HVAC for rotkjeller: 6 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:20

Dette er en enhet for å overvåke temperatur og fuktighet i en kaldkjeller med to rom. Den styrer også to vifter i hvert rom som sirkulerer luft fra utsiden til hvert rom, og kommuniserer med en smart bryter i hvert rom som er koblet til en ultralydister. Målet er å kontrollere temperaturen og fuktigheten i rommet, ideelt sett for å holde temperaturen under 5C og luftfuktigheten på omtrent 90%

Enheten bruker en ESP8266 mikrokontroller for å lese temperatur- og fuktighetssensorene, for å drive viftene og for å presentere informasjonen over det lokale nettverket på en webside.

Denne instruksen kommer ikke inn på nøyaktige detaljer fordi:

1. Jeg glemte å ta bilder mens jeg bygde det, og det er installert hjemme hos klienten nå!
2. Situasjonen din vil være annerledes. Dette er ment som en referansedesign, for ikke å bli nøyaktig duplisert.

Rekvisita:

Delene jeg brukte er:

• NodeMCU 1.0 ESP8266 mikrokontroller. Enhver ESP8266 vil fungere, så lenge den har nok ledige digitale inngangs- og utgangspinner for designet ditt. Det er ikke trivielt å finne ut hvor mange pinner som ER ledige, noen er utsatt, men brukes under oppstart eller seriell overføring.
• prototypebrett
• ledninger, kontakter
• kvinnelig toppstikkontakt for å holde ESP8266 og lage sensorkontakter
• DHT22 temperatur- og fuktighetssensorer
• DS18B20 temperatursensor for utendørs bruk
• dekonstruert CAT5 -kabling for sensorkabler
• 690 ohm motstander for å begrense FET gate strøm
• 10K motstander til pullup DHT22 datalinje
• 2.2K motstand for å trekke opp DS18B20 datalinje
• IRLU024NPBF HEXFET driver
• San Ace 80 48VDC vifter
• MeanWell 48VDC 75 watt strømforsyning til strømvifter
• kannibalisert 5v telefonlader for å drive ESP8266 og sensorer
• diverse dioder på tvers av viften for å forhindre tilbake EMF (kanskje P6KE6 TVS?)

Hvis du vil ha flere lenker til noen av disse, kommenter så legger jeg dem til.

Trinn 1: Konstruksjon - Mikrokontroller og sensorkabler

Kretsen er konstruert på prototypebord, etter teknikker som ligner disse.

1. Legg komponentene på prototypebrettet for å gjøre det enkelt å koble til i neste trinn. Jeg forlot ikke nok plass rundt MOSFET -driverne, og ledningene ble litt stramme.
2. Lodd de kvinnelige hodene på plass ved å koble dem til NodeMCU som en jigg for å få noen få pinner slått ned. Fjern deretter NodeMCU og fullfør alle pinnene. Jeg brukte bare stikkontakter på pinnene som brukes til strøm og inngang/utgang. Dette bidro til å sikre at enheten ble plugget inn med riktig retning hver gang.
3. Lodd en hankontakt til 5VDC -strømforsyningen.
4. Lodd en matchende hunnkontakt til brettet i nærheten av ESP8266 Vin- og bakkepinner, og lodd deretter den tynne tilkoblingskabelen mellom kontakten 5VDC og jordet til de matchende stikkontaktene. Vurder å plassere denne kontakten slik at den er i veien for USB -porten på NodeMCU. Du vil IKKE koble NodeMCU fra denne strømforsyningen og USB samtidig. Hvis du setter kontakten på et upraktisk sted, vil det være vanskeligere for deg å gjøre dette ved et uhell.
5. Lodd 3 -pins hanhoder nær ESP8266 D1, D2 og D3 pins. La det være god plass til pullup -motstandene og all tilkoblingstråd.
6. Konstruer matchende kontakter fra kvinnelige overskrifter for sensoroppkoblingene. Jeg brukte 4 -pinslengder, med en pin fjernet for å få sensorene til å bli tastet slik at de kunne kobles feil. Jeg satte 3,3V forsyning og jord på pinne 1 og 4 på hver kontakt, og data på pinne 2. Det ville være bedre å sette 3,3V og jord ved siden av hverandre og data på pinne 4, så hvis en sensor ble koblet bakover, ingen skade ville bli gjort.
7. Lodd pullup -motstandene mellom 3,3V og datalinjer for hver sensor. DHT22 bruker en 10K pullup, og DS18B20 (ved 3.3V) liker en 2.2K pullup.
8. Loddetilkoblingstråd mellom jordpinnene på hver kontakt og til en jordet pinne på NodeMCU -kontakten.
9. Loddetilkoblingskabel mellom 3.3V -pinnene på hver kontakt og 3.3 -pinnen på NodeMCU.
10. Loddetilkoblingstråd fra datapinnen til en DHT22 -kontakt til pinne D1 på NodeMCU -kontakten
11. Loddetilkoblingstråd fra datapinnen til den andre DHT22 -kontakten til pinne D2 på kontakten
12. Loddetilkoblingstråd fra datapinnen til DS18B20 -kontakten til pinne D3.
13. Mål fra de planlagte sensorinstallasjonsstedene til hvor enheten skal være.
14. Konstruer ledningsnett av passende lengde. Jeg gjør dette ved å skille ut en lengde på CAT 5 ethernet -kabel, sette 3 av ledningene i boret på boret og vri dem sammen. Dette gir den nye sensorkabelen en viss mekanisk styrke mot å bli knekt og en ledning brytes.
15. Lodd sensoren i den ene enden av ledningen, og en kvinnelig overskrift i den andre. Vær forsiktig med pin -tildelingen. Legg også en strekkavlastning på hver ende, for eksempel silikonfylling, epoxy eller varmt lim. Silikonforsegling er sannsynligvis best - varmt lim kan faktisk suge opp fuktighet, og det kan komme epoksy inn i kontakten.

