HVAC pre koreňovú pivnicu: 6 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:55

Jedná sa o zariadenie na monitorovanie teploty a vlhkosti v dvoch izbových studených pivniciach. Ovláda tiež dva ventilátory v každej miestnosti, ktoré cirkulujú vzduch zvonku do každej miestnosti, a komunikuje pomocou inteligentného spínača v každej miestnosti pripojeného k ultrazvukovému prístroju. Cieľom je regulovať teplotu a vlhkosť v miestnosti, v ideálnom prípade udržiavať teplotu pod 5 ° C a vlhkosť asi 90%

Zariadenie používa mikrokontrolér ESP8266 na čítanie senzorov teploty a vlhkosti, na pohon ventilátorov a na prezentáciu informácií prostredníctvom miestnej siete na webovej stránke.

Tento návod sa nedostane do presných podrobností, pretože:

1. Zabudol som fotografovať, ako som ho staval, a teraz je nainštalovaný v dome klienta!
2. Vaša situácia bude iná. Toto je myslené ako referenčný návrh, ktorý nemá byť presne duplikovaný.

Zásoby:

Časti, ktoré som použil, sú:

• Mikrokontrolér NodeMCU 1.0 ESP8266. Akýkoľvek ESP8266 bude fungovať, pokiaľ bude mať pre váš návrh dostatok voľných digitálnych vstupných a výstupných pinov. Nie je triviálne zistiť, koľko pinov JE Slobodných, niektoré sú odhalené, ale používajú sa počas zavádzania alebo sériového prenosu.
• prototypová doska
• vodiče, konektory
• zásuvka zásuvka pre uloženie ESP8266 a výrobu konektorov senzorov
• Snímače teploty a vlhkosti DHT22
• Snímač teploty DS18B20 pre vonkajšie použitie
• dekonštruovaná kabeláž CAT5 pre vedenie senzorov
• 690 ohmové odpory na obmedzenie prúdu brány FET
• 10K odpory na vytiahnutie dátového vedenia DHT22
• Rezistor 2,2 K na vytiahnutie dátového vedenia DS18B20
• Napájače IEXU024NPBF HEXFET
• San Ace 80 48VDC ventilátory
• MeanWell 48VDC 75 wattový napájací zdroj pre výkonné ventilátory
• kanibalizovaná 5v nabíjačka telefónu na napájanie ESP8266 a senzorov
• rôzne diódy cez ventilátor, aby sa zabránilo spätnému rušeniu (možno P6KE6 TVS?)

Ak by ste chceli ďalšie odkazy na niektoré z nich, komentujte a ja ich pridám.

Krok 1: Konštrukcia - zapojenie mikrokontroléra a snímača

Obvod je konštruovaný na prototypovej doske podľa podobných techník.

