Θερμοστάτης Propagator χρησιμοποιώντας ESP8266/NodeMCU και Blynk: 7 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:37

Πρόσφατα αγόρασα έναν θερμαινόμενο πολλαπλασιαστή, ο οποίος θα βοηθήσει να φυτρώσουν οι σπόροι των λουλουδιών και των λαχανικών μου νωρίτερα την εποχή. Cameρθε χωρίς θερμοστάτη. Και επειδή οι θερμοστάτες είναι αρκετά ακριβοί, αποφάσισα να φτιάξω τους δικούς μου. Καθώς ήθελα να χρησιμοποιήσω αυτήν την ευκαιρία για να παίξω λίγο με τον Blynk, βασίστηκα τον θερμοστάτη μου σε έναν πίνακα ανάπτυξης ESP8266/NodeMCU που είχα γύρω.

Για προηγούμενα έργα, χρησιμοποιούσα πολλούς ιστότοπους όπως το installables.com για έμπνευση και βοήθεια όποτε κολλούσα. Όχι περισσότερο από το δίκαιο να κάνω μια μικρή συνεισφορά μόνος μου, οπότε εδώ είναι το πρώτο μου διδακτικό!

Αποποίηση ευθυνών: Αυτό το έργο λειτουργεί σε AC 230V το οποίο είναι αρκετά επικίνδυνο και οτιδήποτε λάθος μπορεί να σας σκοτώσει. Δεν μπορώ να θεωρηθώ υπεύθυνος για τυχόν ζημιές, τραυματισμούς ή απώλειες ζωών. Κάντε το με δική σας ευθύνη

Βήμα 1: Λίστα πραγμάτων που χρησιμοποίησα

1 NodeMCU V3.0

2 αισθητήρας θερμοκρασίας DS18B20 1 καλωδίου

1 ενότητα ρελέ

1 οθόνη LCD 1602 I2C

3 έγχρωμα κουμπιά

1 θήκη 158x90x60 με διάφανο κάλυμμα

1 φορτιστής τηλεφώνου USB 5V

1 Σύντομο καλώδιο δεδομένων USB 2.0 A αρσενικό σε αρσενικό Micro 5 ακίδων

1 Αντίσταση 4,7kΩ

1 αδιάβροχο μπλοκ κόντρα πλακέ, περίπου 10x5x2cm

1 τεμάχιο λευκού πλαστικού σωλήνα, διαμέτρου 12mm, μήκους 16cm

1 καλώδιο τροφοδοσίας 230V με βύσμα

1 θηλυκή πρίζα 230V (2 ακίδες)

1 θηλυκή πρίζα 230V (3 ακίδες)

1 6 θέση 2 σειρές ακροδεκτών

1 στερεοφωνικό καλώδιο ήχου με βύσμα στερεοφωνικής υποδοχής 3,5 mm στο ένα άκρο

1 θηλυκή στερεοφωνική υποδοχή 3,5 mm

2 συνδετήρες στυπιοθλίπτη καλωδίου M16

1 τεμάχιο λευκό perspex περίπου 160x90

Και ορισμένα καλώδια σύνδεσης, σωλήνες συρρίκνωσης θερμότητας, κόλλα, κολλητική ταινία διπλής όψης, μαύρο χρώμα σπρέι, αποστάτες πλακέτας PCB, μπουλόνια Μ3 και τρυπάνι 1,5mm/6,5mm/12mm/16mm

Βήμα 2: Σχεδιασμός του θερμοστάτη

Όπως ειπώθηκε, ο θερμοστάτης συσσωρεύεται γύρω από έναν πίνακα ανάπτυξης ESP8266/NodeMCU.

Η πραγματική θερμοκρασία τόσο του εδάφους όσο και του αέρα στον πολλαπλασιαστή θα μετρηθεί με 2 αισθητήρες θερμοκρασίας. Αυτοί οι αισθητήρες έχουν τη λεγόμενη διεπαφή 1-Wire, πράγμα που σημαίνει ότι μπορούν να συνδεθούν παράλληλα με μία θύρα εισόδου. Όπως αναφέρθηκε σε αυτό το εξαιρετικό φύλλο δεδομένων, ο δίαυλος 1-Wire απαιτεί εξωτερική αντίσταση έλξης περίπου 5kΩ. Χρησιμοποιώ αντίσταση 4,7kΩ μεταξύ της γραμμής σήματος των αισθητήρων και των 3,3V του NodeMCU.

