Водонагреватель ESP32 IoT: 12 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:47

Гейзер Cayenne IoT (резервуар для горячей воды в США) - это энергосберегающее устройство, которое поможет вам контролировать и контролировать горячую воду в вашем доме, даже когда вы находитесь вдали от дома. Это позволит вам включать и выключать гейзер, планировать его включение / выключение в определенное время, измерять температуру гейзера, устанавливать максимальную экономичную температуру и т. Д. Он предназначен для электрических гейзеров высокого давления с одним элементом. Его можно легко модифицировать для других конфигураций гейзеров, таких как низкое давление, двухэлементные и т. Д. Мой гейзер также устанавливается вертикально.

В целях безопасности я держал механический термостат в трубке. Я измеряю температуру воды с помощью двух датчиков температуры DS18B20, один из которых прикреплен к нижней части моего гейзера под элементом, а другой - к выходу для горячей воды. Никогда не снимайте механический термостат из соображений безопасности. Замена механического термостата электронным датчиком может быть опасной, так как датчик или микроконтроллер (аппаратное или программное обеспечение может работать со сбоями) и привести к взрывам пара, которые могут убить людей.

Этот проект серьезно связан с подключением твердотельного реле к гейзеру. Для этого вам может потребоваться квалифицированный электрик (по закону). Не работайте от сети переменного тока, если вы не уверены в этом.

Ваш ESP32 опубликует данные в сервисе Cayenne IoT Cloud через MQTT. Вы сможете использовать приборную панель Cayenne для мониторинга и управления гейзером, а также для планирования времени нагрева.

Запасы:

• ESP32 Wemos lolin или любой другой ESP32. ESP8266 также будет работать, но функция сенсорного вывода работать не будет. Arduino с Wi-Fi тоже подойдет.
• Твердотельное реле (SSR), номинальное значение 30 А или более
• Радиатор для SSR
• 3 (может быть 2) полупроводниковых датчика температуры Dalas, DS18B20.
• Кожух
• Некоторые соединительные кабели
• Электрические кабели, подходящие для тока вашей газовой колонки
• Клеммные колодки
• Блок питания USB для ESP32
• Литиевая батарея для питания ESP32 при напряжении сети.

Шаг 1. Необходимые навыки

ESP32 Программирование в Arduino IDE, установка библиотек

Базовая электроника

Знание электросети (обычно 110 - 240 вольт переменного тока)

Некоторые знания о cayenne.mydevices.com

Шаг 2: Термопрофиль гейзеров и размещение датчиков

Горячая вода имеет меньшую плотность, чем холодная. Следовательно, вода в верхней части бака будет горячее, чем вода в нижней части бака, так как горячая вода будет подниматься вверх. Выход гейзера обычно находится вверху, а вход внизу, что дополнительно способствует тепловому профилю.

В своем проекте я использовал три датчика температуры. Один внизу, один вверху и датчик температуры окружающей среды. Основываясь на нескольких экспериментах, я решил использовать нижний датчик температуры в качестве индикатора того, что резервуар горячий. Проблема с верхним датчиком заключается в том, что он поднимается на несколько градусов в тот момент, когда горячий язычок открывается на несколько секунд, и в верхней части резервуара может остаться немного горячей воды. Вы можете решить использовать среднее значение между двумя датчиками.

Шаг 3: Соберите свое оборудование

Подключите SSR к контакту 15 и GND.

Подключите все 3 датчика DS18B20: желтый к контакту 16, черный к заземлению, красный к 3,3 В. Используйте подтягивающий резистор 4,7 кОм между контактом 16 и 3,3 В. (Помните, что DS18B20 - это однопроводные устройства, и на одной шине или контакте допускается несколько однопроводных устройств).

Подключите сенсорный провод перезапуска к TO, а провод сброса - к T2.

Пока не подключайте вашу сборку к сети (переменного тока). Пока не подключайте датчики к Гейзеру. Сначала вам нужно выяснить, какой датчик должен перейти в какое положение.

Шаг 4. Зарегистрируйтесь как пользователь Cayenne

Это не учебник по cayenne.mydevices.com. Cayenne - это версия mydevices.com с нулевой ценой.

Если вы не знакомы с Cayenne, дополнительная информация доступна на

Для начала вам необходимо зарегистрироваться на cayenne.mydevices.com и получить логин и пароль.

Более подробная информация о кайенском соусе доступна на

Также важно прочитать

developers.mydevices.com/cayenne/docs/cayenne-mqtt-api/#cayenne-mqtt-api-using-arduino-mqtt, чтобы добавить библиотеку cayenne в идентификатор Arduino.

Шаг 5: Установите необходимые библиотеки в IDE Arduino

WiFiManager

ArduinoJson версии 6.9.0

CayenneMQTT

OneWire

ДалласТемпература

ArduinoOTA

Шаг 6: Загрузите эскиз ESP32

Эскиз ESP32 содержит много кода. Он включает код для

1. https://github.com/tzapu/WiFiManager. WiFi-менеджер используется для того, чтобы ваш ESP32 знал, какие учетные данные для вашей точки доступа WiFi. Кроме того, он используется для сбора данных CayenneMQTT, предельных значений температуры для гейзера и для привязки 3 датчиков температуры к его местоположению (верхний, нижний или окружающий).
2. Код для API Cayenne
3. ОТА (обновления по воздуху). Вы сможете обновить прошивку через Wi-Fi. Вам необходимо подключиться к локальной сети Wi-Fi, используя тот же компьютер, который вы использовали для загрузки исходного скетча.
4. Измерение температуры DS18B20.

