Khóa liên động thời tiết cho hệ thống sưởi tại nhà - IoT RasPi Zero & ESP12: 5 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:34

Câu chuyện

Cần lưu ý,

Dự án này dựa vào việc bạn có một RaspberryPi Zero chạy một máy chủ tự động hóa gia đình Domoticz (khá dễ thực hiện) với nút đỏ và được thiết lập như một Nhà môi giới MQTT.

Tại sao viết giới thiệu này?

Để giới thiệu giải pháp của tôi về cách tôi đã tiết kiệm một số chi phí sưởi ấm / sử dụng năng lượng và gieo mầm suy nghĩ vào bạn, vì vậy nó có thể được áp dụng vào nhà bạn hoặc sửa đổi cho phù hợp với nhu cầu của bạn.

Tổng quat

Vào những tháng mùa Xuân và mùa Thu, nơi nhiệt độ không khí bên ngoài có thể vào khoảng 11 độC, tôi nhận thấy ngôi nhà của tôi bị thất thoát nhiệt độ bên ngoài rất ít hoặc không có. Tôi cũng nhận thấy rằng vào buổi sáng, hệ thống sưởi sẽ bật lên trong một thời gian (lên đến 30 phút) sau đó tắt cho đến ngày hôm sau. Tôi thấy đây là một sự lãng phí năng lượng vì vào một ngày nắng hoặc khi nhiệt độ trên 12degC bên ngoài ngôi nhà sẽ tự nhiên ấm lên đến nhiệt độ dễ chịu. Thông thường, đây sẽ là thời điểm trong năm mà tôi sẽ tắt hệ thống sưởi để tiết kiệm lượng gas sử dụng. Dự án này là để tự động hóa quá trình này dựa trên nhiệt độ không khí bên ngoài cục bộ và sử dụng một số cảm biến nhiệt độ hiện có trong gia đình của tôi, dự án có lợi thế là biết nhiệt độ được dự đoán và hành động theo nó nhưng nếu ngôi nhà bị mất quá nhiều nhiệt độ, nó sẽ cho phép sưởi ấm để trở lại.

Điều kiện dự án

• Sử dụng dòng điện cục bộ bên ngoài nhiệt độ không khí
• Sử dụng dự báo cục bộ nhiệt độ bên ngoài không khí
• Ngăn quá trình đun nóng hoạt động nhưng không ảnh hưởng đến quá trình sản xuất nước nóng
• tính đến điều kiện hộ gia đình (nhưng không quá nhạy cảm)

Bước 1: Thiết lập dịch vụ phần cứng / phần mềm

1. Raspberry Pi Zero chạy như một MQTT Broker với Domoticz và Node-Red hoàn chỉnh với cảm biến cục bộ (Phòng 1) loại Dallas 18b20.
2. ESP12 chạy chương trình Arduino IDE, bộ điều khiển này cũng tiến hành khóa liên động với hệ thống sưởi tại được đặt trong tủ nơi có van điều khiển hệ thống sưởi. Điều này cũng có một cảm biến Dallas cục bộ (Phòng 2) cho phòng bên cạnh.
3. ESP01 chạy chương trình Arduino IDE để truyền các kết quả đo nhiệt độ / độ ẩm cục bộ trong phòng từ cảm biến DHT22 (Phòng 3).

Bước 2: Truy xuất dữ liệu

Các kết quả đọc nhiệt độ của phòng 1, 2 và 3 được gửi đến máy chủ tự động hóa nhà Domoticz để ghi dữ liệu và dễ dàng xem. Kết quả này được gửi qua tin nhắn MQTT bằng DomoticzJSONformat, tôi sử dụng nút đỏ để tạo kết quả đọc nhiệt độ trung bình của 3 phòng sau đó được -được truyền qua MQTT tới các khách hàng quan tâm (ESP12 là một) và tới Domoticz để ghi nhật ký.

Máy chủ Domoticz cũng kết nối với OpenWeatherMap để truy xuất điều kiện thời tiết địa phương (10 phút một lần), Domoticz cũng gửi lại dữ liệu này qua chủ đề MQTT “out”, tuy nhiên, kích thước của thông báo này lớn nên tôi sử dụng nút đỏ để thay đổi và xóa dữ liệu này để chỉ chứa thông tin nhiệt độ, thông tin này được gửi về một chủ đề mà ESP12 đã đăng ký. Ngoài ra, nút màu đỏ này sẽ kết nối với OpenWeatherMap và truy xuất dữ liệu dự báo cho khu vực của tôi, một lần nữa dữ liệu nhận được này rất chi tiết và chứa thông tin trong 5 ngày nên tôi sử dụng nút màu đỏ để điều chỉnh điều này xuống dự báo nhiệt độ 3/6 giờ tiếp theo và một lần nữa truyền lại là về chủ đề tương tự như trên.

Bước 3: Khóa liên động sưởi ấm vật lý

ESP12 nằm trong cùng một tủ có bồn chứa nước nóng và các kết nối dây dẫn cho van / bộ điều nhiệt. Là người có kinh nghiệm trong các hệ thống điều khiển điện, tôi đã lần theo đường cáp để phát hiện ra cáp bộ điều nhiệt của phòng chính, tôi đã chạy một cáp định mức chính phù hợp với hộp điều khiển của mình và lắp đặt một rơ le mà ESP12 có thể điều khiển. Tôi đã đấu dây nối tiếp rơ le ESP12 với bộ điều nhiệt trong phòng để nó có thể giữ cho quá trình sưởi được tắt nếu cần. Ngoài ra, tôi lo lắng về việc "điều gì sẽ xảy ra nếu ESP12 không thành công" vì vậy tôi đã đặt một công tắc vật lý song song với rơ le để tôi có thể khôi phục lại các điều kiện bình thường nếu cần (tôi chưa cần phải làm như vậy).

Bước 4: Vận hành phần mềm

ESP12 có một số điểm đặt cho nhiệt độ bên ngoài hiện tại, nhiệt độ dự báo 3 giờ, nhiệt độ dự báo 6 giờ và nhiệt độ trung bình trong nhà.

Xem lưu đồ.

Tóm lại, hệ thống sưởi sẽ bị tắt nếu nhiệt độ bên ngoài trên 10,5degC và nhiệt độ trung bình trong nhà trên 19,4degC (Bộ điều nhiệt của tôi được đặt thành 19,5degC) HOẶC dự báo trong ngày là trên 11degC. Hệ thống sưởi được bật nếu các giá trị đọc khác nhau nằm dưới các điểm đặt thấp hơn một chút so với các điểm đặt đã đề cập trước đó để giảm bớt phiền toái khi chuyển đổi.

Bước 5: Phát triển trong tương lai?

• Cân nhắc xem trời có nắng hay không, khi ngôi nhà không có nắng thì điểm đặt có thể bị hạ xuống.
• điều kiện gió?
• kết hợp ghi đè từ xa