1. Rozložte komponenty na prototypovú dosku, aby ste v ďalšom kroku umožnili ľahké zapojenie. Okolo ovládačov MOSFET som nenechal dostatok miesta a zapojenie sa trochu utiahlo.
2. Ženské hlavičky spájkujte na svoje miesto tak, že ich zapojíte na NodeMCU ako prípravok, aby ste zopli niekoľko kolíkov. Potom odstráňte NodeMCU a dokončite všetky kolíky. Na kolíky som použil iba zásuvky, ktoré slúžia na napájanie a vstup/výstup. To pomohlo zaistiť, aby bolo zariadenie zakaždým zapojené so správnou orientáciou.
3. Zapájajte zástrčku konektora napájania 5VDC.
4. Na dosku v blízkosti ESP8266 Vin a uzemňovacích kolíkov spájkujte zodpovedajúci zásuvkový konektor a potom spájkujte tenký pripájací vodič medzi konektor 5VDC a uzemnenie k zodpovedajúcim kolíkovým zásuvkám. Zvážte umiestnenie tohto konektora tak, aby bol v ceste USB portu NodeMCU. Nechcete NodeMCU napájať z tohto zdroja napájania a USB súčasne. Ak umiestnite konektor na nevhodné miesto, bude ťažšie to omylom urobiť.
5. Spájkujte 3 -kolíkové zásuvkové konektory v blízkosti kolíkov ESP8266 D1, D2 a D3. Ponechajte dostatok miesta na vyťahovacie odpory a všetky prepojovacie vodiče.
6. Vytvorte zodpovedajúce konektory zo zásuviek so zásuvkami pre pripojenia senzorov. Použil som 4 piny, pričom jeden kolík bol odstránený, aby boli senzory zakliesnené, aby mohli byť nesprávne pripojené. Napájanie a uzemnenie 3,3 V som umiestnil na kolíky 1 a 4 každého konektora a údaje na kolík 2. Bolo by lepšie dať 3,3 V a uzemnenie vedľa seba a údaje na kolík 4, takže ak by bol snímač pripojený dozadu, nevznikla by žiadna škoda.
7. Pripájajte výsuvné odpory medzi 3,3 V a dátové vedenia pre každý snímač. DHT22 používa 10K pullup a DS18B20 (pri 3,3 V) má rád 2,2K pullup.
8. Pripojte spájací vodič medzi uzemňovacie kolíky každého konektora a uzemňovací kolík zásuvky NodeMCU.
9. Pripojte spájkovací vodič medzi 3,3 V kolíky každého konektora a 3,3 kolíka NodeMCU.
10. Pripojte spájací vodič z dátového kolíka jedného konektora DHT22 na pin D1 zásuvky NodeMCU
11. Zapájajte prepojovací vodič z dátového kolíka druhého konektora DHT22 na kolík D2 zásuvky
12. Pripojte spájací vodič z dátového kolíka konektora DS18B20 k pinu D3.
13. Merajte od plánovaných miest inštalácie senzora po miesto, kde bude zariadenie.
14. Postavte káblové zväzky vhodnej dĺžky. Robím to tak, že rozoberiem dĺžku ethernetového kábla CAT 5, vložím 3 drôty do skľučovadla vŕtačky a skrútim ich dohromady. To dáva novému káblu snímača mechanickú pevnosť proti zalomeniu a pretrhnutiu drôtu.
15. Na jednom konci drôtu spájkujte snímač a na druhom konci zásuvku. Dávajte pozor na priradenie pinov. Na každý koniec naneste tiež odľahčenie ťahu, napríklad tesnenie kremíkom, epoxid alebo horúce lepidlo. Tmelenie kremíkom je pravdepodobne najlepšie - horúce lepidlo môže skutočne nasávať vlhkosť a do konektora sa môže dostať epoxid.

Krok 2: Konštrukcia - Ovládače ventilátora

Tento dizajn používa 48 voltové ventilátory z dvoch dôvodov:

• boli k dispozícii a zdalo sa, že sú vyššej kvality / účinnejšie ako bežnejšie 12 V ventilátory v našej nepotrebnej hromade
• používajú menší prúd ako ventilátory nižšieho napätia, takže vodiče môžu byť tenšie

Ventilátory s nižším napätím môžu byť lepšou voľbou vo vašom návrhu.

Táto časť sa podrobne zaoberá konštrukciou budiaceho obvodu pomocou 3 -voltového digitálneho výstupu z NodeMCU na napájanie 48 -voltového ventilátora. Okrem softvéru je táto časť najunikátnejšou súčasťou zariadenia. Najprv by vám mohlo prospieť vybudovanie obvodu na doske.

