Gör din egen anslutna värmetermostat och spara med värme: 53 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:37

Vad är syftet?

• Öka komforten genom att värma ditt hus precis som du vill
• Spara och minska utsläppen av växthusgaser genom att värma ditt hus endast när du behöver
• Håll kontroll över din uppvärmning var du än är
• Var stolt över att du gjorde det själv

Steg 1: Hur ökar det din komfort?

Du kommer att definiera 4 olika temperaturinstruktioner som automatiskt väljs utifrån ditt schema.

Du kommer att uttrycka ditt behov som en förväntad temperatur vid en tidpunkt på dagen och systemet kommer att börja värma vid den optimala tiden för att nå din förväntning.

Hemma tidigare idag, använd din telefon för att förutse början på din uppvärmning

Systemet levererar en mycket stabil temperatur som passar just ditt behov.

Steg 2: Hur kommer du att spara och minska utsläppen av växthusgaser?

När du känner till ditt schema värms systemet bara upp när du behöver det.

Systemet tar hänsyn till yttertemperaturen och optimerar uppvärmningen.

Hemma senare idag, använd din telefon för att skjuta upp starten på din uppvärmning.

Du kommer att kunna ställa in systemet så att det passar din utrustning.

Steg 3: Hur kontrollerar du din uppvärmning var du än är?

Systemet är WIFI -anslutet. Du kommer att använda din bärbara dator för att konfigurera, ställa in och uppdatera schemat för ditt system.

Utanför hemmet kommer du att använda din telefon för att förutse eller skjuta upp starten på din uppvärmning

Steg 4: Temperaturkontroll

En PID -regulator används för uppvärmningsreglering.

Den används för att styra hur man når den förväntade temperaturen och hålla den så nära målet som möjligt.

PID -parametrarna kan anpassas till din miljö (se hur du gör systemdokumentationen).

Steg 5: Instruktionskontroller

En instruktionsregulator är utformad för att bestämma uppvärmningens starttid. Den tar hänsyn till inre, yttre temperaturer och pannans kapacitet för att dynamiskt bestämma den bästa tiden att börja värma med avseende på dina krav.

Denna förordning kan anpassas till ditt behov med parametern "reaktivitet" som du kan ändra.

Steg 6: Schemat

Temperaturinstruktioner uttrycks som mål (temperatur, tid). Det betyder att du vill att ditt hus ska ha den temperaturen vid den bestämda tiden.

Temperatur måste väljas mellan de 4 referenserna.

En instruktion måste definieras för varje halvtimme av schemat.

Du kan definiera ett veckobaserat schema och två dagliga.

Steg 7: Arkitekturöversikt

Ta en titt på den globala arkitekturen

Den fungerar med varje panna genom en normalt öppen eller normalt stängd kontakt.

Steg 8: Översikt över mikrokontroller

Kärnsystemet körs på en Atmel ATmega mikrokontroller.

Efter att kod och parametrar har laddats ner och klockan synkroniserats kan den köras 100% autonomt.

Den kommunicerar genom den seriella länken för att ta hänsyn till extern information.

En ESP8266 mikrokontroller kör gateway-koden för att omvandla seriell länkanslutning till en WIFI.

Parametrar skrivs inledningsvis i eeprom och kan fjärrändras och sparas.

Steg 9: Översikt över nätverksanslutning

Nätverksanslutningen görs med en ESP8266 WIFI -mikrokontroller. Det är ungefär samma sak som Gateway -beskrivningen "instruerbara". Ändå har följande ändringar gjorts från denna beskrivning: några värdelösa GPIO: er för detta projekt används inte och Arduino och ESP8266 är lödda på samma kretskort.

Steg 10: Serveröversikt

Java kör serverdelen av systemet. HMI använder TOMCAT. MySQL är databasen.

