Направете свой собствен отоплителен термостат и спестете с отопление: 53 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:50

Какво е предложението?

• Увеличете комфорта, като отоплявате къщата си точно както искате
• Спестете и намалете емисиите на парникови газове, като отоплявате дома си само когато имате нужда
• Контролирайте отоплението си, където и да сте
• Гордейте се, че сте го направили сами

Стъпка 1: Как увеличава комфорта ви?

Ще дефинирате 4 различни температурни инструкции, които автоматично ще бъдат избрани въз основа на вашия график.

Ще изразите нуждата си като очаквана температура по време на деня и системата ще започне да се нагрява в оптималното време, за да достигне вашите очаквания.

Върнете се вкъщи по -рано днес, използвайте телефона си, за да предвидите началото на отоплението си

Системата ще осигури много стабилна температура, която точно ще отговаря на вашите нужди.

Стъпка 2: Как ще спестите и намалите емисиите на парникови газове?

Познавайки вашия график, системата ще се затопли само когато имате нужда от нея.

Системата ще вземе предвид външната температура, за да оптимизира отоплението.

Върнете се вкъщи по -късно днес, използвайте телефона си, за да отложите началото на отоплението си.

Ще можете да настроите системата, така че да отговаря на вашето оборудване.

Стъпка 3: Как ще контролирате отоплението си, където и да сте?

Системата е свързана с WIFI. Ще използвате вашия лаптоп, за да настроите, настроите и актуализирате графика на вашата система.

Извън дома ще използвате телефона си, за да предвидите или отложите началото на отоплението си

Стъпка 4: Контрол на температурата

За регулиране на отоплението се използва PID контролер.

Използва се за контрол на начина за достигане на очакваната температура и поддържането й възможно най -близо до целта.

PID параметрите могат да бъдат адаптирани към вашата среда (вижте настройката на системната документация).

Стъпка 5: Контролер за инструкции

Инструкционен контролер е предназначен за определяне на времето за стартиране на отоплението. Той взема предвид вътрешните, външните температури и капацитета на котела, за да определи динамично най -доброто време за стартиране на отоплението по отношение на вашите изисквания.

Тази регулация може да бъде настроена според вашите нужди с параметъра "реактивност", който можете да промените.

Стъпка 6: График

Инструкциите за температурата се изразяват като целеви (температура, време). Това означава, че искате къщата ви да е на тази температура в това определено време.

Температурата трябва да бъде избрана между 4 референции.

Една инструкция трябва да бъде определена за всеки половин час от графика.

Можете да определите един седмичен график и 2 дневни.

Стъпка 7: Преглед на архитектурата

Обърнете внимание на глобалната архитектура

Работи с всеки котел чрез нормално отворен или нормално затворен контакт.

Стъпка 8: Общ преглед на микроконтролерите

Основната система работи на микроконтролер Atmel ATmega.

След като кодът и параметрите са изтеглени и часовникът синхронизиран, той може да работи 100% автономно.

Той комуникира чрез серийната връзка, за да вземе предвид външната информация.

Микроконтролер ESP8266 изпълнява кода на шлюза за трансформиране на серийна връзка към WIFI.

Параметрите първоначално се записват в eeprom и могат да се променят и запазват дистанционно.

Стъпка 9: Общ преглед на мрежовата връзка

Мрежовата връзка се осъществява с ESP8266 WIFI микроконтролер. Това е съвсем същото като описанието на Gateway „инструкции“. Въпреки това от това описание са направени следните промени: някои безполезни GPIO за този проект не се използват и Arduino и ESP8266 са запоени на една и съща печатна платка.

Стъпка 10: Преглед на сървъра

Java изпълнява сървърната част на системата. HMI използват TOMCAT. MySQL е базата данни.