Trinn 2: Konstruksjon - viftedrivere

Denne designen bruker 48 volt vifter av to grunner:

• de var tilgjengelige, og så ut til å være høyere kvalitet / mer effektive enn de mer vanlige 12V -viftene i søppelet
• de bruker mindre strøm enn vifter med lavere spenning, så ledninger kan være tynnere

Lavere spenningsvifter kan være et bedre valg i designen din.

Denne delen går i detalj i konstruksjonen av drivkretsen ved hjelp av en 3 volt digital utgang fra NodeMCU for å drive en 48 volt vifte. Annet enn programvaren, er denne delen den mest unike delen av enheten. Du kan tjene på å bygge kretsen på et brødbrett først.

1. Når du flytter til den andre siden av NodeMCU -kontakten, bestemmer du stedet for den innkommende 48V -strømkontakten. Det skal ligge i nærheten av der strømforsyningen skal monteres og en jordskinne på prototypebrettet. Ikke lodd på plass ennå.
2. Undersøk skjemaet ovenfor for å forstå hvordan du vil koble til alle disse komponentene.
3. Plasser de fire 690 ohm motstandene nær pinnene D5, D6, D7 og D8. Ikke lodd dem ned ennå.
4. Plasser de fire transistorene i prototypebrettet.
5. Plasser de fire klemmediodene i prototypebrettet. For hver diode justerer du anoden med avløpet til transistoren og katoden, slik at en ledning fra den vil ha en fri bane til 48V kraftskinne.
6. Fire kontakter for viftene, den positive (+) kontakten til 48V-skinnen og den negative (-) til kilden til FET og diodeanoden
7. Juster nå alle disse stedene til alt er godt plassert og det er plass til å kjøre alle tilkoblingskabler.
8. Lodd den første av fire førerkretser på plass. Det er OK hvis de andre faller ut mens du snur brettet rundt. De neste trinnene er fokusert på en av drivkretsene. Når den er funksjonell, kan du gå videre til de andre.

9. Ved å bruke tilkoblingskabelen eller ledningene til komponentene, lodder du en vifte -driverkrets:

   1. den ene enden av portstrømbegrensningsmotstanden til pinnene D5 på Node MCU
   2. den andre enden av motstanden til porten til FET
   3. drenering av FET til bakken
   4. FET -kilden til diodenes anode og negativet til viftekontakten

10. Kontroller tilkoblingene med et multimeter. Kontroller at alle tilkoblinger har null motstand, men sjekk spesielt at det ikke er noen kortslutninger:

    1. IKKE null motstand mellom de 3 pinnene på FET
    2. IKKE null motstand over viftekontakten fra negativ til positiv, og null motstand fra positiv til negativ som viser at dioden fungerer.
    3. Åpen krets fra hver FET -pin til 48V
11. Dobbeltsjekk kretsen på en annen måte.
12. Koble 5V strømforsyningen til prototypekortet.
13. Koble det negative på multimeteret til bakken.
14. Koble til 5V strømforsyningen. Kontroller at det er 5 volt på Vin -pinnen
15. Koble til 48V strømforsyning og en vifte. Disse viftene har et oppstartsmoment, så hold den nede med en klemme. Det kan starte når du slår på kretsen.
16. Sett midlertidig den ene enden av et stykke tilkoblingstråd inn i kontakten til pinne D5. Jord pinnen ved å sette den andre enden av ledningen i jordpinnen. Hvis viften var i gang, burde den stoppe, ettersom du har slått av FET.
17. Flytt ledningen fra bakken til VIN. Viften skal starte.
18. Feir suksessen, fjern strømmen, og fullfør og test de resterende vifte -driverkretsene. De drives av pinnene D6, D7 og D8.

Trinn 3: Program NodeMCU og Initial Configuration

1. Last ned de vedlagte Sketch -filene i et nytt Arduino -prosjekt, kompiler og last inn i NodeMCU.

   den andre pagehtml.h -filen inneholder javascript i form av en enorm streng som ligger i ESP8266 -minnet og er server med websiden

2. IKKE koble NodeMCU fra brettet. Koble 5V -forsyningen fra prototypekortet.
3. Koble 48V fra hovedkortet.
4. Koble NodeMCU til kontakten, koble til USB -kabelen og blits NodeMCU
5. Åpne Arduino seriell skjerm på 115200 baud.
6. Koble til RootCellarMon-nettverket med en smarttelefon, bærbar PC eller nettbrett som skal vises som NodeMCU fungerer som et wi-fi-tilgangspunkt. Passordet er "opensesame". Jeg bruker det fasjonable IOTWebConf -biblioteket for å tillate konfigurasjon av nettverkets SSID og passord.
7. Deretter bruker du en nettleser på enheten og navigerer til http: 192.168.4.1. Du bør se en side som vist ovenfor, men med feil fra sensorene. Klikk på konfigurasjonskoblingen nederst.

8. Arbeid gjennom konfigurasjonsskjermen for å angi nettverksparameterne SSID og passord, og klikk deretter på SØK. Koble til ditt normale wi-fi-nettverk igjen. Du bør se noe slikt på Arduino seriell skjerm:

   Passordet ble ikke angitt i konfigurasjonen

   Stat endres fra: 0 til 1 Konfigurere AP: RootCellarMon Med standardpassord: AP IP -adresse: 192.168.4.1 Status endret fra: 0 til 1 Tilkobling til AP. Koblet fra AP. Forespørsel om omdirigering til 192.168.4.1 Forespurte ikke-eksisterende side '/favicon.ico' argumenter (GET): 0 Konfigurasjonsside forespurt. Gjengivelse av 'iwcThingName' med verdi: RootCellarMon Gjengivelse 'iwcApPassword' med verdi: Gjengivelse 'iwcWifiSsid' med verdi: SSID -gjengivelse 'iwcWifiPassword' med verdi: Gjengivelse 'iwcApTimeout' med verdi: 30 Rendering 'tasmota1 med verdi: Rendering separator Rendering separator Valideringsskjema. Oppdaterer konfigurasjonsverdien for arg 'iwcThingName' er: RootCellarMon iwcThingName = 'RootCellarMon' Verdi av arg 'iwcApPassword' er: opensesame iwcApPassword ble satt Verdien av arg 'iwcWifiSsid' er: SSID iwcWifiSsid = 'nizi: ditt wi-fi-passord iwcWifiPassword ble angitt Verdien av arg 'iwcApTimeout' er: 30 iwcApTimeout = '30 'Verdien av arg' tasmota1 'er: tasmota1 =' 'Verdien av arg' tasmota2 'er: tasmota2 =' 'Lagringskonfigurasjon' iwcThingName '=' RootCellarMon 'Lagrer konfigurasjon' iwcApPassword '= Lagrer konfigurasjon' iwcWifiSsid '=' SSID 'Lagrer konfigurasjon' iwcWifiPassword '= Lagrer konfigurasjon' iwcApTimeout '=' 30 'Lagrer konfigurasjon' tasmota1 '=' Lagre konfigurasjon ' = '' Konfigurasjonen ble oppdatert. Status endres fra: 1 til 3 Koble til [SSID] (passordet er skjult) Status endret fra: 1 til 3 WiFi -tilkoblet IP -adresse: 192.168.0.155 Status endres fra: 3 til 4 Godta tilkobling Status endret fra: 3 til 4

