Po několika letech plodné práce jsme se rozhodli představit veřejnosti náš první produkt pro správu klimatu v chytrém domě — chytrý termostat pro řízení podlahového topení.
Co je to za zařízení?
Jedná se o chytrý termostat pro jakékoli elektrické podlahové topení do 3 kW. Ovládá se přes aplikaci, webovou stránku, HTTP, MQTT, což usnadňuje integraci do všech systémů chytré domácnosti. Pro ty nejpopulárnější vyvineme pluginy.
Lze ovládat nejen elektrické podlahové topení, ale i termostatickou hlavici pro vodní podlahové topení, kotel nebo elektrickou saunu. Díky nRF bude termostat schopen komunikovat s různými senzory. V současnosti vyvíjíme téměř všechny senzory související s klimatem. Jelikož je zařízení založeno na ESP, rozhodli jsme se, že uživatelům nebudeme odebírat možnosti přizpůsobení. Proto zařídíme, aby uživatel mohl přepnout zařízení do režimu vývojáře a nainstalovat jiný firmware, například s podporou HomeKit nebo jiných projektů.
*Po instalaci alternativních firmware s podporou HomeKit nebo jiných populárních projektů není možné se vrátit k originálnímu firmware přes OTA (Over-the-Air).
Obtíže, kterým jsme čelili
Bylo by hloupé tvrdit, že žádné nebyly. Pokusím se popsat nejvýznamnější problémy, které se objevily, a jak jsme je vyřešili.
Korpus pro zařízení byl složitým úkolem. A to jak po stránce zdrojů, tak po stránce času (vývoj trval asi rok).
Na trhu bylo spousta variant. Nejoblíbenější jsou 3D tisky. Zkusme si spočítat:
Klasický 3D tisk. Kvalita je podprůměrná, rychlost výroby také. Používali jsme 3D tisk pro prototypy, ale pro výrobu to nebylo použitelné.
Fotopolymerní 3D tiskárna. Kvalita je několikanásobně lepší, ale cena je vysoká. Prototypy vytištěné na takové tiskárně stály kolem 4000 ₽ a to byla jen jedna část z dvou. Můžete si zakoupit vlastní tiskárnu, což sníží cenu, ale stále zůstane astronomická a rychlost nespokojená.
Lití do silikonu. Považovali jsme to za optimální řešení. Kvalita byla na úrovni, cena vysoká, ale ne kritická. Dokonce byla objednána první série 20 korpusů pro terénní testy.
Ale náhoda všechno změnila. Jeden večer jsem náhodou v interním chatu pro vývojáře zveřejnil, že máme problém s kryty, cena je vysoká. A druhý den mi kolega napsal do soukromé zprávy, že má přítel jeho přítele TPA (termoplastická automata). A můžeme na prvním stupni vyrobit formu pro něj. Tato zpráva změnila všechno!
Už předtím jsem zvažoval použití TPA, ale odrazovala mě nejen potřeba objednat minimálně 5000 kusů (i když pokud se snažíte, můžete najít i méně přes Číňany). Odrazovala mě cena formy. Přibližně 5000 dolarů. Tuto částku jsem nebyl připraven zaplatit najednou. Částka za formu přes našeho nového kolegu nebyla astronomická, pohybovala se kolem 2000–2500 dolarů. Kromě toho nám vyšel vstříc a domluvili jsme se, že platba bude ve splátkách. Tak byl problém s kryty vyřešen.
Druhá a neméně důležitá složitost, se kterou jsme se setkali, je hardware.
Nedá se spočítat počet revizí hardwaru. Podle skromných odhadů je tento variant sedmý, nepočítaje mezistupně. V něm jsme se snažili vyřešit všechny nedostatky zjištěné během zkoušek.
Dříve jsem si myslel, že v hardwarovém "watchdogu" není potřeba. Teď bez něj zařízení nejde do výroby: kvůli náročnosti vybrané platformy.
Ještě analogový vstup na ESP. Dříve jsem si myslel, že každý pin ESP je univerzální. Ale ESP má jen jeden analogový pin. Na to jsem přišel během praxe, což vedlo k předělání a přetisknutí desek.
První verze tištěných desek
Druhá verze tištěných desek
Předposlední verze tištěných desek, kde bylo nutné naléhavě řešit problémy s analogovým pinem
Co se týče softwaru, tak i tady bylo spousta skrytých problémů.