Стъпка 11: Списък на частите

Ще ви трябват тези основни компоненти

2 x микроконтролера

· 1 x Arduino - избрах Nano 3.0 - можете да намерите някои на около 2,5 $ (Aliexpress)

· 1 x ESP8266 - избрах -ESP8266 -DEV Olimex - на 5,5 €

1 x температурен сензор DS1820

· Избрах водоустойчив - можете да получите 5 за 9 € (Amazon)

1 x модул с двойно реле (команда 0)

· Избрах SONGLE SRD -05VDC - можете да намерите някои на 1,5 € (Amazon)

1 x I2C LCD 2x16 знака

Вече имах един - можете да намерите някои за по -малко от 4 $ (Aliexpress)

1 x I2C DS1307 Модул в реално време с батерия CR2032

· Вече имах един - можете да намерите някои за по -малко от 4 $ (Aliexpress)

можете да намерите за няколко евро

1 x инфрачервен приемник

· Избрах AX-1838HS можете да намерите 5 за 4 €

1 x FTDI

1 x IR дистанционно управление (можете да закупите специален или да използвате вашия телевизор)

2 x регулатора на мощността (3.3v и 5v)

· Избрах I x LM1086 3.3v & 1 x L7850CV 5v

И няколко неща

5 x LED

9 x 1K резистори

1 x 2.2K резистор

1 x 4.7K резистор

1 x 100microF керамичен кондензатор

1 x 330 microF керамичен кондензатор

2 x 1 microF тенталов кондензатор

2 x NPN транзистора

4 x диоди

2 платки за печатни платки

2 x 3 пинови превключвателя

Някои конектори и проводници

Разбира се, имате нужда от поялник и калай.

Стъпка 12: Изградете източници на енергия

Този преписващ файл описва какво да правите.

По -добре е да започнете да изграждате източниците на захранване с макет, дори ако няма трудности.

Регулаторите могат лесно да бъдат заменени с други: просто променете връзките и кондензаторите според характеристиките на регулаторите.

Проверете дали доставя постоянни 5v и 3.3v дори при товар (100 ома резистори например).

Вече можете да запоявате всички компоненти на платка, както е показано по -долу

Стъпка 13: Подгответе ESP8266

Включете вашия ESP8266 в макет за най -лесно запояване по -долу

Стъпка 14: Изградете електрониката

Възпроизведете препратката към Fritzing.

Силно препоръчвам да започнете да изграждате електрониката с макет.

Поставете всички части заедно на дъската.

Включете внимателно източниците на захранване

Проверете светодиодите за захранване на Arduino и ESP8266.

LCD дисплеят трябва да свети.

Стъпка 15: Нека да направим с конфигурацията на шлюза

Свържете FTDI USB към вашата станция за разработка.

Задайте превключвателя за серийна връзка, за да свържете ESP8266 към FTDI, както следва

Стъпка 16: Подгответе се да изтеглите кода на шлюза

Стартирайте Arduino на вашата работна станция.

Нуждаете се от ESP8266, за да бъдете известни като борда от IDE.

Изберете USB порта и съответната платка с меню Инструменти / платки.

Ако не виждате никакъв ESP266 в списъка, това означава, че може да се наложи да инсталирате ESP8266 Arduino Addon (тук можете да намерите процедурата).

Целият код, от който се нуждаете, е достъпен на GitHub. Време е да го изтеглите!

Основният код на Gateway е там:

github.com/cuillerj/Esp8266UdpSerialGatewa…

Освен стандартните Arduino и ESP8266 включва основния код, от който се нуждаят тези 2, включва:

LookFoString, който се използва за манипулиране на низове и е там:

ManageParamEeprom, който се използва за четене и съхраняване на параметри в Eeprom ans е там:

След като получите целия код, е време да го качите в ESP8266.

Първо свържете FTDI към USB порт на вашия компютър.

Предлагам ви да проверите връзката, преди да опитате да качите.