1. Prejdite na druhú stranu zásuvky NodeMCU a určte umiestnenie prichádzajúceho 48V napájacieho konektora. Mal by byť v tesnej blízkosti miesta, kde bude namontovaný napájací zdroj, a uzemňovacej lišty na prototypovej doske. Zatiaľ nepájajte na miesto.
2. Prezrite si schému uvedenú vyššie, aby ste pochopili, ako budete spájať všetky tieto súčasti.
3. Umiestnite štyri odpory 690 ohmov blízko pinov D5, D6, D7 a D8. Zatiaľ ich nespájkujte.
4. Umiestnite štyri tranzistory do prototypovej dosky.
5. Umiestnite štyri upínacie diódy do prototypovej dosky. Pre každú diódu zarovnajte anódu s vývodom tranzistora a katóda tak, aby drôt z nej mal jasnú cestu k 48V napájacej lište.
6. Štyri konektory pre ventilátory, kladný (+) konektor na 48V lištu a záporný (-) na zdroj FET a diódovú anódu
7. Teraz upravte všetky tieto miesta, kým nie je všetko dobre umiestnené a nie je miesto na vedenie všetkých káblov pre pripojenie.
8. Spájkujte prvý zo štyroch obvodov vodiča na miesto. Je v poriadku, ak ostatní vypadnú, keď preklopíte dosku. Ďalšie kroky sú zamerané na jeden z jazdných okruhov. Akonáhle je funkčný, môžete prejsť na ostatné.

9. Pripojte jeden obvod ovládača ventilátora pomocou prepojovacieho vodiča alebo káblov komponentov:

   1. jeden koniec odporu obmedzujúceho prúd brány na piny D5 uzla MCU
   2. druhý koniec rezistora k bráne FET
   3. odtok FET na zem
   4. zdroj FET na anódu diódy a negatív konektora ventilátora

10. Pripojenie skontrolujte pomocou multimetra. Skontrolujte, či majú všetky pripojenia nulový odpor, ale predovšetkým skontrolujte, či nie sú skraty:

    1. NIE je nulový odpor medzi 3 kolíkmi FET
    2. NENÍ nulový odpor na konektore ventilátora od záporného k kladnému a nulový odpor od kladného k zápornému, čo znamená, že dióda funguje.
    3. Otvorte obvod od každého kolíka FET na 48V
11. Znova skontrolujte obvod iným spôsobom.
12. Pripojte 5V napájací zdroj k prototypovej doske.
13. Pripojte záporný pól multimetra k zemi.
14. Pripojte napájanie 5V. Skontrolujte, či je na kolíku Vin 5 voltov
15. Pripojte 48V napájací zdroj a ventilátor. Tieto ventilátory majú určitý rozbehový moment, preto ich držte stlačené svorkou. Môže sa začať, keď napájate obvod.
16. Dočasne zasuňte jeden koniec kusa drôtu do zásuvky pre kolík D5. Uzemnite kolík zasunutím druhého konca drôtu do uzemňovacieho kolíka. Ak bol ventilátor spustený, mal by sa zastaviť, pretože ste vypli FET.
17. Presuňte drôt zo zeme na VIN. Mal by sa spustiť ventilátor.
18. Oslávte svoj úspech, odpojte napájanie a dokončite a otestujte zostávajúce obvody ovládača ventilátora. Sú poháňané čapmi D6, D7 a D8.

Krok 3: Naprogramujte NodeMCU a počiatočnú konfiguráciu

1. Stiahnite si priložené súbory Sketch do nového projektu Arduino, skompilujte a načítajte do NodeMCU.

   druhý súbor pagehtml.h obsahuje javascript vo forme veľkého reťazca, ktorý je uložený v pamäti ESP8266 a je serverom s webovou stránkou

2. NENAPÁJAJTE NodeMCU z dosky. Odpojte 5V napájanie od prototypovej dosky.
3. Odpojte 48 V od základnej dosky.
4. Zapojte NodeMCU do zásuvky, zapojte USB kábel a zapojte NodeMCU
5. Otvorte sériový monitor Arduino na 115200 baudov.
6. Pripojte sa pomocou inteligentného telefónu, prenosného počítača alebo tabletu k sieti RootCellarMon, ktorá by mala vyzerať ako NodeMCU a funguje ako prístupový bod k sieti Wi-Fi. Heslo je „opensesame“. Používam šikovnú knižnicu IOTWebConf, ktorá umožňuje konfiguráciu SSID a hesla vašej siete.
7. Potom pomocou webového prehliadača vo svojom zariadení prejdite na adresu http: 192.168.4.1. Mala by sa vám zobraziť stránka uvedená vyššie, ale s chybami senzorov. Kliknite na odkaz Konfigurácia v spodnej časti.

