HVAC dla piwnicy: 6 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:26

Jest to urządzenie do monitorowania temperatury i wilgotności w dwupokojowej chłodni. Steruje również dwoma wentylatorami w każdym pomieszczeniu, które cyrkulują powietrze z zewnątrz do każdego pomieszczenia i komunikuje się z inteligentnym przełącznikiem w każdym pomieszczeniu podłączonym do ultradźwiękowej miski. Celem jest kontrolowanie temperatury i wilgotności w pomieszczeniu, najlepiej aby utrzymać temperaturę poniżej 5C i wilgotność około 90%

Urządzenie wykorzystuje mikrokontroler ESP8266 do odczytu czujników temperatury i wilgotności, sterowania wentylatorami oraz prezentacji informacji w sieci lokalnej na stronie WWW.

Ta instrukcja nie będzie zawierała dokładnych szczegółów, ponieważ:

1. Zapomniałem zrobić zdjęcia, gdy go zbudowałem, a teraz jest zainstalowany w domu klienta!
2. Twoja sytuacja będzie inna. Ma to być projekt referencyjny, a nie dokładnie powielany.

Kieszonkowe dzieci:

Części, których użyłem to:

• Mikrokontroler NodeMCU 1.0 ESP8266. Każdy ESP8266 będzie działał, o ile ma wystarczająco dużo wolnych cyfrowych pinów wejściowych i wyjściowych dla twojego projektu. Nie jest łatwo ustalić, ile pinów jest wolnych, niektóre są odsłonięte, ale używane podczas uruchamiania lub transmisji szeregowej.
• tablica prototypowa
• przewody, złącza
• żeńskie gniazdo nagłówka do przechowywania ESP8266 i tworzenia złączy czujnika;
• Czujniki temperatury i wilgotności DHT22
• Czujnik temperatury DS18B20 do użytku na zewnątrz
• zdekonstruowane okablowanie CAT5 do okablowania czujnika
• Rezystory 690 omów do ograniczenia prądu bramki FET
• Rezystory 10 K do podciągania linii danych DHT22;
• Rezystor 2,2 K do podciągania linii danych DS18B20;
• Sterowniki mocy IRLU024NPBF HEXFET
• Wentylatory San Ace 80 48VDC
• Zasilacz MeanWell 48VDC 75 W do zasilania wentylatorów
• kanibalizowana ładowarka do telefonu 5V do zasilania ESP8266 i czujników
• różne diody na wentylatorze, aby zapobiec cofaniu się pola elektromagnetycznego (może P6KE6 TVS?)

Jeśli chcesz uzyskać dodatkowe linki do któregokolwiek z nich, skomentuj, a ja je dodam.

Krok 1: Budowa - okablowanie mikrokontrolera i czujnika

Układ jest skonstruowany na płytce prototypowej, stosując techniki podobne do tych.