Για να μπορέσετε να αυξήσετε ή να μειώσετε την επιθυμητή θερμοκρασία εδάφους, προστίθενται 2 κουμπιά, καθώς και μια οθόνη LCD 16x2 χαρακτήρων για να παρέχετε κάποια ανατροφοδότηση σχετικά με τις τρέχουσες και τις στοχευόμενες θερμοκρασίες. Αυτή η οθόνη LCD διαθέτει ενσωματωμένο οπίσθιο φωτισμό. Για να μην είναι συνεχώς ενεργοποιημένος ο οπίσθιος φωτισμός, αποφάσισα να προσθέσω κάποιον κώδικα για να μειώσει την οθόνη μετά από κάποιο χρονικό διάστημα. Για να μπορέσω να ενεργοποιήσω ξανά τον οπίσθιο φωτισμό, πρόσθεσα ένα άλλο κουμπί. Τέλος, προστίθεται μια μονάδα ρελέ για να ενεργοποιήσετε και να απενεργοποιήσετε την τροφοδοσία στο καλώδιο θερμότητας του διανομέα.

Η παραπάνω εικόνα δείχνει πώς συνδέονται αυτά τα εξαρτήματα με την κύρια μονάδα.

Βήμα 3: Κάνοντας τον θερμοστάτη «Blynk»

Επειδή χρειαζόμαστε κάποια δεδομένα από την εφαρμογή Blynk στον κωδικό μας αργότερα, ας φροντίσουμε πρώτα για την επιχείρηση Blynk.

Ακολουθήστε το πρώτο 3 βήμα των οδηγιών έναρξης του Blynk.

Τώρα δημιουργήστε ένα νέο έργο στην εφαρμογή Blynk. Ως όνομα έργου επέλεξα το 'Propagator'. Από τη λίστα συσκευών, επιλέξτε 'NodeMCU', ο τύπος σύνδεσης είναι 'WiFi'. Μου αρέσει το σκοτεινό θέμα, οπότε επέλεξα το "Dark". Αφού πατήσετε OK, θα εμφανιστεί ένα αναδυόμενο παράθυρο που θα δηλώνει ότι έχει αποσταλεί ένα διακριτικό ταυτότητας στη διεύθυνση email σας. Ελέγξτε την αλληλογραφία σας και γράψτε αυτό το διακριτικό, που χρειαζόμαστε στον κώδικα NodeMCU αργότερα.

Πατήστε στην κενή οθόνη που εμφανίζεται τώρα και προσθέστε:

• 2 μετρητές (300 ενέργεια το καθένα, άρα 600 συνολικά)
• 1 SuperChart (900 ενέργεια)
• 1 ένδειξη τιμής (200 ενέργεια)
• 1 ρυθμιστικό (200 ενέργεια)
• 1 LED (100 ενέργεια)

Αυτό καταναλώνει ακριβώς το δωρεάν ενεργειακό σας ισοζύγιο 2000;-)

Οι παραπάνω εικόνες δείχνουν τον τρόπο διάταξης της οθόνης με αυτά τα στοιχεία. Πατώντας κάθε στοιχείο, μπορούν να προσαρμοστούν οι λεπτομερείς ρυθμίσεις (εμφανίζονται επίσης στις παραπάνω εικόνες).

Μόλις τελειώσετε, ενεργοποιήστε το έργο σας επιλέγοντας το κουμπί "αναπαραγωγή". Η εφαρμογή (φυσικά) δεν θα μπορέσει να συνδεθεί, επειδή δεν υπάρχει ακόμα τίποτα για σύνδεση. Ας περάσουμε λοιπόν στο επόμενο βήμα.

Βήμα 4: Ο κώδικας που τα κάνει όλα να λειτουργούν

Τώρα ήρθε η ώρα να προγραμματίσουμε το ESP8266/NodeMCU. Χρησιμοποιώ την εφαρμογή Arduino IDE για αυτό, η οποία μπορείτε να κατεβάσετε εδώ. Για να το ρυθμίσετε για το ESP8266/NodeMCU, ρίξτε μια ματιά σε αυτό το σπουδαίο οδηγό του Magesh Jayakumar.

Ο κώδικας που δημιούργησα για τον θερμοστάτη Propagator μου βρίσκεται στο παρακάτω αρχείο Thermostat.ino.

