HVAC cho Root Cellar: 6 bước

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

Đây là thiết bị giám sát nhiệt độ và độ ẩm trong hầm lạnh hai phòng. Nó cũng điều khiển hai quạt trong mỗi phòng để luân chuyển không khí từ bên ngoài vào mỗi phòng và giao tiếp với một công tắc thông minh trong mỗi phòng được kết nối với một máy phun sương siêu âm. Mục đích là để kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm trong phòng, lý tưởng nhất là duy trì nhiệt độ dưới 5 độ C và độ ẩm khoảng 90%

Thiết bị sử dụng bộ vi điều khiển ESP8266 để đọc các cảm biến nhiệt độ và độ ẩm, điều khiển quạt và hiển thị thông tin qua mạng cục bộ trong một trang web.

Hướng dẫn này sẽ không đi vào chi tiết chính xác vì:

1. Tôi đã quên chụp ảnh khi tôi xây dựng nó, và nó đã được lắp đặt tại nhà của khách hàng!
2. Tình hình của bạn sẽ khác. Điều này có nghĩa là một thiết kế tham chiếu, không được sao chép chính xác.

Quân nhu:

Các phần tôi đã sử dụng là:

• Vi điều khiển NodeMCU 1.0 ESP8266. Bất kỳ ESP8266 nào cũng sẽ hoạt động, miễn là nó có đủ các chân đầu vào và đầu ra kỹ thuật số miễn phí cho thiết kế của bạn. Không phải là chuyện nhỏ khi tìm ra số lượng chân cắm còn trống, một số chân cắm bị hở, nhưng được sử dụng trong quá trình khởi động hoặc truyền nối tiếp.
• bảng tạo mẫu
• dây, đầu nối
• ổ cắm đầu cái để giữ ESP8266 và làm đầu nối cảm biến
• Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm DHT22
• Cảm biến nhiệt độ DS18B20 để sử dụng bên ngoài
• cáp CAT5 không cấu trúc để đi dây cảm biến
• Điện trở 690 ohm để hạn chế dòng cổng FET
• Điện trở 10K để kéo lên đường dữ liệu DHT22
• Điện trở 2,2K để kéo lên đường dữ liệu DS18B20
• Trình điều khiển nguồn IRLU024NPBF HEXFET
• Quạt San Ace 80 48VDC
• MeanWell 48VDC 75 watt cấp nguồn cho quạt cấp nguồn
• bộ sạc điện thoại 5v ăn thịt người để cấp nguồn cho ESP8266 và các cảm biến
• điốt khác trên quạt để ngăn chặn EMF trở lại (có thể là P6KE6 TVS?)

Nếu bạn muốn có thêm liên kết đến bất kỳ liên kết nào trong số này, hãy bình luận và tôi sẽ thêm chúng.

Bước 1: Xây dựng - Đi dây vi điều khiển và cảm biến

Mạch được xây dựng trên bảng tạo mẫu, tuân theo các kỹ thuật tương tự như các kỹ thuật này.

