTT. Na palubní desce Cayenne budete moci sledovat a ovládat svůj gejzír a plánovat doby zahřívání.

Zásoby:

• ESP32 Wemos lolin nebo jakýkoli jiný ESP32. ESP8266 bude také fungovat, ale funkce dotykového pinu nebude fungovat. Arduino s WiFi by také mělo
• Polovodičové relé (SSR), dimenzované na 30 A nebo více
• Chladič pro SSR
• 3 (2 mohou dělat) Dalas polovodičové teplotní senzory, DS18B20.
• Kryt
• Některé propojovací kabely
• Elektrické kabely vhodné pro proud vašeho gejzíru
• Svorkovnice
• USB napájecí zdroj pro ESP32
• Lithiová baterie k napájení ESP32, pokud je síťová zásuvka.

Krok 1: Požadované dovednosti

ESP32 Programování v Arduino IDE, instalace knihoven

Základní elektronika

Znalost sítě (normálně AC 110 - 240 voltů)

Některé znalosti o cayenne.mydevices.com

Krok 2: Tepelný profil gejzírů a umístění senzoru

Horká voda má nižší hustotu než studená voda. Voda v horní části nádrže bude proto teplejší než voda ve spodní části nádrže, protože horká voda bude stoupat. Výstup gejzíru je také obvykle nahoře a vstup dole, což dále přispívá k tepelnému profilu.

Ve svém projektu jsem použil tři teplotní senzory. Jeden dole, jeden nahoře a snímač okolní teploty. Na základě několika experimentů jsem se rozhodl použít spodní teplotní senzor jako indikátor, že je nádrž horká. Problém horního senzoru je ten, že stoupne o několik stupňů v okamžiku, kdy se na několik sekund otevře horká záložka a v horní části nádrže může zůstat jen trochu horké vody. Můžete se rozhodnout použít mezi těmito dvěma senzory nějaký průměr.

Krok 3: Vytvořte si hardware

Připojte SSR k PIN 15 a GND

Připojte všechny 3 snímače DS18B20: žlutý na PIN 16, černý na GND, červený na 3,3 voltů. Použijte vytahovací odpor 4,7 KOhms mezi PIN 16 a 3,3 voltů. (Pamatujte, že DS18B20 jsou jednovodičová zařízení a na jedné sběrnici nebo pinu je povoleno více jednodrátových zařízení).

Připojte dotykový vodič restartu k TO a resetujte vodič k T2

Nepřipojujte zatím svou sestavu k elektrické síti (AC). Ještě nepřipojujte senzory ke svému gejzíru. Nejprve musíte zjistit, který snímač musí jít do které polohy.

Krok 4: Zaregistrujte se jako uživatel Cayenne

Toto není návod pro cayenne.mydevices.com. Cayenne je verze mydevices.com s nulovou cenou

Pokud Cayenne neznáte, více informací je k dispozici na

Nejprve se musíte zaregistrovat na cayenne.mydevices.com a obdržet přihlašovací jméno a heslo.

Další informace o cayenne jsou k dispozici na

Je také důležité si to přečíst

developers.mydevices.com/cayenne/docs/cayenne-mqtt-api/#cayenne-mqtt-api-using-arduino-mqtt přidat kajenskou knihovnu do Arduino ID

Krok 5: Nainstalujte požadované knihovny do Arduino IDE

WiFiManager

ArduinoJson verze 6.9.0

CayenneMQTT

OneWire

Teplota v Dallasu

ArduinoOTA

Krok 6: Načtěte skicu ESP32

Skica ESP32 obsahuje spoustu kódu. Obsahuje kód pro

1. https://github.com/tzapu/WiFiManager. Správce WiFi slouží k tomu, aby váš ESP32 věděl, jaké jsou přihlašovací údaje vašich přístupových bodů WiFi. Dále se používá k zachycení detailů CayenneMQTT, teplotních limitů pro gejzír a k propojení 3 teplotních senzorů s jejich umístěním (horní, spodní nebo okolní)
2. Kód pro API Cayenne
3. OTA (aktualizace přes vzduch). Firmware budete moci aktualizovat přes WiFi. Musíte být na místní síti WiFi a používat stejný počítač, jaký jste použili k nahrání původního náčrtu.

4. Čtení teploty DS18B20.

Skica ArduinoIDE je k dispozici na:

Krok 7: Přidejte svůj ESP32 do Cayenne

Nyní můžete přidat nové zařízení.

