Máy nước nóng ESP32 IoT: 12 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:30

Cayenne IoT geyser (Bình nóng lạnh tại Mỹ) là một thiết bị tiết kiệm điện sẽ hỗ trợ bạn theo dõi và kiểm soát nước nóng của các hộ gia đình, ngay cả khi bạn vắng nhà. Nó sẽ cho phép bạn bật và tắt mạch nước phun, lên lịch bật / tắt vào những thời điểm nhất định, đo nhiệt độ của mạch nước phun, đặt nhiệt độ tiết kiệm tối đa, v.v. Nó được chế tạo cho mạch nước phun điện áp suất cao với một phần tử duy nhất. Nó có thể dễ dàng được sửa đổi cho các cấu hình mạch nước phun khác như áp suất thấp, phần tử kép, v.v. Máy lọc nước của tôi cũng được lắp đặt theo chiều dọc.

Để đảm bảo an toàn, tôi đã giữ bộ điều nhiệt cơ học của mình trong ống của nó. Tôi đo nhiệt độ nước bằng hai cảm biến nhiệt độ DS18B20, một cảm biến được gắn vào đáy mạch nước phun của tôi, bên dưới phần tử, cái còn lại gắn với đầu ra nước nóng. Bạn không bao giờ được tháo bộ điều nhiệt cơ học của mình vì lý do an toàn. Việc thay thế bộ điều nhiệt cơ học bằng cảm biến điện tử có thể nguy hiểm vì cảm biến hoặc bộ điều khiển vi mô (phần cứng hoặc phần mềm có thể hoạt động sai) và dẫn đến nổ hơi có thể giết người.

Dự án này liên quan đến việc kết nối Rơ le trạng thái rắn một cách nghiêm túc với phần tử mạch nước phun của bạn. Bạn có thể cần một thợ điện có trình độ chuyên môn để làm việc đó (Theo Luật). Không hoạt động trên AC (Mains) của bạn nếu bạn không chắc chắn về nó.

ESP32 của bạn sẽ xuất bản dữ liệu lên một dịch vụ gọi là Cayenne IoT Cloud thông qua MQTT. Bạn sẽ có thể sử dụng bảng điều khiển Cayenne để theo dõi và kiểm soát mạch nước phun của mình và lên lịch thời gian làm nóng.

Quân nhu:

• ESP32 Wemos lolin hoặc bất kỳ ESP32 nào khác. ESP8266 cũng sẽ hoạt động nhưng chức năng pin cảm ứng sẽ không hoạt động. Arduino có WiFi cũng nên làm
• Rơ le trạng thái rắn (SSR), xếp hạng 30 amp trở lên
• Tản nhiệt cho SSR
• 3 (2 có thể làm được) Cảm biến nhiệt độ bán dẫn Dalas, DS18B20.
• Vỏ bọc
• Một số cáp jumper
• Cáp điện phù hợp với dòng điện của mạch nước phun của bạn
• Khối thiết bị đầu cuối
• Nguồn điện USB cho ESP32
• Pin Lithium để cấp nguồn cho ESP32 nếu có nguồn điện.

Bước 1: Yêu cầu kỹ năng

Lập trình ESP32 trong Arduino IDE, cài đặt thư viện

Điện tử cơ bản

Kiến thức về nguồn điện (Thông thường AC 110 - 240 volt)

Một số kiến thức về cayenne.mydevices.com

Bước 2: Cấu hình nhiệt của mạch nước phun và vị trí cảm biến

Nước nóng có tỷ trọng thấp hơn nước lạnh. Do đó nước ở trên cùng của bể sẽ nóng hơn nước ở dưới cùng của bể vì nước nóng sẽ dâng lên. Đầu ra của mạch nước phun cũng thường ở trên cùng và đầu vào ở dưới cùng góp phần làm tăng nhiệt độ.

Trong dự án của mình, tôi đã sử dụng ba cảm biến nhiệt độ. Một ở dưới cùng, một ở trên cùng và một cảm biến nhiệt độ môi trường xung quanh. Dựa trên một vài thí nghiệm, tôi quyết định sử dụng cảm biến nhiệt độ đáy làm chỉ báo rằng bể đang nóng. Vấn đề với cảm biến trên cùng là nó sẽ tăng lên vài độ tại thời điểm mở một tab nóng trong vài giây và có thể chỉ còn lại một ít nước nóng ở trên cùng của bình. Bạn có thể quyết định sử dụng một số trung bình giữa hai cảm biến.