1. Bố trí các thành phần trên bảng tạo mẫu để cho phép dễ dàng đi dây trong bước tiếp theo. Tôi đã không để lại đủ không gian xung quanh các trình điều khiển MOSFET và hệ thống dây điện hơi chật.
2. Hàn các tiêu đề cái vào đúng vị trí, bằng cách cắm chúng vào NodeMCU như một đồ gá để lấy một vài chân cắm xuống. Sau đó, gỡ bỏ NodeMCU và kết thúc tất cả các chân. Tôi chỉ sử dụng ổ cắm trên các chân được sử dụng cho nguồn và đầu vào / đầu ra. Điều này giúp đảm bảo thiết bị được cắm đúng hướng mỗi lần.
3. Hàn đầu nối đực với nguồn điện 5VDC.
4. Hàn một đầu nối cái phù hợp với bo mạch gần ESP8266 Vin và các chân nối đất, sau đó hàn dây nối mỏng giữa đầu nối 5VDC và đất vào các chân ổ cắm phù hợp. Cân nhắc việc đặt đầu nối này sao cho nó nằm trên cổng USB của NodeMCU. Bạn KHÔNG muốn cấp nguồn cho NodeMCU từ nguồn điện này và USB cùng một lúc. Nếu bạn đặt đầu nối ở một vị trí không thuận tiện, bạn sẽ khó vô tình làm điều này hơn.
5. Hàn các đầu nối nam 3 chân gần các chân ESP8266 D1, D2 và D3. Để lại nhiều chỗ cho các điện trở kéo và tất cả dây móc.
6. Xây dựng các đầu nối phù hợp từ các tiêu đề cái cho các đầu nối cảm biến. Tôi đã sử dụng độ dài 4 chân, với một chân đã bị loại bỏ để làm cho các cảm biến bị khóa nên chúng có thể được kết nối không chính xác. Tôi đặt nguồn 3,3V và nối đất trên chân 1 và 4 của mỗi đầu nối và dữ liệu trên chân 2. Tốt hơn là đặt 3,3V và nối đất cạnh nhau và dữ liệu trên chân 4, vì vậy nếu một cảm biến được kết nối ngược, không có thiệt hại sẽ được thực hiện.
7. Hàn các điện trở kéo lên giữa 3,3V và đường dữ liệu cho mỗi cảm biến. DHT22 sử dụng pullup 10K và DS18B20 (ở 3.3V) thích pullup 2.2K.
8. Hàn dây nối giữa các chân nối đất của mỗi đầu nối và với chân nối đất của ổ cắm NodeMCU.
9. Hàn nối dây giữa các chân 3,3V của mỗi đầu nối và chân 3,3 của NodeMCU.
10. Dây móc hàn từ chân dữ liệu của một đầu nối DHT22 đến chân D1 của ổ cắm NodeMCU
11. Hàn nối dây từ chân dữ liệu của đầu nối DHT22 khác đến chân D2 của ổ cắm
12. Hàn nối dây từ chân dữ liệu của đầu nối DS18B20 đến chân D3.
13. Đo từ các vị trí lắp đặt cảm biến đã lên kế hoạch đến nơi thiết bị sẽ ở.
14. Cấu tạo dây nịt có độ dài phù hợp. Tôi thực hiện việc này bằng cách tách một đoạn cáp ethernet CAT 5 ra, đặt 3 sợi dây vào mâm cặp của máy khoan và xoắn chúng lại với nhau. Điều này mang lại cho cáp cảm biến mới một số độ bền cơ học chống lại sự gấp khúc và đứt dây.
15. Hàn cảm biến vào một đầu của dây và đầu dây cái vào đầu kia. Hãy cẩn thận với việc gán mã pin. Ngoài ra, đặt một số giảm căng thẳng trên mỗi đầu, ví dụ như keo silicon, epoxy hoặc keo nóng. Keo silicon có lẽ là tốt nhất - keo nóng thực sự có thể hấp thụ độ ẩm và epoxy có thể ngấm vào đầu nối.

Bước 2: Xây dựng - Trình điều khiển quạt

Thiết kế này sử dụng quạt 48 volt vì hai lý do:

• chúng đã có sẵn và dường như có chất lượng cao hơn / hiệu quả hơn so với các quạt 12V thông thường hơn trong đống rác của chúng tôi
• chúng sử dụng ít dòng điện hơn so với quạt điện áp thấp hơn, vì vậy dây có thể mỏng hơn

Quạt điện áp thấp hơn có thể là lựa chọn tốt hơn trong thiết kế của bạn.

Phần này đi vào khá chi tiết về việc xây dựng mạch điều khiển bằng cách sử dụng đầu ra kỹ thuật số 3 volt từ NodeMCU để cấp nguồn cho quạt 48 volt. Ngoài phần mềm, phần này là phần độc đáo nhất của thiết bị. Lúc đầu, bạn có thể thu được lợi ích từ việc xây dựng mạch trên breadboard.