Steg 11: Dellista

Du behöver dessa huvudkomponenter

2 x mikrokontroller

· 1 x Arduino - jag valde en Nano 3.0 - du kan hitta några på cirka 2,5 $ (Aliexpress)

· 1 x ESP8266 - jag valde -ESP8266 -DEV Olimex - till 5,5 €

1 x temperaturgivare DS1820

· Jag valde en vattentät - du kan få 5 för 9 € (Amazon)

1 x dubbelrelämodul (0 kommando)

· Jag valde SONGLE SRD -05VDC - du kan hitta några på 1,5 € (Amazon)

1 x I2C LCD 2x16 tecken

Jag hade redan en - du kan hitta några för mindre än 4 $ (Aliexpress)

1 x I2C DS1307 Realtidsmodul med CR2032 -batteri

· Jag hade redan en - du kan hitta några för mindre än 4 $ (Aliexpress)

du kan hitta för några euro

1 x infraröd mottagare

· Jag valde AX-1838HS du kan hitta 5 för 4 €

1 x FTDI

1 x IR -fjärrkontroll (du kan köpa en dedikerad på eller använda din TV)

2 x effektregulatorer (3.3v & 5v)

· Jag valde I x LM1086 3.3v & 1 x L7850CV 5v

Och några få saker

5 x LED

9 x 1K motstånd

1 x 2,2K motstånd

1 x 4,7K motstånd

1 x 100microF keramisk kondensator

1 x 330 mikroF keramisk kondensator

2 x 1 microF tentalumkondensator

2 x NPN -transistorer

4 x dioder

2 PCB -brödbräda

2 x 3 stifts omkopplare

Några kontakter och ledningar

Självklart behöver du lödkolv och tenn.

Steg 12: Bygg strömkällorna

Denna fritzing -fil beskriver vad du ska göra.

Det är bättre att börja bygga strömkällorna med en brödbräda även om det inte finns några svårigheter.

Regulatorer kan enkelt ersättas av andra: bara ändra anslutningar och kondensatorer enligt dina regulators egenskaper.

Kontrollera att den levererar en konstant 5v och 3.3v även med en belastning (100 ohm motstånd till exempel).

Du kan nu lödda alla komponenter på ett kretskortskort enligt nedan

Steg 13: Förbered ESP8266

Anslut din ESP8266 till en brödbräda för enklaste lödning

Steg 14: Bygg elektroniken

Reproducera Fritzing -referensen.

Jag föreslår starkt att man börjar bygga elektroniken med en brödbräda.

Lägg ihop alla delar på brödbrädan.

Anslut försiktigt strömkällorna

Kontrollera strömlamporna på Arduino och ESP8266.

LCD -skärmen måste lysa.

Steg 15: Låt oss göra med Gateway -konfigurationen

Anslut FTDI USB till din utvecklingsstation.

Ställ in seriell länkbrytaren för att ansluta ESP8266 till FTDI som detta

Steg 16: Förbered dig för att ladda ner Gateway -koden

Starta Arduino på din arbetsstation.

Du behöver ESP8266 för att vara känd som styrelsen av IDE.

Välj USB -porten och lämpligt kort med menyn Verktyg / kort.

Om du inte ser någon ESP266 i listan betyder det att du kan behöva installera ESP8266 Arduino Addon (proceduren hittar du här).

All kod du behöver är tillgänglig på GitHub. Det är dags att ladda ner den!

Huvudkoden för Gateway är där:

github.com/cuillerj/Esp8266UdpSerialGatewa…

Utöver standard Arduino och ESP8266 innehåller huvudkoden behöver dessa 2 inkluderar:

LookFoString som används för att manipulera strängar och finns där:

ManageParamEeprom som används för att läsa och lagra parametrar i Eeprom ans finns där:

När du har fått all koden är det dags att ladda upp den till ESP8266.

Anslut först FTDI till en USB -port på din dator.

Jag föreslår att du kontrollerar anslutningen innan du försöker ladda upp.