8. Na konfiguračnej obrazovke nastavte svoje sieťové parametre SSID a heslo a potom kliknite na tlačidlo POUŽIŤ. Znova sa pripojte k normálnej sieti Wi-Fi. Na sériovom monitore Arduino by ste mali vidieť niečo také:

   Heslo nebolo v konfigurácii nastavené

   Stav sa mení z: 0 na 1 Nastavenie AP: RootCellarMon S predvoleným heslom: AP IP adresa: 192.168.4.1 Stav sa zmenil z: 0 na 1 Pripojenie k AP. Odpojené od AP. Žiadosť o presmerovanie na 192.168.4.1 Požadovaná neexistujúca argumentácia stránky /favicon.ico (GET): 0 Požadovaná konfiguračná stránka. Vykreslenie „iwcThingName“s hodnotou: RootCellarMon Vykreslenie „iwcApPassword“s hodnotou: Vykreslenie „iwcWifiSsid“s hodnotou: váš SSID Vykreslenie „iwcWifiPassword“s hodnotou: Vykreslenie „iwcApTimeout“s hodnotou: „30 Vykreslenie“s hodnotou tasmot s hodnotou: Oddeľovač vykresľovania Oddeľovač vykresľovania Overovací formulár. Aktualizácia konfiguračnej hodnoty arg 'iwcThingName' je: RootCellarMon iwcThingName = 'RootCellarMon' Hodnota arg 'iwcApPassword' je: opensesame iwcApPassword bol nastavený Hodnota arg 'iwcWifiSsid' je: váš SSID iwcWifiSsid = ': vaše wi-fi heslo iwcWifiPassword bolo nastavené Hodnota arg 'iwcApTimeout' je: 30 iwcApTimeout = '30 'Hodnota arg' tasmota1 'je: tasmota1 =' 'Hodnota arg' tasmota2 'je: tasmota2 =' 'Ukladanie konfigurácie' iwcThingName '=' RootCellarMon 'Ukladanie konfigurácie' iwcApPassword '= Ukladanie konfigurácie' iwcWifiSsid '=' vaše SSID 'Ukladanie konfigurácie' iwcWifiPassword '= Ukladanie konfigurácie' iwcApTimeout '=' 30 'Ukladanie konfigurácie' tasmota1 '=' 'Ukladanie konfigurácie = '' Konfigurácia bola aktualizovaná. Stav sa mení z: 1 na 3 Pripojenie k [váš SSID] (heslo je skryté) Stav sa zmenil z: 1 na 3 Pripojená WiFi adresa IP: 192.168.0.155 Stav sa zmenil z: 3 na 4 Prijíma sa stav pripojenia sa zmenil z: 3 na 4

9. Poznačte si IP adresu priradenú vášmu zariadeniu. Vyššie je to 192.168.0.155.
10. Ak tak ešte neurobil, znova pripojte prenosný počítač/tablet/telefón k normálnej sieti.
11. Prejdite na novú adresu zariadenia, v mojom prípade 192.168.1.155. Mali by ste znova vidieť hlavnú stránku.