• · Настройте серийния монитор на Arduino към новия USB порт.
• · Задайте скоростта на 115200 и двете cr nl (скорост по подразбиране за Olimex)
• · Включване на макета (ESP8266 идва със софтуер, който се занимава с AT команди)
• · Изпратете „AT“със серийния инструмент.
• · В замяна трябва да получите „OK“.

Ако не проверите връзката си и вижте спецификациите на ESP8266.

Ако получите „OK“, вие сте готови да качите кода

Стъпка 17: Изтеглете Gateway Code 1/2

·

• Изключете чертежа, изчакайте няколко секунди,
• Натиснете бутона на макетната платка и включете захранването
• Освободете натискащия бутон Нормално е да получите малко боклук на серийния монитор.
• Натиснете върху IDE за качване като за Arduino.
• След приключване на качването задайте серийна скорост на 38400.

Стъпка 18: Изтеглете кода на шлюза 2/2

Ще видите нещо като на снимката.

Поздравления, че успешно качихте кода!

Стъпка 19: Задайте вашите собствени параметри на шлюза

Дръжте отворен серийния монитор (скорост 38400) на IDE

• Изключете чертежа, изчакайте няколко секунди
• Използвайте превключвателя, за да настроите configGPIO на 1 (3.3v)
• Сканирайте WIFI, като въведете командата:
• ScanWifi. Ще видите списък с откритата мрежа.
• След това задайте своя SSID, като въведете „SSID1 = yournetwork
• След това задайте паролата си, като въведете „PSW1 = вашата парола
• След това въведете „SSID = 1“, за да определите текущата мрежа
• Въведете „Рестартиране“, за да свържете Gateway към вашия WIFI.

Можете да потвърдите, че имате IP, като въведете „ShowWifi“.

Синият светодиод ще свети, а червеният ще мига

Време е да определите адреса на вашия IP сървър, като въведете 4 -те подадреса (сървър, който ще изпълнява тестовия код на Java). Например за IP = 192.168.1.10 въведете:

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

Определете IP портовете като:

• · RoutePort = 1840 (или според конфигурацията на приложението вижте „Ръководство за инсталиране на сървър“)

  Въведете „ShowEeprom“, за да проверите какво току -що сте съхранили в Eeprom

  Сега настройте GPIO2 на земята, за да напуснете конфигурационния режим (използвайте превключвателя, за да направите това)

  Вашият шлюз е готов за работа!

  Синият светодиод трябва да светне веднага щом шлюзът е свързан към вашия WIFI.

  Има някои други команди, които можете да намерите в документацията на шлюза.

Задайте IP адреса на ESP8266 като постоянен във вашия DNS

Стъпка 20: Подгответе Arduino връзка

Първо, изключете конекторите на серийната връзка, за да избегнете USB конфликт.

Стъпка 21: Нека направим някои тестове

Преди да започнете работа с кода на термостата, нека направим някои тестове с примерните източници на IDE

Свържете Arduino USB към вашата работна станция.

Изберете сериен порт, задайте скорост на 9600 и задайте типа на картата на Nano.

Проверете температурния сензор

Отворете файлове / примери / Max31850Onewire / DS18x20_Temperature и променете OneWire ds (8); (8 вместо 10).

Качете и проверете дали работи. В случай, че не проверявате вашите DS1820 връзки.

Проверете часовника

Отворете програмата Файлове / примери / DS1307RTC / setTime

Качете кода и проверете дали получавате подходящия момент.

Проверете LCD дисплея

Отворете файлове / примери / течен кристал / програма HelloWorld

Качете кода и проверете дали получавате съобщението.

Проверете дистанционното управление

Отворете файлове / примери / ArduinoIRremotemaster / IRrecvDemo програма

Променете ПИН кода на 4 - качете кода

Използвайте дистанционното управление и проверете дали получавате IR кода на монитора.

