ESP8266 Ρελέ ελεγχόμενης θερμοκρασίας: 9 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:36

Ένας φίλος μου είναι ένας επιστήμονας που κάνει πειράματα που είναι πολύ ευαίσθητα στη θερμοκρασία και την υγρασία του αέρα. Το δωμάτιο της θερμοκοιτίδας διαθέτει ένα μικρό κεραμικό θερμαντήρα, αλλά ο θερμοστάτης του θερμαντήρα δεν ήταν αρκετά ακριβής, μόνο ικανός να διατηρήσει τη θερμοκρασία μέσα σε 10-15 μοίρες.

Οι εμπορικές συσκευές που καταγράφουν τη θερμοκρασία και την υγρασία μπορεί να είναι αρκετά ακριβές και η λήψη δεδομένων από τη συσκευή μπορεί να είναι δύσκολη. Επιπλέον, δεν μπορούν να ελέγξουν τη θερμοκρασία, καταγράφουν μόνο τα δεδομένα. Ρώτησε πόσο δύσκολο θα ήταν να κατασκευαστεί μια συσκευή που θα μπορούσε να ελέγξει με ακρίβεια τον θερμαντήρα μέσω ενός ρελέ, ενώ καταγράφει τη θερμοκρασία και την υγρασία. Ακούστηκε αρκετά εύκολο.

Πιάνοντας ένα ESP8266, ρελέ, DHT22 και κάποια διαδικτυακή πλατφόρμα IoT, βγαίνουμε.

Βήμα 1: Προμήθειες

Αυτό το έργο χρησιμοποιεί μια χούφτα προμήθειες, τα οποία είναι αρκετά κοινά και μπορεί να τα έχετε ήδη στο χέρι σήμερα. Ακολουθεί μια πλήρης λίστα με αυτά που χρησιμοποίησα, μη διστάσετε να προσαρμόσετε ανάλογα με τις ανάγκες του έργου σας.

• ESP8266 ESP-01 (ή παρόμοια πλακέτα ESP8266)
• DHT-22 Αισθητήρας θερμοκρασίας και υγρασίας
• Ρυθμιστής μεταβλητής τάσης LM317 (ή ένας τυπικός ρυθμιστής 3.3V θα ήταν ευκολότερος)
• Ρελέ υψηλής τάσης 5V (ξεκίνησα με 10Α, αλλά το έσβησα μέσα σε 2 ημέρες)
• Διάφορες αντιστάσεις και πυκνωτές
• Καλώδια βραχυκυκλωτήρων
• Τυπική ηλεκτρική πρίζα και κάλυμμα
• Ηλεκτρικό κουτί συμμορίας
• Παλιό βύσμα USB με προσαρμογέα
• Παλιό ηλεκτρικό βύσμα

Εκ των υστέρων, η χρήση ενός NodeMCU αντί του ESP-01 θα είχε πολύ περισσότερο νόημα. Δεν είχα ένα εκείνη τη στιγμή, οπότε αρκέστηκα σε αυτό που είχα στο χέρι.

Βήμα 2: Κατασκευή εξόδου

Ενώ τεχνικά ξεκίνησα με τον μικροελεγκτή και τον κωδικό, είναι λογικό να ξεκινήσω πρώτα με την πρίζα AC. Για αυτό το έργο, χρησιμοποίησα ένα μόνο κουτί συμμορίας, μια τυπική πρίζα 2 βυσμάτων και το καλώδιο τροφοδοσίας από μια παλιά ταινία.

Η ηλεκτρική πρίζα συνδέεται με τα δύο λευκά σύρματα που ενώνονται μεταξύ τους και τα δύο καλώδια γείωσης ενώνονται μεταξύ τους. Τα δύο μαύρα καλώδια περνούν από την ψηλή πλευρά του ρελέ. Βεβαιωθείτε ότι έχετε βιδώσει καλά τους ακροδέκτες και κανένα από τα σκέλη δεν πρόκειται να βραχυκυκλώσει, έβαλα μια μικρή συγκόλληση στα καλώδια έτσι ώστε οι βάσεις να παραμείνουν μαζί.

Να είστε προσεκτικοί με την υψηλή τάση και να ελέγχετε ξανά κάθε σύνδεση. Είναι καλή ιδέα να βάλετε ηλεκτρική ταινία στους πνεύμονες του σύρματος, ώστε να μην κουνιούνται χαλαρά

Βήμα 3: Σχεδιασμός με κουρκούτα

Το κύκλωμα είναι αρκετά απλό, αλλά αν χρησιμοποιείτε το ESP-01 όπως έκανα, θα χρειαστεί να προσθέσετε έναν ρυθμιστή τάσης για να αποκτήσετε ένα 3.3V. Τα τυπικά ρελέ απαιτούν 5V, επομένως θα χρειαστείτε μια ράγα 3,3V και 5,0V.