Bước 3: Xây dựng phần cứng của bạn

Kết nối SSR với mã PIN 15 và GND

Kết nối cả 3 cảm biến DS18B20: Vàng với PIN 16, Đen với GND, Đỏ với 3.3volt. Sử dụng điện trở kéo lên 4,7KOhms giữa PIN 16 và 3,3volt. (Hãy nhớ rằng, DS18B20 là thiết bị một dây và nhiều thiết bị một dây được phép trên một bus hoặc chân).

Kết nối dây cảm ứng khởi động lại của bạn với TO và Đặt lại dây thành T2

Chưa kết nối bản dựng của bạn với nguồn điện (AC). Chưa gắn các cảm biến vào Geyser của bạn. Trước tiên, bạn cần phải tìm ra cảm biến phải đi đến vị trí nào.

Bước 4: Đăng ký làm người dùng Cayenne

Đây không phải là một hướng dẫn cayenne.mydevices.com. Cayenne là phiên bản không có giá của mydevices.com

Nếu bạn không quen với cayenne, có thêm thông tin tại

Trước tiên, bạn cần đăng ký tại cayenne.mydevices.com và nhận thông tin đăng nhập và mật khẩu.

Thông tin thêm về cayenne có sẵn tại

Điều quan trọng là phải đọc qua

developers.mydevices.com/cayenne/docs/cayenne-mqtt-api/#cayenne-mqtt-api-using-arduino-mqtt để thêm thư viện cayenne vào ID Arduino

Bước 5: Cài đặt các thư viện bắt buộc trong Arduino IDE

WiFiManager

Phiên bản ArduinoJson 6.9.0

CayenneMQTT

OneWire

DallasTempe Nhiệt

ArduinoOTA

Bước 6: Tải bản phác thảo ESP32

Bản phác thảo ESP32 chứa rất nhiều mã. Nó bao gồm mã cho

1. https://github.com/tzapu/WiFiManager. Trình quản lý WiFi được sử dụng để cho ESP32 của bạn biết thông tin đăng nhập điểm truy cập WiFi của bạn là gì. Nó còn được sử dụng để nắm bắt chi tiết CayenneMQTT, giới hạn nhiệt độ cho mạch nước phun và để liên kết 3 cảm biến Nhiệt độ với vị trí của nó (Trên cùng, dưới cùng hoặc môi trường xung quanh)
2. Mã cho API cayenne
3. OTA (Cập nhật qua mạng). Bạn sẽ có thể cập nhật chương trình cơ sở qua WiFi. Bạn cần sử dụng WiFi cục bộ, sử dụng cùng một máy tính mà bạn đã sử dụng để tải lên bản phác thảo ban đầu của mình.

4. Đọc nhiệt độ DS18B20.

Phác thảo ArduinoIDE có sẵn tại:

Bước 7: Thêm ESP32 của bạn vào Cayenne

Bây giờ bạn có thể thêm một thiết bị mới.

Đăng nhập vào cayenne.mydevices.com. Ở bên trái, bạn sẽ thấy menu thả xuống Thêm mới …… Chọn Thiết bị / Tiện ích. Một trang sẽ mở ra mà bạn cần chọn mang theo thứ của riêng mình. Một trang mới sẽ mở ra với các chi tiết MQTT của bạn. Ghi lại MQTT USERNAME, MQTT MẬT KHẨU, ID KHÁCH HÀNG. Bạn sẽ cần điều này để liên lạc với Nhà môi giới Cayenne MQTT (Máy chủ). MQTT USERNAME và MQTT MẬT KHẨU của bạn sẽ luôn giống nhau, nhưng ID KHÁCH HÀNG sẽ khác nhau đối với mỗi thiết bị mới như ESP32, Arduino hoặc Raspberry PI khác.

Bạn cũng có thể đặt tên cho thiết bị của mình trên biểu mẫu này.

Bước 8: Chạy bản phác thảo của bạn

Khởi động lại ESP32

Bây giờ bạn sẽ thấy một điểm truy cập WiFi mới có tên "Slim_Geyser_DEV". (ESP 32 sẽ ở chế độ điểm truy cập / Ad-hoc hoặc chế độ điểm phát sóng) bằng cách sử dụng tìm kiếm / quét WiFi trên máy tính của bạn.