1. Rozmieść komponenty na płytce prototypowej, aby umożliwić łatwe okablowanie w następnym kroku. Nie zostawiłem wystarczająco dużo miejsca wokół przetworników MOSFET, a okablowanie było trochę ciasne.
2. Przylutuj żeńskie nagłówki na miejsce, podłączając je do NodeMCU jako uchwyt, aby przymocować kilka pinów. Następnie wyjmij NodeMCU i zakończ wszystkie piny. Użyłem tylko gniazd na pinach, które są używane do zasilania i wejścia/wyjścia. Pomogło to zapewnić, że urządzenie było podłączone za każdym razem we właściwej orientacji.
3. Przylutuj złącze męskie do zasilacza 5VDC.
4. Przylutuj pasujące złącze żeńskie do płytki w pobliżu pinów ESP8266 Vin i uziemienia, a następnie przylutuj cienki przewód łączący między złączem 5VDC a masą do pasujących pinów gniazda. Rozważ umieszczenie tego złącza tak, aby przeszkadzało w porcie USB NodeMCU. NIE chcesz jednocześnie zasilać NodeMCU z tego zasilacza i USB. Jeśli umieścisz złącze w niewygodnym miejscu, trudniej będzie ci to przypadkowo zrobić.
5. Przylutuj 3-pinowe męskie złącza w pobliżu pinów ESP8266 D1, D2 i D3. Zostaw dużo miejsca na rezystory podciągające i cały przewód połączeniowy.
6. Zbuduj pasujące złącza z gniazd żeńskich do podłączeń czujników. Użyłem 4 długości pinów, z jednym usuniętym pinem, aby czujniki były zakodowane, aby mogły być nieprawidłowo podłączone. Umieściłem zasilanie 3,3 V i masę na pinie 1 i 4 każdego złącza, a dane na pinie 2. Lepiej byłoby umieścić 3,3 V i masę obok siebie, a dane na pinie 4, więc jeśli czujnik był podłączony odwrotnie, nie zostanie wyrządzona żadna szkoda.
7. Przylutuj rezystory podciągające między 3,3 V a liniami danych dla każdego czujnika. DHT22 używa podciągania 10K, a DS18B20 (przy 3,3V) lubi podciąganie 2,2K.
8. Przylutuj przewód łączący między stykami uziemienia każdego złącza a stykiem uziemienia gniazda NodeMCU.
9. Przylutuj przewód łączący między pinami 3.3V każdego złącza i pinem 3.3 NodeMCU.
10. Przylutuj przewód łączący z pinu danych jednego złącza DHT22 do pinu D1 gniazda NodeMCU
11. Przylutuj przewód łączący z pinu danych drugiego złącza DHT22 do pinu D2 gniazda
12. Przylutuj przewód łączący z pinu danych złącza DS18B20 do pinu D3.
13. Mierz od planowanych miejsc instalacji czujników do miejsca, w którym będzie znajdować się urządzenie.
14. Zbuduj wiązki przewodów o odpowiedniej długości. Robię to, rozbierając odcinek kabla Ethernet CAT 5, umieszczając 3 przewody w uchwycie wiertarki i skręcając je razem. Daje to nowemu kablowi czujnika pewną wytrzymałość mechaniczną przed załamaniem i zerwaniem drutu.
15. Przylutuj czujnik na jednym końcu przewodu, a na drugim końcówkę żeńską. Uważaj na przypisanie pinów. Na każdym końcu umieść również odciążenie, na przykład uszczelnienie silikonowe, żywicę epoksydową lub klej na gorąco. Uszczelnianie silikonowe jest prawdopodobnie najlepsze - gorący klej może w rzeczywistości wchłaniać wilgoć, a żywica epoksydowa może dostać się do złącza.

Krok 2: Budowa - sterowniki wentylatorów

Ten projekt wykorzystuje wentylatory 48 V z dwóch powodów:

• były dostępne i wydawały się być wyższej jakości / bardziej wydajne niż zwykłe wentylatory 12 V w naszym stosie śmieci
• zużywają mniej prądu niż wentylatory o niższym napięciu, więc przewody mogą być cieńsze

Wentylatory o niższym napięciu mogą być lepszym wyborem w twoim projekcie.

W tej sekcji szczegółowo opisano konstrukcję obwodu sterującego za pomocą 3-woltowego wyjścia cyfrowego z NodeMCU do zasilania 48-woltowego wentylatora. Poza oprogramowaniem, ta sekcja jest najbardziej unikalną częścią urządzenia. Na początku możesz skorzystać na zbudowaniu obwodu na płytce stykowej.

