Нагревател за вода ESP32 IoT: 12 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:49

Гейзерът Cayenne IoT (резервоар за гореща вода в САЩ) е енергоспестяващо устройство, което ще ви помогне да наблюдавате и контролирате топлата си вода в домакинството, дори когато сте далеч от дома. Той ще ви позволи да включвате и изключвате вашия гейзер, да го планирате за включване/изключване в определени часове, да измервате температурата на гейзера, да задавате максимални спестяващи температури и т.н. Той е предназначен за електрически гейзери с високо налягане с един елемент. Той може лесно да бъде модифициран за други конфигурации на гейзери като ниско налягане, двоен елемент и т.н. Моят гейзер също е инсталиран вертикално.

За безопасност държах механичния си термостат в тръбата. Измервам температурата на водата с два датчика за температура DS18B20, единият прикрепен към дъното на моя гейзер, под елемента, а другият прикрепен към изхода за топла вода. Никога не трябва да сваляте механичния си термостат от съображения за безопасност. Смяната на механичния термостат с електронен сензор може да бъде опасна, тъй като сензорът или микроконтролерът (хардуер или софтуер може да се повредят) и да доведат до експлозии с пара, които могат да убият хора.

Този проект включва сериозно свързване на реле в твърдо състояние с вашия гейзерен елемент. Може да се нуждаете от квалифициран електротехник, за да го направите (по закон). Не работете с вашия AC (мрежов), ако не сте сигурни в това.

Вашият ESP32 ще публикува данни в услуга, наречена Cayenne IoT Cloud чрез MQTT. Ще можете да използвате таблото за управление Cayenne, за да наблюдавате и контролирате вашия гейзер и да планирате времето за загряване.

Консумативи:

• ESP32 Wemos lolin или друг ESP32. ESP8266 също ще работи, но функционалността на сензорния щифт няма да работи. Ардуино с WiFi също трябва да направи
• Твърдотелно реле (SSR), номинално 30 ампера или повече
• Радиатор за SSR
• 3 (2 може да направи) полупроводникови температурни сензори Dalas, DS18B20.
• Корпус
• Някои джъмперни кабели
• Електрически кабели, подходящи за тока на вашия гейзер
• Клемни блокове
• USB захранване за ESP32
• Литиева батерия за захранване на ESP32, ако мрежата е включена.

Стъпка 1: Необходими умения

ESP32 Програмиране в Arduino IDE, инсталиране на библиотеки

Основна електроника

Познаване на електрическата мрежа (обикновено AC 110 - 240 волта)

Някои познания за cayenne.mydevices.com

Стъпка 2: Термопрофил на гейзери и поставяне на сензори

Горещата вода има по -ниска плътност от студената. Следователно водата в горната част на резервоара ще бъде по -гореща от водата в дъното на резервоара, тъй като горещата вода ще се покачи. Изходът на гейзера също обикновено е отгоре, а входът отдолу, което допълнително допринася за топлинния профил.

В моя проект използвах три температурни сензора. Един отдолу, един отгоре и сензор за околна температура. Въз основа на няколко експеримента реших да използвам сензора за долна температура като индикатор, че резервоарът е горещ. Проблемът с горния сензор е, че той ще се издигне с няколко градуса в момента, в който горещ разтвор се отвори за няколко секунди и може просто да остане малко гореща вода в горната част на резервоара. Може да решите да използвате някаква средна стойност между двата сензора.

Стъпка 3: Изградете своя хардуер

Свържете SSR към PIN 15 и GND

Свържете всички 3 сензора DS18B20: жълт към PIN 16, черен към GND, червен към 3,3 волта. Използвайте резистор за издърпване 4.7Kohms между PIN 16 и 3.3volt. (Не забравяйте, че DS18B20 са едножични устройства и няколко едножични устройства са разрешени на една шина или щифт).

Свържете кабела за докосване при рестартиране към TO и нулирайте проводника към T2

Все още не свързвайте вашата конструкция към електрическата мрежа (AC). Все още не свързвайте сензорите към вашия гейзер. Първо трябва да разберете кой сензор трябва да отиде в коя позиция.

Стъпка 4: Регистрирайте се като потребител на Cayenne

Това не е урок за cayenne.mydevices.com. Cayenne е версията на mydevices.com с нулева цена

Ако не сте запознати с кайен, повече информация е на разположение на

Първо трябва да се регистрирате на cayenne.mydevices.com и да получите потребителско име и парола.

Повече информация за cayenne е достъпна на

Също така е важно да се прочете

developers.mydevices.com/cayenne/docs/cayenne-mqtt-api/#cayenne-mqtt-api-using-arduino-mqtt за добавяне на кайенската библиотека към ID на Arduino

Стъпка 5: Инсталирайте необходимите библиотеки в Arduino IDE

WiFiManager

ArduinoJson версия 6.9.0

CayenneMQTT

OneWire

Далас Температура

ArduinoOTA

Стъпка 6: Заредете ESP32 Sketch

ESP32 Sketch съдържа много код. Той включва код за

1. https://github.com/tzapu/WiFiManager. WiFi мениджърът се използва, за да информира вашия ESP32 какви са вашите идентификационни данни за вход за точки за достъп до WiFi. Освен това се използва за улавяне на детайлите на CayenneMQTT, температурни граници за гейзера и за свързване на 3 -те температурни сензора с местоположението им (отгоре, отдолу или от околната среда)
2. Код за API на cayenne
3. OTA (актуализации по въздуха). Ще можете да актуализирате фърмуера чрез WiFi. Трябва да сте на локалния си WiFi, като използвате същия компютър, който сте използвали, за да качите оригиналната си скица.

