ESP32 IoT Θερμοσίφωνας: 12 Βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:31

Το θερμοπίδακα Cayenne IoT (δεξαμενή ζεστού νερού στις ΗΠΑ) είναι μια συσκευή εξοικονόμησης ενέργειας που θα σας βοηθήσει να παρακολουθείτε και να ελέγχετε το ζεστό νερό των νοικοκυριών σας, ακόμη και όταν λείπετε από το σπίτι. Θα σας επιτρέψει να ενεργοποιήσετε και να απενεργοποιήσετε το θερμοσίφωμά σας, να το ενεργοποιήσετε/απενεργοποιήσετε σε συγκεκριμένες ώρες, να μετρήσετε τη θερμοκρασία του θερμοπίδακα, να ρυθμίσετε τις μέγιστες θερμοκρασίες εξοικονόμησης κλπ. Είναι κατασκευασμένο για ηλεκτρικούς θερμοσίφωνες υψηλής πίεσης με ένα μόνο στοιχείο. Μπορεί εύκολα να τροποποιηθεί για άλλες διαμορφώσεις θερμοπυρήνων, όπως χαμηλή πίεση, διπλό στοιχείο κλπ. Ο θερμοπίδακας μου είναι επίσης εγκατεστημένος κάθετα.

Για λόγους ασφαλείας, κράτησα τον μηχανικό μου θερμοστάτη στο σωλήνα του. Μετράω τη θερμοκρασία του νερού με δύο αισθητήρες θερμοκρασίας DS18B20, ο ένας προσαρτημένος στο κάτω μέρος του θερμοσίφωνα μου, κάτω από το στοιχείο και ο άλλος προσαρτημένος στην έξοδο ζεστού νερού. Δεν πρέπει ποτέ να αφαιρείτε τον μηχανικό θερμοστάτη για λόγους ασφαλείας. Η αντικατάσταση του μηχανικού θερμοστάτη με ηλεκτρονικό αισθητήρα μπορεί να είναι επικίνδυνη, καθώς ο αισθητήρας ή ο μικροελεγκτής (το υλικό ή το λογισμικό μπορεί να δυσλειτουργήσει) και να οδηγήσει σε εκρήξεις ατμού που μπορεί να σκοτώσουν ανθρώπους.

Αυτό το έργο περιλαμβάνει τη σύνδεση ενός ρελέ στερεάς κατάστασης σε σοβαρό με το στοιχείο geyser σας. Mayσως χρειαστείτε έναν ειδικευμένο ηλεκτρολόγο για να το κάνετε (Σύμφωνα με το νόμο). Μην εργάζεστε στο AC (Δίκτυο) εάν δεν είστε σίγουροι για αυτό.

Το ESP32 θα δημοσιεύσει δεδομένα σε μια υπηρεσία που ονομάζεται Cayenne IoT Cloud μέσω MQTT. Θα μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τον πίνακα ελέγχου Cayenne για να παρακολουθείτε και να ελέγχετε το θερμοπίδακα σας και να προγραμματίζετε χρόνους θέρμανσης.

Προμήθειες:

• ESP32 Wemos lolin ή οποιοδήποτε άλλο ESP32. Το ESP8266 θα λειτουργήσει επίσης, αλλά η λειτουργία της ακίδας αφής δεν θα λειτουργήσει. Ένα Arduino με WiFi πρέπει επίσης να κάνει
• Ρελέ στερεάς κατάστασης (SSR), ονομαστικής ισχύος 30 amp ή περισσότερο
• Heatsink για την SSR
• 3 (2 μπορεί) Αισθητήρες θερμοκρασίας ημιαγωγών Dalas, DS18B20.
• Θήκη
• Μερικά καλώδια βραχυκυκλωτήρων
• Ηλεκτρικά καλώδια κατάλληλα για το ρεύμα του θερμοπίδακα σας
• Τερματικά μπλοκ
• Τροφοδοσία USB για το ESP32
• Μπαταρία λιθίου για να τροφοδοτήσει το ESP32 εάν είναι συνδεδεμένο.