Το κύκλωμά μου χρησιμοποίησε έναν ρυθμιστή τάσης LM317 με ένα σύνολο αντιστάσεων για να πάρει μια σταθερή ράγα 3,3V, χτύπησα το USB 5V για να τροφοδοτήσω το ρελέ. Υπάρχουν ρελέ 3,3V αλλά όχι για ρελέ υψηλής έντασης που χρειάζονται εάν πρόκειται να τροφοδοτήσετε έναν μικρό θερμαντήρα χώρου.

Το DHT22 απαιτεί αντίσταση έλξης 4,7k.

Βήμα 4: Συγκολλήστε το Διοικητικό Συμβούλιο

Διάταξη και συγκόλληση όλων των εξαρτημάτων. Αυτό μπορεί να είναι λίγο δύσκολο, αλλά να σχεδιάσετε εκ των προτέρων τα ίχνη με ένα κομμάτι χαρτί γραφικών θα σας βοηθήσουν.

Χρησιμοποίησα μια πλακέτα USB για ένα βύσμα τροφοδοσίας, αλλά ήταν αρκετά αδύναμη και την αντικατέστησα με δύο ακίδες κεφαλίδας. Χρησιμοποίησα δύο γυναικείες κεφαλίδες στον πίνακα και κόλλησα δύο καρφίτσες ανδρικών κεφαλών απευθείας σε ένα παλιό βύσμα USB. Αυτό αποδείχθηκε πιο αξιόπιστο και σταθερό. Τα χρώματα καλωδίωσης USB είναι:

Μαύρο GroundRed 5V

Χρησιμοποίησα επίσης αρσενικές κεφαλίδες για να εκθέσω τις καρφίτσες DHT22 και Relay στον πίνακα μου για να τις συνδέσω με τυπικά καλώδια βραχυκυκλωτήρων.

Βεβαιωθείτε ότι έχετε προσθέσει ετικέτα σε κάθε ακίδα, τροφοδοσία και γείωση σε περίπτωση που αποσυνδεθεί αργότερα.

Βήμα 5: Τοποθετήστε την πλακέτα κυκλωμάτων

Στο πλάι του κουτιού, τοποθετήστε την πλακέτα με βίδες και/ή θερμοκόλλα. Βεβαιωθείτε ότι η τοποθέτηση έχει γίνει έτσι ώστε τα καλώδια των βραχυκυκλωτήρων να φτάνουν γύρω στο ρελέ σας που είναι τοποθετημένο μέσα στο κουτί και μπορείτε εύκολα να συνδέσετε το βύσμα τροφοδοσίας.

Προσθέστε ένα καλώδιο βραχυκυκλώματος με θερμική συρρίκνωση στον αισθητήρα DHT22 με το κατάλληλο μήκος για την περίπτωσή σας. Το δικό μου είχε μήκος περίπου 8 ίντσες. Χρησιμοποίησα κάποιο καλώδιο CAT5 αντ 'αυτού, έτσι ώστε τα καλώδια να κάμπτονται ελαφρώς στη θέση τους και να είναι ανεξάρτητα.

Βήμα 6: Κώδικας Arudino

Ο κώδικας Arduino χρησιμοποιεί την κλάση SensorBase, η οποία είναι διαθέσιμη στη σελίδα μου στο Github. Δεν χρειάζεται να χρησιμοποιήσετε τον κωδικό μου SensorBase. Μπορείτε να γράψετε απευθείας στον διακομιστή MQTT και στο Thingspeak.

Αυτό το έργο διαθέτει τρεις βασικές δυνατότητες λογισμικού:

1. Ένας τοπικός διακομιστής ιστού για να ορίσετε και να δείτε τιμές
2. Απομακρυσμένος διακομιστής MQTT για αποστολή και αποθήκευση δεδομένων
3. Πίνακας ελέγχου Thingspeak για γραφική παράσταση δεδομένων

Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε μία ή περισσότερες από αυτές τις δυνατότητες. Απλώς προσαρμόστε τον κωδικό όπως απαιτείται. Αυτό είναι το συγκεκριμένο σύνολο κωδικών που χρησιμοποίησα. Θα χρειαστεί να προσαρμόσετε τους κωδικούς πρόσβασης και τα κλειδιά API.

• Κωδικός βάσης αισθητήρα στο Github.
• Κωδικός εργαστηρίου στο Github.

Βήμα 7: Πίνακας ελέγχου Thingspeak

Δημιουργήστε έναν δωρεάν λογαριασμό Thingspeak και ορίστε έναν νέο πίνακα ελέγχου. Θα χρειαστεί να χρησιμοποιήσετε την ίδια σειρά των στοιχείων που έχω παραθέσει παρακάτω, τα ονόματα δεν έχουν σημασία, αλλά η σειρά έχει σημασία.

