Naredite svoj termostat za ogrevanje in prihranite pri ogrevanju: 53 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:02

Kaj je namen?

• Povečajte udobje tako, da ogrevate hišo točno tako, kot želite
• Prihranite in zmanjšajte emisije toplogrednih plinov, tako da ogrevate hišo le, ko jo potrebujete
• Ohranite nadzor nad ogrevanjem, kjer koli že ste
• Bodite ponosni, da ste to storili sami

1. korak: Kako poveča vaše udobje?

Določili boste 4 različna temperaturna navodila, ki bodo samodejno izbrana glede na vaš urnik.

Svojo potrebo boste izrazili kot pričakovano temperaturo v določenem času dneva in sistem se bo začel segrevati v optimalnem času, da bo dosegel vaša pričakovanja.

Danes prej domov, s telefonom predvidite začetek ogrevanja

Sistem bo zagotovil zelo stabilno temperaturo, ki bo natančno ustrezala vašim potrebam.

2. korak: Kako boste prihranili in zmanjšali emisije toplogrednih plinov?

Če poznate svoj urnik, se bo sistem ogreval le, ko ga boste potrebovali.

Sistem bo upošteval zunanjo temperaturo in optimiziral ogrevanje.

Danes pozneje domov, s telefonom preložite začetek ogrevanja.

Sistem boste lahko prilagodili svoji opremi.

3. korak: Kako boste nadzorovali svoje ogrevanje, kjer koli že ste?

Sistem je povezan z WIFI. Za prenos, nastavitev in posodobitev urnika sistema boste uporabili prenosni računalnik.

Izven doma boste s telefonom predvideli ali preložili začetek ogrevanja

4. korak: Nadzor temperature

Za regulacijo ogrevanja se uporablja PID regulator.

Uporablja se za nadzor načina doseganja pričakovane temperature in njeno čim bližje cilju.

Parametre PID lahko prilagodite svojemu okolju (glejte uglaševanje sistemske dokumentacije).

5. korak: Krmilnik za navodila

Krmilnik z navodili je zasnovan za določanje začetnega časa ogrevanja. Upošteva notranje, zunanje temperature in zmogljivost kotla, da dinamično določi najboljši čas za začetek ogrevanja glede na vaše potrebe.

Ta pravilnik lahko prilagodite svojim potrebam s parametrom "reaktivnost", ki ga lahko spremenite.

6. korak: urnik

Temperaturna navodila so izražena kot ciljna (temperatura, čas). To pomeni, da želite, da je vaša hiša v določenem času pri tej temperaturi.

Temperaturo je treba izbrati med 4 referencami.

Za vsako pol ure urnika je treba določiti eno navodilo.

Določite lahko en tedenski urnik in 2 dnevna.

7. korak: Pregled arhitekture

Poglejte globalno arhitekturo

Deluje z vsakim kotlom preko normalno odprtega ali normalno zaprtega kontakta.

8. korak: Pregled mikrokrmilnikov

Osrednji sistem deluje na mikrokrmilniku Atmel ATmega.

Po prenosu kode in parametrov ter sinhronizaciji ure lahko deluje 100% avtonomno.

Sporoča prek serijske povezave, da upošteva zunanje informacije.

Mikrokrmilnik ESP8266 izvaja kodo prehoda za pretvorbo povezave serijske povezave v WIFI.

Parametri so sprva zapisani v eepromu in jih je mogoče na daljavo spremeniti in shraniti.

9. korak: Pregled omrežne povezave

Omrežna povezava je vzpostavljena z mikrokrmilnikom ESP8266 WIFI. To je popolnoma enako opisu Gatewaya "instructables". Kljub temu so bile iz opisa opisane naslednje spremembe: nekateri neuporabni GPIO za ta projekt se ne uporabljajo, Arduino in ESP8266 pa sta spajkana na istem tiskanem vezju.

10. korak: Pregled strežnika

Java upravlja strežniški del sistema. HMI uporabljajo TOMCAT. MySQL je zbirka podatkov.