Například občasné odpojení ESP. Přitom ping na ni probíhá, stránka se neotevře. Řešení je jedno – přepsání knihovny. Možná existují i jiné, ale všechno, co jsme vyzkoušeli, nepřineslo výsledky.
Druhým významným problémem je, paradoxně, počet dotazů na ESP při otevření stránky. Při používání GET nebo ajaxu jsme zjistili, že se počet dotazů stával nepříjemně vysokým. To způsobovalo, že se ESP chovalo nepředvídatelně, mohlo se jednoduše restartovat nebo zpracovávat dotaz několik sekund. Řešením bylo přejít na webové sockety. Po této změně se počet dotazů snížil několikanásobně.
Třetí problém je webové rozhraní. Více informací o něm bude v samostatném článku, který bude zveřejněn později.
Zatím mohu říci, že v současnosti je nejoptimálnějším řešením použít VUE.JS.
Tento framework je nejvhodnější ze všech, které jsme vyzkoušeli.
Možnosti rozhraní si můžete prohlédnout na odkazech níže
Vytvoření termostatu
Po překonání všech potíží jsme dospěli k tomuto výsledku:
Konstrukce
Termostat se skládá ze tří desek (modulů):
- Řídicí;
- Ovládaná;
- Deska displeje.
Řídicí je deska, na které jsou umístěny ESP12, hardwarový 'watchdog' a nRF24 pro komunikaci s budoucími senzory. Na začátku zařízení podporuje digitální senzor DS18B20. Byla však zajištěna možnost připojit analogové senzory od třetích výrobců. A v jedné z budoucích aktualizací softwaru zařízení přidáme možnost používat senzory dodávané s termostaty třetích výrobců.
Ovládaná je deska napájení a řízení zátěže. Obsahuje napájecí zdroj o výkonu 750 mA, terminály pro připojení snímačů teploty a relé na 16 A pro řízení zátěže.
Displej V etapě vývoje jsme zvolili o velikosti 2.4 palce.
O něm lze snadno najít informace na internetu. Od sebe dodám, že je pohodlný téměř pro všechny, s výjimkou ceny. Displej o velikosti 2.4 palce stojí kolem 1200₽, což se negativně odráží na konečné ceně.
Takže bylo rozhodnuto vytvořit analogový model podle našich potřeb, ale s nižší cenou. Pravda, programování se bude muset provádět klasickým způsobem, nikoliv z prostředí Nextion Editor. To je složitější, ale jsme na to připraveni.
Analogem bude matice 2.4 palce s dotykovou obrazovkou a deska se STM32 na palubě pro její řízení a snížení zátěže na ESP12. Všechno ovládání bude podobné jako u Nextion přes UART, také paměť 32 MB a plnohodnotná flash karta pro ukládání logů.
Modulární konstrukce umožňuje snadno vyměnit jeden z modulů a výstupem je úplně jiný přístroj.
Například už existují varianty „desky 2“ v několika provedeních:
- Možnost 1 – pro podlahové vytápění. Napájení ze 220V. Relé řídí jakékoli zatížení za sebou.
- Možnost 2 – pro vodní podlahové vytápění nebo ventil radiátoru. Napájení ze 24V střídavého proudu. Řízení ventilu na 24V.
- Varianta 3 – napájení ze 220V. Řízení samostatné linie, například kotlem nebo elektrickou saunou.
Poznámka na závěr
Nejsem profesionální vývojář. Svedl jsem lidi s jedním cílem. Většina z nich pracuje pro myšlenku; abychom udělali něco opravdu hodnotného; něco, co bude užitečné koncovému uživateli.
Jsem si jistý, že se někomu design skříně nebude líbit; někomu – vzhled stránky. To je vaše právo! Ale tuto cestu jsme prošli sami, skrze neustálou kritiku toho, co děláme, a co je nejdůležitější — proč. Pokud nejsou takové otázky, jako jsou uvedeny výše, budeme rádi za diskusi v komentářích.
Konstructivní kritika je dobrá a jsme za ni vděční.
Historie vzniku nápadu . Pro zájemce:
- Všechny dotazy: skupina na Telegramu
- Sledujte novinky: informační kanál Telegram
A ano, užíváme si to, co děláme.
Zdroj: habr.com
