Vytvořte si vlastní připojený termostat pro vytápění a ušetřete úspory při vytápění: 53 kroků (s obrázky)

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

Co je účel?

• Zvyšte komfort vytápěním svého domu přesně tak, jak chcete
• Ušetřete a snižte emise skleníkových plynů vytápěním svého domu, jen když potřebujete
• Mějte topení pod kontrolou, ať jste kdekoli
• Buďte pyšní, že jste to zvládli sami

Krok 1: Jak to zvýší vaše pohodlí?

Definujete 4 různé teplotní pokyny, které budou automaticky vybrány podle vašeho plánu.

Svou potřebu vyjádříte jako očekávanou teplotu v denní době a systém se začne ohřívat v optimální dobu, aby dosáhl vašeho očekávání.

Dnes zpět domů dříve, pomocí telefonu očekávejte zahájení topení

Systém dodá velmi stabilní teplotu, která přesně vyhovuje vašim potřebám.

Krok 2: Jak ušetříte a snížíte emise skleníkových plynů?

Když znáte svůj rozvrh, systém se zahřeje, jen když to budete potřebovat.

Systém vezme v úvahu optimální teplotu pro optimalizaci vytápění.

Dnes zpět domů, odložte začátek topení pomocí telefonu.

Systém budete moci vyladit tak, aby odpovídal vašemu vybavení.

Krok 3: Jak budete ovládat topení, ať jste kdekoli?

Systém je připojen k WIFI. Pomocí svého notebooku nastavíte, naladíte a aktualizujete plán svého systému.

Mimo domov budete pomocí telefonu předvídat nebo odložit začátek topení

Krok 4: Regulace teploty

Pro regulaci vytápění se používá PID regulátor.

Slouží k ovládání způsobu, jak dosáhnout očekávané teploty a udržet ji co nejblíže cíli.

Parametry PID lze přizpůsobit vašemu prostředí (viz ladění systémové dokumentace).

Krok 5: Řadič instrukcí

Instrukční regulátor je určen ke stanovení doby spuštění ohřevu. Bere v úvahu vnitřní, venkovní teploty a kapacitu kotle, aby dynamicky určil nejlepší čas zahájení vytápění s ohledem na vaše požadavky.

Tuto regulaci lze vyladit podle potřeby pomocí parametru „reaktivita“, který můžete upravit.

Krok 6: Plán

Teplotní pokyny jsou vyjádřeny jako cíl (teplota, čas). To znamená, že chcete, aby váš dům měl v daném čase takovou teplotu.

Teplota musí být zvolena mezi 4 referenčními hodnotami.

Pro každou půlhodinu plánu musí být definována jedna instrukce.

Můžete definovat jeden týdenní rozvrh a 2 denní.

Krok 7: Přehled architektury

Podívejte se na globální architekturu

Funguje s každým kotlem prostřednictvím normálně otevřeného nebo normálně zavřeného kontaktu.

Krok 8: Přehled mikrořadičů

Základní systém běží na mikrořadiči Atmel ATmega.

Po stažení kódu a parametrů a synchronizaci hodin může běžet 100% autonomně.

Komunikuje prostřednictvím sériového odkazu, aby zohlednil externí informace.

Mikroprocesor ESP8266 spouští kód brány pro transformaci připojení sériového odkazu na WIFI.

Parametry jsou zpočátku zapsány do eeprom a lze je dálkově upravovat a ukládat.

Krok 9: Přehled síťového připojení

Síťové připojení je provedeno pomocí mikrokontroléru ESP8266 WIFI. Je to úplně stejné jako popis brány „instructables“. Přesto byly z tohoto popisu provedeny následující změny: některé zbytečné GPIO pro tento projekt nejsou použity a Arduino a ESP8266 jsou připájeny na stejnou desku plošných spojů.

Krok 10: Přehled serveru

Java spouští serverovou část systému. HMI používají TOMCAT. MySQL je databáze.