11. korak: Seznam delov

Potrebovali boste te glavne komponente

2 x mikro krmilnika

· 1 x Arduino - izbral sem Nano 3.0 - nekaj jih lahko najdete pri približno 2,5 $ (Aliexpress)

· 1 x ESP8266 - izbral sem -ESP8266 -DEV Olimex - pri 5,5 €

1 x temperaturni senzor DS1820

· Izbral sem vodotesnega - za 9 € lahko dobite 5 (Amazon)

1 x dvojni relejni modul (ukaz 0)

· Izbral sem SONGLE SRD -05VDC - nekaj jih najdete pri 1,5 € (Amazon)

1 x I2C LCD 2x16 znakov

Jaz sem ga že imel - nekaj jih lahko najdete za manj kot 4 $ (Aliexpress)

1 x I2C DS1307 modul v realnem času z baterijo CR2032

· Enega sem že imel - nekaj jih najdete za manj kot 4 $ (Aliexpress)

najdeš za nekaj evrov

1 x infrardeči sprejemnik

· Izbral sem AX-1838HS, za 4 € lahko najdete 5

1 x FTDI

1 x daljinski upravljalnik IR (lahko kupite namenski ali uporabite televizor)

2 x regulatorja moči (3.3v in 5v)

· Izbral sem I x LM1086 3.3v & 1 x L7850CV 5v

In nekaj stvari

5 x LED

9 x 1K upori

1 x 2.2K upor

1 x 4,7K upor

1 x 100microF keramični kondenzator

1 x 330 mikroF keramični kondenzator

2 x 1 mikroF tental kondenzator

2 x NPN tranzistorji

4 x diode

2 PCB plošča

2 x 3 nožna stikala

Nekateri priključki in žice

Seveda potrebujete spajkalnik in kositer.

12. korak: Zgradite vire energije

Ta datoteka za opisovanje opisuje, kaj morate storiti.

Bolje je, da začnete graditi vire energije z osnovno ploščo, tudi če ni težav.

Regulatorje lahko enostavno zamenjate z drugimi: samo spremenite povezave in kondenzatorje glede na značilnosti regulatorjev.

Preverite, ali oddaja konstantnih 5v in 3.3v tudi pri obremenitvi (na primer upori 100 ohmov).

Zdaj lahko vse komponente spajkate na tiskano vezje, kot je prikazano spodaj

13. korak: Pripravite ESP8266

Spodaj priključite svoj ESP8266 v ploščo za najlažje spajkanje

Korak 14: Zgradite elektroniko

Ponovite referenco Fritzing.

Močno predlagam, da začnete graditi elektroniko s ploščico.

Vse dele postavite na mizo.

Previdno priključite vire napajanja

Preverite LED za napajanje na Arduinu in ESP8266.

LCD mora prižgati.

15. korak: Naredimo konfiguracijo prehoda

Priključite USB FTDI na svojo razvojno postajo.

Stikalo za serijsko povezavo nastavite tako, da ESP8266 povežete z FTDI tako

Korak: Pripravite se na prenos kode prehoda

Zaženite Arduino na svoji delovni postaji.

Če želite IDE poznati kot ploščo, potrebujete ESP8266.

V meniju Orodja / plošče izberite vrata USB in ustrezno ploščo.

Če na seznamu ne vidite nobenega ESP266, to pomeni, da boste morda morali namestiti ESP8266 Arduino Addon (postopek najdete tukaj).

Vsa koda, ki jo potrebujete, je na voljo na GitHubu. Čas je, da ga naložite!

Glavna koda Gatewaya je tam:

github.com/cuillerj/Esp8266UdpSerialGatewa…

Poleg standardnih Arduino in ESP8266 vključuje glavno kodo, ki jo potrebujete, to vključuje 2:

LookFoString, ki se uporablja za manipulacijo nizov in je tam:

ManageParamEeprom, ki se uporablja za branje in shranjevanje parametrov v Eepromu, je na voljo:

Ko dobite vso kodo, je čas, da jo naložite v ESP8266.

Najprej priključite FTDI na vrata USB v računalniku.

Predlagam, da pred nalaganjem preverite povezavo.

