Scaldabagno ESP32 IoT: 12 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 09:59

Il geyser IoT Cayenne (Serbatoio dell'acqua calda negli Stati Uniti) è un dispositivo a risparmio energetico che ti aiuterà a monitorare e controllare l'acqua calda domestica, anche quando sei lontano da casa. Ti permetterà di accendere e spegnere il tuo geyser, programmarne l'accensione/spegnimento in determinati orari, misurare la temperatura del geyser, impostare le temperature massime salvate, ecc. È realizzato per geyser elettrici ad alta pressione con un singolo elemento. Può essere facilmente modificato per altre configurazioni di geyser come bassa pressione, doppio elemento ecc. Anche il mio geyser è installato verticalmente.

Per sicurezza, ho tenuto il mio termostato meccanico nel suo tubo. Misuro la temperatura dell'acqua con due sensori di temperatura DS18B20, uno attaccato al fondo del mio geyser, sotto l'elemento, l'altro attaccato all'uscita dell'acqua calda. Non rimuovere mai il termostato meccanico per motivi di sicurezza. Sostituire il termostato meccanico con un sensore elettronico può essere pericoloso, poiché il sensore o il microcontrollore (l'hardware o il software potrebbero non funzionare correttamente) e portare a esplosioni di vapore che possono uccidere le persone.

Questo progetto prevede la connessione di un relè a stato solido in serie con il tuo elemento geyser. Potrebbe essere necessario un elettricista qualificato per farlo (per legge). Non lavorare sull'AC (rete) se non ne sei sicuro.

Il tuo ESP32 pubblicherà i dati su un servizio chiamato Cayenne IoT Cloud tramite MQTT. Sarai in grado di utilizzare il cruscotto Cayenne per monitorare e controllare il tuo geyser e programmare i tempi di riscaldamento.

Forniture:

• ESP32 Wemos lolin o qualsiasi altro ESP32. Anche l'ESP8266 funzionerà, ma la funzionalità touch pin non funzionerà. Anche un Arduino con WiFi dovrebbe andare bene
• Relè a stato solido (SSR), nominale 30 amp o più
• Dissipatore per SSR
• 3 (2 può fare) sensori di temperatura a semiconduttore Dalas, DS18B20.
• involucro
• Alcuni cavi jumper
• Cavi elettrici adatti alla corrente del tuo geyser
• Blocchi terminali
• Alimentatore USB per ESP32
• Batteria al litio per alimentare l'ESP32 se la rete è spenta.

Passaggio 1: competenze richieste

ESP32 Programmazione in Arduino IDE, installazione di librerie

Elettronica di base

Conoscenza della rete (normalmente AC 110 - 240 volt)

Una certa conoscenza di cayenne.mydevices.com

Passaggio 2: profilo termico dei geyser e posizionamento dei sensori

L'acqua calda ha una densità inferiore rispetto all'acqua fredda. Pertanto l'acqua nella parte superiore del serbatoio sarà più calda dell'acqua nella parte inferiore del serbatoio poiché l'acqua calda aumenterà. Anche l'uscita del geyser è normalmente in alto e l'ingresso in basso che contribuiscono ulteriormente al profilo termico.

Nel mio progetto ho utilizzato tre sensori di temperatura. Uno in basso, uno in alto e un sensore di temperatura ambiente. Sulla base di alcuni esperimenti, ho deciso di utilizzare il sensore di temperatura inferiore come indicatore del fatto che il serbatoio è caldo. Il problema con il sensore superiore è che si alzerà di pochi gradi nel momento in cui una linguetta calda viene aperta per alcuni secondi e potrebbe essere rimasta solo un po' di acqua calda nella parte superiore del serbatoio. Puoi decidere di utilizzare una media tra i due sensori.

Passaggio 3: crea il tuo hardware

Collegare l'SSR al PIN 15 e GND

Collegare tutti e 3 i sensori DS18B20: giallo al PIN 16, nero a GND, rosso a 3,3 volt. Utilizzare una resistenza di pull up da 4,7 KOhm tra il PIN 16 e 3,3 volt. (Ricorda, DS18B20 sono dispositivi a un filo e più dispositivi a un filo sono consentiti su un bus o pin).

Collega il cavo touch di riavvio a TO e ripristina il cavo a T2

Non collegare ancora la tua build alla rete (AC). Non collegare ancora i sensori al tuo Geyser. Devi prima capire quale sensore deve andare in quale posizione.

Passaggio 4: registrati come utente Cayenne

Questo non è un tutorial su cayenne.mydevices.com. Cayenne è la versione a prezzo zero di mydevices.com

Se non hai familiarità con il pepe di Caienna, maggiori informazioni sono disponibili su

Devi prima registrarti su cayenne.mydevices.com e ricevere login e password.

Maggiori informazioni su Cayenne sono disponibili su

È anche importante leggere attentamente

developers.mydevices.com/cayenne/docs/cayenne-mqtt-api/#cayenne-mqtt-api-using-arduino-mqtt per aggiungere la libreria Cayenne all'ID Arduino

Passaggio 5: installare le librerie richieste nell'IDE Arduino

WiFiManager

ArduinoJson versione 6.9.0

CaiennaMQTT

OneWire

Dallas Temperatura

ArduinoOTA

Passaggio 6: caricare lo schizzo ESP32

Lo schizzo ESP32 contiene molto codice. Include il codice per

1. https://github.com/tzapu/WiFiManager. Il gestore WiFi viene utilizzato per far sapere al tuo ESP32 quali sono le credenziali di accesso dei tuoi punti di accesso WiFi. Viene inoltre utilizzato per acquisire i dettagli CayenneMQTT, i limiti di temperatura per il geyser e per collegare i 3 sensori di temperatura alla sua posizione (superiore, inferiore o ambiente)
2. Codice per l'API di Caienna
3. OTA (aggiornamenti via etere). Sarai in grado di aggiornare il firmware tramite WiFi. Devi essere sul tuo WiFi locale, usando lo stesso computer che hai usato per caricare il tuo schizzo originale.
4. Lettura della temperatura DS18B20.