Krok 11: Seznam dílů

Tyto hlavní komponenty budete potřebovat

2 x mikrořadiče

· 1 x Arduino - vybral jsem si Nano 3.0 - některé najdete kolem 2,5 $ (Aliexpress)

· 1 x ESP8266 - vybral jsem -ESP8266 -DEV Olimex - za 5,5 €

1 x teplotní senzor DS1820

· Vybral jsem si vodotěsný - 5 můžete získat za 9 € (Amazon)

1 x modul dvojitého relé (0 příkazů)

· Vybral jsem SONGLE SRD -05VDC - některé najdete za 1,5 € (Amazon)

1 x I2C LCD 2x16 znaků

Už jsem jeden měl - některé najdete za méně než 4 $ (Aliexpress)

1 x I2C DS1307 Real Time Module s baterií CR2032

· Už jsem jeden měl - některé najdete za méně než 4 $ (Aliexpress)

najdete za pár eur

1 x infračervený přijímač

· Vybral jsem AX-1838HS najdete 5 za 4 €

1 x FTDI

1 x infračervený dálkový ovladač (můžete si ho zakoupit na televizoru nebo ho použít samostatně)

2 x regulátory výkonu (3,3 V a 5 V)

· Vybral jsem I x LM1086 3.3v & 1 x L7850CV 5v

A pár věcí

5 x LED

9 x 1K odpory

1 x 2,2K odpor

1 x odpor 4,7K

1 x 100microF keramický kondenzátor

1 x 330 microF keramický kondenzátor

2 x 1 tentalový kondenzátor microF

2 x NPN tranzistory

4 x diody

2 desky plošných spojů

Přepínače 2 x 3 piny

Některé konektory a vodiče

Samozřejmě potřebujete páječku a cín.

Krok 12: Vybudujte si zdroje energie

Tento fritzingový soubor popisuje, co dělat.

Je lepší začít stavět zdroje energie pomocí prkénka, i když nejsou žádné potíže.

Regulátory lze snadno vyměnit za jiné: stačí upravit připojení a kondenzátory podle charakteristik vašich regulátorů.

Zkontrolujte, zda dodává konstantní napětí 5 V a 3,3 V i při zátěži (například odpory 100 ohmů).

Nyní můžete všechny součásti pájet na desce plošných spojů, jak je uvedeno níže

Krok 13: Připravte ESP8266

Zapojte svůj ESP8266 do prkénka pro snadné pájení níže

Krok 14: Sestavte elektroniku

Znovu reprodukovat odkaz Fritzing.

Důrazně doporučuji začít stavět elektroniku pomocí prkénka.

Dejte všechny díly dohromady na prkénko.

Připojte pečlivě napájecí zdroje

Zkontrolujte LED diody napájení na Arduino a ESP8266.

LCD se musí rozsvítit.

Krok 15: Pojďme si poradit s konfigurací brány

Připojte FTDI USB k vaší vývojové stanici.

Chcete -li připojit ESP8266 k FTDI, nastavte přepínač sériového propojení

Krok 16: Připravte se na stažení kódu brány

Spusťte Arduino na své pracovní stanici.

Potřebujete, aby byl ESP8266 znám jako IDE podle IDE.

V nabídce Nástroje / desky vyberte port USB a příslušnou desku.

Pokud v seznamu nevidíte žádný ESP266, znamená to, že možná budete muset nainstalovat ESP8266 Arduino Addon (postup najdete zde).

Veškerý potřebný kód je k dispozici na GitHubu. Je čas si to stáhnout!

Hlavní kód brány je zde:

github.com/cuillerj/Esp8266UdpSerialGatewa…

Kromě standardu Arduino a ESP8266 obsahuje hlavní kód, který tyto 2 obsahují:

LookFoString, který se používá k manipulaci s řetězci a je tam:

ManageParamEeprom, který se používá ke čtení a ukládání parametrů v Eeprom ans, je zde:

Jakmile získáte celý kód, je čas jej nahrát do ESP8266.

Nejprve připojte FTDI k USB portu vašeho počítače.

Před pokusem o nahrání doporučuji zkontrolovat připojení.

