HVAC pro kořenový sklep: 6 kroků

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

Jedná se o zařízení pro sledování teploty a vlhkosti ve dvoupokojovém studeném sklepě. Také ovládá dva ventilátory v každé místnosti, které cirkulují vzduch zvenčí do každé místnosti, a komunikuje pomocí inteligentního spínače v každé místnosti připojeného k ultrazvukovému misteru. Cílem je řídit teplotu a vlhkost v místnosti, ideálně udržovat teplotu pod 5 ° C a vlhkost kolem 90%

Zařízení používá mikrokontrolér ESP8266 ke čtení snímačů teploty a vlhkosti, k pohonu ventilátorů a k prezentaci informací prostřednictvím místní sítě na webové stránce.

Tento návod se nedostane do přesných podrobností, protože:

1. Zapomněl jsem fotit, jak jsem ho stavěl, a teď je nainstalován u klienta doma!
2. Vaše situace bude jiná. Toto je myšleno jako referenční návrh, který nemá být přesně duplikován.

Zásoby:

Díly, které jsem použil, jsou:

• Mikroprocesor NodeMCU 1.0 ESP8266. Jakýkoli ESP8266 bude fungovat, pokud má dostatek volných digitálních vstupních a výstupních pinů pro váš návrh. Není triviální zjistit, kolik pinů JE volných, některé jsou odhalené, ale použity během bootování nebo sériového přenosu.
• prototypová deska
• dráty, konektory
• zásuvka samice pro uložení ESP8266 a výrobu konektorů senzorů
• Snímače teploty a vlhkosti DHT22
• Teplotní senzor DS18B20 pro venkovní použití
• dekonstruovaná kabeláž CAT5 pro zapojení senzorů
• 690 ohmové odpory omezující proud brány FET
• 10K odpory k vytažení datové linky DHT22
• 2,2K odpor k vytažení datové linky DS18B20
• Napájecí ovladače IRLU024NPBF HEXFET
• San Ace 80 48VDC ventilátory
• MeanWell 48VDC 75 wattový napájecí zdroj pro výkonové ventilátory
• kanibalizovaná 5v nabíječka telefonu pro napájení ESP8266 a senzorů
• různé diody přes ventilátor, aby se zabránilo zpětnému elektromagnetickému rušení (možná P6KE6 TVS?)

Pokud byste k některému z nich chtěli další odkazy, napište do komentářů a já je přidám.

Krok 1: Konstrukce - zapojení mikrokontroléru a senzoru

Obvod je konstruován na prototypové desce podle podobných technik.

1. Rozložte součásti na prototypovací desce, abyste v dalším kroku umožnili snadné zapojení. Nenechal jsem kolem ovladačů MOSFET dostatek místa a kabeláž se trochu napnula.
2. Zapojte ženské záhlaví na místo tak, že je zapojíte na NodeMCU jako přípravek, aby se připíchlo několik pinů. Poté odeberte NodeMCU a dokončete všechny kolíky. Na piny jsem použil pouze zásuvky, které slouží k napájení a vstupu/výstupu. To pomohlo zajistit, aby bylo zařízení vždy připojeno se správnou orientací.
3. Pájecí zástrčku zapojte do napájecího zdroje 5 V DC.
4. Na desku v blízkosti ESP8266 Vin a uzemňovacích kolíků připájejte odpovídající zásuvkový konektor a poté připájejte tenký propojovací vodič mezi konektor 5VDC a uzemnění k odpovídajícím kolíkovým zásuvkám. Zvažte umístění tohoto konektoru tak, aby byl v cestě USB portu NodeMCU. Nechcete NodeMCU napájet současně z tohoto napájecího zdroje a USB. Pokud umístíte konektor na nevhodné místo, bude pro vás těžší omylem to udělat.
5. Pájejte 3kolíkové zástrčky v blízkosti pinů ESP8266 D1, D2 a D3. Ponechejte dostatek místa pro výsuvné odpory a všechny připojovací vodiče.
6. Vytvořte odpovídající konektory z konektorů pro připojení senzorů. Použil jsem 4 délky pinů, přičemž jeden pin byl odstraněn, aby byly senzory zaklíčovány, aby mohly být nesprávně připojeny. Na pin 1 a 4 každého konektoru jsem umístil napájení 3,3 V a uzemnění a na pin 2 data a bylo by lepší dát 3,3 V a zem vedle sebe a data na pin 4, takže pokud by byl senzor připojen dozadu, žádná škoda by nevznikla.
7. Pro každý senzor připájejte stahovací odpory mezi 3,3 V a datové linky. DHT22 používá 10K pullup a DS18B20 (při 3,3 V) má rád 2,2K pullup.
8. Zapojte propojovací vodič mezi zemnící kolíky každého konektoru a uzemňovací kolík zásuvky NodeMCU.
9. Zapojte propojovací vodič mezi 3,3 V piny každého konektoru a 3,3 pin NodeMCU.
10. Zapojte připojovací vodič z datového pinu jednoho konektoru DHT22 na pin D1 zásuvky NodeMCU
11. Pájecí propojovací vodič připájejte z datového pinu druhého konektoru DHT22 na pin D2 zásuvky
12. Zapojte propojovací vodič z datového kolíku konektoru DS18B20 na pin D3.
13. Měřte od plánovaných míst instalace senzoru k místu, kde bude zařízení.
14. Postavte kabelové svazky vhodné délky. Dělám to tak, že rozeberu délku ethernetového kabelu CAT 5, vložím 3 dráty do sklíčidla vrtačky a stočím je k sobě. To dává novému kabelu senzoru určitou mechanickou pevnost proti zalomení a přetržení drátu.
15. Pájejte snímač na jednom konci drátu a zásuvku na druhém konci. Buďte opatrní s přiřazením pinů. Na každý konec naneste také určité odlehčení tahu, například silikonové těsnění, epoxid nebo horké lepidlo. Těsnění silikonem je pravděpodobně nejlepší - horké lepidlo může ve skutečnosti nasávat vlhkost a do konektoru se může dostat epoxid.

