ESP32 IoT Water Heater: 12 Hakbang

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:09

Ang Cayenne IoT geyser (Hot Water tank sa USA) ay isang aparato na nagse-save ng kuryente na tutulong sa iyo na subaybayan at kontrolin ang mainit na tubig sa iyong mga sambahayan, kahit na wala ka sa bahay. Papayagan ka nitong buksan at patayin ang iyong geyser, iiskedyul ito upang i-on / i-off sa ilang mga oras, sukatin ang temperatura ng geyser, itakda ang maximum na i-save ang temperatura atbp Ginawa ito para sa mga high pressure na geyser na de-kuryente na may isang solong elemento. Madali itong mabago para sa iba pang mga pagsasaayos ng geyser tulad ng mababang presyon, dalawahang elemento atbp Ang aking geyser ay naka-install din nang patayo.

Para sa kaligtasan, itinago ko ang aking mechanical termostat sa tubo nito. Sinusukat ko ang temperatura ng tubig sa dalawang sensor ng DS18B20, isang nakakabit sa ilalim ng aking geyser, sa ibaba ng elemento, ang isa pa ay nakakabit sa mainit na outlet ng tubig. Hindi mo dapat alisin ang iyong mekanikal na termostat para sa mga kadahilanang pangkaligtasan. Ang pagpapalit ng mekanikal na termostat sa isang elektronikong sensor ay maaaring mapanganib, dahil ang sensor o ang micro controller (maaaring hindi gumana ang hardware o software) at humantong sa mga pagsabog ng singaw na maaaring pumatay sa mga tao.

Ang proyektong ito ay nagsasangkot ng koneksyon ng isang Solid State Relay na seryoso sa iyong elemento ng geyser. Maaaring kailanganin mo ang isang kwalipikadong elektrisista upang gawin ito (Ayon sa Batas). Huwag gumana sa iyong AC (Mains) kung hindi ka sigurado tungkol dito.

Ang iyong ESP32 ay maglalathala ng data sa isang serbisyong tinatawag na Cayenne IoT Cloud sa pamamagitan ng MQTT. Magagamit mo ang dashboard ng Cayenne upang subaybayan at kontrolin ang iyong geyser at iiskedyul ang mga oras ng pag-init.

Mga Pantustos:

• ESP32 Wemos lolin o anumang iba pang ESP32. Gagana rin ang ESP8266 ngunit ang paggana ng touch pin ay hindi gagana. Ang isang Arduino na may WiFi ay dapat ding gawin
• Solid State relay (SSR), na-rate na 30 amp o higit pa
• Heatsink para sa SSR
• 3 (2 ay maaaring gawin) Dalas semiconductor temperatura sensor, DS18B20.
• Casing
• Ang ilang mga jumper cable
• Ang mga electrical cable ay angkop para sa kasalukuyang ng iyong geyser
• Mga bloke ng terminal
• USB power supply para sa ESP32
• Ang baterya ng lithium upang mapagana ang ESP32 kung ang mains ay ng.

Hakbang 1: Kinakailangan ang Mga Kasanayan

Programing ng ESP32 sa Arduino IDE, pag-install ng mga aklatan

Pangunahing electronics

Kaalaman sa mains (Karaniwan AC 110 - 240 volt)

Ilang kaalaman sa cayenne.mydevices.com

Hakbang 2: Profile ng Thermo ng Geysers at Pagkalalagay ng Sensor

Ang mas mainit na tubig ay may mas mababang density kaysa sa malamig na tubig. Samakatuwid ang tubig sa tuktok ng tanke ay magiging mas mainit kaysa sa tubig sa ilalim ng tangke dahil ang mainit na tubig ay tataas. Ang geyser outlet ay normal din sa tuktok at ang papasok sa ibaba na karagdagang nag-aambag sa profile ng init.

Sa aking proyekto, gumamit ako ng tatlong mga sensor ng temperatura. Isa sa ibaba, isa sa itaas at isang sensor ng temperatura sa paligid. Batay sa ilang mga eksperimento, nagpasya akong gamitin ang sensor ng temperatura sa ilalim bilang aking tagapagpahiwatig na ang tangke ay mainit. Ang problema sa tuktok na sensor ay babangon ito nang may ilang degree sa sandaling ang isang mainit na tab ay binuksan ng ilang segundo at maaaring may kaunting mainit na tubig na natitira sa tuktok ng tangke. Maaari kang magpasya na gumamit ng ilang average sa pagitan ng dalawang sensor.