Εάν θέλετε να χρησιμοποιήσετε ξανά αυτόν τον κωδικό, βεβαιωθείτε ότι έχετε ενημερώσει το SSID WiFi, τον κωδικό πρόσβασης και το διακριτικό εξουσιοδότησης Blynk στον κώδικα.

Βήμα 5: Κατασκευή της μονάδας αισθητήρα θερμοκρασίας

Η βάση του πολλαπλασιαστή θα γεμίσει με ένα στρώμα από αιχμηρή άμμο ή πολύ λεπτό τρίχωμα πάχους περίπου 2 εκατοστών. Αυτό θα εξαπλώσει την κάτω θερμότητα πιο ομοιόμορφα. Για να μετρήσω σωστά τη θερμοκρασία του «εδάφους», αποφάσισα να πάω στον αδιάβροχο αισθητήρα θερμοκρασίας DS18B20. Παρόλο που ο πολλαπλασιαστής μου ήρθε με ένα ενσωματωμένο αναλογικό θερμόμετρο για τη μέτρηση της θερμοκρασίας του αέρα μέσα, αποφάσισα να προσθέσω έναν άλλο αισθητήρα θερμοκρασίας για να μετρήσω τη θερμοκρασία του αέρα και ηλεκτρονικά.

Για να κρατήσω και τους δύο αισθητήρες όμορφα στη θέση τους, δημιούργησα μια απλή ξύλινη κατασκευή. Πήρα ένα κομμάτι αδιάβροχο κόντρα πλακέ και τρύπησα μια τρύπα 6,5 mm από τη μία πλευρά στην άλλη για να συγκρατήσω τον αισθητήρα θερμοκρασίας του εδάφους, οδηγώντας το καλώδιο του αισθητήρα μέσα από το μπλοκ. Δίπλα, άνοιξα μια τρύπα 12 χιλιοστών στο κέντρο του μπλοκ κόντρα πλακέ, στα 3/4 του συνολικού ύψους, και μια τρύπα 6,5 χιλιοστών από το πλάι, στο μισό του μπλοκ, καταλήγοντας στην τρύπα των 12 χιλιοστών. Αυτή η τρύπα συγκρατεί τον αισθητήρα θερμοκρασίας αέρα.

Ο αισθητήρας θερμοκρασίας αέρα καλύπτεται από έναν πλαστικό λευκό σωλήνα που χωράει μέσα στην τρύπα των 12mm. Το μήκος του σωλήνα είναι περίπου 16cm. Ο σωλήνας έχει αρκετές οπές 1,5 χιλιοστών που ανοίγονται στο κάτω μισό (όπου βρίσκεται ο αισθητήρας), το πάνω μισό είναι βαμμένο μαύρο. Η ιδέα είναι ότι ο αέρας στο μαύρο μέρος του σωλήνα θερμαίνεται λίγο, ανεβαίνει στην κορυφή και διαφεύγει, δημιουργώντας έτσι μια ροή αέρα γύρω από τον αισθητήρα. Ας ελπίσουμε ότι αυτό θα οδηγήσει σε καλύτερη ανάγνωση της θερμοκρασίας του αέρα. Τέλος, για να μην εισέλθει η άμμος ή το τρίξιμο, οι οπές για τα καλώδια του αισθητήρα γεμίζουν με κόλλα.

Για να συνδέσω τους αισθητήρες, χρησιμοποίησα ένα παλιό καλώδιο στερεοφωνικού ήχου που έχει ένα στερεοφωνικό βύσμα 3,5 mm στο ένα άκρο. Έκοψα τους συνδέσμους στην άλλη πλευρά και κόλλησα τα 3 καλώδια (το καλώδιο ήχου μου έχει χάλκινη γείωση, κόκκινο και άσπρο σύρμα):

- και τα δύο μαύρα καλώδια από τους αισθητήρες (γείωση) πηγαίνουν στο καλώδιο γείωσης του καλωδίου ήχου

- και τα δύο κόκκινα καλώδια (+) πηγαίνουν στο κόκκινο σύρμα

- και τα δύο κίτρινα καλώδια (σήμα) πηγαίνουν στο λευκό σύρμα

Απομόνωσα τα συγκολλημένα μέρη ξεχωριστά με κάποιο σωλήνα θερμοσυρρίκνωσης. Χρησιμοποιήσατε επίσης σωλήνες συρρίκνωσης θερμότητας για να διατηρήσετε τα δύο καλώδια αισθητήρα μαζί.

