ОВК за коренна изба: 6 стъпки

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

Това е устройство за наблюдение на температурата и влажността в двустайна студена изба. Той също така управлява два вентилатора във всяка стая, които циркулират въздуха отвън във всяка стая, и комуникира с интелигентен превключвател във всяка стая, свързан с ултразвуков мистър. Целта е да се контролира температурата и влажността в помещението, в идеалния случай да се поддържа температура под 5C и влажност около 90%

Устройството използва микроконтролер ESP8266, за да чете сензорите за температура и влажност, да управлява вентилаторите и да представя информацията през локалната мрежа на уеб страница.

Тази инструкция няма да навлиза в точни подробности, защото:

1. Забравих да направя снимки, докато го изграждам, и той е инсталиран в къщата на клиента сега!
2. Вашето положение ще бъде различно. Това е замислено като еталон, а не точно да се дублира.

Консумативи:

Частите, които използвах са:

• NodeMCU 1.0 ESP8266 микроконтролер. Всеки ESP8266 ще работи, стига да има достатъчно свободни цифрови входни и изходни щифтове за вашия дизайн. Не е тривиално да разберете колко пина са СВОБОДНИ, някои са изложени, но използвани по време на зареждане или серийно предаване.
• прототипна дъска
• проводници, конектори
• гнездо за женска глава, за да държи ESP8266 и да прави конектори за сензори
• DHT22 сензори за температура и влажност
• Температурен сензор DS18B20 за външна употреба
• деконструиран кабел CAT5 за окабеляване на сензори
• 690 ома резистори за ограничаване на тока на FET порта
• 10K резистори за извличане на DHT22 линия за данни
• 2.2K резистор за изтегляне на линия за данни DS18B20
• IRLU024NPBF HEXFET захранващи драйвери
• San Ace 80 48VDC вентилатори
• MeanWell 48VDC 75 ватово захранване за захранващи вентилатори
• канибализирано 5v зарядно за телефон за захранване на ESP8266 и сензори
• различни диоди във вентилатора за предотвратяване на обратно ЕМП (може би P6KE6 TVS?)

Ако искате допълнителни връзки към някое от тях, коментирайте и аз ще ги добавя.

Стъпка 1: Конструкция - Окабеляване на микроконтролер и сензор

Веригата е изградена върху прототипираща платка, следвайки техники, подобни на тези.

1. Разположете компонентите на прототипната платка, за да позволите лесно окабеляване в следващата стъпка. Не оставих достатъчно място около драйверите на MOSFET и окабеляването стана малко стегнато.
2. Запоявайте женските заглавки на място, като ги включите към NodeMCU като джиг, за да свалите няколко щифта. След това премахнете NodeMCU и завършете всички щифтове. Използвах само контакти на щифтовете, които се използват за захранване и вход/изход. Това помогна да се гарантира, че устройството е включено с правилната ориентация всеки път.
3. Запоявайте мъжки конектор към 5VDC захранването.
4. Запоявайте съвпадащ женски конектор към платката близо до ESP8266 Vin и заземяващите щифтове и след това запоявайте тънък свързващ проводник между конектора 5VDC и земята към съответните контакти на гнездото. Помислете за поставяне на този конектор така, че да е на пътя на USB порта на NodeMCU. НЕ искате да захранвате NodeMCU от това захранване и USB едновременно. Ако поставите конектора на неудобно място, ще бъде по -трудно да направите това случайно.
5. Запоявайте 3 -пинов мъжки хедър близо до щифтовете ESP8266 D1, D2 и D3. Оставете достатъчно място за издърпващите резистори и всички свързващи проводници.
6. Изградете съвпадащи конектори от женски заглавки за свързване на сензори. Използвах дължини с 4 пина, като един щифт беше отстранен, за да направя сензорите заключени, така че да могат да бъдат свързани неправилно. Поставих захранването и заземяването 3.3V на пин 1 и 4 на всеки конектор, а данните на пин 2. По -добре е да поставям 3.3V и земя един до друг и данни на щифт 4, така че ако сензор е свързан назад, няма да бъдат нанесени щети.
7. Запоявайте издърпващите резистори между 3.3V и линии за данни за всеки сензор. DHT22 използва 10K издърпване, а DS18B20 (при 3.3V) харесва 2.2K издърпване.
8. Запоявайте свързващия проводник между заземяващите щифтове на всеки конектор и към заземяващия щифт на гнездото NodeMCU.
9. Прикачете проводник за свързване между 3.3V щифтовете на всеки конектор и 3.3 пина на NodeMCU.
10. Запояване на свързващ проводник от извода за данни на един конектор DHT22 към щифт D1 на гнездото NodeMCU
11. Запоявайте свързващия проводник от щифта за данни на другия конектор DHT22 към щифт D2 на гнездото
12. Запоявайте свързващия проводник от щифта за данни на конектора DS18B20 към щифт D3.
13. Измерете от планираните места за инсталиране на сензори до мястото, където ще бъде устройството.
14. Изградете кабелни снопове с подходяща дължина. Правя това, като разглобявам дължина на Ethernet кабел CAT 5, поставям 3 от проводниците в патронника на бормашина и ги усуквам заедно. Това дава на новия сензорен кабел някаква механична якост срещу прегъване и счупване на проводник.
15. Запоявайте сензора в единия край на проводника, а женския хедър в другия. Внимавайте с присвояването на щифтове. Също така поставете малко облекчение на напрежението на всеки край, например силиконово уплътняване, епоксидно или горещо лепило. Силиконовото уплътняване е може би най -доброто - горещото лепило всъщност може да попие влагата и епоксидната смола може да попадне в конектора.