Време е да изберете 8 различни клавиша за дистанционно управление, както следва:

• · Инструкция за повишаване на температурата
• · Инструкция за намаляване на температурата
• · Изключете термостата
• · Изберете режим на седмичен дневен ред
• · Изберете режим на дневен ред за първия ден
• · Изберете режим на дневен ред за втория ден
• · Изберете режим на незамразяване
• · Включване/изключване на WIFI шлюза

Тъй като сте направили своя избор, използвайте ключа, копирайте и запишете в текстов документ получените кодове. Тази информация ще ви е необходима по -късно.

Стъпка 22: Проверете мрежовата връзка

За да проверите работата си, най -добре е да използвате примерите Arduino и Java.

Arduino

Можете да го изтеглите от тук:

Тя включва библиотека SerialNetwork, която е тук:

Просто качете кода във вашия Arduino.

Сървър

Примерът за сървър е Java програма, която можете да изтеглите тук:

Просто го стартирайте

Погледнете конзолата на Java.

Погледнете монитора Arduino.

Arduino изпраща 2 различни пакета.

· Първият съдържа състоянието на цифровите щифтове от 2 до 6.

· Втората съдържа 2 случайни стойности, нивото на напрежение на A0 в mV и инкрементален брой.

Програмата Java

· Отпечатайте получените данни в шестнадесетичен формат

· Отговор на първия вид данни със случайна стойност за включване/изключване, за да включите/изключите светодиода Arduino

· Отговор на втория вид данни с получения брой и случайна стойност.

Трябва да видите нещо подобно по -горе.

Вече сте готови да работите върху кода на термостата

Стъпка 23: Подгответе Arduino

Свържете Arduino USB към вашата работна станция.

Задайте скорост на 38400.

Трябва да настроим Arduino в режим на конфигуриране

Включете конектор на ICSP, така че GPIO 11 да е настроен на 1 (5v)

Стъпка 24: Изтеглете Arduino Code

Източниците на термостата са достъпни на GitHub

Първо изтеглете тази библиотека и копирайте файловете в обичайната си библиотека.

След това изтеглете тези източници и копирайте файловете в обичайната си папка с източници на Arduino.

Отворете Thermosat.ico и компилирайте и проверете дали не получавате грешки

Изтеглете кода на Arduino.

Arduino ще стартира автоматично.

Изчакайте съобщението „end init eeprom“.

Стойностите на параметъра по подразбиране вече са записани в eeprom.

Стъпка 25: Рестартирайте Arduino

Arduino е инициализиран и трябва да бъде настроен в работещ режим, преди да бъде рестартиран

Включете конектора на ICSP, така че GPIO 11 да е настроен на 0 (заземяване), за да настроите Arduino в работен режим.

Нулирайте Arduino.

Трябва да виждате времето на LCD и жълтият светодиод трябва да свети. (Ще видите 0: 0, ако часовникът не е синхронизиран или загубено време (захранван и без батерия)).

Стъпка 26: Проверете LCD

Алтернативно ще видите 3 различни екрана.

Общо за екрани 1 и 2:

• вляво от горната част: действителното време
• вляво от дъното: инструкцията за действителната температура
• в средата на дъното: действителната вътрешна температура (DS1820)

Екран 1:

в средата на горната част: действителен режим на работа

Екран 2:

• в средата на върха: действителен ден от седмицата
• вдясно на върха: числа за ден и месец

Третият е описан в ръководството за поддръжка.

Стъпка 27: Тестови релета

Тествайте релето на шлюза

На този етап трябва да сте свързани с WIFI и синият светодиод трябва да свети.

Натиснете клавиша на дистанционното управление, който сте избрали, за да включите/изключите WIFI шлюза. Релето трябва да изключи ESP8266 и синия светодиод.

Изчакайте няколко секунди и натиснете отново бутона на дистанционното управление. WIFI шлюзът трябва да бъде включен.

След минута шлюзът трябва да бъде свързан и синият светодиод трябва да светне.