• · Nastavte sériový monitor Arduino na nový port USB.
• · Nastavte rychlost na 115200 obojí (výchozí rychlost pro Olimex)
• · Zapněte na desce (ESP8266 je dodáván se softwarem, který se zabývá příkazy AT)
• · Odeslat „AT“pomocí sériového nástroje.
• · Na oplátku musíte dostat „OK“.

Pokud ne, zkontrolujte připojení a podívejte se na specifikace ESP8266.

Pokud jste dostali „OK“, jste připraveni kód nahrát

Krok 17: Stáhněte si kód brány 1/2

·

• Vypněte prkénko, počkejte několik sekund,
• Stiskněte tlačítko na prkénku a zapněte
• Uvolněte tlačítko Je normální dostat na sériový monitor nějaké odpadky.
• Stiskněte IDE pro nahrávání jako u Arduina.
• Po dokončení nahrávání nastavte sériovou rychlost na 38 400.

Krok 18: Stáhněte si kód brány 2/2

Uvidíte něco jako na obrázku.

Blahopřejeme, úspěšně jste nahráli kód!

Krok 19: Nastavte si vlastní parametry brány

Ponechejte otevřený Sériový monitor (rychlost 38400) IDE

• Vypněte prkénko, počkejte několik sekund
• Pomocí přepínače nastavte configGPIO na 1 (3,3 V)
• Naskenujte WIFI zadáním příkazu:
• ScanWifi. Zobrazí se seznam detekované sítě.
• Poté nastavte své SSID zadáním „SSID1 = vaše síť
• Poté nastavte heslo zadáním „PSW1 = vaše heslo
• Poté zadejte „SSID = 1“a definujte aktuální síť
• Chcete -li bránu připojit k WIFI, zadejte „Restartovat“.

Svou IP můžete ověřit zadáním „ShowWifi“.

Modrá LED dioda bude svítit a červená LED bliká

Je na čase definovat adresu IP serveru zadáním 4 podadres (server, na kterém bude spuštěn testovací kód Java). Například pro IP = 192.168.1.10 zadejte:

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

Definujte IP porty jako:

• · RoutePort = 1840 (nebo jinak podle konfigurace vaší aplikace viz „Průvodce instalací serveru“)

  Zadejte „ShowEeprom“a zkontrolujte, co jste právě uložili do Eepromu

  Nyní nastavte GPIO2 na zem, abyste opustili konfigurační režim (použijte k tomu přepínač)

  Vaše brána je připravena pracovat!

  Modrá LED dioda se musí rozsvítit, jakmile je brána připojena k vašemu WIFI.

  V dokumentaci brány jsou některé další příkazy.

Nastavte IP adresu ESP8266 jako trvalou ve vašem DNS

Krok 20: Připravte připojení Arduino

Nejprve odpojte konektory sériového připojení, abyste předešli konfliktu USB.

Krok 21: Pojďme udělat nějaké testy

Než začneme pracovat s kódem termostatu, udělejme několik testů s ukázkovými zdroji IDE

Připojte Arduino USB k vaší pracovní stanici.

Vyberte sériový port, nastavte rychlost na 9600 a typ karty na Nano.

Zkontrolujte teplotní čidlo

Otevřete soubory / příklady / Max31850Onewire / DS18x20_Temperation a upravte OneWire ds (8); (8 místo 10).

Nahrajte a zkontrolujte, zda funguje. V případě, že nezkontrolujete připojení DS1820.

Zkontrolujte hodiny

Otevřete program Files / examples / DS1307RTC / setTime

Nahrajte kód a zkontrolujte, zda máte správný čas.

Zkontrolujte LCD

Otevřete program Files / examples / liquid cristal / HelloWorld

Nahrajte kód a zkontrolujte, zda vám zpráva přišla.

Zkontrolujte dálkové ovládání

Otevřete program Files / examples / ArduinoIRremotemaster / IRrecvDemo

Upravte PIN na 4 - nahrajte kód

Použijte dálkový ovladač a zkontrolujte, zda jste na monitor obdrželi IR kód.