Стъпка 2: Строителство - Драйвери на вентилатори

Този дизайн използва 48 -волтови вентилатори по две причини:

• те бяха налични и изглеждаха по -качествени / по -ефективни от по -обичайните 12V вентилатори в нашата купчина боклуци
• те използват по -малък ток от вентилаторите с по -ниско напрежение, така че проводниците могат да бъдат по -слаби

Вентилаторите с по -ниско напрежение може да са по -добър избор във вашия дизайн.

Този раздел навлиза в доста подробности относно изграждането на задвижващата верига, използвайки 3 -волтов цифров изход от NodeMCU за захранване на 48 -волтов вентилатор. Освен софтуера, този раздел е най -уникалната част от устройството. Първо може да се възползвате от изграждането на схемата на макет.

1. Преминавайки към другата страна на гнездото NodeMCU, определете местоположение за входящия 48V захранващ конектор. Тя трябва да е в непосредствена близост до мястото, където ще бъде монтирано захранването, и заземителна релса върху дъската за прототипиране. Все още не запоявайте на място.
2. Разгледайте горната схема, за да разберете как ще свържете всички тези компоненти.
3. Поставете четирите 690 ома резистора близо до щифтовете D5, D6, D7 и D8. Не ги запоявайте още.
4. Поставете четирите транзистора в прототипната платка.
5. Поставете четирите затягащи диода в дъската за прототипиране. За всеки диод подравнете анода с дренажа на транзистора и катода, така че проводникът от него ще има ясен път към 48V захранващата шина.
6. Четири конектора за вентилаторите, положителният (+) конектор към 48V шината и отрицателният (-) към източника на FET и диодния анод
7. Сега коригирайте всички тези места, докато всичко е добре поставено и има място за прокарване на всички свързващи проводници.
8. Запоявайте първата от четирите вериги на водача на място. Всичко е наред, ако другите изпаднат, докато обръщате дъската. Следващите стъпки са фокусирани върху една от задвижващите вериги. След като стане функционален, можете да преминете към останалите.

9. С помощта на свързващ проводник или проводниците на компонентите запоявайте една верига на драйвера на вентилатора:

   1. единият край на резистора за ограничаване на тока на портата към щифтове D5 на Node MCU
   2. другият край на резистора към портата на FET
   3. източването на FET към земята
   4. източника на FET към анода на диода и минуса на конектора на вентилатора

10. С помощта на мултицет проверете връзките. Проверете дали всички връзки имат нулево съпротивление, но особено проверете дали няма къси съединения:

    1. НЕ нулево съпротивление между 3 -те пина на FET
    2. НЕ нулево съпротивление през конектора на вентилатора от отрицателно към положително и нулево съпротивление от положително към отрицателно, което показва, че диодът работи.
    3. Отворете веригата от всеки FET щифт до 48V
11. Проверете отново веригата по някакъв друг начин.
12. Свържете 5V захранването към прототипната платка.
13. Свържете минуса на вашия мултицет към земята.
14. Включете 5V захранването. Проверете дали има 5 волта на щифта Vin
15. Свържете захранването 48V и вентилатора. Тези вентилатори имат известен въртящ момент, така че го задръжте със скоба. Може да започне, когато захранвате веригата.
16. Временно поставете единия край на парче свързващ проводник в гнездото за щифт D5. Заземете щифта, като поставите другия край на проводника в заземяващия щифт. Ако вентилаторът работи, той трябва да спре, тъй като сте изключили FET.
17. Преместете проводника от земята към VIN. Вентилаторът трябва да стартира.
18. Празнувайте успеха си, изключете захранването и завършете и тествайте останалите вериги на драйвера на вентилатора. Те се задвижват съответно от щифтове D6, D7 и D8.

Стъпка 3: Програма NodeMCU и начална конфигурация

1. Изтеглете приложените Sketch файлове в нов проект на Arduino, компилирайте и заредете в NodeMCU.

   вторият файл pagehtml.h съдържа javascript под формата на огромен низ, който се намира в паметта на ESP8266 и е сървър с уеб страницата

2. НЕ захранвайте NodeMCU от платката. Изключете 5V захранването от прототипната платка.
3. Изключете 48V от основната платка.
4. Включете NodeMCU в гнездото, свържете USB кабела и мигайте NodeMCU
5. Отворете серийния монитор на Arduino на 115200 бода.
6. С помощта на смарт телефон, лаптоп или таблет се свържете с мрежата RootCellarMon, която трябва да се появи, тъй като NodeMCU действа като точка за достъп до wi-fi. Паролата е „opensesame“. Използвам изящната библиотека IOTWebConf, за да позволя конфигуриране на SSID и парола на вашата мрежа.
7. След това, използвайки уеб браузър на вашето устройство, отидете на http: 192.168.4.1. Трябва да видите страница, както е показано по -горе, но с грешки от сензорите. Кликнете върху връзката Конфигурация в долната част.

8. Работете през екрана за конфигуриране, за да зададете вашите мрежови параметри SSID и парола, след което щракнете върху ПРИЛОЖИ. Свържете се отново с нормалната си wi-fi мрежа. Трябва да видите нещо подобно на серийния монитор на Arduino:

   Паролата не е зададена в конфигурацията

   Състояние се променя от: 0 на 1 Настройка на AP: RootCellarMon С парола по подразбиране: IP IP адрес на AP: 192.168.4.1 Състоянието се променя от: 0 на 1 Връзка към AP. Прекъсната връзка с AP. Искане за пренасочване към 192.168.4.1 Заявени несъществуващи страници '/favicon.ico' аргументи (GET): 0 Искана страница за конфигуриране. Изобразяване на „iwcThingName“със стойност: RootCellarMon Изобразяване на „iwcApPassword“със стойност: Изобразяване на „iwcWifiSsid“със стойност: вашият SSID Изобразяване „iwcWifiPassword“със стойност: Изобразяване на „iwcApTimeout“със стойност: 30 Изобразяване „tastota“tasmota „sa2 със стойност: Рендериращ разделител Рендериращ сепаратор Валидираща форма. Актуализиране на стойността на arg 'iwcThingName' е: RootCellarMon iwcThingName = 'RootCellarMon' Стойността на arg 'iwcApPassword' е: opensesame iwcApPassword е зададена Стойност на arg 'iwcWifiSsid' е 'vaš SSID iw: вашата парола за wi-fi iwcWifiPassword е зададена Стойността на arg 'iwcApTimeout' е: 30 iwcApTimeout = '30 'Стойността на arg' tasmota1 'е: tasmota1 =' 'Стойността на arg' tasmota2 'е: tasmota2 =' 'Запазване на конфигурацията' ' iwcThingName '=' RootCellarMon 'Запазване на конфигурацията' iwcApPassword '= Запазване на конфигурацията' iwcWifiSsid '=' вашият SSID 'Запазване на конфигурацията' iwcWifiPassword '= Запазване на конфигурацията' iwcApTimeout '=' 30 'Запазване на конфигурацията' tasmota1 '=' = '' Конфигурацията е актуализирана. Състояние се променя от: 1 на 3 Свързване към [вашия SSID] (паролата е скрита) Състоянието се променя от: 1 на 3 WiFi свързан IP адрес: 192.168.0.155 Състояние се променя от: 3 на 4 Приемане на състоянието на връзката се променя от: 3 на 4

9. Забележете IP адреса, присвоен на вашето устройство. По -горе е 192.168.0.155.
10. Свържете отново вашия лаптоп/таблет/телефон към нормалната си мрежа, ако все още не е.
11. Преминете към новия адрес на устройството, 192.168.1.155 в моя случай. Трябва да видите главната страница отново.