Přihlaste se na cayenne.mydevices.com. Vlevo uvidíte rozbalovací nabídku Přidat nový …… Vyberte zařízení/widget. Otevře se stránka, pokud potřebujete vybrat možnost přinést si vlastní věc. Otevře se nová stránka s vašimi detaily MQTT. Zapište si uživatelské jméno MQTT, HESLO MQTT, ID KLIENTA. Budete to potřebovat ke komunikaci s makléřem (serverem) Cayenne MQTT. Vaše MQTT UŽIVATELSKÉ JMÉNO a MQTT HESLO budou vždy stejné, ale ID KLIENTA se bude pro každé nové zařízení lišit, jako jiné ESP32, Arduino nebo Raspberry PI.

V tomto formuláři můžete také pojmenovat své zařízení.

Krok 8: Spusťte skicu

Restartujte ESP32

Nyní byste měli vidět nový přístupový bod WiFi s názvem „Slim_Geyser_DEV“. (ESP 32 bude v režimu přístupového bodu/ režim Ad-hoc nebo hotspot) pomocí vyhledávání/ skenování WiFi vašeho počítače.

Přihlaste se k tomuto novému přístupovému bodu. Heslo/Bezpečnostní klíč je heslo.

Váš prohlížeč by měl přejít na vstupní stránku „192.168.4.1“, pokud ne, proveďte to ručně.

Přejděte na Konfigurovat WiFi

Nyní by se měla otevřít konfigurační stránka. Mělo by automaticky vyhledat váš přístupový bod k internetu, vybrat jej, zadat heslo a podrobnosti o Cayenne MQTT. Zbytek nechte stejný. Všechny hodnoty teploty jsou metrické (Deg Celcius).

Stiskněte Uložit. ESP32 se nyní pokusí připojit k vaší wifi a serveru Cayenne.

Odpojte se od „Slim_Geyser_DEV“a připojte počítač k domácímu přístupovému bodu.

Krok 9: Sestavení vašeho Cayenne Dashboard

Nyní byste se měli přihlásit na cayenne.mydevices.com pomocí svých kajenských pověření.

Vaše zařízení by mělo být uvedeno na levém panelu nabídek (Moje je Geyser_DEV).

Nyní můžete na svůj řídicí panel přidat všechny své senzory a relé (nebo kanály) kliknutím na přidat značky.

Na ikoně kanálu 0 klikněte na nastavení a změňte název na „Geyser Bottom TEMP“. Vyberte vhodnou ikonu (teplotní sonda) a vyberte počet desetinných míst jako 1. To samé proveďte pro kanál 1, 2, 5, 6

U kanálu 4 a 8 změňte počet desetinných míst na 0 a pojmenujte je „** Stav gejzíru (1 = ZAP, O = VYPNUTO) **“

a "*Režim automatického ohřevu (0 = manuální, 1 = automatický)*".

Kanál 3 a 7 by měla být tlačítka

Přejděte na Přidat novou položku nabídky na levém panelu nabídek, přejděte na Zařízení/Widget> Vlastní widgety> Tlačítko

Pojmenujte tlačítko „Zapnout/vypnout gejzír“, vyberte název zařízení (Geyser_DEV), DATA = digitální pohon, kanál 3, jednotka = digitální I/O, ikona = přepínací přepínač. Klikněte na Přidat widget.

Totéž proveďte pro kanál 7

Kanál 9 by měl být převeden na posuvník

Přejděte na Přidat novou položku nabídky na levém panelu nabídek, přejděte na Zařízení/Widget> Vlastní widgety> Posuvník a vyberte příslušné hodnoty jako na obrázku.

Nyní můžete své widgety přesouvat.

Krok 10: Zjištění pozic senzorů

Vzhledem k tomu, že tři snímače teploty jsou připojeny ke stejnému kolíku (One Wire Bus), měli byste zjistit, kam by měl senzor jít.

Zkontrolujte palubní desku Cayenne a všimněte si tří teplot. Měly by být víceméně stejné. Zahřejte jeden teplou vodou nebo rukou. Všimněte si senzoru, který se zahřívá na palubní desce. Podle toho označte svůj snímač. Udělejte to pro ostatní 2 senzory.

Krok 11: Hraní kolem (testování) vašeho řídicího panelu

Hrajte si s ovládacími prvky na palubní desce. Přepněte vypínač a zkontrolujte, zda svítí kontrolka SSR. Zapněte také režim automatického ohřevu, zahřejte spodní čidlo a zjistěte, zda se při dosažení požadované teploty spínač SSR zapne.

Nyní můžete 2 senzory připojit ke gejzíru a čidlo okolní teploty do vhodné polohy. SSR můžete také připojit k elektrické síti.

Krok 12: Plánování vašeho gejzíru

Nyní můžete pomocí svého gejzíru naplánovat události zapnutí/ vypnutí

Na hlavním panelu vyberte Přidat novou> Událost