• · Nastavite serijski monitor Arduino na nova vrata USB.
• · Hitrost nastavite na 115200 tako cr nl (privzeta hitrost za Olimex)
• · Vklopite matično ploščo (ESP8266 je priložen programski opremi, ki obravnava ukaze AT)
• · Pošljite "AT" s serijskim orodjem.
• · V zameno morate dobiti "OK".

Če ne preverite povezave in poglejte specifikacije ESP8266.

Če dobite "V redu", ste pripravljeni naložiti kodo

Korak 17: Prenesite kodo prehoda 1/2

·

• Izklopite ploščo, počakajte nekaj sekund,
• Pritisnite gumb na plošči in vklopite
• Spustite gumb Običajno je, da na serijski monitor pride nekaj smeti.
• Pritisnite IDE za nalaganje kot pri Arduinu.
• Po končanem nalaganju nastavite serijsko hitrost na 38400.

18. korak: Prenesite kodo prehoda 2/2

Videli bi nekaj, kot je na sliki.

Čestitamo, kodo ste uspešno naložili!

19. korak: Nastavite lastne parametre prehoda

Odprite serijski monitor (hitrost 38400) IDE

• Izklopite ploščo, počakajte nekaj sekund
• S stikalom nastavite configGPIO na 1 (3,3 V)
• Skenirajte WIFI z vnosom ukaza:
• ScanWifi. Videli boste seznam zaznanih omrežij.
• Nato nastavite svoj SSID tako, da vnesete "SSID1 = vaše omrežje
• Nato nastavite geslo tako, da vnesete "PSW1 = vaša geslo
• Nato vnesite "SSID = 1", da določite trenutno omrežje
• Vnesite "Ponovni zagon", da povežete prehod z WIFI.

Preverite, ali imate IP, tako da vnesete "ShowWifi".

Modra LED bo svetila, rdeča pa utripa

Čas je, da svoj IP strežnik določite tako, da vnesete 4 podnaslove (strežnik, ki bo izvajal preskusno kodo Java). Na primer za IP = 192.168.1.10 vnesite:

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

Določite vrata IP kot:

• · RoutePort = 1840 (ali pa glede na konfiguracijo aplikacije glejte "Navodila za namestitev strežnika")

  Vnesite "ShowEeprom", da preverite, kaj ste pravkar shranili v Eepromu

  Zdaj nastavite GPIO2 na tla, da zapustite konfiguracijski način (za to uporabite stikalo)

  Vaš prehod je pripravljen za delo!

  Modra LED mora zasvetiti takoj, ko je prehod povezan z vašim WIFI.

  V dokumentaciji prehoda lahko najdete še nekaj drugih ukazov.

Naslov IP ESP8266 nastavite kot trajen v svojem DNS -ju

20. korak: Pripravite povezavo Arduino

Najprej odklopite priključke serijske povezave, da se izognete konfliktu USB.

21. korak: Naredimo nekaj testov

Preden začnemo s kodo termostata, naredimo nekaj preizkusov z vzorčnimi viri IDE

Priključite USB Arduino na delovno postajo.

Izberite serijska vrata, nastavite hitrost na 9600 in vrsto kartice nastavite na Nano.

Preverite temperaturni senzor

Odprite datoteke / primere / Max31850Onewire / DS18x20_Temperaturo in spremenite OneWire ds (8); (8 namesto 10).

Naložite in preverite, ali deluje. V primeru, da ne preverite povezav DS1820.

Preverite uro

Odprite program Datoteke / primeri / DS1307RTC / setTime

Naložite kodo in preverite, ali imate pravi čas.

Preverite LCD

Odprite datoteke / primere / tekoče kristale / program HelloWorld

Naložite kodo in preverite, ali ste prejeli sporočilo.

Preverite daljinski upravljalnik

Odprite datoteke / primere / ArduinoIRremotemaster / program IRrecvDemo

Spremenite kodo PIN na 4 - naložite kodo

Uporabite daljinski upravljalnik in preverite, ali je na monitorju prikazana koda IR.