Hakbang 3: Buuin ang Iyong Hardware

Ikonekta ang SSR sa PIN 15 at GND

Ikonekta ang lahat ng 3 sensor ng DS18B20: Dilaw sa PIN 16, Itim sa GND, Pula sa 3.3volt. Gumamit ng isang 4.7KOhms pull up resister sa pagitan ng PIN 16 at 3.3volt. (Tandaan, ang DS18B20 ay isang wire device, at pinapayagan ang maraming isang wire na aparato sa isang bus o pin).

Ikonekta ang iyong restart touch wire sa TO at I-reset ang wire sa T2

Huwag pa ikonekta ang iyong build sa mains (AC). Huwag pa ikabit ang mga sensor sa iyong Geyser. Kailangan mo munang malaman kung aling sensor ang dapat pumunta sa aling posisyon.

Hakbang 4: Magrehistro Bilang isang Gumagamit ng Cayenne

Hindi ito isang cayenne.mydevices.com tutorial. Ang Cayenne ay ang bersyon ng zero na presyo ng mydevices.com

Kung hindi ka pamilyar sa cayenne, maraming impormasyon ang magagamit sa

Kailangan mo munang magparehistro sa cayenne.mydevices.com at makatanggap ng isang pag-login at password.

Ang karagdagang impormasyon tungkol sa cayenne ay magagamit sa

Mahalaga rin na basahin nang mabuti

developers.mydevices.com/cayenne/docs/cayenne-mqtt-api/#cayenne-mqtt-api-using-arduino-mqtt upang idagdag ang cayenne library sa Arduino ID

Hakbang 5: I-install ang Kinakailangan na Mga Aklatan sa Arduino IDE

WiFiManager

Bersyon ng ArduinoJson 6.9.0

CayenneMQTT

OneWire

DallasTemperature

ArduinoOTA

Hakbang 6: I-load ang ESP32 Sketch

Naglalaman ang Sketch ng ESP32 ng maraming code. May kasama itong code para sa

1. https://github.com/tzapu/WiFiManager. Ginagamit ang WiFi manager upang ipaalam sa iyong ESP32 kung ano ang iyong mga kredensyal sa pag-login ng mga access point ng WiFi. Karagdagang ginagamit ito upang makuha ang mga detalye ng CayenneMQTT, mga limitasyon sa temperatura para sa geyser at maiugnay ang 3 Mga sensor ng temperatura sa lokasyon nito (Itaas, ibaba o paligid)
2. Code para sa The cayenne API
3. OTA (Sa paglipas ng mga pag-update sa hangin). Magagawa mong i-update ang firmware sa pamamagitan ng WiFi. Kailangan mong mapunta sa iyong lokal na WiFi, gamit ang parehong computer na ginamit mo upang i-upload ang iyong orihinal na sketch.
4. Pagbasa ng temperatura ng DS18B20.

Ang ArduinoIDE Sketch ay magagamit sa:

Hakbang 7: Idagdag ang Iyong ESP32 sa Cayenne

Maaari ka na ngayong magdagdag ng isang bagong aparato.

Mag-log in sa cayenne.mydevices.com. Sa iyong kaliwa makikita mo ang isang dropdown na menu Magdagdag ng Bago …… Piliin ang Device / Widget. Magbubukas ang isang pahina kung kakailanganin mong pumili magdala ng iyong sariling bagay. Magbubukas ang isang bagong pahina kasama ng iyong mga detalye sa MQTT. Isulat ang iyong MQTT USERNAME, MQTT PASSWORD, CLIENT ID. Kakailanganin mo ito upang makipag-usap sa Cayenne MQTT Broker (Server). Ang iyong MQTT USERNAME at MQTT PASSWORD ay palaging magiging pareho, ngunit ang CLIENT ID ay magkakaiba para sa bawat bagong aparato tulad ng isa pang ESP32, Arduino o Raspberry PI.

Maaari mo ring bigyan ang iyong aparato ng isang pangalan sa form na ito.

Hakbang 8: Patakbuhin ang Iyong Sketch

I-restart ang ESP32

Dapat mo na ngayong makita ang isang bagong access point ng WiFi na tinatawag na "Slim_Geyser_DEV". (Ang ESP 32 ay nasa access point mode / Ad-hoc o hotspot mode) gamit ang iyong mga computer WiFi search / scan.