1. Di chuyển sang phía bên kia của ổ cắm NodeMCU, xác định vị trí cho đầu nối nguồn 48V vào. Nó phải liền kề với nơi sẽ lắp nguồn điện và một đường ray nối đất trên bảng tạo mẫu. Chưa hàn vào vị trí.
2. Kiểm tra sơ đồ ở trên để hiểu cách bạn sẽ kết nối tất cả các thành phần này.
3. Đặt bốn điện trở 690 ohm gần với các chân D5, D6, D7 và D8. Đừng hàn chúng xuống.
4. Đặt bốn bóng bán dẫn vào bảng tạo mẫu.
5. Đặt bốn điốt kẹp vào bảng tạo mẫu. Đối với mỗi diode, căn chỉnh cực dương với rãnh của bóng bán dẫn và cực âm để một dây dẫn từ nó sẽ có một đường dẫn rõ ràng đến đường ray điện 48V.
6. Bốn đầu nối cho quạt, đầu nối dương (+) với đường sắt 48V và đầu nối âm (-) với nguồn của FET và cực dương diode
7. Bây giờ điều chỉnh tất cả các vị trí đó cho đến khi mọi thứ được đặt tốt và có đủ chỗ để chạy tất cả các dây nối.
8. Hàn đầu tiên của bốn mạch trình điều khiển vào vị trí. Sẽ không sao nếu những người khác rơi ra khi bạn lật bàn cờ xung quanh. Các bước tiếp theo tập trung vào một trong các mạch dẫn động. Một khi nó hoạt động, bạn có thể chuyển sang những cái khác.

9. Sử dụng dây nối hoặc dây dẫn của các thành phần, hàn một mạch điều khiển quạt:

   1. một đầu của điện trở giới hạn dòng cổng vào chân D5 của Node MCU
   2. đầu kia của điện trở vào cổng FET
   3. cống của FET xuống đất
   4. nguồn của FET đến cực dương của diode và cực âm của đầu nối quạt

10. Sử dụng đồng hồ vạn năng kiểm tra các kết nối. Kiểm tra tất cả các kết nối có điện trở bằng không, nhưng đặc biệt kiểm tra không có mạch ngắn:

    1. KHÔNG kháng không giữa 3 chân của FET
    2. KHÔNG có điện trở bằng không trên đầu nối quạt từ âm sang dương và điện trở bằng không từ dương sang âm cho thấy diode đang hoạt động.
    3. Mở mạch từ mỗi chân FET đến 48V
11. Kiểm tra lại mạch theo một số cách khác.
12. Kết nối nguồn điện 5V với bảng tạo mẫu.
13. Nối cực âm của đồng hồ vạn năng với đất.
14. Cắm nguồn điện 5V. Xác minh có 5 vôn trên chân Vin
15. Kết nối nguồn điện 48V và quạt. Những quạt này có một số mô-men xoắn khởi động, vì vậy hãy giữ nó bằng một cái kẹp. Nó có thể bắt đầu khi bạn cấp nguồn cho mạch.
16. Chèn tạm thời một đầu của đoạn dây móc vào ổ cắm cho chân D5. Nối đất cho chốt bằng cách cắm đầu dây còn lại vào chốt nối đất. Nếu quạt đang chạy, nó sẽ dừng lại, vì bạn đã tắt FET.
17. Di chuyển dây từ đất đến VIN. Quạt sẽ khởi động.
18. Mừng thành công của bạn, tháo nguồn, hoàn thành và kiểm tra các mạch trình điều khiển quạt còn lại. Chúng được điều khiển bởi các chân D6, D7 và D8 tương ứng.

Bước 3: Chương trình NodeMCU và cấu hình ban đầu

1. Tải xuống các tệp Sketch đính kèm vào một dự án Arduino mới, biên dịch và tải vào NodeMCU.

   tệp pagehtml.h thứ hai chứa javascript ở dạng một chuỗi lớn nằm trong bộ nhớ ESP8266 và là máy chủ của trang web

2. KHÔNG cấp nguồn cho NodeMCU từ bảng. Ngắt nguồn 5V khỏi bảng tạo mẫu.
3. Ngắt kết nối 48V khỏi bo mạch chính.
4. Cắm NodeMCU vào ổ cắm, kết nối cáp USB của bạn và flash NodeMCU
5. Mở màn hình nối tiếp Arduino ở 115200 baud.
6. Sử dụng điện thoại thông minh, máy tính xách tay hoặc máy tính bảng, kết nối với mạng RootCellarMon sẽ xuất hiện dưới dạng NodeMCU hoạt động như một điểm truy cập wi-fi. Mật khẩu là "opensesame". Tôi đang sử dụng thư viện IOTWebConf tiện lợi để cho phép cấu hình SSID và mật khẩu mạng của bạn.
7. Sau đó, sử dụng trình duyệt web trên thiết bị của bạn, điều hướng đến http: 192.168.4.1. Bạn sẽ thấy một trang như hình trên nhưng có lỗi từ các cảm biến. Nhấp vào liên kết Cấu hình ở dưới cùng.

