Nach mehreren Jahren erfolgreicher Arbeit wurde entschieden, unser erstes Produkt zur KlimaĂŒberwachung in einem Smart Home der Ăffentlichkeit vorzustellen - ein smarter Thermostat zur Steuerung der FuĂbodenheizung.
Was ist das fĂŒr ein GerĂ€t?
Das ist ein smarter Thermostat fĂŒr jede elektrische FuĂbodenheizung bis 3 kW. Er wird ĂŒber eine App, eine Webseite, HTTP, MQTT gesteuert und lĂ€sst sich somit leicht in alle Smart Home Systeme integrieren. FĂŒr die beliebtesten werden wir Plugins entwickeln.
Man kann nicht nur die elektrische FuĂbodenheizung steuern, sondern auch den Thermokopf der wasserbasierten FuĂbodenheizung, den Kessel oder die Elektro-Sauna. AuĂerdem kann der Thermostat ĂŒber nrf mit verschiedenen Sensoren kommunizieren. Aktuell entwickeln wir nahezu alle klimarelevanten Sensoren. Da das GerĂ€t auf ESP basiert, haben wir entschieden, es den Nutzern zu ermöglichen, das GerĂ€t in den Entwicklermodus zu versetzen und eine andere Firmware zu installieren, zum Beispiel mit UnterstĂŒtzung fĂŒr HomeKit oder andere Projekte.
*Nach der Installation von Drittanbieter-Firmware mit UnterstĂŒtzung fĂŒr HomeKit oder andere beliebte Projekte ist eine RĂŒckkehr zur Originalversion ĂŒber OTA (Over-the-Air) nicht möglich.
Die Herausforderungen, mit denen wir konfrontiert waren
Zu sagen, dass es keine gab, wÀre dumm. Ich werde versuchen, die schwierigsten Probleme zu beschreiben, die aufgetreten sind, und wie wir sie gelöst haben.
Das GehĂ€use fĂŒr das GerĂ€t war eine komplexe Aufgabe. Sowohl in Bezug auf Ressourcen als auch auf Zeit (wir haben etwa ein Jahr daran gearbeitet).
Es gab eine Vielzahl von Optionen auf dem Markt. Die beliebteste ist der 3D-Druck. Lassen Sie uns rechnen:
Klassischer 3D-Druck. Die QualitĂ€t lĂ€sst zu wĂŒnschen ĂŒbrig, auch die Produktionsgeschwindigkeit. Wir haben den 3D-Druck fĂŒr Prototypen verwendet, aber fĂŒr die Serienproduktion war es nicht geeignet.
Fotopolymer-3D-Drucker. Hier ist die QualitĂ€t erheblich besser, aber der Preis kommt ins Spiel. Prototypen, die mit einem solchen Drucker gedruckt wurden, kosteten etwa 4000âœ, und das war nur ein Teil des GehĂ€uses aus zwei. Man könnte einen eigenen Drucker kaufen, was die Kosten senken wĂŒrde, aber der Preis wĂ€re immer noch astronomisch und die Geschwindigkeit unbefriedigend.
Silicon-GieĂen. Wir betrachteten dies als die optimale Lösung. Die QualitĂ€t war auf hohem Niveau, der Preis hoch, aber nicht kritisch. Es wurde sogar eine erste Charge von 20 GehĂ€usen fĂŒr Feldversuche bestellt.
Aber der Zufall Ă€nderte alles. An einem Abend veröffentlichte ich zufĂ€llig im internen Chat der Entwickler, dass es ein Problem mit den GehĂ€usen gibt und der Preis zu hoch sei. Am nĂ€chsten Tag schrieb mir ein Kollege privat, dass ein Freund seines Freundes eine TPA (Thermoplast-Automat) hat. Und man könnte in der ersten Phase eine Form dafĂŒr herstellen. Diese Nachricht Ă€nderte alles!