Εάν θέλετε να προσθέσετε ή να αφαιρέσετε στοιχεία, προσαρμόστε τις παραμέτρους Thingspeak στον κώδικα Arduino. Είναι αρκετά απλό και καλά τεκμηριωμένο στον ιστότοπό τους.

Βήμα 8: Ρύθμιση CloudMQTT

Οποιαδήποτε υπηρεσία MQTT ή παρόμοια υπηρεσία IoT όπως το Blynk, θα λειτουργούσε, αλλά επιλέγω να χρησιμοποιήσω το CloudMQTT για αυτό το έργο. Έχω χρησιμοποιήσει το CloudeMQTT για πολλά έργα στο παρελθόν και δεδομένου ότι αυτό το έργο θα παραδοθεί σε έναν φίλο, είναι λογικό να δημιουργηθεί ένας νέος λογαριασμός που μπορεί επίσης να μεταφερθεί.

Δημιουργήστε έναν λογαριασμό CloudMQTT και, στη συνέχεια, δημιουργήστε ένα νέο "στιγμιότυπο", επιλέξτε το μέγεθος "Cute Cat", καθώς το χρησιμοποιούμε μόνο για έλεγχο, χωρίς καταγραφή. Το CloudMQTT θα σας παρέχει όνομα διακομιστή, όνομα χρήστη, κωδικό πρόσβασης και αριθμό θύρας. (Σημειώστε ότι ο αριθμός θύρας δεν είναι η τυπική θύρα MQTT). Μεταφέρετε όλες αυτές τις τιμές στον κωδικό ESP8266 στις αντίστοιχες τοποθεσίες, διασφαλίζοντας ότι η περίπτωση είναι σωστή. (σοβαρά, αντιγράψτε/επικολλήστε τις τιμές)

Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τον πίνακα "Websocket UI" στο CloudMQTT για να δείτε τις συνδέσεις της συσκευής σας, το πάτημα του κουμπιού και, στο περίεργο σενάριο, να λάβετε ένα σφάλμα, ένα μήνυμα σφάλματος.

Θα χρειαστείτε αυτές τις ρυθμίσεις κατά τη διαμόρφωση του προγράμματος -πελάτη Android MQTT επίσης, οπότε σημειώστε τις τιμές αν χρειαστεί. Ας ελπίσουμε ότι ο κωδικός πρόσβασής σας δεν είναι πολύ περίπλοκος για να πληκτρολογήσετε στο τηλέφωνό σας. Δεν μπορείτε να το ορίσετε στο CloudMQTT.

Βήμα 9: Τελική δοκιμή

Τώρα πρέπει να δοκιμάσουμε την τελική συσκευή.

Πριν δοκιμάσετε οτιδήποτε, ελέγξτε ξανά κάθε καλώδιο και χρησιμοποιήστε το πολύμετρό σας σε λειτουργία συνέχειας για να εντοπίσετε όλα τα καλώδια. Βεβαιωθείτε ότι όλα είναι συνδεδεμένα εκεί που νομίζετε ότι είναι συνδεδεμένα. Επειδή το ρελέ απομονώνει την υψηλή τάση από τη χαμηλή, δεν χρειάζεται να ανησυχείτε για βραχυκύκλωμα του μικροελεγκτή σας.

Χρησιμοποίησα έναν απλό ελεγκτή κυκλώματος ηλεκτρολόγου για να επαληθεύσω ότι όλα ήταν σωστά συνδεδεμένα στην πλευρά υψηλής τάσης και λειτούργησε επίσης καλά για τη δοκιμή του ρελέ μου.

Προσθέστε το ESP2866 στο δίκτυό σας Wi -Fi συνδέοντας τη συσκευή μέσω του τηλεφώνου ή του φορητού υπολογιστή σας. Αυτό χρησιμοποιεί την τυπική βιβλιοθήκη WifiManager και διαθέτει όλη την απαραίτητη τεκμηρίωση στη σελίδα του Github.

Χρησιμοποιώντας έναν λαμπτήρα πυρακτώσεως, τοποθέτησα τον αισθητήρα DHT22 δίπλα στον λαμπτήρα και συνδέσα τον λαμπτήρα στην πρίζα. Αυτό επέτρεψε τη γρήγορη θέρμανση της θερμοκρασίας, προκαλώντας το ρελέ να σβήσει τη λάμπα και να επαναλάβει τη διαδικασία. Αυτό ήταν πολύ χρήσιμο για να δοκιμάσω τα πάντα, συμπεριλαμβανομένης της σύνδεσής μου wifi.

Η συσκευή σας θα πρέπει να ενεργοποιήσει σωστά το ρελέ όταν η θερμοκρασία είναι πολύ χαμηλή και να το απενεργοποιήσετε μόλις η θερμοκρασία φτάσει στην υψηλή τιμή. Στη δοκιμή μου, αυτό μπόρεσε να διατηρήσει τη θερμοκρασία του εργαστηρίου μας εντός 1 βαθμού Κελσίου 24 ώρες την ημέρα.