Đăng nhập vào điểm truy cập mới này. Mật khẩu / Khóa bảo mật là mật khẩu.

Trình duyệt của bạn phải chuyển đến trang đích "192.168.4.1", nếu không, hãy làm thủ công.

Đi tới Định cấu hình WiFi

Trang cấu hình bây giờ sẽ mở ra. Nó sẽ tự động quét tìm điểm truy cập internet của bạn, chọn nó, nhập mật khẩu, chi tiết Cayenne MQTT. Giữ nguyên các phần còn lại. Tất cả các giá trị tạm thời là số liệu (Độ Celcius).

Nhấn lưu. Giờ đây, ESP32 sẽ cố gắng kết nối với wifi của bạn và máy chủ Cayenne.

Ngắt kết nối khỏi "Slim_Geyser_DEV" và kết nối máy tính của bạn với điểm truy cập tại nhà.

Bước 9: Xây dựng Bảng điều khiển Cayenne của bạn

Bây giờ bạn nên đăng nhập cayenne.mydevices.com bằng thông tin đăng nhập cayenne của bạn.

Thiết bị của bạn sẽ được liệt kê trên thanh menu bên trái (Của tôi là Geyser_DEV).

Giờ đây, bạn có thể thêm tất cả các cảm biến và rơ le (hoặc các kênh) vào trang tổng quan của mình bằng cách nhấp vào dấu hiệu thêm.

Trên Biểu tượng kênh 0, nhấp vào cài đặt và thay đổi tên thành "Geyser Bottom TEMP". Chọn một Biểu tượng phù hợp (Đầu dò nhiệt độ) và chọn số thập phân là 1. Làm tương tự cho kênh 1, 2, 5, 6

Đối với Kênh 4 và 8, thay đổi số thập phân thành 0 và đặt tên chúng là "** Trạng thái mạch phun (1 = BẬT, O = TẮT) **"

và "* Chế độ Sưởi ấm Tự động (0 = Thủ công, 1 = Tự động) *" tương ứng.

Kênh 3 và 7 phải là các nút

Chuyển đến mục menu Thêm mới trên thanh menu bên trái, đi tới Thiết bị / Tiện ích> Tiện ích tùy chỉnh> Nút

Đặt tên cho Nút "Bật / tắt Geyser", Chọn Tên thiết bị (Geyser_DEV), DATA = Thiết bị truyền động kỹ thuật số, Kênh 3, Đơn vị = I / O kỹ thuật số, Icon = chuyển đổi công tắc. Nhấp vào thêm Widget.

Làm tương tự đối với Kênh 7

Kênh 9 nên được chuyển đổi thành thanh trượt

Vào mục menu Add New trên thanh menu bên trái, chuyển đến Device / Widget> Custom Widget> Slider và chọn các giá trị thích hợp như trong hình ảnh.

Bây giờ bạn có thể di chuyển các vật dụng của mình xung quanh.

Bước 10: Tìm ra vị trí của các cảm biến

Vì ba cảm biến Nhiệt độ được kết nối với cùng một chân (One Wire Bus), bạn nên tìm ra cảm biến nào sẽ đi đến đâu.

Kiểm tra bảng điều khiển Cayenne của bạn và lưu ý ba nhiệt độ. Chúng ít nhiều phải giống nhau. Làm nóng một cái bằng nước ấm hoặc tay của bạn. Lưu ý cảm biến nóng lên trên bảng điều khiển. Gắn nhãn cảm biến của bạn cho phù hợp. Làm điều này cho 2 cảm biến còn lại.

Bước 11: Chơi xung quanh (Thử nghiệm) Trang tổng quan của bạn

Chơi xung quanh với các điều khiển trên bảng điều khiển. Chuyển đổi công tắc bật / tắt và xem liệu đèn LED SSR có sáng không. Đồng thời bật chế độ Tự động làm nóng, làm nóng cảm biến phía dưới và xem liệu công tắc SSR của khi đạt đến nhiệt độ mong muốn.

Bây giờ bạn có thể kết nối 2 Cảm biến với mạch nước phun và Cảm biến nhiệt độ môi trường xung quanh vào một vị trí thích hợp. Bạn cũng có thể kết nối SSR với nguồn điện lưới của mình.

Bước 12: Lên lịch Geyser của bạn

Giờ đây, bạn có thể lên lịch bật / tắt các sự kiện với Geyser của mình

Trên Trang tổng quan, chọn Thêm mới> Sự kiện