Η ολοκληρωμένη μονάδα αισθητήρα θερμοκρασίας εμφανίζεται στην 4η παραπάνω εικόνα.

Μετά την ολοκλήρωση της μονάδας αισθητήρα θερμοκρασίας, εγκαθίσταται στο κέντρο του θερμαινόμενου πολλαπλασιαστή χρησιμοποιώντας μια κολλητική ταινία διπλής όψης. Το σύρμα τροφοδοτείται μέσω του υπάρχοντος ανοίγματος (το οποίο έπρεπε να διευρύνω λίγο για να ταιριάξει το σύρμα) στη βάση του πολλαπλασιαστή.

Βήμα 6: Κατασκευή της μονάδας θερμοστάτη

Το ESP8266/NodeMCU, η οθόνη, το ρελέ και το τροφοδοτικό 5V ταιριάζουν όμορφα στη θήκη 158x90x60 mm με διαφανές κάλυμμα.

Χρειαζόμουν μια πλάκα βάσης για να τοποθετήσω την οθόνη NodeMCU, την οθόνη LCD και το ρελέ μέσα στη θήκη. Σκέφτηκα να παραγγείλω μια τρισδιάστατη εκτυπωμένη βάση, οπότε δημιούργησα ένα αρχείο.stl στο SketchUp. Άλλαξα γνώμη και το έκανα μόνος μου από ένα κομμάτι 4 χιλιοστών λευκής κόγχης. Χρησιμοποιώντας το SketchUp, δημιούργησα ένα πρότυπο για να σημειώσω το ακριβές μέρος για να ανοίξουν οι τρύπες των 3 χιλιοστών. Δείτε το αρχείο.skp για παράδειγμα. Τα εξαρτήματα είναι τοποθετημένα στην πλάκα βάσης χρησιμοποιώντας μερικούς αποστάτες αναστολής του κατάλληλου μήκους.

Τρύπησα τις τρύπες για τα κουμπιά και τους συνδετήρες στα πλαϊνά της θήκης, εγκατέστησα τα κουμπιά και τους συνδετήρες και τα συνδέω χρησιμοποιώντας καλώδια διαφορετικού χρώματος για να αποφύγω τυχόν λάθος συνδέσεις. Συνδέσα προσεκτικά τα εξαρτήματα εναλλασσόμενου ρεύματος 230V. Και πάλι: Το 230V AC μπορεί να είναι επικίνδυνο, βεβαιωθείτε ότι γνωρίζετε τι κάνετε όταν προετοιμάζετε αυτό το μέρος του έργου!

Το τροφοδοτικό 5V και το μπλοκ ακροδεκτών διατηρούνται στο κάτω μέρος της θήκης με κάποια κολλητική ταινία διπλής όψης.

Αφού συνδέσατε τα καλώδια στο NodeMCU, χρειάστηκε να τσιμπήσετε για να στερεώσετε την πλάκα βάσης στη θήκη με μερικά μπουλόνια m3.

Τελική ενέργεια: Βάλτε το διαφανές κάλυμμα στη θέση του και τελειώσαμε!

Βήμα 7: Συμπέρασμα

Realταν πραγματικά διασκεδαστικό να κατασκευάζω αυτόν τον θερμοστάτη για τον πολλαπλασιαστή μου και να παρακολουθώ την πρόοδό μου να τον χτίζω και να το γράφω με οδηγίες.

Ο θερμοστάτης λειτουργεί σαν γούρι και ο έλεγχος και η παρακολούθηση του χρησιμοποιώντας την εφαρμογή Blynk λειτουργεί επίσης καλά.

Αλλά πάντα υπάρχουν περιθώρια βελτίωσης. Σκέφτομαι να βελτιώσω τον έλεγχο της θερμοκρασίας αποφεύγοντας την «υπέρβαση του στόχου» πάρα πολύ. Πιθανώς θα ρίξω μια ματιά στη λεγόμενη βιβλιοθήκη PID.

Μια άλλη ιδέα: Ενδέχεται να προσθέσω μια επιλογή OTA «Over The Air» για να ενημερώσω το λογισμικό NodeMCU χωρίς να χρειάζεται να ανοίγω τη θήκη κάθε φορά.