8. Làm việc qua màn hình cấu hình để đặt thông số mạng SSID và mật khẩu của bạn, sau đó nhấp vào ÁP DỤNG. Kết nối lại với mạng wi-fi bình thường của bạn. Bạn sẽ thấy một cái gì đó như thế này trên màn hình nối tiếp Arduino:

   Mật khẩu chưa được đặt trong cấu hình

   Trạng thái thay đổi từ: 0 thành 1 Thiết lập AP: RootCellarMon Với mật khẩu mặc định: AP Địa chỉ IP: 192.168.4.1 Trạng thái thay đổi từ: 0 thành 1 Kết nối với AP. Đã ngắt kết nối khỏi AP. Yêu cầu được chuyển hướng đến 192.168.4.1 Đã yêu cầu đối số trang không tồn tại '/favicon.ico' (GET): 0 Trang cấu hình được yêu cầu. Kết xuất 'iwcThingName' với giá trị: RootCellarMon Hiển thị 'iwcApPassword' với giá trị: Hiển thị 'iwcWifiSsid' với giá trị: Hiển thị SSID của bạn 'iwcWifiPassword' với giá trị: Kết xuất 'iwcApTimeout' với giá trị: 30 Kết xuất 'tasmota1' tasmota với giá trị: Dấu phân cách kết xuất Dấu phân cách kết xuất Biểu mẫu xác thực. Đang cập nhật cấu hình Giá trị của arg 'iwcThingName' là: RootCellarMon iwcThingName = 'RootCellarMon' Giá trị của arg 'iwcApPassword' là: opensesame iwcApPassword đã được đặt Giá trị của arg 'iwcWifiSsid' là: SSID iwcWifiSifiSid 'iassoad' Giá trị SSID iwcWifiSfiSid của bạn: mật khẩu wi-fi của bạn iwcWifiPassword đã được đặt Giá trị của arg 'iwcApTimeout' là: 30 iwcApTimeout = '30 'Giá trị của arg' tasmota1 'là: tasmota1 =' 'Giá trị của arg' tasmota2 'là: tasmota2 =' 'Đang lưu cấu hình' iwcThingName '=' RootCellarMon 'Saving config' iwcApPassword '= Save config' iwcWifiSsid '=' your SSID 'Saving config' iwcWifiPassword '= Saving config' iwcApTimeout '=' 30 'Saving config' tasmota1 '=' 'Saving config' tasmota2 'tasmota2' = '' Cấu hình đã được cập nhật. Trạng thái thay đổi từ: 1 thành 3 Đang kết nối với [SSID của bạn] (mật khẩu bị ẩn) Trạng thái thay đổi từ: 1 thành 3 Địa chỉ IP được kết nối WiFi: 192.168.0.155 Trạng thái thay đổi từ: 3 thành 4 Chấp nhận kết nối Trạng thái thay đổi từ: 3 thành 4

9. Ghi lại địa chỉ IP được gán cho thiết bị của bạn. Ở trên, nó là 192.168.0.155.
10. Kết nối lại máy tính xách tay / máy tính bảng / điện thoại của bạn với mạng bình thường nếu nó chưa kết nối.
11. Duyệt đến địa chỉ mới của thiết bị, 192.168.1.155 trong trường hợp của tôi. Bạn sẽ thấy trang chính một lần nữa.