• · Ställ in Arduino seriell bildskärm till den nya USB -porten.
• · Ställ in hastigheten på 115200 både cr nl (defaut -hastighet för Olimex)
• · Slå på brödbrädan (ESP8266 levereras med programvara som hanterar AT -kommandon)
• · Skicka "AT" med det seriella verktyget.
• · Du måste få "OK" i gengäld.

Om inte, kontrollera din anslutning och titta på dina ESP8266 -specifikationer.

Om du har "OK" är du redo att ladda upp koden

Steg 17: Ladda ner Gateway -koden 1/2

·

• Stäng av brödbrädan, vänta några sekunder,
• Tryck på knappen på panelen och slå på den
• Släpp tryckknappen Det är normalt att få lite skräp på den seriella bildskärmen.
• Tryck på uppladdnings -IDE som för en Arduino.
• När överföringen är klar ställer du in seriehastigheten till 38400.

Steg 18: Ladda ner Gateway -koden 2/2

Du skulle se något som på bilden.

Grattis du lyckades ladda upp koden!

Steg 19: Ange dina egna gateway -parametrar

Fortsätt att öppna seriell bildskärm (hastighet 38400) för IDE

• Stäng av brödbrädan, vänta några sekunder
• Använd omkopplaren för att ställa in configGPIO till 1 (3.3v)
• Skanna WIFI genom att ange kommandot:
• ScanWifi. Du kommer att se en lista över det upptäckta nätverket.
• Ställ sedan in ditt SSID genom att ange "SSID1 = ditt nätverk
• Ange sedan ditt lösenord genom att ange "PSW1 = ditt lösenord
• Ange sedan "SSID = 1" för att definiera den aktuella nätverken
• Ange "Starta om" för att ansluta gatewayen till ditt WIFI.

Du kan verifiera att du har en IP genom att ange "ShowWifi".

Den blå lysdioden lyser och den röda lysdioden blinkar

Det är dags att definiera din IP -serveradress genom att ange de fyra underadresserna (server som kör Java -testkoden). Till exempel för IP = 192.168.1.10 ange:

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

Definiera IP -portar som:

• · RoutePort = 1840 (eller enligt din applikationskonfiguration, se "Serverinstallationsguide")

  Ange "ShowEeprom" för att kontrollera vad du just lagrade i Eeprom

  Ställ nu in GPIO2 på marken för att lämna konfigurationsläget (använd omkopplaren för att göra det)

  Din Gateway är redo att fungera!

  Den blå lysdioden måste tändas så snart gatewayen är ansluten till ditt WIFI.

  Det finns några andra kommandon du kan hitta i gateway -dokumentationen.

Ange ESP8266 IP -adress som permanent i din DNS

Steg 20: Förbered Arduino -anslutning

För det första, koppla ur de seriella länkkontakterna för att undvika USB -konflikt.

Steg 21: Låt oss göra några tester

Låt oss göra några tester med IDE -exempelkällorna innan du arbetar med termostatkoden

Anslut Arduino USB till din arbetsstation.

Valde seriell port, ställ in hastigheten till 9600 och ställ in korttyp till Nano.

Kontrollera temperaturgivaren

Öppna filer / exempel / Max31850Onewire / DS18x20_Temperatur och ändra OneWire ds (8); (8 istället för 10).

Ladda upp och kontrollera att det fungerar. Om du inte kontrollerar dina DS1820 -anslutningar.

Kolla klockan

Öppna filer / exempel / DS1307RTC / setTime -programmet

Ladda upp koden och kontrollera att du får rätt tid.

Kontrollera LCD -skärmen

Öppna filer / exempel / liquid cristal / HelloWorld -programmet

Ladda upp koden och kontrollera att du får meddelandet.

Kontrollera fjärrkontrollen

Öppna filer / exempel / ArduinoIRremotemaster / IRrecvDemo -programmet

Ändra PIN -koden till 4 - ladda upp koden

Använd din fjärrkontroll och kontrollera att du får IR -koden på monitorn.