Krok 2: Konstrukce - Ovladače ventilátorů

Tento design využívá 48voltové ventilátory ze dvou důvodů:

• byly k dispozici a zdálo se, že jsou kvalitnější / účinnější než obvyklé 12V ventilátory v naší nevyžádané hromadě
• používají menší proud než ventilátory s nižším napětím, takže dráty mohou být tenčí

Ventilátory s nižším napětím mohou být lepší volbou ve vašem návrhu.

Tato část se podrobně zabývá konstrukcí hnacího obvodu pomocí 3voltového digitálního výstupu z NodeMCU k napájení 48voltového ventilátoru. Kromě softwaru je tato část nejunikátnější částí zařízení. Nejprve vám může prospět vybudování obvodu na prkénku.

1. Přechodem na druhou stranu zásuvky NodeMCU určete umístění příchozího napájecího konektoru 48 V. Měl by sousedit s místem, kde bude namontován napájecí zdroj, a zemnicí kolejnicí na prototypové desce. Ještě nepájejte na místo.
2. Prozkoumejte výše uvedené schéma, abyste pochopili, jak budete všechny tyto komponenty propojovat.
3. Umístěte čtyři odpory 690 ohmů blízko kolíků D5, D6, D7 a D8. Ještě je nepájejte.
4. Umístěte čtyři tranzistory do prototypové desky.
5. Umístěte čtyři upínací diody do prototypovací desky. U každé diody zarovnejte anodu s vývodem tranzistoru a katodu tak, aby z ní měl drát volnou cestu k napájecí liště 48V.
6. Čtyři konektory pro ventilátory, kladný (+) konektor na 48V kolejnici a záporný (-) ke zdroji FET a diodové anodě
7. Nyní upravte všechna tato umístění, dokud nebude vše dobře umístěno a dokud nebude prostor pro vedení všech připojovacích vodičů.
8. Zapájejte první ze čtyř obvodů ovladače na místo. Je v pořádku, pokud ostatní vypadnou, když otočíte desku kolem. Další kroky jsou zaměřeny na jeden z hnacích okruhů. Jakmile je funkční, můžete přejít na ostatní.

9. Pomocí propojovacího vodiče nebo vodičů součástí pájejte jeden obvod ovladače ventilátoru:

   1. jeden konec odporu omezujícího proud brány na piny D5 uzlu MCU
   2. druhý konec rezistoru k bráně FET
   3. odtok FET na zem
   4. zdroj FET na anodu diody a zápor konektoru ventilátoru

10. Pomocí multimetru zkontrolujte připojení. Zkontrolujte, zda mají všechna připojení nulový odpor, ale zejména zkontrolujte, zda nedochází ke zkratům:

    1. NENÍ nulový odpor mezi 3 piny FET
    2. NENÍ nulový odpor přes konektor ventilátoru z negativního na kladný a nulový odpor z kladného na záporný ukazuje, že dioda funguje.
    3. Otevřený obvod od každého FET pinu na 48V
11. Znovu zkontrolujte obvod jiným způsobem.
12. Připojte 5V napájecí zdroj k prototypové desce.
13. Připojte záporný pól multimetru k zemi.
14. Připojte 5V napájecí zdroj. Ověřte, zda je na kolíku Vin 5 voltů
15. Připojte 48V napájecí zdroj a ventilátor. Tyto ventilátory mají určitý spouštěcí moment, proto je držte stlačené svorkou. Může se spustit, když zapojíte obvod.
16. Dočasně zasuňte jeden konec kusu připojovacího drátu do zásuvky pro kolík D5. Uzemněte kolík zasunutím druhého konce drátu do zemnicího kolíku. Pokud ventilátor běžel, měl by se zastavit, protože jste vypnuli FET.
17. Přesuňte vodič ze země na VIN. Měl by se spustit ventilátor.
18. Oslavte svůj úspěch, odeberte napájení a dokončete a otestujte zbývající obvody ovladače ventilátoru. Jsou poháněny piny D6, D7 a D8.

Krok 3: Naprogramujte NodeMCU a počáteční konfiguraci

1. Stáhněte si přiložené soubory Sketch do nového projektu Arduino, zkompilujte a načtěte do NodeMCU.

   druhý soubor pagehtml.h obsahuje javascript ve formě velkého řetězce, který je umístěn v paměti ESP8266 a je serverem s webovou stránkou

2. NENAPÁJEJTE NodeMCU z desky. Odpojte 5V napájení od desky prototypu.
3. Odpojte 48V od základní desky.
4. Zapojte NodeMCU do zásuvky, připojte USB kabel a flashujte NodeMCU
5. Otevřete sériový monitor Arduino na 115200 baudů.
6. Pomocí chytrého telefonu, notebooku nebo tabletu se připojte k síti RootCellarMon, která by měla vypadat jako NodeMCU a funguje jako přístupový bod wi-fi. Heslo je „opensesame“. Používám šikovnou knihovnu IOTWebConf, která umožňuje konfiguraci SSID a hesla vaší sítě.
7. Poté pomocí webového prohlížeče v zařízení přejděte na adresu http: 192.168.4.1. Měli byste vidět stránku, jak je uvedeno výše, ale s chybami ze senzorů. Klikněte na odkaz Konfigurace v dolní části.

8. Na konfigurační obrazovce nastavte parametry sítě SSID a heslo, poté klikněte na APLIKOVAT. Znovu se připojte k normální wi-fi síti. Na sériovém monitoru Arduino byste měli vidět něco takového:

   Heslo nebylo v konfiguraci nastaveno

   Stav se mění z: 0 na 1 Nastavení AP: RootCellarMon S výchozím heslem: AP IP adresa: 192.168.4.1 Stav změněn z: 0 na 1 Připojení k AP. Odpojeno od AP. Žádost o přesměrování na 192.168.4.1 Požadovaná neexistující stránka '/favicon.ico' argumenty (GET): 0 Požadována konfigurační stránka. Vykreslení 'iwcThingName' s hodnotou: RootCellarMon Vykreslení 'iwcApPassword' s hodnotou: Vykreslení 'iwcWifiSsid' s hodnotou: vaše SSID Vykreslení 'iwcWifiPassword' s hodnotou: Vykreslení 'iwcApTimeout' s hodnotou: 30 Rendering 'tasmot s hodnotou: Oddělovač vykreslování Oddělovač vykreslování Ověřovací formulář. Aktualizace konfigurační hodnoty arg 'iwcThingName' je: RootCellarMon iwcThingName = 'RootCellarMon' Hodnota arg 'iwcApPassword' je: bylo nastaveno opensesame iwcApPassword Hodnota arg 'iwcWifiSsid' je: vaše SSID iwcWifiSsid = ': vaše wi-fi heslo iwcWifiPassword bylo nastaveno Hodnota arg 'iwcApTimeout' je: 30 iwcApTimeout = '30 'Hodnota arg' tasmota1 'je: tasmota1 =' 'Hodnota arg' tasmota2 'je: tasmota2 =' 'Ukládání konfigurace' iwcThingName '=' RootCellarMon 'Ukládání konfigurace' iwcApPassword '= Ukládání konfigurace' iwcWifiSsid '=' vaše SSID 'Ukládání konfigurace' iwcWifiPassword '= Ukládání konfigurace' iwcApTimeout '=' 30 'Ukládání konfigurace' tasmota1 '=' 'Ukládání konfigurace = '' Konfigurace byla aktualizována. Změna stavu z: 1 na 3 Připojování k [váš SSID] (heslo je skryto) Stav změněn z: 1 na 3 WiFi připojená IP adresa: 192.168.0.155 Stav se mění z: 3 na 4 Přijímání připojení Stav se změnil z: 3 na 4

9. Poznamenejte si IP adresu přiřazenou vašemu zařízení. Nahoře je to 192.168.0.155.
10. Znovu připojte svůj notebook/tablet/telefon k normální síti, pokud ještě ne.
11. Přejděte na novou adresu zařízení, v mém případě 192.168.1.155. Měli byste znovu vidět hlavní stránku.