Bước 4: Kết nối tất cả với nhau

1. Ngắt kết nối cáp USB.
2. Kết nối nguồn 5 volt. Và làm mới trang web. Bạn sẽ thấy nhịp tim tăng lên thường xuyên.
3. Đèn LED trên ESP8266 sẽ nhấp nháy 5 giây một lần khi nó đọc các cảm biến.
4. Kết nối các cảm biến và bạn sẽ bắt đầu nhận được các kết quả đọc. Ban đầu tôi có một DHT22 bên ngoài, nhưng thấy nó không đáng tin cậy, vì vậy đã chuyển sang DS18B20 đơn giản hơn và được bảo vệ tốt hơn.
5. Nếu bạn gặp sự cố với các kết quả đọc, bạn có thể ngắt kết nối nguồn 5V, cấp nguồn cho NodeMCU bằng USB và tải các bản phác thảo ví dụ cho từng cảm biến để khắc phục sự cố. Nó hầu như luôn luôn là một dây xấu.
6. Kết nối nguồn 48V và quạt. Bấm vào các nút điều khiển quạt.
7. Xây dựng hai công tắc thông minh dựa trên Tasmota. Tôi đã sử dụng công tắc Sonoff Basic. Có các hướng dẫn về cách flash chúng bằng Tasmota ở những nơi khác, bao gồm cả trang riêng của arendst.
8. Tham khảo danh sách khách hàng của bộ định tuyến của bạn và xác định các địa chỉ IP được chỉ định cho mỗi công tắc thông minh. Đặt các địa chỉ này là dành riêng để các thiết bị chuyển mạch luôn nhận được cùng một địa chỉ.
9. Hãy thử điều khiển trực tiếp các công tắc thông minh, chẳng hạn như

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

• Nhấp vào Định cấu hình ở cuối trang chính và đặt địa chỉ cho các công tắc thông minh như được hiển thị trong ảnh chụp màn hình ở trên. Chỉ địa chỉ IP, phần còn lại của URL được tích hợp trong phần mềm chạy trên ESP8266. Bạn có thể cần người dùng: mật khẩu của "admin": "opensesame", hoặc bất kỳ thứ gì bạn đã đổi mật khẩu, để truy cập trang Cấu hình.

Bước 5: Cài đặt

Tôi gắn các bộ phận của thiết bị trên một miếng ván ép nhỏ, với nắp của hộp đựng thực phẩm bằng nhựa ở giữa ván ép và nắp. Sự sắp xếp này đã được bắt vít vào tường của hầm rễ. Vì nắp hơi lệch ra khỏi tường nên thân hộp đựng thực phẩm có thể dễ dàng được chụp vào để tạo thành hộp bảo vệ. Tất cả hệ thống cáp được chuyển qua nắp cố định tới bảng mạch.

Các cảm biến và hệ thống dây quạt được gắn chặt vào tường một cách lỏng lẻo, vì công việc trong tương lai được lên kế hoạch trong hầm gốc - có thể là tường trát và giá đỡ bổ sung.

Bước 6: Tóm tắt

Đây là một thử nghiệm, vì vậy chúng tôi không biết phần nào của hệ thống sẽ được chứng minh cuối cùng.

Một số lưu ý đầu tiên về cách làm cho thành công dễ dàng hơn:

• Những người hâm mộ có thể không cần thiết. Đối lưu tự nhiên có thể là đủ. Các cửa hút gió và thoát khí lần lượt được đặt gần sàn và trần nhà để khí nóng thoát ra ngoài và không khí lạnh đưa vào.
• Đảm bảo rằng wi-fi vẫn ổn trong hầm gốc trước khi bắt đầu dự án. Trong trường hợp của chúng tôi, chúng tôi cần cài đặt một bộ mở rộng wifi trong căn phòng phía trên hầm gốc.
• Nếu wi-fi không tốt, có thể yêu cầu thiết kế tần số vô tuyến có dây hoặc khác.
• Sơn bo mạch mà các thành phần được gắn trên đó, hoặc sử dụng nhựa hoặc vật liệu nào đó ít bị ảnh hưởng bởi độ ẩm.
• Bốn quạt chạy tiêu thụ khoảng 60 watt, nguồn điện có thể đạt hiệu suất ít nhất là 80%. Vì vậy, hệ thống sưởi bên trong vỏ tối đa là 20% * 60 hoặc 12 watt. Quá nóng không phải là một vấn đề, đặc biệt là trong hầm lạnh. Nếu trường hợp của bạn kín gió hơn, bạn có thể muốn khoan một số lỗ thông gió.
• Có những dự án bổ sung cảm biến môi trường vào phích cắm thông minh dựa trên Tasmota. Một trong số đó có thể là một thay thế tốt cho ứng dụng này.