Βήμα 1: Απαιτούνται δεξιότητες

ESP32 Προγραμματισμός στο Arduino IDE, εγκατάσταση βιβλιοθηκών

Βασικά ηλεκτρονικά

Γνώση δικτύου (κανονικά AC 110 - 240 volt)

Κάποιες γνώσεις για το cayenne.mydevices.com

Βήμα 2: Thermo Profile of Geysers and Sensor Placement

Το ζεστό νερό έχει χαμηλότερη πυκνότητα από το κρύο νερό. Επομένως το νερό στην κορυφή της δεξαμενής θα είναι πιο ζεστό από το νερό στο κάτω μέρος της δεξαμενής αφού το ζεστό νερό θα ανέβει. Η έξοδος του θερμοσίφωνα είναι επίσης κανονικά στο επάνω μέρος και η είσοδος στο κάτω μέρος που συμβάλλουν περαιτέρω στο προφίλ θερμότητας.

Στο έργο μου, χρησιμοποίησα τρεις αισθητήρες θερμοκρασίας. Ένα στο κάτω μέρος, ένα στο πάνω μέρος και ένας αισθητήρας θερμοκρασίας περιβάλλοντος. Με βάση μερικά πειράματα, αποφάσισα να χρησιμοποιήσω τον κάτω αισθητήρα θερμοκρασίας ως δείκτη μου ότι η δεξαμενή είναι ζεστή. Το πρόβλημα με τον πάνω αισθητήρα είναι ότι θα ανέβει με μερικούς βαθμούς τη στιγμή που θα ανοίξει μια ζεστή γλωττίδα για λίγα δευτερόλεπτα και μπορεί να έχει μείνει λίγο ζεστό νερό στο πάνω μέρος της δεξαμενής. Μπορεί να αποφασίσετε να χρησιμοποιήσετε κάποιο μέσο όρο μεταξύ των δύο αισθητήρων.

Βήμα 3: Δημιουργήστε το υλικό σας

Συνδέστε το SSR στο PIN 15 και στο GND

Συνδέστε και τους 3 αισθητήρες DS18B20: Κίτρινο στο PIN 16, Μαύρο σε GND, Κόκκινο σε 3,3Volt. Χρησιμοποιήστε μια αντίσταση ανύψωσης 4,7KOhms μεταξύ PIN 16 και 3,3volt. (Θυμηθείτε, οι DS18B20 είναι συσκευές με ένα καλώδιο και επιτρέπονται πολλαπλές συσκευές με ένα καλώδιο σε έναν δίαυλο ή ακίδα).

Συνδέστε το καλώδιο αφής επανεκκίνησης στο TO και επαναφέρετε το καλώδιο στο T2

Μην συνδέσετε ακόμα την κατασκευή σας στο δίκτυο (AC). Μην συνδέσετε ακόμη τους αισθητήρες στο Geyser σας. Πρώτα πρέπει να καταλάβετε ποιος αισθητήρας πρέπει να μεταβεί σε ποια θέση.

Βήμα 4: Εγγραφείτε ως χρήστης Cayenne

Αυτό δεν είναι ένα σεμινάριο cayenne.mydevices.com. Το Cayenne είναι η έκδοση μηδενικής τιμής του mydevices.com

Εάν δεν είστε εξοικειωμένοι με το καγιέν, περισσότερες πληροφορίες είναι διαθέσιμες στη διεύθυνση

Πρέπει πρώτα να εγγραφείτε στη διεύθυνση cayenne.mydevices.com και να λάβετε ένα όνομα χρήστη και κωδικό πρόσβασης.

Περισσότερες πληροφορίες σχετικά με το καγιέν είναι διαθέσιμες στη διεύθυνση

Είναι επίσης σημαντικό να το διαβάσετε

developers.mydevices.com/cayenne/docs/cayenne-mqtt-api/#cayenne-mqtt-api-using-arduino-mqtt για να προσθέσετε τη βιβλιοθήκη καγιέν στο αναγνωριστικό Arduino