Эскиз ArduinoIDE доступен по адресу:

Шаг 7. Добавьте свой ESP32 в Cayenne

Теперь вы можете добавить новое устройство.

Войдите на cayenne.mydevices.com. Слева вы увидите раскрывающееся меню Добавить новый …… Выберите устройство / виджет. Откроется страница, на которой вам нужно будет выбрать принести свою вещь. Откроется новая страница с вашими данными MQTT. Запишите свое ИМЯ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ MQTT, ПАРОЛЬ MQTT, ИД КЛИЕНТА. Он понадобится вам для связи с брокером Cayenne MQTT (сервером). Ваши MQTT USERNAME и MQTT PASSWORD всегда будут одинаковыми, но ИДЕНТИФИКАТОР КЛИЕНТА будет отличаться для каждого нового устройства, такого как другой ESP32, Arduino или Raspberry PI.

Вы также можете дать своему устройству имя в этой форме.

Шаг 8: запустите свой скетч

Перезагрузите ESP32

Теперь вы должны увидеть новую точку доступа Wi-Fi под названием «Slim_Geyser_DEV». (ESP 32 будет в режиме точки доступа / Ad-hoc или режиме точки доступа) с помощью поиска / сканирования WiFi на вашем компьютере.

Войдите в эту новую точку доступа. Пароль / Ключ безопасности - это пароль.

Ваш браузер должен перейти на целевую страницу «192.168.4.1», если нет, сделайте это вручную.

Зайдите в Настроить WiFi

Теперь должна открыться страница конфигурации. Он должен был автоматически просканировать вашу точку доступа в Интернет, выбрать ее, ввести пароль и данные Cayenne MQTT. Остальное оставьте без изменений. Все значения температуры являются метрическими (градусы Цельсия).

Нажмите сохранить. ESP32 попытается подключиться к вашему Wi-Fi и серверу Cayenne.

Отключитесь от «Slim_Geyser_DEV» и подключите компьютер к домашней точке доступа.

Шаг 9: Создание панели инструментов Cayenne

Теперь вы должны войти в систему на cayenne.mydevices.com, используя свои учетные данные cayenne.

Ваше устройство должно быть указано в строке меню слева (у меня - Geyser_DEV).

Теперь вы можете добавить все свои датчики и реле (или каналы) на панель управления, щелкнув знаки добавления.

На значке канала 0 нажмите «Настройки» и измените название на «Температура дна гейзера». Выберите подходящий значок (датчик температуры) и выберите количество десятичных знаков, равное 1. Сделайте то же самое для каналов 1, 2, 5, 6.

Для каналов 4 и 8 измените количество десятичных знаков на 0 и назовите их «** Статус гейзера (1 = ВКЛ, O = ВЫКЛ) **»

и «* Автоматический режим нагрева (0 = ручной, 1 = автоматический) *» соответственно.

Канал 3 и 7 должны быть кнопками

Перейдите в пункт меню «Добавить новый» в левой строке меню, выберите «Устройство / виджет»> «Пользовательские виджеты»> «Кнопка».

Назовите кнопку «Включить / выключить гейзер», выберите имя устройства (Geyser_DEV), ДАННЫЕ = Цифровой привод, Канал 3, Блок = Цифровой ввод / вывод, Значок = тумблер. Нажмите «Добавить виджет».

Сделайте то же самое для канала 7

Канал 9 надо преобразовать в слайдер

Перейдите в пункт меню «Добавить новый» в левой строке меню, выберите «Устройство / виджет»> «Пользовательские виджеты»> «Ползунок» и выберите соответствующие значения, как на изображении.

Теперь вы можете перемещать свои виджеты.

Шаг 10: определение положения датчиков

Поскольку три датчика температуры подключены к одному и тому же выводу (шина One Wire), вы должны выяснить, какой датчик и куда должен идти.

Проверьте приборную панель Cayenne и обратите внимание на три температуры. Они должны быть более-менее одинаковыми. Нагрейте его теплой водой или рукой. Обратите внимание на датчик, который нагревается на приборной панели. Обозначьте датчик соответствующим образом. Проделайте то же самое с двумя другими датчиками.

Шаг 11: экспериментирование (тестирование) вашей приборной панели

Поиграйте с элементами управления на приборной панели. Переключите переключатель включения / выключения и посмотрите, горит ли светодиод SSR. Также включите режим автоматического нагрева, нагрейте нижний датчик и посмотрите, выключится ли SSR, когда будет достигнута желаемая температура.

Теперь вы можете подключить 2 датчика к гейзеру и датчик температуры окружающей среды в подходящем месте. Вы также можете подключить SSR к сети.

Шаг 12: планирование гейзера

Теперь вы можете планировать включение / выключение событий с помощью гейзера.

На панели инструментов выберите «Добавить»> «Событие».