Čas je, da na daljinskem upravljalniku izberete 8 različnih tipk, ki jih želite uporabiti, kot je prikazano spodaj:

• · Navodila za zvišanje temperature
• · Navodila za znižanje temperature
• · Izklopite termostat
• · Izberite način tedenskega dnevnega reda
• · Izberite način dnevnega reda za prvi dan
• · Izberite način dnevnega reda za drugi dan
• · Izberite način zamrzovanja
• · Vklop/izklop prehoda WIFI

Ker ste se odločili za uporabo ključa, prejete kode kopirajte in shranite v besedilni dokument. Te podatke boste potrebovali kasneje.

Korak: Preverite omrežno povezavo

Za preverjanje svojega dela je najbolje uporabiti primere Arduino in Java.

Arduino

Lahko ga prenesete tam:

Vključuje knjižnico SerialNetwork, ki je tukaj:

Kodo preprosto naložite v svoj Arduino.

Strežnik

Primer strežnika je program Java, ki ga lahko prenesete tukaj:

Samo zaženi

Poglejte konzolo Java.

Poglejte monitor Arduino.

Arduino pošlje 2 različna paketa.

· Prvi vsebuje status digitalnih nožic od 2 do 6.

· Druga vsebuje 2 naključni vrednosti, raven napetosti A0 v mV in inkrementalno štetje.

Program Java

· Natisnite prejete podatke v šestnajstiški obliki

· Odgovor na prvo vrsto podatkov z naključno vrednostjo vklopa/izklopa za vklop/izklop LED Arduino

· Odgovor na drugo vrsto podatkov s prejetim štetjem in naključno vrednostjo.

Moraš videti nekaj podobnega zgoraj.

Zdaj ste pripravljeni na delo s kodo termostata

23. korak: Pripravite Arduino

Priključite Arduino USB na svojo delovno postajo.

Hitrost nastavite na 38400.

Arduino moramo nastaviti v konfiguracijski način

Priključite konektor na ICSP, tako da je GPIO 11 nastavljen na 1 (5v)

Korak: Prenesite Arduino Code

Viri termostata so na voljo na GitHubu

Najprej prenesite to knjižnico in kopirajte datoteke v običajno knjižnico.

Nato prenesite te vire in kopirajte datoteke v običajno mapo virov Arduino.

Odprite Thermosat.ico in prevedite ter preverite, ali ne prihaja do napak

Prenesite kodo Arduino.

Arduino se bo samodejno zagnal.

Počakajte na sporočilo »end init eeprom«.

Vrednosti privzetega parametra so zdaj zapisane v eepromu.

Korak 25: Znova zaženite Arduino

Arduino je bil inicializiran in ga je treba pred ponovnim zagonom nastaviti v način delovanja

Priključite konektor na ICSP, tako da je GPIO 11 nastavljen na 0 (ozemljitev), da nastavite Arduino v način delovanja.

Ponastavite Arduino.

Na LCD -prikazovalniku morate videti čas, rumena LED pa mora prižgati. (Če ura ni sinhronizirana ali je izgubljen čas (prikazano je napajanje in brez baterije), bo prikazano 0: 0).

Korak 26: Preverite LCD

Alternativno boste videli 3 različne zaslone.

Skupno za zaslone 1 in 2:

• na levi strani vrha: dejanski čas
• na levi strani spodaj: dejanski temperaturni napotek
• na sredini dna: dejanska notranja temperatura (DS1820)

Zaslon 1:

na sredini vrha: dejanski način delovanja

Zaslon 2:

• na sredini vrha: dejanski dan v tednu
• desno na vrhu: številke dneva in meseca

Tretja je opisana v navodilih za vzdrževanje.

Korak 27: Preizkusite releje

Preizkusite rele Gateway

Na tej stopnji morate biti povezani z WIFI in mora prižgati modra LED.

Pritisnite tipko na daljinskem upravljalniku, ki ste jo izbrali za vklop/izklop prehoda WIFI. Rele mora izklopiti ESP8266 in modro LED.

Počakajte nekaj sekund in znova pritisnite tipko na daljinskem upravljalniku. Prehod WIFI mora biti vklopljen.

V nekaj minutah mora biti prehod priključen in mora zasvetiti modra LED.