9. Legg merke til IP -adressen som er tilordnet enheten din. Over er det 192.168.0.155.
10. Koble den bærbare datamaskinen/nettbrettet/telefonen til det vanlige nettverket hvis den ikke allerede har det.
11. Bla til den nye adressen til enheten, 192.168.1.155 i mitt tilfelle. Du bør se hovedsiden igjen.

Trinn 4: Koble det hele sammen

1. Koble fra USB -kabelen.
2. Koble til 5 volt strøm. Og oppdater nettsiden. Du bør se hjerterytmen øke regelmessig.
3. Lysdioden på ESP8266 skal blinke hvert 5. sekund mens den leser sensorene.
4. Koble sensorene, og du bør begynne å få avlesninger. Opprinnelig hadde jeg en DHT22 utenfor, men fant den upålitelig, så byttet til den enklere og bedre beskyttede DS18B20.
5. Hvis du har problemer med avlesninger, kan du koble fra 5V strøm, drive NodeMCU med USB og laste inn eksempler på skisser for hver sensor for å feilsøke problemet. Det er nesten alltid en dårlig ledning.
6. Koble til 48V strøm og vifter. Klikk på viftekontrollknappene.
7. Bygg to Tasmota-baserte smarte brytere. Jeg brukte Sonoff Basic -brytere. Det er opplæringsprogrammer om hvordan du blinker dem med Tasmota andre steder, inkludert arends egen side.
8. Rådfør deg med ruterenes klientliste, og identifiser IP -adressene som er tildelt hver smart switch. Sett disse adressene som reservert, slik at bryterne alltid får samme adresse.
9. Prøv å kontrollere de smarte bryterne direkte, for eksempel

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

• Klikk på Konfigurer nederst på hovedsiden, og angi adressene for de smarte bryterne som vist i skjermbildet ovenfor. Bare IP -adressen, resten av URL -en er bygget i programvaren som kjører på ESP8266. Du trenger kanskje bruker: passord for "admin": "opensesame", eller hva du endret passordet til, for å få tilgang til konfigurasjonssiden.

Trinn 5: Installasjon

Jeg monterte delene av enheten på et lite stykke kryssfiner, med lokket på en matbeholder i plast mellom kryssfiner og lokket. Dette arrangementet ble skrudd fast på veggen i rotkjelleren. Fordi lokket er litt av veggen, kan matbeholderen lett klikkes på for å gi et beskyttende etui. All kabling føres gjennom det faste lokket til kretskortet.

Sensorene og vifteledningene ble festet løst til veggene, ettersom det er planlagt fremtidig arbeid i rotkjelleren - muligens pussede vegger og ytterligere hyller.

Trinn 6: Oppsummering

Dette er et eksperiment, så vi vet ikke hvilke deler av systemet som vil vise seg til slutt.

Noen første notater om hvordan du gjør suksess enklere:

• Fansen er kanskje unødvendig. Naturlig konveksjon kan være tilstrekkelig. Inntaks- og avtrekksventilene er plassert nær henholdsvis gulv og tak, slik at varm luft tømmes og kald luft bringes inn.
• Sørg for at wi-fi er OK i rotkjelleren før du starter prosjektet. I vårt tilfelle måtte vi installere en wifi -forlenger i rommet over rotkjelleren.
• Hvis wi-fi ikke er bra, kan det være nødvendig med en kablet eller annen radiofrekvensdesign.
• Mal brettet komponentene er montert på, eller bruk plast eller noe mindre påvirket av fuktighet.
• Fire vifter som går, bruker omtrent 60 watt, strømforsyningen er sannsynligvis minst 80% effektiv. Så oppvarming inne i saken er maksimalt 20% * 60 eller 12 watt. Overoppheting bør ikke være et problem, spesielt i en kald rotkjeller. Hvis saken din er mer lufttett, vil du kanskje bore noen ventilasjonshull.
• Det er prosjekter som legger til miljøsensorer til Tasmota-baserte smarte plugger. En av dem kan være et godt alternativ for denne applikasjonen.