Тествайте релето на котела

Първо погледнете червения светодиод. Ако инструкцията за температура е много по -висока от вътрешната температура, светодиодът трябва да светне. Отнема няколко минути след началото на Arduino, за да получи достатъчно данни, за да реши дали да загрява или не.

Ако червеният светодиод свети, намалете температурната инструкция, за да я настроите ниско под вътрешната температура. В рамките на няколко секунди релето трябва да се изключи и червеният светодиод да изгасне.

Ако червеният светодиод е изключен, увеличете температурната инструкция, за да я настроите ниско под вътрешната температура. В рамките на няколко секунди релето трябва да се включи и червеният светодиод да светне.

Ако го правите повече от веднъж, имайте предвид, че системата няма да реагира незабавно, за да се избегне твърде бързо превключване на котела.

Това е краят на основната работа.

Стъпка 28: Запоявайте захранването 1/4

Предлагам да използвате 2 различни печатни платки: една за захранването и една за микроконтролерите.

Ще ви трябват конектори за;

· 2 за 9v входно захранване

· 1 за +9v изход

· 1 за +3.3v изход (направих 2)

· 2 за +5v изход (направих 3)

· 2 за команда за реле

· 2 за захранване на релето

Стъпка 29: Запоявайте захранването 2/4

Ето схемата Frizting, която трябва да следвате!

По -горе можете да видите номерата на частите според модела на Fritzing.

Стъпка 30: Запоявайте захранването 3/4

По -горе можете да видите номерата на частите според модела на Fritzing.

Стъпка 31: Запоявайте захранването 4/4

По -горе можете да видите номерата на частите според модела на Fritzing.

Стъпка 32: Запоявайте микроконтролерите на печатни платки 1/7

Предлагам да не запоявате Arduino и ESP8266 директно върху печатната платка

Вместо това използвайте съединители, както е показано по -долу, за да можете лесно да смените микроконтролерите

Стъпка 33: Запоявайте микроконтролерите на печатни платки 2/7

Ще ви трябват конектори за:

• 3 x +5v (направих една резервна)
• 6 x земята
• 3 x за DS1820
• 3 x за LED
• 1 x IR приемник
• 2 x за команда за реле
• 4 x за I2C шина

Ето схемата Frizting, която трябва да следвате!

По -горе можете да видите номерата на частите според модела на Fritzing.

Стъпка 34: Запоявайте микроконтролерите на печатни платки 3/7

По -горе можете да видите номерата на частите според модела на Fritzing.

Стъпка 35: Запоявайте микроконтролерите на печатни платки 4/7

По -горе можете да видите номерата на частите според модела на Fritzing.

Стъпка 36: Запоявайте микроконтролерите на печатни платки 5/7

По -горе можете да видите номерата на частите според модела на Fritzing.

Стъпка 37: Запоявайте микроконтролерите на печатни платки 6/7

По -горе можете да видите номерата на частите според модела на Fritzing.

Стъпка 38: Запоявайте микроконтролерите на печатни платки 7/7

По -горе можете да видите номерата на частите според модела на Fritzing.

Стъпка 39: Свържете и проверете напълно, преди да поставите в кутията

Стъпка 40: Завийте печатни платки върху парче дърво

Стъпка 41: Нека направим дървената кутия за корици

Стъпка 42: Поставете всичко в кутията

Стъпка 43: Създайте проект за код на сървър

Стартирайте вашата IDE среда

Изтеглете източниците на партиди от GitHub

Изтеглете източниците на J2EE от GitHub

Стартирайте Java IDE (Eclipse например)

Създайте Java проект „ThermostatRuntime“

Импортирайте изтеглените източници на партиди

Създайте проект J2EE (Dynamic Web Project for Eclipse) „ThermostatPackage“

Импортирайте изтеглените източници на J2EE

Стъпка 44: Определете вашата SQL връзка

Създайте клас „GelSqlConnection“както в Java, така и в J2EE проекта

Копирайте и преминете съдържанието GetSqlConnectionExample.java.