Βήμα 5: Εγκαταστήστε τις απαιτούμενες βιβλιοθήκες στο Arduino IDE

WiFiManager

ArduinoJson έκδοση 6.9.0

CayenneMQTT

OneWire

DallasTemperature

ArduinoOTA

Βήμα 6: Φορτώστε το ESP32 Sketch

Το ESP32 Sketch περιέχει πολλούς κώδικες. Περιλαμβάνει κωδικό για

1. https://github.com/tzapu/WiFiManager. Ο διαχειριστής WiFi χρησιμοποιείται για να ενημερώσει το ESP32 ποια είναι τα διαπιστευτήρια σύνδεσης των σημείων πρόσβασης WiFi. Χρησιμοποιείται περαιτέρω για να καταγράψει τις λεπτομέρειες CayenneMQTT, τα όρια θερμοκρασίας για το θερμοπίδακα και να συνδέσει τους 3 αισθητήρες θερμοκρασίας με τη θέση του (πάνω, κάτω ή περιβάλλον)
2. Κωδικός για το API καγιέν
3. OTA (Ενημερώσεις μέσω του αέρα). Θα μπορείτε να ενημερώσετε το υλικολογισμικό μέσω WiFi. Πρέπει να είστε στο τοπικό σας WiFi, χρησιμοποιώντας τον ίδιο υπολογιστή που χρησιμοποιήσατε για να ανεβάσετε το αρχικό σας σκίτσο.
4. Ένδειξη θερμοκρασίας DS18B20.

Το ArduinoIDE Sketch είναι διαθέσιμο στη διεύθυνση:

Βήμα 7: Προσθέστε το ESP32 στο Cayenne

Τώρα μπορείτε να προσθέσετε μια νέα συσκευή.

Συνδεθείτε στο cayenne.mydevices.com. Στα αριστερά σας θα δείτε ένα αναπτυσσόμενο μενού Προσθήκη νέου …… Επιλέξτε συσκευή/γραφικό στοιχείο. Θα ανοίξει μια σελίδα όπου πρέπει να επιλέξετε φέρτε το δικό σας αντικείμενο. Θα ανοίξει μια νέα σελίδα με τα στοιχεία MQTT. Καταγράψτε το MQTT USERNAME, MQTT PASSWORD, CLIENT ID. Θα χρειαστείτε αυτό για να επικοινωνήσετε με τον μεσίτη Cayenne MQTT (διακομιστής). Το MQTT USERNAME και το MQTT PASSWORD θα είναι πάντα τα ίδια, αλλά το αναγνωριστικό πελάτη θα είναι διαφορετικό για κάθε νέα συσκευή όπως ένα άλλο ESP32, Arduino ή Raspberry PI.

Μπορείτε επίσης να δώσετε στη συσκευή σας ένα όνομα σε αυτήν τη φόρμα.

Βήμα 8: Εκτελέστε το σκίτσο σας

Επανεκκινήστε το ESP32

Θα πρέπει τώρα να δείτε ένα νέο σημείο πρόσβασης WiFi που ονομάζεται "Slim_Geyser_DEV". (Το ESP 32 θα βρίσκεται σε λειτουργία σημείου πρόσβασης/ Ad-hoc ή hotspot) χρησιμοποιώντας την αναζήτηση/ σάρωση WiFi των υπολογιστών σας.

Συνδεθείτε σε αυτό το νέο σημείο πρόσβασης. Ο κωδικός πρόσβασης/κλειδί ασφαλείας είναι κωδικός πρόσβασης.

Το πρόγραμμα περιήγησής σας πρέπει να μεταβεί στη σελίδα προορισμού "192.168.4.1", αν όχι, κάντε το με το χέρι.

Μεταβείτε στη Διαμόρφωση WiFi

Η σελίδα διαμόρφωσης θα πρέπει τώρα να ανοίξει. Θα πρέπει να έχει σαρωθεί αυτόματα για το σημείο πρόσβασής σας στο διαδίκτυο, να το επιλέξετε, να πληκτρολογήσετε τον κωδικό πρόσβασης, λεπτομέρειες Cayenne MQTT. Αφήστε τα υπόλοιπα ίδια. Όλες οι τιμές θερμοκρασίας είναι μετρικές (Deg Celcius).

Πατήστε αποθήκευση. Το ESP32 θα προσπαθήσει τώρα να συνδεθεί στο wifi σας και στον διακομιστή Cayenne.

Αποσυνδεθείτε από το "Slim_Geyser_DEV" και συνδέστε τον υπολογιστή σας στο οικιακό σημείο πρόσβασης.

Βήμα 9: Χτίζοντας τον πίνακα ελέγχου της Καγιέν

Τώρα θα πρέπει να συνδεθείτε στο cayenne.mydevices.com χρησιμοποιώντας τα διαπιστευτήριά σας καγιέν.

Η συσκευή σας θα πρέπει να αναγράφεται στην αριστερή γραμμή μενού (η δική μου είναι Geyser_DEV).