Det är dags att välja fjärrkontrollen 8 olika tangenter du vill använda enligt nedan:

• · Öka temperaturinstruktionen
• · Sänka temperaturinstruktionen
• · Stäng av termostaten
• · Välj veckodagsläget
• · Välj dagsläget för första dagen
• · Välj dagsläget för andra dagen
• · Välj läget för frysning
• · Slå på/av WIFI -gatewayen

Eftersom du valde att använda nyckeln, kopiera och spara de mottagna koderna i ett textdokument. Du behöver denna information senare.

Steg 22: Kontrollera nätverksanslutningen

För att kontrollera ditt arbete är det bästa att använda Arduino- och Java -exemplen.

Arduino

Du kan ladda ner det där:

Det innehåller SerialNetwork -biblioteket som finns här:

Ladda bara upp koden inuti din Arduino.

Server

Serverexemplet är ett Java -program som du kan ladda ner här:

Kör det bara

Titta på Java -konsolen.

Titta på Arduino -skärmen.

Arduino skicka 2 olika paket.

· Den första innehåller statusen för digitala stift 2 till 6.

· Den andra innehåller 2 slumpmässiga värden, spänningsnivån A0 i mV och inkrementell räkning.

Java -programmet

· Skriva ut mottagna data i hexadecimalt format

· Svara på den första typen av data med ett slumpmässigt på/av -värde för att sätta på/av Arduino LED

· Svara på den andra typen av data med det mottagna antalet och ett slumpmässigt värde.

Du måste se något liknande ovan.

Du är nu redo att arbeta med termostatkoden

Steg 23: Förbered Arduino

Anslut Arduino USB till din arbetsstation.

Ställ in hastigheten på 38400.

Vi måste ställa in Arduino i konfigurationsläge

Anslut en kontakt på ICSP så att GPIO 11 är inställd på 1 (5v)

Steg 24: Ladda ner Arduino -koden

Termostatkällor är tillgängliga på GitHub

Ladda ner först detta bibliotek och kopiera filer till ditt vanliga bibliotek.

Ladda sedan ner dessa källor och kopiera filer i din vanliga Arduino källmapp.

Öppna Thermosat.ico och kompilera och kontrollera att du inte får fel

Ladda ner Arduino -koden.

Arduino startar automatiskt.

Vänta på meddelandet "avsluta init eeprom".

Standardparameterns värden skrivs nu i eeprom.

Steg 25: Starta om Arduino

Arduino har initierats och måste ställas in i driftläge innan den startas om

Anslut kontakten på ICSP så att GPIO 11 är inställt på 0 (jord) för att sätta Arduino i driftläge.

Återställ Arduino.

Du måste se tiden på LCD -skärmen och den gula lysdioden måste vara tänd. (Du kommer att se 0: 0 om klockan inte har synkroniserats eller förlorat tid (strömförsörjning och inget batteri)).

Steg 26: Kontrollera LCD -skärmen

Du kommer att se alternativt 3 olika skärmar.

Gemensamt för skärm 1 & 2:

• till vänster om toppen: den faktiska tiden
• till vänster om botten: den faktiska temperaturinstruktionen
• i mitten av botten:: verklig innertemperatur (DS1820)

Skärm 1:

i mitten av toppen: verkligt driftläge

Skärm 2:

• i mitten av toppen: den faktiska veckodagen
• till höger överst: dag- och månadstal

Den tredje beskrivs i underhållsguiden.

Steg 27: Testreläer

Testa Gateway -reläet

I detta skede måste du vara WIFI -ansluten och den blå lysdioden måste lysa.

Tryck på fjärrkontrollknappen du valde för att slå på/stänga av WIFI -gatewayen. Reläet måste stänga av ESP8266 och den blå lysdioden.

Vänta några sekunder och tryck på fjärrkontrollens tangent igen. WIFI -gatewayen måste vara påslagen.