Задайте вашия потребител на MySql сървър, парола и хост, които ще използвате за съхраняване на данни.

Запазете GelSqlConnection.java

Копирайте и минали GelSqlConnection.java в проекта ThermostatRuntime

Стъпка 45: Създайте таблици на базата данни

Създайте следните таблици

Използвайте Sql скрипт, за да създадете таблица indDesc

Използвайте Sql скрипт, за да създадете таблица indValue

Използвайте Sql скрипт, за да създадете таблица за станции

Инициализирайте таблици

Изтеглете файла loadStations.csv

отворете файла csv

променете st_IP, за да отговаря на вашата мрежова конфигурация.

• първият адрес е термостатният
• вторият термостат е сървърният

запишете и заредете таблицата на станциите с този csv

Изтеглете loadIndesc.csv

заредете таблицата ind_desc с този csv

Стъпка 46: Определете контрол на достъпа

Можете да правите какъвто контрол искате, като промените кода на „ValidUser.java“, за да отговаря на вашите нужди за сигурност.

Просто проверявам за IP адрес, за да разреша промяната. За да направите същото, просто създайте таблицата за сигурност и вмъкнете запис в тази таблица, както по -горе.

Стъпка 47: По избор

Външна температура

Използвам този API за прогноза за времето, за да получа информация за моето местоположение и работи доста добре. Черупка с curl почасово извлича температура и се съхранява в базата данни. Можете да адаптирате начина, по който ще получите външната температура, като промените кода “KeepUpToDateMeteo.java”.

Домашна сигурност

Свързах домашната си система за сигурност с термостата, за да намаля автоматично температурната инструкция, когато напусна дома. Можете да направите нещо подобно с полето “securityOn” в базата данни.

Температура на бойлерната вода

Вече наблюдавам температурата на входа и изхода на котелната вода с Arduino и 2 сензора DS1820, така че добавих информация към WEB HMI.

Стъпка 48: Стартирайте кода за изпълнение

Експортирайте проекта ThermostatRuntime като jar файл

Освен ако не искате да промените UDP портовете, стартирайте партидите с командата:

java -cp $ CLASSPATH Термостат Диспечер 1840 1841

CLASSPATH трябва да съдържа достъп до вашия jar файл и конектор на mysql.

Трябва да видите нещо като горе в дневника.

Добавете запис в crontable, за да започнете при рестартиране

Стъпка 49: Стартирайте приложението J2EE

Експортирайте пакета Thermostat като WAR.

Разгърнете WAR с мениджъра на Tomcat

Тествайте сървъра на приложението: port/Thermostat/ShowThermostat? Station = 1

Трябва да видите нещо подобно по -горе

Стъпка 50: Синхронизирайте термостата и сървъра

Използвайте командното меню на HMI, за да направите следните стъпки

· Температури на качване

· Качване на регистри

· График за качване

· Напишете eeprom / изберете Всички

Стъпка 51: Свържете термостата към котела

Преди да прочетете внимателно инструкциите за котела. Внимавайте за високо напрежение.

Термостатът трябва да бъде свързан към обикновен контакт с 2 -жилен кабел.

Стъпка 52: Насладете се на вашата система за контрол на отоплението

Готови сте да конфигурирате системата, за да отговаря точно на вашите нужди!

Задайте референтните си температури, вашите графици.

За целта използвайте документацията за термостата.

Стартирайте PID проследяването. Оставете системата да работи няколко дни и след това използвайте събраните данни, за да настроите термостата

Документацията предоставя спецификации, към които можете да се обърнете, ако искате да направите промени.

Ако имате нужда от повече информация, изпратете ми молба. Ще се радвам да отговоря.

Това отнема част от инфраструктурата за домашна автоматизация

Стъпка 53: Кутия за 3D печат

Взех 3D принтер и отпечатах тази кутия.

Дизайн на гърба

Дизайн на предната част

Дизайн отгоре и отдолу

Страничният дизайн