Je čas vybrat dálkové ovládání 8 různých kláves, které chcete použít, níže:

• · Zvýšit instrukci teploty
• · Pokyn ke snížení teploty
• · Vypnout termostat
• · Vyberte režim agendy týdne
• · Vyberte režim agendy prvního dne
• · Vyberte režim agendy druhého dne
• · Vyberte režim nezmrazování
• · Zapnutí/vypnutí WIFI brány

Protože jste se rozhodli použít klíč, zkopírujte přijaté kódy do textového dokumentu. Tyto informace budete potřebovat později.

Krok 22: Zkontrolujte síťové připojení

Chcete -li zkontrolovat svou práci, je nejlepší použít příklady Arduino a Java.

Arduino

Můžete si jej stáhnout zde:

Obsahuje knihovnu SerialNetwork, která je zde:

Stačí nahrát kód do vašeho Arduina.

Server

Příkladem serveru je program Java, který si můžete stáhnout zde:

Jen to spusťte

Podívejte se na konzolu Java.

Podívejte se na monitor Arduino.

Arduino posílá 2 různé pakety.

· První obsahuje stav digitálních pinů 2 až 6.

· Druhá obsahuje 2 náhodné hodnoty, úroveň napětí A0 v mV a přírůstkový počet.

Program Java

· Vytisknout přijatá data v hexadecimálním formátu

· Odpověď na první druh dat s náhodnou hodnotou zapnutí/vypnutí pro zapnutí/vypnutí Arduino LED

· Odpověď na druhý druh dat s přijatým počtem a náhodnou hodnotou.

Musíte vidět něco jako výše.

Nyní jste připraveni pracovat na kódu termostatu

Krok 23: Připravte Arduino

Připojte Arduino USB k vaší pracovní stanici.

Nastavte rychlost na 38 400.

Potřebujeme nastavit Arduino v konfiguračním režimu

Připojte konektor na ICSP, aby byl GPIO 11 nastaven na 1 (5v)

Krok 24: Stáhněte si kód Arduino

Zdroje termostatů jsou k dispozici na GitHub

Nejprve si stáhněte tuto knihovnu a zkopírujte soubory do své obvyklé knihovny.

Poté si stáhněte tyto zdroje a zkopírujte soubory do své obvyklé složky zdrojů Arduino.

Otevřete Thermosat.ico a zkompilujte a zkontrolujte, zda se vám nezobrazují chyby

Stáhněte si kód Arduino.

Arduino se spustí automaticky.

Počkejte na zprávu „end init eeprom“.

Hodnoty výchozích parametrů jsou nyní zapsány do eeprom.

Krok 25: Restartujte Arduino

Arduino bylo inicializováno a před restartem musí být nastaveno v spuštěném režimu

Zapojte konektor na ICSP tak, aby byl GPIO 11 nastaven na 0 (uzemnění), čímž nastavíte Arduino v běžícím režimu.

Resetujte Arduino.

Na LCD displeji musíte vidět čas a žlutá LED musí svítit. (Pokud hodiny nebyly synchronizovány nebo došlo ke ztrátě času (napájení a žádná baterie), uvidíte 0: 0).

Krok 26: Zkontrolujte LCD

Alternativně uvidíte 3 různé obrazovky.

Společné pro obrazovku 1 a 2:

• vlevo nahoře: skutečný čas
• vlevo dole: aktuální teplotní instrukce
• ve středu dna: skutečná vnitřní teplota (DS1820)

Obrazovka 1:

uprostřed vrcholu: skutečný provozní režim

Obrazovka 2:

• uprostřed vrcholu: skutečný den v týdnu
• vpravo nahoře: čísla dne a měsíce

Třetí je popsán v příručce pro údržbu.

Krok 27: Test relé

Otestujte relé brány

V této fázi musíte být připojeni WIFI a modrá LED musí svítit.

Stisknutím tlačítka dálkového ovladače, které jste vybrali, zapnete/vypnete bránu WIFI. Relé musí vypnout ESP8266 a modrou LED.

Počkejte několik sekund a znovu stiskněte tlačítko dálkového ovladače. Brána WIFI musí být zapnutá.

Do minuty musí být brána připojena a modrá LED dioda musí svítit.