Τώρα μπορείτε να προσθέσετε όλους τους αισθητήρες και το ρελέ (ή τα κανάλια) στον πίνακα ελέγχου κάνοντας κλικ στις πινακίδες προσθήκης.

Στο εικονίδιο του καναλιού 0, κάντε κλικ στις ρυθμίσεις και αλλάξτε το όνομα σε "Geyser Bottom TEMP". Επιλέξτε ένα κατάλληλο εικονίδιο (Temperature Probe) και επιλέξτε τον αριθμό των δεκαδικών ως 1. Κάντε το ίδιο για το κανάλι 1, 2, 5, 6

Για τα Κανάλια 4 και 8, αλλάξτε τον αριθμό των δεκαδικών σε 0 και ονομάστε τα "** Κατάσταση Geyser (1 = ON, O = OFF) **"

και "*Αυτόματη λειτουργία θέρμανσης (0 = Χειροκίνητη, 1 = Αυτόματη)*" αντίστοιχα.

Τα κανάλια 3 και 7 πρέπει να είναι κουμπιά

Μεταβείτε στην επιλογή Προσθήκη νέου στοιχείου μενού στην αριστερή γραμμή μενού, μεταβείτε στη Συσκευή/Γραφικό στοιχείο> Προσαρμοσμένα γραφικά στοιχεία> Κουμπί

Ονομάστε το κουμπί "Ενεργοποίηση/απενεργοποίηση του θερμοπίδακα", Επιλέξτε το όνομα της συσκευής (Geyser_DEV), ΔΕΔΟΜΕΝΑ = Digitalηφιακός ενεργοποιητής, Κανάλι 3, Μονάδα = Digitalηφιακή είσοδος/έξοδος, Εικονίδιο = διακόπτης εναλλαγής. Κάντε κλικ στην επιλογή προσθήκη γραφικού στοιχείου.

Κάντε το ίδιο για το κανάλι 7

Το κανάλι 9 πρέπει να μετατραπεί σε ρυθμιστικό

Μεταβείτε στην επιλογή Προσθήκη νέου στοιχείου μενού στην αριστερή γραμμή μενού, μεταβείτε στην επιλογή Συσκευή/Widget> Προσαρμοσμένα γραφικά στοιχεία> Ρυθμιστικό και επιλέξτε τις κατάλληλες τιμές όπως στην εικόνα.

Τώρα μπορείτε να μετακινήσετε τα widget σας.

Βήμα 10: Καθορισμός των θέσεων των αισθητήρων

Δεδομένου ότι οι τρεις αισθητήρες Temp είναι συνδεδεμένοι με την ίδια ακίδα (One Wire Bus), θα πρέπει να καταλάβετε ποιος αισθητήρας πρέπει να πάει πού.

Ελέγξτε τον πίνακα ελέγχου της Cayenne και σημειώστε τις τρεις θερμοκρασίες. Θα πρέπει να είναι λίγο πολύ τα ίδια. Ζεστάνετε το ένα με ζεστό νερό ή το χέρι σας. Σημειώστε τον αισθητήρα που θερμαίνεται στο ταμπλό. Επισημάνετε ανάλογα τον αισθητήρα σας. Κάντε αυτό για τους άλλους 2 αισθητήρες.

Βήμα 11: Παίζοντας γύρω (Δοκιμή) Ο Πίνακας ελέγχου σας

Παίξτε με τα χειριστήρια στο ταμπλό. Εναλλαγή του διακόπτη on/off και δείτε αν ανάβει το led SSR. Ενεργοποιήστε επίσης τη λειτουργία αυτόματης θέρμανσης, θερμάνετε τον κάτω αισθητήρα και δείτε εάν ο διακόπτης SSR είναι όταν επιτευχθεί η επιθυμητή θερμοκρασία.

Τώρα μπορείτε να συνδέσετε τους 2 αισθητήρες στο θερμοπίδακα και τον αισθητήρα θερμοκρασίας περιβάλλοντος σε κατάλληλη θέση. Μπορείτε επίσης να συνδέσετε το SSR στο δίκτυό σας.

Βήμα 12: Προγραμματισμός του θερμοπίδακα σας

Τώρα μπορείτε να προγραμματίσετε εκδηλώσεις ενεργοποίησης/ απενεργοποίησης με το Geyser σας

Στον Πίνακα ελέγχου, επιλέξτε Προσθήκη νέου> Συμβάν