След години на ползотворна работа, беше взето решение да представим нашия първи продукт за управление на климата в умния дом — интелигентен термостат за управление на подово отопление.
Какво е това устройство?
Това е интелигентен термостат за всяко електрическо подово отопление до 3кВт. Управлява се чрез приложение, уеб страница, HTTP, MQTT, затова лесно се интегрира във всички системи за умни домове. За най-популярните ще разработим плъгини.
Можете да управлявате не само електрическото подово отопление, но и термоглавата на водяното подово отопление, котела или електрическата сауна. Също така, с помощта на nrf термостатът ще може да комуникира с различни сензори. В момента в разработка са почти всички сензори, свързани с климата. Тъй като устройството е базирано на ESP, решихме, че ще е неуместно да ограничаваме възможностите за персонализация на потребителите. Затова ще направим така, че потребителят да може да превключи устройството в режим на разработчик и да инсталира друга фърмуер, например, с поддръжка на HomeKit или странични проекти.
*след инсталиране на странични фърмуери с поддръжка на HomeKit или други популярни проекти, възстановяването на оригиналната версия не е възможно чрез ОТА (Over-the-Air).
Сложности, с които се сблъскахме
Да кажем, че не сме имали, би било глупаво. Ще направя опит да опиша най-сложните проблеми, които възникнаха, и как ги решихме.
Корпусът на устройството представляваше сложна задача. И що се отнася до ресурсите, и по отношение на времето (разработвахме около година).
На пазара имаше много варианти. И най-популярният – 3D печат. Нека да разгледаме:
Класически 3D печат. Качеството не е на ниво, а скоростта на производство също. Използвахме 3D печат за прототипи, но за производствени цели това не беше подходящо.
Фотополимерен 3D принтер. Тук качеството е многократно по-добро, но идва със завишена цена. Прототипите, отпечатани на подобен принтер, струваха около 4000₽, и това е само една част от корпуса от две. Можете да купите собствен принтер, което ще понижи цената, но все пак цената остава космическа, а скоростта неудовлетворителна.
Отливане в силикон. Считахме, че това е оптималният вариант. Качеството беше на ниво, цената висока, но не критична. Дори беше поръчана първа партида от 20 корпуса за полеви изпитания.
Но всичко се промени случайно. В един от вечерите, случайно публикувах във вътрешния чат за разработчици, че с корпусите има проблем, цената е висока. И на следващия ден колега ми написа на лично, че има приятел на приятеля си, който има ТПА (термопласт автомат). И е възможно в първоначалния етап да се изработи преса форма за него. Това съобщение промени всичко!
И преди това разглеждах използването на ТПА, но ме спираше не толкова необходимостта да поръчам партида от минимум 5000 бр. (въпреки че, ако се постараеш, може да се намери и по-малко през китайците). Мен ме спираше цената на пресата форма. Около $5000. Тази сума не бях готов да платя наведнъж. Сумата за преса формата през нашия новосъздаден колега не беше космическа, варираше около $2000-$2500. Освен това, той ни дойде на среща и се споразумяхме, че заплащането ще бъде на вноски. Така проблемът с корпусите беше решен.
Втората и не по-малко важна сложност, с която се сблъскахме, е хардуерът.
Не може да се изброи количеството ревизии на хардуера. По скромни сметки, представеният вариант е седмият, без да считаме междинните. В него се опитахме да решим всички недостатъци, выявени в процеса на изпитания.
Така, преди смятах, че в хардуерния „watchdog” няма нужда. Сега без него устройството не може да го пуснем в сериен: поради капризността на избраната от нас платформа.
И още аналогов вход на ESP. По-рано мислех, че всеки пин на ESP е универсален. Но при ESP само един аналогов пин. На практика разбрах това, което доведе до преработка и повторна поръчка на печатни платки.
Първата версия на печатните платки
Втората версия на печатните платки
Предпоследната версия на печатните платки, където се наложи спешно да решим проблемите с аналоговия пин
Що се отнася до софтуера, тук също имаше куп подводни камъни.