Lo schizzo ArduinoIDE è disponibile su:

Passaggio 7: aggiungi il tuo ESP32 a Cayenne

Ora puoi aggiungere un nuovo dispositivo.

Accedi a cayenne.mydevices.com. Alla tua sinistra vedrai un menu a discesa Aggiungi nuovo…… Seleziona Dispositivo/Widget. Si aprirà una pagina in cui è necessario selezionare Porta le tue cose. Si aprirà una nuova pagina con i tuoi dettagli MQTT. Annota il tuo NOME UTENTE MQTT, PASSWORD MQTT, ID CLIENTE. Sarà necessario per comunicare con Cayenne MQTT Broker (Server). Il tuo MQTT USERNAME e MQTT PASSWORD saranno sempre gli stessi, ma l'ID CLIENT sarà diverso per ogni nuovo dispositivo come un altro ESP32, Arduino o Raspberry PI.

Puoi anche dare un nome al tuo dispositivo in questo modulo.

Passaggio 8: esegui il tuo schizzo

Riavvia ESP32

Ora dovresti vedere un nuovo punto di accesso WiFi chiamato "Slim_Geyser_DEV". (L'ESP 32 sarà in modalità punto di accesso/modalità Ad-hoc o hotspot) utilizzando la ricerca/scansione WiFi del computer.

Accedi a questo nuovo punto di accesso. La password/chiave di sicurezza è password.

Il tuo browser dovrebbe andare alla pagina di destinazione "192.168.4.1", in caso contrario, fallo manualmente.

Vai a Configura WiFi

La pagina di configurazione dovrebbe ora aprirsi. Dovrebbe aver scansionato automaticamente il tuo punto di accesso a Internet, selezionalo, digita la password, i dettagli Cayenne MQTT. Lascia il resto lo stesso. Tutti i valori di temperatura sono metrici (gradi Celsius).

Premi Salva. L'ESP32 ora proverà a connettersi al tuo wifi e al server Cayenne.

Disconnettiti da "Slim_Geyser_DEV" e collega il tuo computer al punto di accesso di casa.

Passaggio 9: creazione della dashboard Cayenne

Ora dovresti accedere a cayenne.mydevices.com usando le tue credenziali di Cayenne.

Il tuo dispositivo dovrebbe essere elencato nella barra dei menu a sinistra (il mio è Geyser_DEV).

Ora puoi aggiungere tutti i tuoi sensori e il relè (oi canali) alla tua dashboard facendo clic sui segni di aggiunta.

Sull'icona del canale 0, fare clic su Impostazioni e cambiare il nome in "Geyser Bottom TEMP". Scegli un'icona adatta (sonda di temperatura) e seleziona il numero di decimali come 1. Fai lo stesso per il canale 1, 2, 5, 6

Per i canali 4 e 8, cambia il numero di decimali in 0 e chiamali "** Geyser Status (1=ON, O=OFF)**"

e "*Modalità riscaldamento automatico (0=Manuale, 1=Auto)*" rispettivamente.

I canali 3 e 7 dovrebbero essere pulsanti

Vai su Aggiungi nuova voce di menu nella barra dei menu di sinistra, vai su Dispositivo/Widget> Widget personalizzati> Pulsante

Denominare il pulsante "Switch Geyser on/off", selezionare il nome del dispositivo (Geyser_DEV), DATA = attuatore digitale, canale 3, unità = I/O digitale, icona = interruttore a levetta. Fare clic su Aggiungi widget.

Fai lo stesso per Canale 7

Il canale 9 dovrebbe essere convertito in uno slider

Vai alla voce di menu Aggiungi nuovo nella barra dei menu di sinistra, vai su Dispositivo/Widget> Widget personalizzati> Dispositivo di scorrimento e seleziona i valori appropriati come nell'immagine.

Ora puoi spostare i tuoi widget.

Passaggio 10: determinare le posizioni dei sensori

Poiché i tre sensori di temperatura sono collegati allo stesso pin (One Wire Bus), dovresti capire quale sensore dovrebbe andare dove.

Controlla il tuo cruscotto Cayenne e annota le tre temperature. Dovrebbero essere più o meno gli stessi. Riscaldane uno con acqua tiepida o con la mano. Notare il sensore che si scalda sul cruscotto. Etichetta il tuo sensore di conseguenza. Fallo per gli altri 2 sensori.

Passaggio 11: giocare (testare) la dashboard

Gioca con i comandi sul cruscotto. Attivare/disattivare l'interruttore e vedere se il led SSR si accende. Accendere anche la modalità di riscaldamento automatico, riscaldare il sensore inferiore e vedere se l'SSR si spegne quando viene raggiunta la temperatura desiderata.

Ora puoi collegare i 2 sensori al geyser e il sensore di temperatura ambiente in una posizione adatta. Puoi anche collegare l'SSR alla tua rete.

Passaggio 12: pianificazione del geyser

Ora puoi programmare eventi on/off con il tuo Geyser

Nella dashboard, seleziona Aggiungi nuovo>Evento