Preverite rele kotla

Najprej poglejte rdečo LED. Če je navodilo za temperaturo veliko višje od notranje temperature, mora LED prižgati. Arduino potrebuje nekaj minut po začetku, da zbere dovolj podatkov, da se odloči, ali bo ogreval ali ne.

Če rdeča LED sveti, zmanjšajte temperaturno navodilo, da ga nastavite nizko pod notranjo temperaturo. V nekaj sekundah se mora rele izklopiti in rdeča LED lučka ugasniti.

Če rdeča LED ne sveti, povečajte navodilo za temperaturo, da ga nastavite nizko pod notranjo temperaturo. V nekaj sekundah se mora rele vklopiti in prižgati rdeča LED lučka.

Če to počnete večkrat, ne pozabite, da se sistem ne bo takoj odzval, da se izogne prehitremu preklopu kotla.

To je konec dela na krovu.

Korak 28: Spajkajte napajalnik 1/4

Predlagam uporabo dveh različnih tiskanih vezij: enega za napajanje in enega za mikro krmilnike.

Za priključke boste potrebovali;

· 2 za 9v vhodno napajanje

· 1 za +9v izhod

· 1 za +3.3v izhod (naredil sem 2)

· 2 za +5v izhod (naredil sem 3)

· 2 za ukaz releja

· 2 za napajanje releja

Korak 29: Spajkajte napajalnik 2/4

Sledi shema Frizting!

Zgoraj lahko vidite številke delov po modelu Fritzing.

30. korak: Spajkajte napajalnik 3/4

Zgoraj lahko vidite številke delov po modelu Fritzing.

31. korak: Spajkajte napajalnik 4/4

Zgoraj lahko vidite številke delov po modelu Fritzing.

Korak 32: Spajkajte mikrokrmilnike na tiskanem vezju 1/7

Predlagam, da Arduina in ESP8266 ne spajkate neposredno na tiskano vezje

Namesto tega uporabite spodnje priključke, da boste lahko enostavno zamenjali mikrokrmilnike

Korak 33: Spajkajte mikrokrmilnike na tiskanem vezju 2/7

Konektorje potrebujete za:

• 3 x +5V (naredil sem eno rezervno)
• 6 x ozemljitev
• 3 x za DS1820
• 3 x za LED
• 1 x IR sprejemnik
• 2 x za ukaz releja
• 4 x za vodilo I2C

Sledi shema Frizting!

Zgoraj lahko vidite številke delov po modelu Fritzing.

Korak 34: Spajkajte mikrokrmilnike na tiskanem vezju 3/7

Zgoraj lahko vidite številke delov po modelu Fritzing.

Korak 35: Spajkajte mikrokrmilnike na tiskanem vezju 4/7

Zgoraj lahko vidite številke delov po modelu Fritzing.

Korak 36: Spajkajte mikrokrmilnike na tiskanem vezju 5/7

Zgoraj lahko vidite številke delov po modelu Fritzing.

Korak 37: Spajkajte mikrokrmilnike na tiskanem vezju 6/7

Zgoraj lahko vidite številke delov po modelu Fritzing.

Korak 38: Spajkajte mikrokrmilnike na tiskanem vezju 7/7

Zgoraj lahko vidite številke delov po modelu Fritzing.

Korak 39: Preden vstavite v škatlo, se skupaj povežite in preverite

Korak 40: Privijte PCB na kos lesa

Korak 41: Naredimo leseno pokrovno škatlo

Korak: Vse vstavite v škatlo

Korak 43: Ustvarite projekt kode strežnika

Zaženite okolje IDE

Prenesite vire paketov z GitHub -a

Prenesite vire J2EE z GitHub -a

Zaženite Java IDE (na primer Eclipse)

Ustvarite projekt Java "ThermostatRuntime"

Uvozite naložene vire paketov

Ustvarite projekt J2EE (Dynamic Web Project for Eclipse) "ThermostatPackage"

Uvozite prenesene vire J2EE

44. korak: Določite svojo povezavo SQL

Ustvarite razred »GelSqlConnection« v projektu Java in J2EE

Kopirajte in prenesite vsebino GetSqlConnectionExample.java.

Nastavite uporabnika strežnika MySql, geslo in gostitelja, ki ga boste uporabljali za shranjevanje podatkov.