Inom en minut måste gatewayen vara ansluten och den blå lysdioden måste lysa.

Testa pannreläet

Titta först på den röda lysdioden. Om temperaturinstruktionen är mycket högre än innertemperaturen måste lysdioden lysa. Det tar några minuter efter starten för Arduino att få tillräckligt med data för att avgöra om de ska värmas eller inte.

Om den röda lysdioden är tänd, sänk temperaturinstruktionen för att ställa den under innertemperaturen. Inom några sekunder måste reläet stängas av och den röda lysdioden slockna.

Om den röda lysdioden är släckt, höja temperaturinstruktionen för att ställa den lågt under innertemperaturen. Inom några sekunder måste reläet tändas och den röda LED -lampan tändas.

Om du gör det mer än en gång, kom ihåg att systemet inte reagerar omedelbart för att undvika för snabb omkoppling av pannan.

Det är slutet på brödbrädearbetet.

Steg 28: Löd strömförsörjningen 1/4

Jag föreslår att du använder 2 olika kretskort: en för strömförsörjningen och en för mikrokontrollerna.

Du behöver kontakter för;

· 2 för 9v ingångseffekt

· 1 för +9v utgång

· 1 för +3.3v utgång (jag gjorde 2)

· 2 för +5v utgång (jag gjorde 3)

· 2 för reläkommando

· 2 för reläeffekt

Steg 29: Löd strömförsörjningen 2/4

Här är Frizting -schemat att följa!

Du kan se ovanför delnumren enligt Fritzing -modellen.

Steg 30: Löd strömförsörjningen 3/4

Du kan se ovanför delnumren enligt Fritzing -modellen.

Steg 31: Löd strömförsörjningen 4/4

Du kan se ovanför delnumren enligt Fritzing -modellen.

Steg 32: Löd mikrokontrollerna på kretskort 1/7

Jag föreslår att du inte lödar Arduino och ESP8266 direkt på kretskortet

Använd istället kontakter enligt nedan för att enkelt kunna byta ut mikrokontroller

Steg 33: Löd mikrokontrollerna på PCB 2/7

Du behöver kontakter för:

• 3 x +5v (jag gjorde en reserv)
• 6 x mark
• 3 x för DS1820
• 3 x för LED
• 1 x IR -mottagare
• 2 x för reläkommando
• 4 x för I2C -buss

Här är Frizting -schemat att följa!

Du kan se ovanför delnumren enligt Fritzing -modellen.

Steg 34: Löd mikrokontrollerna på PCB 3/7

Du kan se ovanför delnumren enligt Fritzing -modellen.

Steg 35: Löd mikrokontrollerna på PCB 4/7

Du kan se ovanför delnumren enligt Fritzing -modellen.

Steg 36: Löd mikrokontrollerna på PCB 5/7

Du kan se ovanför delnumren enligt Fritzing -modellen.

Steg 37: Löd mikrokontrollerna på PCB 6/7

Du kan se ovanför delnumren enligt Fritzing -modellen.

Steg 38: Löd mikrokontrollerna på PCB 7/7

Du kan se ovanför delnumren enligt Fritzing -modellen.

Steg 39: Anslut och kontrollera totalt innan du lägger i lådan

Steg 40: Skruva på kretskort på en träbit

Steg 41: Låt oss göra träöverdragslådan

Steg 42: Lägg allt i lådan

Steg 43: Skapa serverkodsprojekt

Starta din IDE -miljö

Ladda ner batchkällorna från GitHub

Ladda ner J2EE -källorna från GitHub

Starta din Java IDE (Eclipse till exempel)

Skapa Java -projekt "ThermostatRuntime"

Importera de nedladdade batchkällorna

Skapa ett J2EE -projekt (Dynamic Web Project for Eclipse) “ThermostatPackage”

Importera de nedladdade J2EE -källorna

Steg 44: Definiera din SQL -anslutning

Skapa en "GelSqlConnection" -klass i både Java- och J2EE -projekt

Kopiera och förbi GetSqlConnectionExample.java -innehållet.

