Efter flere års produktivt arbejde blev det besluttet at præsentere vores første produkt til klimastyring i det smarte hjem for offentligheden — en smart termostat til styring af gulvvarme.
Hvad er dette for en enhed?
Dette er en smart termostat til enhver elektrisk gulvvarme op til 3 kW. Den styres gennem en app, webside, HTTP, MQTT, hvilket gør den nemt at integrere i alle smarte hjemsystemer. For de mest populære systemer vil vi udvikle plugins.
Man kan styre ikke kun elektrisk gulvvarme, men også termostater til vandbaseret gulvvarme, kedler eller el-saunaer. Desuden vil termostaten ved hjælp af nrf kunne kommunikere med forskellige sensorer. I øjeblikket er næsten alle sensorer relateret til klimaet under udvikling. Da enheden er baseret på ESP, har vi besluttet, at det ikke ville være passende at frarøve brugerne tilpasningsmuligheder. Derfor sørger vi for, at brugeren kan sætte enheden i udviklertilstand og installere en anden firmware, eksempelvis med support til HomeKit eller tredjepartsprojekter.
*efter installation af tredjepartsfirmware med support til HomeKit eller andre populære projekter, kan tilbagevenden til den originale firmware ikke gennemføres via OTA (Over-the-Air).
Udfordringer, vi mødte
At sige, at der ikke var nogen, ville være tåbeligt. Jeg vil forsøge at beskrive de mest komplekse problemer, der er opstået, og hvordan vi løste dem.
Kabinet til enheden var en kompleks opgave. Både med hensyn til ressourcespild og tidsforbrug (vi brugte omkring et år på udviklingen).
Der var mange muligheder på markedet. Den mest populære var 3D-print. Lad os overveje følgende:
Klassisk 3D-print. Kvaliteten er utilstrækkelig, og produktionshastigheden er det også. Vi brugte 3D-print til prototyper, men det var ikke egnet til produktion.
Fotopolymer 3D-printer. Her er kvaliteten mange gange bedre, men prisen stiger. Prototyper, der er printet på en sådan printer, kostede omkring 4000₽, og det er kun én del af to af kabinettet. Man kan købe sin egen printer, hvilket nedsætter prisen, men prisen vil stadig være astronomisk, og hastigheden utilfredsstillende.
Silicone støbning. Vi anså dette for at være den optimale løsning. Kvaliteten var på niveau, prisen høj, men ikke kritisk. Der blev faktisk bestilt den første part på 20 kabinetter til felttests.
Men tilfældet ændrede alt. En aften offentliggjorde jeg ved en fejltagelse i den interne chat for udviklerne, at der var problemer med kabinetterne, og prisen var for høj. Og næste dag skrev en kollega til mig i privat besked, at en ven af hans ven havde en TPA (termoplast automat). Og der kunne laves en presseform til den i første omgang. Denne besked ændrede alt!
Jeg overvejede allerede at bruge TPA, men det afholdt mig ikke kun fordi, at jeg skulle bestille en batch på minimum 5000 stk. (selvom det var muligt at finde mindre gennem kineserne). Det var prisen for presseformen, der stoppede mig. Omkring $5000. Jeg var ikke klar til at betale dette beløb på én gang. Beløbet for presseformen gennem vores nyetablerede kollega var ikke astronomisk, det lå omkring $2000-$2500. Desuden gik han os i møde, og vi aftalte, at betalingen ville ske i rater. Derfor blev problemet med kabinetterne løst.
Den anden og ikke mindre vigtige kompleksitet, vi stod overfor, var hardwaren.
Antallet af revisioner af hardwaren er ikke til at tælle. Efter beskedne beregninger er den viste version den syvende, ikke medregnet de mellemliggende. Her har vi forsøgt at løse alle de mangler, der blev identificeret under testene.
Tidligere mente jeg, at der ikke var behov for en hardware 'watchdog'. Nu kan enheden ikke gå i produktion uden den, på grund af den lunefulde platform, vi har valgt.
Desuden er der den analoge indgang til ESP. Tidligere troede jeg, at hvert pin på ESP var universel. Men ESP har kun en analog pin. Det måtte jeg finde ud af gennem praksis, hvilket førte til omskrivning og nybestilling af printplader.
Den første version af printpladerne
Den anden version af printpladerne
Næstsidste version af printpladerne, hvor vi hastigt måtte løse problemerne med den analoge pin
Hvad angår softwaren, så var der også mange faldgruber.