Ich hatte zuvor auch die Verwendung von TPA erwogen, aber ich wurde nicht nur durch die Notwendigkeit aufgehalten, eine Charge von mindestens 5000 StĂŒck zu bestellen (obwohl man mit ein bisschen MĂŒhe auch weniger ĂŒber Chinesen finden kann). Mich hielt der Preis der Form auf. Etwa 5000 $. Diese Summe war ich nicht bereit auf einmal zu zahlen. Der Betrag fĂŒr die Form ĂŒber unseren neu gegrĂŒndeten Kollegen war hingegen nicht astronomisch und schwankte zwischen 2000 und 2500 $. AuĂerdem war er uns entgegengekommen und wir hatten vereinbart, dass die Zahlung in Raten erfolgt. Damit war das Problem mit den GehĂ€usen gelöst.
Die zweite und nicht weniger wichtige Schwierigkeit, mit der wir konfrontiert waren, ist die Hardware.
Die Anzahl der Revisionen der Hardware ist unzÀhlbar. Nach bescheidenen SchÀtzungen ist die prÀsentierte Variante die siebte, ohne die Zwischenversionen zu zÀhlen. In ihr haben wir versucht, alle MÀngel zu beheben, die wÀhrend der Tests festgestellt wurden.
FrĂŒher hielt ich es fĂŒr unnötig, einen Hardware-Watchdog einzubauen. Jetzt wĂŒrde das GerĂ€t ohne ihn nicht in die Serie gehen: wegen der Launenhaftigkeit der von uns gewĂ€hlten Plattform.
AuĂerdem gibt es einen analogen Eingang am ESP. FrĂŒher dachte ich, dass jeder Pin des ESP universell ist. Aber der ESP hat nur einen analogen Pin. Dies musste ich praktisch erfahren, was zu einer Ăberarbeitung und einer Neuanfrage fĂŒr die Leiterplatten fĂŒhrte.
Erste Version der Leiterplatten
Zweite Version der Leiterplatten
Vorletzte Version der Leiterplatten, bei der wir gezwungen waren, Probleme mit dem analogen Pin dringend zu lösen
Was die Software betrifft, so gab es auch hier viele Fallstricke.
Zum Beispiel das gelegentliche Abbrechen des ESP. Obwohl der Ping zu ihm geht, öffnet sich die Seite nicht. Die Lösung ist eindeutig â die Bibliothek neu zu schreiben. Möglicherweise gibt es auch andere Lösungen, aber alle von uns ausprobierten brachten kein Ergebnis.
Das zweite bedeutende Problem ist, wie seltsam es auch erscheinen mag, die Anzahl der Anfragen an den ESP beim Ăffnen der Seite. Bei der Nutzung von GET oder Ajax sind wir auf das Problem gestoĂen, dass die Anzahl der Anfragen unangemessen hoch wurde. Dadurch verhielt sich der ESP unberechenbar, konnte einfach neu starten oder benötigte mehrere Sekunden zur Bearbeitung der Anfrage. Die Lösung bestand darin, auf Websockets umzusteigen. Danach reduzierte sich die Anzahl der Anfragen betrĂ€chtlich.
Das dritte Problem ist die WeboberflÀche. Mehr Informationen dazu werden in einem separaten Artikel veröffentlicht, der spÀter erscheinen wird.
Ich kann bisher nur sagen, dass die derzeit optimalste Variante die Verwendung von VUE.JS ist.
Dieses Framework ist das passendste von all dem, was wir ausprobiert haben.
Die Schnittstellenoptionen können Sie ĂŒber die folgenden Links ansehen.
Entwicklung des Thermostats
Nachdem wir alle Schwierigkeiten ĂŒberwunden hatten, sind wir zu folgendem Ergebnis gekommen:
Konstruktion
Der Thermostat besteht aus drei Platinen (Modulen):
- Steuerplatine;
- Steuerbare Platine;
- Displayplatine.