1. Przechodząc na drugą stronę gniazda NodeMCU, określ lokalizację dochodzącego złącza zasilania 48V. Powinien przylegać do miejsca, w którym zostanie zamontowany zasilacz oraz szyny uziemiającej na płytce prototypowej. Nie lutuj jeszcze na miejscu.
2. Sprawdź powyższy schemat, aby zrozumieć, w jaki sposób połączysz wszystkie te komponenty.
3. Umieść cztery rezystory 690 omów blisko styków D5, D6, D7 i D8. Nie lutuj ich jeszcze.
4. Umieść cztery tranzystory na płytce prototypowej.
5. Umieść cztery diody zaciskowe na płytce prototypowej. Dla każdej diody wyrównaj anodę z drenem tranzystora, a katodę tak, aby przewód z niej miał wolną drogę do szyny zasilającej 48V.
6. Cztery złącza dla wentylatorów, złącze dodatnie (+) do szyny 48V i ujemne (-) do źródła FET i anody diodowej
7. Teraz dostosuj wszystkie te lokalizacje, aż wszystko będzie dobrze ułożone i będzie miejsce na poprowadzenie wszystkich przewodów przyłączeniowych.
8. Przylutuj pierwszy z czterech obwodów sterownika na miejsce. W porządku, jeśli inne wypadną, gdy odwrócisz planszę. Kolejne kroki skupiają się na jednym z torów jazdy. Gdy już działa, możesz przejść na inne.

9. Używając przewodu połączeniowego lub przewodów komponentów, przylutuj jeden obwód sterownika wentylatora:

   1. jeden koniec rezystora ograniczającego prąd bramki do pinów D5 węzła MCU
   2. drugi koniec rezystora do bramki FET
   3. drenaż FET do ziemi
   4. źródło FET do anody diody i minus złącza wentylatora

10. Za pomocą multimetru sprawdź połączenia. Sprawdź, czy wszystkie połączenia mają zerową rezystancję, ale w szczególności sprawdź, czy nie ma zwarć:

    1. NIE zero rezystancji między 3 pinami FET
    2. NIE zero rezystancji na złączu wentylatora od ujemnego do dodatniego i zerowej rezystancji od dodatniego do ujemnego pokazując, że dioda działa.
    3. Otwarty obwód z każdego pinu FET do 48V
11. Dokładnie sprawdź obwód w inny sposób.
12. Podłącz zasilacz 5V do płytki prototypowej.
13. Podłącz ujemny multimetr do masy.
14. Podłącz zasilanie 5V. Sprawdź, czy na bolcu Vin jest 5 woltów
15. Podłącz zasilanie 48V i wentylator. Wentylatory te mają pewien moment rozruchowy, więc przytrzymuj je zaciskiem. Może zacząć się, gdy włączysz obwód.
16. Tymczasowo włóż jeden koniec kawałka przewodu połączeniowego do gniazda dla pinu D5. Uziemić kołek, wkładając drugi koniec przewodu do kołka uziemiającego. Jeśli wentylator działał, powinien się zatrzymać, ponieważ wyłączyłeś FET.
17. Przenieś przewód z uziemienia do VIN. Wentylator powinien się uruchomić.
18. Świętuj swój sukces, odłącz zasilanie oraz uzupełnij i przetestuj pozostałe obwody sterownika wentylatora. Napędzane są odpowiednio pinami D6, D7 i D8.

Krok 3: Zaprogramuj NodeMCU i początkową konfigurację

1. Pobierz załączone pliki Sketch do nowego projektu Arduino, skompiluj i załaduj do NodeMCU.

   drugi plik pagehtml.h zawiera javascript w postaci ogromnego napisu, który rezyduje w pamięci ESP8266 i jest serwerem ze stroną WWW

2. NIE zasilaj NodeMCU z płyty. Odłącz zasilanie 5V od płytki prototypowej.
3. Odłącz 48V od płyty głównej.
4. Podłącz NodeMCU do gniazda, podłącz kabel USB i flashuj NodeMCU
5. Otwórz monitor szeregowy Arduino z prędkością 115200 bodów.
6. Za pomocą smartfona, laptopa lub tabletu połącz się z siecią RootCellarMon, która powinna pojawić się, gdy NodeMCU działa jako punkt dostępu Wi-Fi. Hasło to „opensesame”. Używam sprytnej biblioteki IOTWebConf, aby umożliwić konfigurację identyfikatora SSID i hasła sieci.
7. Następnie za pomocą przeglądarki internetowej na urządzeniu przejdź do http:192.168.4.1. Powinieneś zobaczyć stronę jak pokazano powyżej, ale z błędami z czujników. Kliknij łącze Konfiguracja na dole.