4. Отчитане на температурата на DS18B20.

Скицата на ArduinoIDE е достъпна на:

Стъпка 7: Добавете вашия ESP32 към Cayenne

Вече можете да добавите ново устройство.

Влезте в cayenne.mydevices.com. Вляво ще видите падащо меню Добавяне на ново …… Изберете Устройство/Приспособление. Ще се отвори страница, където трябва да изберете да донесете собствено нещо. Ще се отвори нова страница с вашите MQTT данни. Запишете вашето потребителско име на MQTT, парола за MQTT, идентификационен номер на клиента. Това ще ви е необходимо за комуникация със Cayenne MQTT брокер (сървър). Вашето MQTT ПОТРЕБИТЕЛСКО ИМЕ и MQTT ПАРОЛА винаги ще бъдат еднакви, но ИД на КЛИЕНТА ще бъде различен за всяко ново устройство като друго ESP32, Arduino или Raspberry PI.

Можете също да дадете име на вашето устройство в този формуляр.

Стъпка 8: Пуснете вашата скица

Рестартирайте ESP32

Сега трябва да видите нова точка за достъп до WiFi, наречена „Slim_Geyser_DEV“. (ESP 32 ще бъде в режим на точка за достъп/ режим Ad-hoc или hotspot), използвайки вашите компютри WiFi търсене/ сканиране.

Влезте в тази нова точка за достъп. Паролата/ключът за сигурност е парола.

Вашият браузър трябва да отиде на целевата страница "192.168.4.1", ако не, направете го ръчно.

Отидете на Конфигуриране на WiFi

Сега конфигурационната страница трябва да се отвори. Тя трябваше автоматично да сканира вашата точка за достъп до интернет, да я изберете, да въведете паролата, подробности за Cayenne MQTT. Останалите оставете същите. Всички температурни стойности са метрични (градуси по Целзий).

Натиснете Save. Сега ESP32 ще се опита да се свърже с вашия wifi и сървъра Cayenne.

Прекъснете връзката от „Slim_Geyser_DEV“и свържете компютъра си с домашната точка за достъп.

Стъпка 9: Изграждане на таблото за управление на Cayenne

Сега трябва да влезете в cayenne.mydevices.com, като използвате вашите идентификационни данни за cayenne.

Вашето устройство трябва да бъде посочено в лявата лента с менюта (моето е Geyser_DEV).

Вече можете да добавите всичките си сензори и релето (или каналите) към таблото си за управление, като щракнете върху знаците за добавяне.

На иконата за канал 0 щракнете върху настройките и променете името на „ТЕМПА на дъното на гейзера“. Изберете подходяща икона (температурна сонда) и изберете броя на десетичните знаци като 1. Направете същото за канал 1, 2, 5, 6

За Канал 4 и 8 променете броя на десетичните знаци на 0 и ги наименувайте „** Статус на гейзера (1 = ВКЛ., О = ИЗКЛ.) **“

и "*Режим на автоматично отопление (0 = ръчно, 1 = автоматично)*" съответно.

Канал 3 и 7 трябва да са бутони

Отидете на Добавяне на нов елемент от менюто в лявата лента с менюта, отидете на Устройство/Приспособление> Персонализирани приспособления> Бутон

Назовете бутона "Включване/изключване на гейзера", Изберете името на устройството (Geyser_DEV), DATA = Цифров задвижващ механизъм, Channel 3, Unit = Digital I/O, Icon = превключвател. Щракнете върху добавяне на приспособление.

Направете същото за Канал 7

Канал 9 трябва да се преобразува в плъзгач

Отидете на Добавяне на нов елемент от менюто в лявата лента с менюта, отидете на Устройство/Приспособление> Персонализирани приспособления> Плъзгач и изберете подходящите стойности, както е на изображението.

Вече можете да премествате джаджите си.

Стъпка 10: Определяне на позициите на сензорите

Тъй като трите температурни сензора са свързани към един и същ щифт (една жична шина), трябва да разберете кой сензор къде трябва да отиде.

Проверете таблото за управление на Cayenne и отбележете трите температури. Те трябва да са горе -долу еднакви. Загрейте един с топла вода или ръка. Обърнете внимание на сензора, който се загрява на таблото. Съответно маркирайте сензора си. Направете това за другите 2 сензора.

Стъпка 11: Играйте наоколо (тествайте) таблото си за управление

Играйте с контролите на таблото за управление. Включете/изключете превключвателя и вижте дали светодиодът на SSR свети. Включете и режима на автоматично нагряване, загрейте долния сензор и вижте дали превключвателят SSR се включва, когато се достигне желаната температура.

Вече можете да свържете 2 сензора към гейзера и сензора за околна температура в подходящо положение. Можете също да свържете SSR към вашата мрежа.

Стъпка 12: График на вашия гейзер

Вече можете да планирате събития за включване/ изключване с вашия гейзер

На таблото за управление изберете Добавяне на ново> Събитие