Die Steuerplatine ist die Platine, auf der der ESP12, der Hardware-Watchdog und das nRF24 fĂŒr die zukĂŒnftigen Sensoren platziert sind. Zu Beginn unterstĂŒtzt das GerĂ€t den digitalen Sensor DS18B20. Wir haben jedoch die Möglichkeit vorgesehen, analoge Sensoren von Drittanbietern anzuschlieĂen. In einem der zukĂŒnftigen Software-Updates des GerĂ€ts werden wir die Möglichkeit hinzufĂŒgen, Sensoren zu verwenden, die mit Thermostaten von Drittanbietern geliefert werden.
Die steuerbare Platine ist die Platine zur Stromversorgung und Laststeuerung. Dort haben wir ein Netzteil mit 750 mA untergebracht, AnschlĂŒsse fĂŒr die TemperaturfĂŒhler und ein 16A-Relais zur Laststeuerung.
Display WĂ€hrend der Entwicklungsphase haben wir uns fĂŒr mit 2,4 Zoll entschieden.
DarĂŒber lĂ€sst sich leicht im Internet Informationen finden. Ich fĂŒge hinzu, dass es fast fĂŒr alle benutzerfreundlich ist, abgesehen vom Preis. Das 2,4-Zoll-Display kostet rund 1200âœ, was sich schlecht auf den Endpreis auswirkt.
Daher wurde beschlossen, ein AnaloggerĂ€t fĂŒr unsere BedĂŒrfnisse zu schaffen, jedoch zu einem gĂŒnstigeren Preis. Allerdings muss es klassisch programmiert werden, und nicht aus der Umgebung Nextion Editor. Das ist schwieriger, aber wir sind bereit dafĂŒr.
Das AnaloggerĂ€t wird eine Matrix von 2,4 Zoll mit Touchscreen und eine Platine mit STM32 an Bord zur Steuerung und Entlastung des ESP12 sein. Alle Steuerungen erfolgen Ă€hnlich wie bei Nextion ĂŒber UART, es verfĂŒgt ebenfalls ĂŒber 32 MB Speicher und eine vollwertige SD-Karte zur Protokollierung.
Die modulare Konstruktion ermöglicht es, ein beliebiges Modul einfach zu wechseln und dadurch ein völlig anderes GerÀt zu erhalten.
Zum Beispiel gibt es bereits Varianten der âPlatine 2â in mehreren AusfĂŒhrungen:
- Option 1 â fĂŒr FuĂbodenheizung. Betriebsspannung 220V. Das Relais steuert jede Last, die nach ihm kommt.
- Option 2 â fĂŒr wassergefĂŒhrte FuĂbodenheizung oder Heizkörperventil. Betriebsspannung 24V Wechselstrom. Steuerung des Ventils bei 24V.
- Option 3 â Betriebsspannung 220V. Steuerung einer separaten Linie, zum Beispiel eines Boilers oder einer Elektro-Sauna.
Nachwort
Ich bin kein professioneller Entwickler. Es ist mir gelungen, Menschen mit einem gemeinsamen Ziel zu vereinen. GröĂtenteils arbeiten alle aus Ăberzeugung; um etwas wirklich Wertvolles zu schaffen; etwas, das dem Endbenutzer nĂŒtzlich sein wird.
Ich bin mir sicher, dass einigen das GehĂ€usedesign nicht gefĂ€llt; einigen wird das Aussehen der Seite nicht zusagen. Das ist Ihr gutes Recht! Aber wir sind diesen Weg selbst gegangen, trotz stĂ€ndiger Kritik an dem, was wir tun, und vor allem â warum. Wenn es keine solchen Fragen gibt, wie oben im Text, freuen wir uns auf GesprĂ€che in den Kommentaren.
Konstruktive Kritik ist gut, und wir sind dafĂŒr dankbar.
Entstehungsgeschichte der Idee . FĂŒr Interessierte:
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Und ja, wir genieĂen es, was wir tun.
Quelle: habr.com