Mag-log in sa bagong access point na ito. Ang password / Security Key ay password.

Ang iyong browser ay dapat pumunta sa landing page na "192.168.4.1", kung hindi, gawin itong manu-manong.

Pumunta sa Configure WiFi

Dapat buksan na ngayon ang pahina ng pagsasaayos. Dapat itong awtomatikong na-scan para sa iyong access point sa internet, piliin ito, i-type ang password, mga detalye ng Cayenne MQTT. Iwanan ang natitirang pareho. Ang lahat ng mga halagang temp ay sukatan (Deg Celcius).

Pindutin ang save. Susubukan na ngayon ng ESP32 na kumonekta sa iyong wifi at sa Cayenne server.

Idiskonekta mula sa "Slim_Geyser_DEV" at ikonekta ang iyong computer sa iyong access point sa bahay.

Hakbang 9: Pagbuo ng Iyong Cayenne Dashboard

Ngayon dapat kang mag-log in sa cayenne.mydevices.com gamit ang iyong mga kredensyal ng cayenne.

Dapat nakalista ang iyong aparato sa kaliwang menu bar (Ang akin ay Geyser_DEV).

Maaari mo na ngayong idagdag ang lahat ng iyong mga sensor at ang relay (o mga channel) sa iyong dashboard sa pamamagitan ng pag-click sa mga magdagdag ng mga karatula.

Sa channel 0 Icon, i-click ang mga setting at baguhin ang pangalan sa "Geyser Bottom TEMP". Pumili ng angkop na Icon (Temperatura Probe) at piliin ang bilang ng mga decimal bilang 1. Gawin ang pareho para sa channel 1, 2, 5, 6

Para sa Channel 4 at 8, palitan ang bilang ng mga decimal sa 0 at pangalanan ang mga ito ng "** Geyser Status (1 = ON, O = OFF) **"

at "* Auto Heating Mode (0 = Manu-manong, 1 = Auto) *" ayon sa pagkakabanggit.

Ang Channel 3 at 7 ay dapat na mga pindutan

Pumunta sa Magdagdag ng Bagong item sa menu sa kaliwang menu bar, pumunta sa Device / Widget> Mga Custom na Widget> Button

Pangalanan ang Button na "Switch Geyser on / off", Piliin ang Pangalan ng aparato (Geyser_DEV), DATA = Digital actuator, Channel 3, Unit = Digital I / O, Icon = toggle switch. I-click ang idagdag ang Widget.

Gawin ang pareho para sa Channel 7

Ang Channel 9 ay dapat na mai-convert sa isang slider

Pumunta sa Magdagdag ng Bagong item sa menu sa kaliwang menu bar, pumunta sa Device / Widget> Mga Custom na Widget> Slider at piliin ang naaangkop na mga halaga tulad ng sa imahe.

Maaari mo na ngayong ilipat ang iyong mga widget sa paligid.

Hakbang 10: Pag-alam sa Mga Posisyon ng Mga Sensor

Dahil ang tatlong mga sensor ng Temp ay konektado sa parehong pin (One Wire Bus), dapat mong malaman kung anong sensor ang dapat pumunta kung saan.

Suriin ang iyong dashboard ng Cayenne at tandaan ang tatlong temperatura. Dapat sila ay higit pa o mas mababa pareho. Painitin ang isa gamit ang maligamgam na tubig o iyong kamay. Tandaan ang sensor na nag-init sa dashboard. Lagyan ng label ang iyong sensor nang naaayon. Gawin ito para sa iba pang 2 sensor.

Hakbang 11: Paglalaro sa Paikot (Pagsubok) Iyong Dashboard

Maglaro kasama ang mga kontrol sa dashboard. I-toggle ang on / off switch at tingnan kung ang SSR led ay umailaw. Buksan din ang mode ng Auto heating, painit ang ilalim na sensor at tingnan kung ang SSR switch ng kung kailan naabot ang nais na temperatura.

Maaari mo nang ikonekta ang 2 Sensors sa geyser at ang ambient temp sensor sa isang naaangkop na posisyon. Maaari mo ring ikonekta ang SSR sa iyong mains.

Hakbang 12: Pag-iskedyul ng Iyong Geyser

Maaari ka na ngayong mag-iskedyul ng mga on / off na kaganapan kasama ang iyong Geyser

Sa Dashboard, piliin ang Magdagdag ng Bago> Kaganapan