Otestujte relé kotle

Nejprve se podívejte na červenou LED. Pokud je teplotní pokyn mnohem vyšší než vnitřní teplota, musí LED svítit. Arduinu trvá několik minut po startu, než získá dostatek dat, aby se rozhodl, zda zahřívat nebo ne.

Pokud červená LED svítí, snižte teplotní instrukci, aby byla nastavena nízko pod vnitřní teplotu. Během několika sekund se relé musí vypnout a červená LED zhasnout.

Pokud červená LED nesvítí, zvyšte teplotní pokyny tak, aby byly nižší než vnitřní teplota. Během několika sekund se musí relé sepnout a rozsvítit se červená LED dioda.

Pokud to provedete více než jednou, mějte na paměti, že systém nebude reagovat okamžitě, aby se vyhnul příliš rychlému zapnutí kotle.

Tím práce na prkénku končí.

Krok 28: Pájejte napájecí zdroj 1/4

Doporučuji použít 2 různé desky plošných spojů: jednu pro napájení a druhou pro mikrořadiče.

Budete potřebovat konektory pro;

· 2 pro 9V vstupní napájecí zdroj

· 1 pro výstup +9V

· 1 pro výstup +3,3 V (udělal jsem 2)

· 2 pro výstup +5V (udělal jsem 3)

· 2 pro reléový příkaz

· 2 pro reléový výkon

Krok 29: Pájejte napájecí zdroj 2/4

Zde je schéma Frizting, které je třeba dodržovat!

Nad čísly dílů můžete vidět podle modelu Fritzing.

Krok 30: Pájecí zdroj 3/4

Nad čísly dílů můžete vidět podle modelu Fritzing.

Krok 31: Pájejte napájecí zdroj 4/4

Nad čísly dílů můžete vidět podle modelu Fritzing.

Krok 32: Pájejte mikrořadiče na PCB 1/7

Navrhuji nepájet Arduino a ESP8266 přímo na DPS

Místo toho použijte konektory níže, abyste mohli snadno vyměnit mikrokontroléry

Krok 33: Pájejte mikrořadiče na desce plošných spojů 2/7

Budete potřebovat konektory pro:

• 3 x +5v (udělal jsem jeden náhradní)
• 6 x zem
• 3 x pro DS1820
• 3 x pro LED
• 1 x IR přijímač
• 2 x pro reléový příkaz
• 4 x pro sběrnici I2C

Zde je schéma Frizting, které je třeba dodržovat!

Nad čísly dílů můžete vidět podle modelu Fritzing.

Krok 34: Pájejte mikrořadiče na desce plošných spojů 3/7

Nad čísly dílů můžete vidět podle modelu Fritzing.

Krok 35: Pájejte mikrořadiče na desce plošných spojů 4/7

Nad čísly dílů můžete vidět podle modelu Fritzing.

Krok 36: Pájejte mikrořadiče na desce plošných spojů 5/7

Nad čísly dílů můžete vidět podle modelu Fritzing.

Krok 37: Pájejte mikrořadiče na desce plošných spojů 6/7

Nad čísly dílů můžete vidět podle modelu Fritzing.

Krok 38: Pájejte mikrořadiče na desce plošných spojů 7/7

Nad čísly dílů můžete vidět podle modelu Fritzing.

Krok 39: Připojte a zkontrolujte před vložením do krabice

Krok 40: Přišroubujte desky plošných spojů na kus dřeva

Krok 41: Pojďme udělat dřevěný krycí box

Krok 42: Vložte vše do schránky

Krok 43: Vytvořte projekt kódu serveru

Spusťte prostředí IDE

Stáhněte si dávkové zdroje z GitHubu

Stáhněte si zdroje J2EE z GitHub

Spusťte Java IDE (například Eclipse)

Vytvořit projekt Java „ThermostatRuntime“

Importujte stažené dávky

Vytvořte projekt J2EE (Dynamic Web Project for Eclipse) „ThermostatPackage“

Importujte stažené zdroje J2EE

Krok 44: Definujte připojení SQL

V projektu Java i J2EE vytvořte třídu „GelSqlConnection“

Zkopírujte a vložte obsah GetSqlConnectionExample.java.