Ställ in din MySql -serveranvändare, lösenord och värd som du kommer att använda för att lagra data.

Spara GelSqlConnection.java

Kopiera och förbi GelSqlConnection.java int ThermostatRuntime -projektet

Steg 45: Skapa databastabellerna

Skapa följande tabeller

Använd Sql -skript för att skapa indDesc -tabell

Använd SQL -skript för att skapa indValue -tabell

Använd Sql -skript för att skapa stationstabell

Initiera tabeller

Ladda ner filen loadStations.csv

öppna csv -filen

ändra st_IP för att passa din nätverkskonfiguration.

• den första adressen är termostaten
• den andra termostaten är servern

spara och ladda stationstabellen med denna csv

Ladda ner loadIndesc.csv

ladda ind_desc -tabellen med denna csv

Steg 46: Definiera åtkomstkontroll

Du kan göra vilken kontroll du vill genom att ändra "ValidUser.java" -koden för att passa ditt säkerhetsbehov.

Jag söker helt enkelt efter IP -adress för att godkänna ändring. För att göra samma sak skapar du bara säkerhetstabellen och sätter in en post i tabellen enligt ovan.

Steg 47: Valfritt

Utetemperatur

Jag använder detta väderprognos -API för att få information om min plats och det fungerar ganska bra. Ett skal med curl extraherar temperatur och lagrar i databas varje timme. Du kan anpassa hur du får utetemperaturen genom att ändra "KeepUpToDateMeteo.java" -koden.

Hemsäkerhet

Jag kopplade mitt hemmasäkerhetssystem till termostaten för att automatiskt minska temperaturinstruktionen när jag lämnar hemmet. Du kan göra något liknande med "securityOn" -fältet i databasen.

Pannvattentemperatur

Jag övervakar redan pannans vatten in och ut temperatur med en Arduino och 2 sensorer DS1820 så jag lade till information till WEB HMI.

Steg 48: Starta körtiden

Exportera ThermostatRuntime -projektet som en burkfil

Om du inte vill ändra UDP -portar startar du satser med kommandot:

java -cp $ CLASSPATH ThermostatDispatcher 1840 1841

CLASSPATH måste innehålla åtkomst till din jar -fil och mysql -anslutning.

Du måste se något liknande ovan i loggen.

Lägg till en post i skrivbordet för att börja vid omstart

Steg 49: Starta J2EE -applikationen

Exportera termostatpaketet som ett krig.

Distribuera WAR med Tomcat -chefen

Testa applikationen du servern: port/termostat/ShowThermostat? Station = 1

Du måste se något liknande ovan

Steg 50: Synkronisera termostaten och servern

Använd kommandomenyn i HMI för att utföra följande steg

· Ladda upp temperaturer

· Ladda upp register

· Ladda upp schema

· Skriv eeprom / välj Alla

Steg 51: Anslut termostaten till pannan

Läs noga igenom pannanvisningarna innan du gör det. Var försiktig med högspänning.

Termostaten måste anslutas till en enkel kontakt med en 2 -ledarkabel.

Steg 52: Njut av ditt uppvärmningskontrollsystem

Du är redo att konfigurera systemet för att exakt passa dina behov!

Ställ in dina referens temperaturer, dina scheman.

Använd termostatsdokumentationen för att göra det.

Starta PID -spårningen. Låt systemet köra några dagar och använd sedan insamlad data för att ställa in termostaten

Dokumentationen innehåller specifikationer som du kan referera till om du vill göra ändringar.

Om du behöver mer information, skicka en förfrågan till mig. Jag svarar gärna.

Detta tar del av en hemautomatiseringsinfrastruktur

Steg 53: 3D -utskriftslåda

Jag fick en 3D -skrivare och skrev ut den här lådan.

Ryggdesignen

Den främre designen

Topp och botten design

Sidodesignen