8. Przejdź przez ekran konfiguracji, aby ustawić parametry sieci SSID i hasło, a następnie kliknij ZASTOSUJ. Połącz się ponownie z normalną siecią Wi-Fi. Powinieneś zobaczyć coś takiego na monitorze szeregowym Arduino:

   Hasło nie zostało ustawione w konfiguracji

   Zmiana stanu z: 0 na 1 Konfiguracja AP: RootCellarMon Z domyślnym hasłem: AP Adres IP: 192.168.4.1 Stan zmieniony z: 0 na 1 Połączenie z AP. Odłączono od AP. Żądanie przekierowania do 192.168.4.1 Żądana nieistniejąca strona '/favicon.ico' arguments(GET):0 Żądana strona konfiguracji. Renderowanie 'iwcThingName' z wartością: RootCellarMon Renderowanie 'iwcApPassword' z wartością: Renderowanie 'iwcWifiSsid' z wartością: Twój identyfikator SSID Renderowanie 'iwcWifiPassword' z wartością: Renderowanie 'iwcApTimeout' z wartością: 30 Renderowanie 'z wartością: motasmota1 z wartością: Rendering separator Rendering separator Formularz sprawdzania poprawności. Aktualizuję konfigurację Wartość arg 'iwcThingName' is:RootCellarMon iwcThingName='RootCellarMon' Wartość arg 'iwcApPassword' is:opensesame iwcApPassword została ustawiona Wartość arg 'iwcWifiSsid' is:'WiniwSID'is:WifisSID':twoje hasło Wi-Fi iwcWifiPassword zostało ustawione Wartość arg 'iwcApTimeout' to:30 iwcApTimeout='30' Wartość arg 'tasmota1' to: tasmota1='' Wartość arg 'tasmota2' to: tasmota2='' Zapisywanie konfiguracji ' iwcThingName'= 'RootCellarMon' Zapisywanie konfiguracji 'iwcApPassword'= Zapisywanie konfiguracji 'iwcWifiSsid'= 'Twój identyfikator SSID' Zapisywanie konfiguracji 'iwcWifiPassword'= Zapisywanie konfiguracji 'iwcApTimeout'= '30'= Zapisywanie 1 konfiguracji' = '' Konfiguracja została zaktualizowana. Zmiana stanu z: 1 na 3 Łączenie z [twój SSID] (hasło jest ukryte) Stan zmieniony z: 1 na 3 Adres IP połączenia WiFi: 192.168.0.155 Zmiana stanu z: 3 na 4 Akceptacja połączenia Stan zmieniony z: 3 na 4

9. Zanotuj adres IP przypisany do Twojego urządzenia. Powyżej jest to 192.168.0.155.
10. Ponownie podłącz laptopa/tablet/telefon do normalnej sieci, jeśli jeszcze tego nie zrobiono.
11. Przejdź do nowego adresu urządzenia, w moim przypadku 192.168.1.155. Powinieneś ponownie zobaczyć stronę główną.