Shranite GelSqlConnection.java

Kopirajte in pretekli GelSqlConnection.java v projektu ThermostatRuntime

Korak 45: Ustvarite tabele baz podatkov

Ustvarite naslednje tabele

Za ustvarjanje tabele indDesc uporabite skript Sql

Za ustvarjanje tabele indValue uporabite skript Sql

Za ustvarjanje tabele postaj uporabite skript Sql

Inicializirajte tabele

Prenesite datoteko loadStations.csv

odprite datoteko csv

spremenite st_IP, da ustreza vaši omrežni konfiguraciji.

• prvi naslov je termostatski
• drugi termostat je strežniški

shranite in naložite tabelo postaj s tem csv -jem

Prenesite loadIndesc.csv

naložite tabelo ind_desc s tem csv -jem

46. korak: Določite nadzor dostopa

Lahko naredite poljuben nadzor, tako da spremenite kodo »ValidUser.java«, da ustreza vašim varnostnim potrebam.

Preprosto preverim, ali je naslov IP dovoljen za spremembo. Če želite storiti enako, preprosto ustvarite tabelo Varnost in vstavite zapis v to tabelo kot zgoraj.

Korak 47: Izbirno

Zunanja temperatura

Ta API za vremensko napoved uporabljam za pridobivanje informacij o svoji lokaciji in deluje zelo dobro. Lupina z urnim urnim izvlečkom temperature in shranjevanjem v bazi podatkov. Način, kako boste dosegli zunanjo temperaturo, lahko prilagodite tako, da spremenite kodo “KeepUpToDateMeteo.java”.

Varnost doma

Domači varnostni sistem sem povezal s termostatom, da bi samodejno znižal temperaturna navodila, ko odidem od doma. Nekaj podobnega lahko storite s poljem “securityOn” v zbirki podatkov.

Temperatura kotlovske vode

Z Arduinom in 2 senzorjema DS1820 že spremljam temperaturo vstopne in izstopne vode kotla, zato sem WEB HMI dodal informacije.

Korak 48: Zaženite kodo izvajanja

Izvozite projekt ThermostatRuntime kot datoteko jar

Razen če želite spremeniti vrata UDP, zaženite pakete z ukazom:

java -cp $ CLASSPATH TermostatDispatcher 1840 1841

CLASSPATH mora vsebovati dostop do datoteke jar in priključka mysql.

V dnevniku morate videti nekaj takega kot zgoraj.

Dodajte vnos v crontable, da začnete ob ponovnem zagonu

Korak 49: Zaženite aplikacijo J2EE

Izvozite paket Thermostat kot WAR.

Uvedite WAR z upraviteljem Tomcat

Preizkusite aplikacijski youserver: port/Thermostat/ShowThermostat? Station = 1

Moraš videti nekaj podobnega zgoraj

50. korak: Sinhronizirajte termostat in strežnik

S pomočjo ukaznega menija HMI naredite naslednje

· Temperature nalaganja

· Naložite registre

· Urnik nalaganja

· Napišite eeprom / izberite Vse

51. korak: Termostat priključite na kotel

Preden natančno preberete navodila za kotel. Pazite na visoko napetost.

Termostat mora biti priključen na preprost kontakt z 2 -žilnim kablom.

Korak: Uživajte v sistemu za nadzor ogrevanja

Pripravljeni ste konfigurirati sistem, ki bo natančno ustrezal vašim potrebam!

Nastavite referenčne temperature, urnike.

Za to uporabite dokumentacijo o termostatu.

Zaženite sledenje PID. Pustite, da sistem deluje nekaj dni, nato pa z zbranimi podatki nastavite termostat

Dokumentacija vsebuje specifikacije, na katere se lahko sklicujete, če želite narediti spremembe.

Če potrebujete več informacij, mi pošljite prošnjo. Z veseljem bom odgovoril.

To je del infrastrukture za avtomatizacijo doma

Korak: Škatla za 3D tiskanje

Vzel sem 3D tiskalnik in natisnil to škatlo.

Zasnova hrbta

Zasnova spredaj

Zgornji in spodnji dizajn

Stranska oblika