Relè a temperatura controllata ESP8266: 9 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:03

Un mio amico è uno scienziato che fa esperimenti molto sensibili alla temperatura e all'umidità dell'aria. La stanza dell'incubatrice ha un piccolo riscaldatore in ceramica, ma il termostato del riscaldatore non era abbastanza preciso, in grado di mantenere la temperatura solo entro 10-15 gradi.

I dispositivi commerciali che registrano la temperatura e l'umidità possono essere piuttosto costosi e ottenere i dati dal dispositivo può essere difficile. Inoltre, non possono controllare la temperatura, registrano solo i dati. Ha chiesto quanto sarebbe stato difficile costruire un dispositivo in grado di controllare con precisione il riscaldatore attraverso un relè mentre registrava la temperatura e l'umidità. Sembrava abbastanza facile.

Prendendo un ESP8266, un relè, DHT22 e qualche piattaforma IoT online, siamo fuori.

Passaggio 1: materiali di consumo

Questo progetto utilizza una manciata di materiali di consumo, tutti piuttosto comuni e potresti già averli a portata di mano oggi. Ecco un elenco completo di ciò che ho usato, sentiti libero di adattarlo secondo necessità per soddisfare le esigenze del tuo progetto.

• ESP8266 ESP-01 (o scheda ESP8266 simile)
• DHT-22 Sensore di temperatura e umidità
• Regolatore di tensione variabile LM317 (o un regolatore standard da 3,3 V sarebbe più semplice)
• Relè ad alta corrente 5V (ho iniziato con un 10A ma l'ho spento entro 2 giorni)
• Vari resistori e condensatori
• Ponticelli
• Presa elettrica standard e coperchio
• Scatola elettrica per gang
• Vecchia presa USB con adattatore
• Vecchia presa elettrica

In retrospettiva, usare un NodeMCU invece dell'ESP-01 avrebbe avuto molto più senso. All'epoca non ne avevo uno quindi mi sono accontentato di quello che avevo a portata di mano.

Fase 2: costruzione della presa

Anche se tecnicamente ho iniziato con il microcontrollore e il codice, ha senso iniziare prima con la presa CA. Per questo progetto, ho usato una scatola singola, una presa standard a 2 spine e il cavo di alimentazione di una vecchia ciabatta.

La presa elettrica viene cablata con i due fili bianchi uniti e i due fili di terra uniti. I due fili neri che passano attraverso il lato alto del relè. Assicurati di avvitare bene i terminali e che nessuno dei fili andrà in cortocircuito, ho messo un po' di saldatura sui fili in modo che i supporti rimangano insieme.

Fare attenzione con l'alta tensione e ricontrollare ogni connessione. È una buona idea mettere del nastro isolante sui polmoni del filo in modo che non si allentino

Passaggio 3: design Curciut

Il circuito è piuttosto semplice, ma se usi l'ESP-01 come ho fatto io, dovrai aggiungere un regolatore di tensione per ottenere un 3,3 V. I relè standard richiedono 5 V, quindi avrai bisogno di una guida da 3,3 V e 5,0 V.

Il mio circuito utilizzava un regolatore di tensione LM317 con un set di resistori per ottenere una guida costante da 3,3 V, ho sfruttato l'USB 5 V per alimentare il relè. Esistono relè da 3,3 V, ma non per i relè ad alta corrente necessari se si intende alimentare una piccola stufa.

Il DHT22 richiede una resistenza di pull-up da 4,7k.

Passaggio 4: saldare la scheda

Disporre e saldare tutti i componenti. Questo può essere un po' complicato, ma ti aiuterà a pianificare in anticipo le tracce con un pezzo di carta millimetrata.

Ho usato una scheda USB per una presa di corrente, ma era piuttosto debole e l'ho sostituita con due pin di intestazione. Ho usato due connettori femmina sulla scheda e ho saldato due pin maschio direttamente a una vecchia presa USB. Questo si è rivelato più affidabile e solido. I colori del cablaggio USB sono:

Nero TerraRosso 5V

Ho anche usato le intestazioni maschio per esporre i pin DHT22 e Relay sulla mia perfboard per collegarli con i cavi dei ponticelli standard.

Assicurati di etichettare ogni pin, alimentazione e connettore di terra nel caso in cui venga scollegato in seguito.

Passaggio 5: montare il circuito stampato

Sul lato della scatola gang, montare la scheda elettronica con viti e/o colla a caldo. Assicurati che il posizionamento sia fatto in modo che i fili del ponticello raggiungano il relè montato all'interno della scatola e che tu possa collegare facilmente il connettore di alimentazione.