Krok 4: Propojte to všechno dohromady

1. Odpojte kabel USB.
2. Připojte 5 voltové napájení. A obnovte webovou stránku. Měli byste pravidelně sledovat, jak se srdeční tep zvyšuje.
3. LED dioda na ESP8266 by měla při čtení snímačů blikat každých 5 sekund.
4. Připojte senzory a měli byste začít získávat údaje. Původně jsem měl DHT22 venku, ale zjistil jsem, že je nespolehlivý, takže jsem přešel na jednodušší a lépe chráněný DS18B20.
5. Pokud máte problémy s měřením, můžete k vyřešení problému odpojit 5V napájení, napájet NodeMCU pomocí USB a načíst vzorové náčrty pro každý senzor. Je to téměř vždy špatný drát.
6. Připojte napájení 48 V a ventilátory. Klikněte na ovládací tlačítka ventilátoru.
7. Postavte dva chytré přepínače založené na Tasmotě. Použil jsem přepínače Sonoff Basic. Existují návody, jak je s Tasmotou flashovat jinde, včetně vlastní stránky arendstu.
8. Prohlédněte si seznam klientů vašeho routeru a identifikujte IP adresy přiřazené jednotlivým inteligentním přepínačům. Nastavte tyto adresy jako vyhrazené, aby přepínače vždy dostaly stejnou adresu.
9. Zkuste například ovládat chytré přepínače přímo

192.168.0.149/cm?cmnd=Power%20ONhttps://192.168.0.149/cm?cmnd=Power%20OFF

• Klikněte na Konfigurovat v dolní části hlavní stránky a nastavte adresy pro inteligentní přepínače, jak je znázorněno na snímku obrazovky výše. Pouze adresa IP, zbytek adresy URL je integrován v softwaru běžícím na ESP8266. K přístupu na konfigurační stránku budete možná potřebovat user: heslo „admin“: „opensesame“nebo cokoli, na co jste heslo změnili.

Krok 5: Instalace

Části zařízení jsem namontoval na malý kousek překližky s víkem plastové nádoby na potraviny mezi překližkou a víkem. Toto uspořádání bylo přišroubováno ke stěně kořenového sklepa. Protože je víko trochu mimo zeď, lze tělo nádoby na jídlo snadno nacvaknout a vytvořit tak ochranné pouzdro. Veškerá kabeláž je vedena přes pevné víko k desce s obvody.

Senzory a kabeláž ventilátoru byly ke stěnám připevněny volně, protože budoucí práce jsou plánovány v kořenovém sklepě - možná omítnuté stěny a další regály.

Krok 6: Shrnutí

Jedná se o experiment, takže nevíme, které části systému se nakonec ukáží.

Pár prvních poznámek, jak si úspěch usnadnit:

• Fanoušci jsou možná zbyteční. Přirozené proudění může stačit. Sací a výfukové otvory jsou umístěny v blízkosti podlahy a stropu, takže je odsáván horký vzduch a přiváděn studený vzduch.
• Před zahájením projektu se ujistěte, že je wi-fi v kořenovém sklepě v pořádku. V našem případě jsme potřebovali do místnosti nad kořenovým sklepem nainstalovat wifi extender.
• Pokud wi-fi není dobré, může být vyžadován kabelový nebo jiný design rádiových frekvencí.
• Natřete desku, na kterou jsou namontovány součásti, nebo použijte plast nebo něco méně ovlivněného vlhkostí.
• Čtyři běžící ventilátory spotřebovávají přibližně 60 wattů, napájení je pravděpodobně účinné alespoň z 80%. Zahřívání uvnitř skříně je tedy maximálně 20% * 60 nebo 12 wattů. Přehřátí by nemělo být problémem, zejména ve studeném kořenovém sklepě. Pokud je váš případ vzduchotěsnější, možná budete chtít vyvrtat nějaké větrací otvory.
• Existují projekty, které přidávají environmentální senzory do inteligentních zástrček na bázi Tasmota. Jeden z nich může být dobrou alternativou pro tuto aplikaci.