Krok 4: Spojte to všetko dohromady

1. Odpojte kábel USB.
2. Pripojte napájanie 5 voltov. A obnovte webovú stránku. Srdcový tep by ste mali pravidelne zvyšovať.
3. LED dióda na ESP8266 by mala pri čítaní senzorov blikať každých 5 sekúnd.
4. Pripojte senzory a mali by ste začať dostávať údaje. Pôvodne som mal DHT22 vonku, ale zistil som, že je nespoľahlivý, a tak som prešiel na jednoduchší a lepšie chránený DS18B20.
5. Ak máte problémy s hodnotami, môžete na vyriešenie problému odpojiť 5V napájanie, napájať NodeMCU pomocou USB a načítať ukážkové náčrty pre každý senzor. Takmer vždy je to zlý drôt.
6. Pripojte napájanie 48 V a ventilátory. Kliknite na tlačidlá ovládania ventilátora.
7. Postavte dva inteligentné prepínače založené na Tasmota. Použil som prepínače Sonoff Basic. Existujú návody, ako ich použiť s Tasmotou inde, vrátane vlastnej stránky arendstu.
8. Pozrite sa do zoznamu klientov smerovača a identifikujte adresy IP priradené jednotlivým inteligentným prepínačom. Nastavte tieto adresy ako vyhradené, aby prepínače vždy dostali rovnakú adresu.
9. Skúste napríklad ovládať inteligentné prepínače priamo

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

• Kliknite na Konfigurovať v spodnej časti hlavnej stránky a nastavte adresy pre inteligentné prepínače, ako je to znázornené na obrázku vyššie. Len adresa IP, zvyšok adresy URL je zabudovaný v softvéri spustenom na ESP8266. Na prístup na konfiguračnú stránku budete možno potrebovať užívateľ: heslo „admin“: „opensesame“alebo čokoľvek, na čo ste heslo zmenili.

Krok 5: Inštalácia

Časti zariadenia som namontoval na malý kúsok preglejky s vekom plastovej nádoby na potraviny medzi preglejkou a vekom. Toto usporiadanie bolo priskrutkované k stene koreňovej pivnice. Pretože je veko trochu mimo steny, telo nádoby na potraviny je možné jednoducho nasadiť a vytvoriť tak ochranné puzdro. Celá kabeláž je vedená cez pevné veko k obvodovej doske.

Senzory a elektroinštalácia ventilátora boli k stenám pripevnené voľne, pretože v koreňovej pivnici sa plánujú budúce práce - prípadne omietnuté steny a dodatočné police.

Krok 6: Zhrnutie

Ide o experiment, takže nevieme, ktoré časti systému sa nakoniec ukážu.

Niekoľko prvých poznámok o tom, ako si uľahčiť úspech:

• Fanúšikovia sú možno nepotrební. Prirodzená konvekcia môže stačiť. Nasávacie a výfukové otvory sú umiestnené v blízkosti podlahy a stropu, takže je odsávaný horúci vzduch a privádzaný studený vzduch.
• Pred začatím projektu sa uistite, že je v koreňovej pivnici wi-fi v poriadku. V našom prípade sme potrebovali do miestnosti nad koreňovou pivnicou nainštalovať wifi extender.
• Ak wi-fi nie je dobré, môže byť potrebný káblový alebo odlišný rádiofrekvenčný dizajn.
• Natrite dosku, na ktorej sú súčasti namontované, alebo použite plast alebo niečo menej ovplyvnené vlhkosťou.
• Štyri bežiace ventilátory spotrebúvajú približne 60 wattov, napájanie je pravdepodobne účinné najmenej z 80%. Zahrievanie vo vnútri skrinky je teda maximálne 20% * 60 alebo 12 wattov. Prehriatie by nemalo byť problémom, najmä v studenej koreňovej pivnici. Ak je váš prípad vzduchotesnejší, možno budete chcieť vyvŕtať niekoľko vetracích otvorov.
• Existujú projekty, ktoré pridávajú environmentálne senzory do inteligentných zástrčiek na báze Tasmota. Jeden z nich môže byť dobrou alternatívou pre túto aplikáciu.