Aggiungi un ponticello con termoretraibile al sensore DHT22 con la lunghezza appropriata per la tua situazione. Il mio era lungo circa 8 pollici. Ho usato invece un cavo CAT5 in modo che i cavi potessero essere leggermente piegati in posizione e sarebbero stati indipendenti.

Passaggio 6: codice Arudino

Il codice Arduino usa la mia classe SensorBase, che è disponibile sulla mia pagina Github. Non è necessario utilizzare il mio codice SensorBase. Puoi scrivere direttamente sul server MQTT e su Thingspeak.

Questo progetto presenta tre funzionalità chiave del software:

1. Un server web locale per impostare e visualizzare i valori
2. Server MQTT remoto per inviare e archiviare dati
3. Cruscotto di Thingspeak per la rappresentazione grafica dei dati

Puoi utilizzare una o più di queste funzionalità. Basta regolare il codice se necessario. Questo è il set specifico di codice che ho usato. Dovrai modificare le password e le chiavi API.

• Codice di base del sensore su Github.
• Codice di laboratorio su Github.

Passaggio 7: dashboard di Thingspeak

Configura un account Thingspeak gratuito e definisci una nuova dashboard. Dovrai utilizzare lo stesso ordine degli articoli che ho elencato di seguito, i nomi non contano, ma l'ordine sì.

Se vuoi aggiungere o rimuovere elementi, regola i parametri di Thingspeak nel codice Arduino. È abbastanza semplice e ben documentato sul loro sito web.

Passaggio 8: configurazione di CloudMQTT

Qualsiasi servizio MQTT, o servizio IoT simile come Blynk, funzionerebbe, ma scelgo di utilizzare CloudMQTT per questo progetto. Ho usato CloudeMQTT per molti progetti in passato e, poiché questo progetto verrà consegnato a un amico, ha senso creare un nuovo account che può anche essere trasferito.

Crea un account CloudMQTT e quindi crea una nuova "istanza", scegli la dimensione "Cute Cat" poiché la usiamo solo per il controllo, nessuna registrazione. CloudMQTT ti fornirà un nome server, nome utente, password e numero di porta. (Si noti che il numero di porta non è la porta MQTT standard). Trasferisci tutti questi valori nel tuo codice ESP8266 nelle posizioni corrispondenti, assicurandoti che il caso sia corretto. (seriamente, copia/incolla i valori)

Puoi utilizzare il pannello "Websocket UI" su CloudMQTT per vedere le connessioni del tuo dispositivo, i pulsanti premuti e, nello strano scenario, che ottieni un errore, un messaggio di errore.

Avrai bisogno di queste impostazioni anche durante la configurazione del client MQTT di Android, quindi annota i valori se necessario. Si spera che la tua password non sia troppo complicata da digitare sul telefono. Non puoi impostarlo in CloudMQTT.

Passaggio 9: test finale

Ora dobbiamo testare il dispositivo finale.

Prima di testare qualsiasi cosa, ricontrolla OGNI filo e usa il multimetro in modalità continuità per tracciare tutti i fili. Assicurati che tutto sia collegato a dove pensi che sia collegato. Poiché il relè isola l'alta tensione dalla bassa tensione, non è necessario preoccuparsi di cortocircuitare il microcontrollore.

Ho usato un semplice tester per circuiti da elettricista per verificare che tutto fosse cablato correttamente sul lato dell'alta tensione, e ha anche funzionato bene per testare il mio relè.

Aggiungi il tuo ESP2866 alla tua rete wifi connettendoti al dispositivo tramite il tuo telefono o laptop. Questo utilizza la libreria WifiManager standard e ha tutta la documentazione necessaria nella sua pagina Github.

Usando una lampadina a incandescenza, ho posizionato il mio sensore DHT22 accanto alla lampadina e ho collegato la lampada alla presa. Ciò ha permesso alla temperatura di riscaldarsi rapidamente, facendo scattare il relè per spegnere la lampada e ripetere il processo. Questo è stato molto utile per testare tutto, inclusa la mia connessione wifi.

Il dispositivo dovrebbe attivare correttamente il relè quando la temperatura è troppo bassa e spegnerlo quando la temperatura raggiunge il valore alto. Nei miei test, questo è stato in grado di mantenere la temperatura del nostro laboratorio entro 1 grado Celsius 24 ore al giorno.