Nastavte uživatele serveru MySql, heslo a hostitele, které budete používat k ukládání dat.

Uložte GelSqlConnection.java

Zkopírujte a vložte GelSqlConnection.java do projektu ThermostatRuntime

Krok 45: Vytvořte databázové tabulky

Vytvořte následující tabulky

Pomocí skriptu SQL vytvořte tabulku indDesc

Pomocí skriptu SQL vytvořte tabulku indValue

Pomocí skriptu SQL vytvořte tabulku stanic

Inicializujte tabulky

Stáhněte soubor loadStations.csv

otevřete soubor csv

upravit st_IP tak, aby odpovídal vaší konfiguraci sítě.

• první adresa je termostatová
• druhý termostat je serverový

uložte a načtěte tabulku stanic pomocí tohoto CSV

Stáhnout loadIndesc.csv

načtěte tabulku ind_desc s tímto CSV

Krok 46: Definujte řízení přístupu

Můžete provést libovolnou kontrolu, kterou chcete, úpravou kódu „ValidUser.java“tak, aby odpovídal vašim bezpečnostním potřebám.

Jednoduše zkontroluji IP adresu, abych autorizoval změnu. Chcete -li provést totéž, vytvořte tabulku Zabezpečení a vložte do této tabulky záznam, jak je uvedeno výše.

Krok 47: Volitelné

Venkovní teplota

Toto API pro předpověď počasí používám k získání informací o své poloze a funguje to docela dobře. Shell s curl hodinovou extrakcí teploty a uložením do databáze. Způsob, jakým získáte venkovní teplotu, můžete přizpůsobit úpravou kódu „KeepUpToDateMeteo.java“.

Zabezpečení domova

Propojil jsem svůj domácí zabezpečovací systém s termostatem, abych automaticky snížil teplotní pokyny, když odcházím z domova. Něco podobného můžete udělat s polem „securityOn“v databázi.

Teplota kotlové vody

Již sleduji teplotu vody na vstupu a výstupu z kotle pomocí Arduina a 2 senzorů DS1820, takže jsem přidal informace na WEB HMI.

Krok 48: Spusťte běhový kód

Exportujte projekt ThermostatRuntime jako soubor jar

Pokud nechcete upravovat porty UDP, spusťte dávky pomocí příkazu:

java -cp $ Termostat CLASSPATH Dispečer 1840 1841

CLASSPATH musí obsahovat přístup k vašemu souboru jar a konektoru mysql.

V protokolu musíte vidět něco jako výše.

Chcete -li začít při restartu, přidejte položku do crontable

Krok 49: Spusťte aplikaci J2EE

Exportujte balíček termostatu jako VÁLKU.

Nasaďte VÁLKU pomocí správce Tomcatu

Otestujte aplikační server: port/termostat/showThermostat? Stanice = 1

Musíte vidět něco jako výše

Krok 50: Synchronizace termostatu a serveru

K provedení následujících kroků použijte příkazovou nabídku HMI

· Nahrajte teploty

· Nahrát registry

· Plán nahrávání

· Napište eeprom / vyberte Vše

Krok 51: Připojte termostat ke kotli

Než začnete, přečtěte si pozorně pokyny kotle. Dávejte pozor na vysoké napětí.

Termostat musí být připojen k jednoduchému kontaktu pomocí 2vodičového kabelu.

Krok 52: Užijte si svůj systém řízení vytápění

Jste připraveni nakonfigurovat systém tak, aby přesně odpovídal vašim potřebám!

Nastavte si referenční teploty, plány.

Použijte k tomu dokumentaci termostatu.

Spusťte trasování PID. Nechte systém několik dní běžet a poté použijte shromážděná data k vyladění termostatu

Dokumentace poskytuje specifikace, podle kterých se můžete rozhodnout, pokud chcete provést změny.

Pokud potřebujete více informací, pošlete mi žádost. Rád odpovím.

To je součástí infrastruktury domácí automatizace

Krok 53: 3D tiskový box

Dostal jsem 3D tiskárnu a vytiskl tuto krabici.

Zadní design

Přední design

Horní a spodní provedení

Boční provedení