Стъпка 4: Свържете всичко заедно

1. Изключете USB кабела.
2. Свържете 5 волта. И опреснете уеб страницата. Редовно трябва да виждате сърдечния ритъм.
3. Светодиодът на ESP8266 трябва да мига на всеки 5 секунди, докато чете сензорите.
4. Свържете сензорите и трябва да започнете да получавате показания. Първоначално имах DHT22 отвън, но го намерих ненадежден, затова преминах към по -простия и по -добре защитен DS18B20.
5. Ако имате проблеми с показанията, можете да изключите 5V захранването, да захранвате NodeMCU с USB и да заредите примерни скици за всеки сензор, за да отстраните проблема. Почти винаги е лош проводник.
6. Свържете захранването 48V и вентилаторите. Кликнете върху бутоните за управление на вентилатора.
7. Изградете два интелигентни превключвателя, базирани на Tasmota. Използвах ключове Sonoff Basic. Има уроци за това как да ги мигате с Tasmota другаде, включително собствената страница на arendst.
8. Консултирайте се със списъка с клиенти на вашия рутер и идентифицирайте IP адресите, присвоени на всеки интелигентен превключвател. Задайте тези адреси като запазени, така че превключвателите винаги да получават един и същ адрес.
9. Опитайте да контролирате директно интелигентните превключватели, например

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

• Кликнете върху Конфигуриране в долната част на главната страница и задайте адресите за интелигентните превключватели, както е показано на снимката на екрана по -горе. Само IP адресът, останалата част от URL адреса е вграден в софтуера, работещ на ESP8266. Може да се нуждаете потребител: парола на "admin": "opensesame" или каквото и да сте променили паролата, за достъп до страницата с конфигурация.

Стъпка 5: Инсталиране

Монтирах частите на устройството върху малко парче шперплат, с капака на пластмасов контейнер за храна между шперплата и капака. Тази подредба беше завинтена към стената на кореновата изба. Тъй като капакът е малко от стената, тялото на контейнера за храна може лесно да се прихване, за да осигури защитен калъф. Цялото окабеляване се прокарва през фиксирания капак към платката.

Сензорите и окабеляването на вентилатора бяха закрепени към стените свободно, тъй като бъдещата работа се планира в кореновата изба - вероятно измазани стени и допълнителни стелажи.

Стъпка 6: Обобщение

Това е експеримент, така че не знаем кои части от системата ще се окажат в крайна сметка.

Някои първи бележки за това как да улесните успеха:

• Феновете може би са излишни. Естествената конвекция може да бъде достатъчна. Всмукателните и изпускателните отвори са поставени съответно близо до пода и тавана, така че горещият въздух да се извежда и да се вкарва студен въздух.
• Уверете се, че wi-fi е наред в коренната изба, преди да започнете проекта. В нашия случай трябваше да инсталираме удължител на wifi в стаята над коренната изба.
• Ако wi-fi не е добър, може да се наложи кабелен или различен дизайн на радиочестоти.
• Боядисайте дъската, върху която са монтирани компонентите, или използвайте пластмаса или нещо по -малко повлияно от влажността.
• Четири работещи вентилатора консумират около 60 вата, захранването вероятно е най -малко 80% ефективно. Така че отоплението вътре в кутията е най -много 20% * 60 или 12 вата. Прегряването не би трябвало да е проблем, особено в студена коренова изба. Ако вашият калъф е по -херметичен, може да искате да пробиете няколко вентилационни отвора.
• Има проекти, които добавят сензори за околната среда към интелигентните щепсели, базирани на Tasmota. Един от тях може да бъде добра алтернатива за това приложение.