For eksempel, perioden afbrudt forbindelse til ESP. Selvom pingen til den går igennem, åbner siden ikke. Løsningen er én – omskrivning af biblioteket. Der kan være andre muligheder, men alle vi har prøvet, gav ikke resultat.
Det andet væsentlige problem, mærkeligt nok, er antallet af anmodninger til ESP ved åbning af siden. Ved at bruge GET eller ajax stødte vi på, at antallet af anmodninger blev urimeligt stort. På grund af dette opførte ESP sig uforudsigeligt, kunne simpelthen genstarte eller behandle anmodningen i flere sekunder. Løsningen var at skifte til websockets. Efter dette faldt antallet af anmodninger drastisk.
Det tredje problem er webgrænsefladen. Mere information om den vil være i en separat artikel, som udgives senere.
Indtil videre vil jeg sige, at den mest optimale løsning i øjeblikket er at bruge VUE.JS.
Denne ramme er den mest passende af alle, vi har testet.
Grænseflademuligheder kan ses på linkene nedenfor
Udviklingen af termostaten
Efter at have overvundet alle vanskeligheder, er vi nået frem til dette resultat:
Konstruktion
Termostaten består af tre kort (moduler):
- Kontrolkort;
- Kontrolleret;
- Displaykort.
Kontrolkort – kortet, hvor ESP12, hardware 'watchdog' og nRF24 er placeret for at arbejde med fremtidige sensorer. Ved opstart understøtter enheden den digitale sensor DS18B20. Men vi har sørget for muligheden for at tilslutte analoge sensorer fra tredjepartsleverandører. Og i en af de fremtidige softwareopdateringer til enheden vil vi tilføje muligheden for at bruge sensorer, der leveres med termostater fra tredjepartsproducenter.
Kontrolleret – strømstyrings- og belastningsstyringskort. Her har vi placeret en strømforsyning på 750mA, terminaler til tilslutning af temperaturfølere og et relæ på 16A til belastningsstyring.
Skærm – i udviklingsfasen valgte vi 2,4 tommer.
Man kan nemt finde information om det på internettet. Jeg vil tilføje, at det er praktisk for næsten alle, undtagen prisen. Et display på 2,4 tommer koster omkring 1200₽, hvilket ikke påvirker slutprisen positivt.
Så det blev besluttet at lave en analog til vores behov, men til en lavere pris. Dog skal det programmeres på den klassiske måde, og ikke fra Nextion Editor. Det er sværere, men vi er klar til det.
Analogen vil være en 2,4 tommers matrix med touch-skærm og et kort med STM32 om bord til at styre det og reducere belastningen på ESP12. Alt styres som Nextion via UART, også med 32mb hukommelse og et komplet flashkort til logfiler.
Den modulære konstruktion gør det nemt at skifte en af modulerne, hvilket resulterer i en helt anden enhed.
For eksempel er der allerede varianter af 'plade 2' i flere versioner:
- Mulighed 1 – til gulvvarme. Strøm fra 220v. Relæet styrer enhver belastning bagefter.
- Mulighed 2 – til vandbåren gulvvarme eller radiatorventil. Strøm fra 24v vekselstrøm. Styring af ventilen på 24v.
- Mulighed 3 – strøm fra 220v. Styring af en separat linje, f.eks. kedel eller el-sauna.
Efterord
Jeg er ikke professionel udvikler. Jeg har været i stand til at samle folk med et fælles mål. For det meste arbejder alle for ideen; for at skabe noget virkelig værdifuldt; noget der vil være nyttigt for den endelige bruger.
Jeg er sikker på, at nogen ikke vil kunne lide designet af kabinet; for nogle er det udseendet af siden. Det er jeres ret! Men vi har gennemgået hele denne rejse selv, gennem konstant kritik af hvad vi gør, og vigtigst af alt — hvorfor. Hvis der ikke er sådanne spørgsmål som nævnt tidligere, vil vi være glade for at chatte i kommentarerne.
Konstruktiv kritik er godt, og vi er taknemmelige for det.
Historien bag ideen . For interesserede:
- For alle spørgsmål: gruppe på Telegram
- Følg med i nyhederne: informationskanal på Telegram
Og ja, vi nyder det, vi laver.
Kilde: habr.com