Например, периодичното откъсване на ESP. Когато пингът до нея работи, страницата не се отваря. Решението е едно - презаписване на библиотеката. Възможно е да има и други, но всички опитани от нас не дадоха резултат.
Втората значима проблема, която е странно, е количеството запитвания към ESP при отваряне на страницата. Използвайки GET или AJAX, установихме, че броят на запитванията стана неуместно голям. Поради това ESP се държеше непредсказуемо, можеше просто да се рестартира или да обработва заявка няколко секунди. Решението беше да преминем на уеб сокети. След това броят на запитванията намаля значително.
Третият проблем е уеб интерфейсът. Повече информация за него ще бъде предоставена в отделна статия, която ще бъде публикувана по-късно.
Засега само ще спомена, че най-оптималният вариант в момента е да се използва VUE.JS.
Този фреймворк е най-подходящият от всички, които сме тествали.
Варианти на интерфейса можете да видите по линковете по-долу:
Създаването на термостата
След преодоляване на всички трудности, стигнахме до следния резултат:
Конструкция
Термостатът се състои от три платки (модули):
- Управляваща;
- Управлявана;
- Платка за дисплей.
Управляваща – платка, на която са разположени ESP12, хардуерният "watchdog" и nRF24 за работа с бъдещите сензори. В началото устройството поддържа цифровия сензор DS18B20. Но предвидихме възможност за свързване на аналогови сензори от трети страни. В едно от бъдещите обновления на софтуера на устройството ще добавим възможността да използваме сензори, доставяни с термостати от трети производители.
Управлявана – платка за захранване и управление на натоварването. Там разположихме захранващ блок от 750 мА, терминали за свързване на температурни сензори и реле на 16А за управление на натоварването.
Дисплей – на етапа на разработка избрахме 2.4 инча.
За него можете лесно да намерите информация в интернет. От себе си добавям, че е удобен почти за всички, освен за цената. Дисплеят с размер 2.4 инча струва около 1200₽, което се отразява неблагоприятно на крайната цена.
Така че бе взето решение да направим аналог, съобразен с нашите нужди, но с по-ниска цена. Вярно е, че ще трябва да го програмираме по класически начин, а не от средата на Nextion Editor. Това е по-трудно, но сме готови за това.
Аналогът ще бъде матрица от 2.4 инча с тъчскрийн и платка с STM32 на борда за управление и за намаляване на натоварването на ESP12. Всичкото управление ще бъде аналогично на Nextion по UART, с 32MB памет и пълноценна флашка за запис на логове.
Модулната конструкция позволява лесно да смените един от модулите и на изхода получавате съвсем друго устройство.
Например, вече има варианти “плата 2” в няколко изпълнения:
- Вариант 1 – за подово отопление. Захранване от 220в. Релето управлява всякакво натоварване след себе си.
- Вариант 2 – за водно подово отопление или клапан на батерия. Захранване от 24в променлив ток. Управление на клапан на 24в.
- Вариант 3 – захранване от 220в. Управление на отделна линия, например котел или електрическа сауна.
Следсловие
Не съм професионален разработчик. Успях да обединя хора с една цел. По-голямата част от тях работят за идеята; за да направят нещо наистина стойностно; нещо, което ще бъде полезно на крайните потребители.
Сигурен съм, че на някого не му харесва дизайна на корпуса; на някого – външния вид на страницата. Това е ваше право! Но преминахме през целия този път сами, през постоянна критика на това, което правим, и най-важното — защо. Ако нямате такива въпроси, както по-горе в текста, ще се радваме да общуваме в коментарите.
Конструктивната критика е добра и сме благодарни за нея.
История на възникването на идеята . За заинтересованите:
- По всички въпроси: група в Telegram
- Следете новините: информационен канал Telegram
И да, ние се наслаждаваме на това, което правим.
Източник: habr.com