Krok 4: Łączenie wszystkiego razem

1. Odłącz kabel USB.
2. Podłącz zasilanie 5 V. I odśwież stronę internetową. Powinieneś widzieć, jak bicie serca narasta regularnie.
3. Dioda LED na ESP8266 powinna migać co 5 sekund podczas odczytu czujników.
4. Podłącz czujniki i powinieneś zacząć otrzymywać odczyty. Pierwotnie miałem DHT22 na zewnątrz, ale uznałem go za niewiarygodny, więc przeszedłem na prostszy i lepiej chroniony DS18B20.
5. Jeśli masz problemy z odczytami, możesz odłączyć zasilanie 5 V, zasilić NodeMCU przez USB i załadować przykładowe szkice dla każdego czujnika, aby rozwiązać problem. Prawie zawsze jest to zły przewód.
6. Podłącz zasilanie 48V i wentylatory. Kliknij przyciski sterowania wentylatorem.
7. Zbuduj dwa inteligentne przełączniki oparte na Tasmota. Użyłem przełączników Sonoff Basic. Istnieją samouczki, jak flashować je za pomocą Tasmota w innych miejscach, w tym na własnej stronie arendst.
8. Sprawdź listę klientów routera i zidentyfikuj adresy IP przypisane do każdego inteligentnego przełącznika. Ustaw te adresy jako zarezerwowane, aby przełączniki zawsze otrzymywały ten sam adres.
9. Spróbuj na przykład sterować inteligentnymi przełącznikami

192.168.0.149/cm?cmnd=Power%20ONhttps://192.168.0.149/cm?cmnd=Power%20OFF

• Kliknij Konfiguruj u dołu strony głównej i ustaw adresy inteligentnych przełączników, jak pokazano na powyższym zrzucie ekranu. Tylko adres IP, reszta adresu URL jest wbudowana w oprogramowanie działające na ESP8266. Możesz potrzebować user:password z "admin":"opensesame" lub czegokolwiek, na co zmieniłeś hasło, aby uzyskać dostęp do strony konfiguracji.

Krok 5: Instalacja

Zamontowałem części urządzenia na małym kawałku sklejki, z pokrywką plastikowego pojemnika na żywność pomiędzy sklejką a pokrywką. Ten układ został przykręcony do ściany piwnicy korzeniowej. Ponieważ pokrywka jest nieco odsunięta od ściany, korpus pojemnika na żywność można łatwo zatrzasnąć, tworząc futerał ochronny. Całe okablowanie jest poprowadzone przez stałą pokrywę do płytki drukowanej.

Czujniki i okablowanie wentylatorów zostały luźno przymocowane do ścian, ponieważ w piwnicy planowane są przyszłe prace - ewentualnie otynkowane ściany i dodatkowe regały.

Krok 6: Podsumowanie

To jest eksperyment, więc nie wiemy, które części systemu się w końcu sprawdzą.

Kilka pierwszych uwag o tym, jak ułatwić osiągnięcie sukcesu:

• Fani mogą być niepotrzebni. Może wystarczyć konwekcja naturalna. Nawiewniki i wyrzutnie są umieszczone odpowiednio blisko podłogi i sufitu, tak aby ciepłe powietrze było wydmuchiwane, a zimne wprowadzane.
• Upewnij się, że Wi-Fi jest w porządku w piwnicy przed rozpoczęciem projektu. W naszym przypadku musieliśmy zainstalować przedłużacz Wi-Fi w pomieszczeniu nad piwnicą.
• Jeśli Wi-Fi nie jest dobre, może być wymagany przewodowy lub inny projekt częstotliwości radiowej.
• Pomaluj płytę, na której zamontowane są komponenty, lub użyj plastiku lub czegoś mniej podatnego na wilgoć.
• Cztery działające wentylatory zużywają około 60 watów, zasilacz ma prawdopodobnie co najmniej 80% wydajności. Tak więc ogrzewanie wewnątrz obudowy wynosi co najwyżej 20% * 60 lub 12 watów. Przegrzanie nie powinno stanowić problemu, zwłaszcza w zimnej piwnicy. Jeśli twoja obudowa jest bardziej szczelna, możesz wywiercić kilka otworów wentylacyjnych.
• Istnieją projekty, które dodają czujniki środowiskowe do inteligentnych wtyczek Tasmota. Jedna z nich może być dobrą alternatywą dla tej aplikacji.