Nach mehreren Jahren fruchtbarer Arbeit wurde beschlossen, der Öffentlichkeit unser erstes Produkt zur Klimatisierung in einem Smart Home vorzustellen – einen intelligenten Thermostat zur Steuerung von Fußbodenheizungen.
Was ist das für ein Gerät?
Dies ist ein intelligenter Thermostat für alle elektrisch beheizten Fußböden bis zu 3 kW. Die Steuerung erfolgt über eine Anwendung, eine Webseite, HTTP, MQTT, sodass es problemlos in alle Smart-Home-Systeme integriert werden kann. Wir entwickeln Plugins für die beliebtesten.
Sie können nicht nur eine elektrische Fußbodenheizung steuern, sondern auch einen Thermokopf für eine wasserbeheizte Fußbodenheizung, einen Boiler oder eine elektrische Sauna. Mithilfe von NRF kann der Thermostat außerdem mit verschiedenen Sensoren kommunizieren. Fast alle klimabezogenen Sensoren befinden sich derzeit in der Entwicklung. Da das Gerät auf ESP basiert, haben wir entschieden, dass es unangemessen wäre, den Benutzern Anpassungsoptionen zu entziehen. Daher werden wir dafür sorgen, dass der Benutzer das Gerät in den Entwicklermodus schalten und andere Firmware installieren kann, beispielsweise mit Unterstützung für HomeKit oder Projekte von Drittanbietern.
*Nach der Installation einer Drittanbieter-Firmware mit Unterstützung für HomeKit oder andere beliebte Projekte ist eine Rückkehr zur Originalversion über OTA (Over-the-Air) nicht möglich.
Schwierigkeiten, auf die wir gestoßen sind
Zu sagen, dass es keine gab, wäre dumm. Ich werde versuchen, die schwierigsten Probleme zu beschreiben, die aufgetreten sind, und wie wir sie gelöst haben.
Die Unterbringung des Geräts war eine Herausforderung. Sowohl im Hinblick auf die Ressourcenkosten als auch auf den Zeitaufwand (sie wurden etwa ein Jahr lang entwickelt).
Es gab viele Optionen auf dem Markt. Und am beliebtesten ist der 3D-Druck. Lass es uns herausfinden:
Klassischer 3D-Druck. Die Qualität lässt zu wünschen übrig, ebenso die Geschwindigkeit der Produktion. Für Prototypen nutzten wir den 3D-Druck, der für die Produktion jedoch nicht geeignet war.
Photopolymer-3D-Drucker. Hier ist die Qualität deutlich besser, allerdings kommt der Preiseffekt ins Spiel. Auf einem ähnlichen Drucker gedruckte Prototypen kosten etwa 4000 Rubel, und dies ist ein Teil des Körpers von zwei. Sie können Ihren eigenen Drucker kaufen, was den Preis senkt, aber der Preis wird trotzdem astronomisch sein und die Geschwindigkeit wird unbefriedigend sein.
Silikonguss. Wir hielten dies für die beste Option. Die Qualität war gut, der Preis hoch, aber nicht kritisch. Die erste Charge von 20 Kisten wurde sogar für Feldtests bestellt.
Aber der Zufall hat alles verändert. Eines Abends habe ich versehentlich im internen Chat für Entwickler gepostet, dass es ein Problem mit den Gehäusen gäbe, der Preis sei zu hoch. Und am nächsten Tag schrieb ein Kollege in einer persönlichen Nachricht, dass ein Freund seines Freundes eine TPA (thermoplastische Maschine) habe. Und im ersten Schritt können Sie eine Form dafür herstellen. Diese Nachricht hat alles verändert!
Ich hatte schon früher darüber nachgedacht, Spritzgussmaschinen zu verwenden, aber was mich davon abgehalten hat, war nicht einmal die Notwendigkeit, eine Charge von mindestens 5000 Stück zu bestellen (obwohl man, wenn man es versucht, bei den Chinesen weniger finden kann). Der Preis der Form hat mich davon abgehalten. Ungefähr 5000 $. Ich war nicht bereit, diesen Betrag sofort zu zahlen. Der Betrag für die Form unseres frischgebackenen Kollegen war nicht astronomisch, er schwankte zwischen 2000 und 2500 US-Dollar. Darüber hinaus erklärte er sich zu einem Treffen mit uns bereit und wir einigten uns auf eine Ratenzahlung. Damit war das Problem mit den Rümpfen gelöst.
Die zweite und nicht weniger wichtige Schwierigkeit, auf die wir stießen, war die Hardware.
Die Anzahl der Hardware-Revisionen kann nicht gezählt werden. Nach konservativen Schätzungen handelt es sich bei der vorgestellten Option um die siebte, die Zwischenvarianten nicht mitgerechnet. Darin haben wir versucht, alle während des Testprozesses festgestellten Mängel zu beheben.
Daher war ich bisher der Meinung, dass kein Bedarf für einen Hardware-Watchdog bestehe. Ohne sie wird das Gerät nun nicht in Produktion gehen: aufgrund der Launenhaftigkeit der von uns gewählten Plattform.
Ein weiterer analoger Eingang zum ESP. Bisher dachte ich, dass jeder ESP-Pin universell sei. Aber ESP hat nur einen analogen Pin. Das habe ich in der Praxis gelernt, was zu einer Überarbeitung und Neuordnung der Leiterplatten geführt hat.
Erste Version von Leiterplatten
Zweite Version von Leiterplatten
Die vorletzte Version von Leiterplatten, bei der wir dringend Probleme mit dem analogen Pin lösen mussten
Auch bei der Software gab es viele Fallstricke.
Beispielsweise fällt ESP regelmäßig ab. Obwohl der Ping dorthin gesendet wird, wird die Seite nicht geöffnet. Es gibt nur eine Lösung: die Bibliothek neu zu schreiben. Es mag noch andere geben, aber alle, die wir ausprobiert haben, haben nicht funktioniert.
Das zweite große Problem ist seltsamerweise die Anzahl der Anfragen an den ESP beim Öffnen einer Seite. Bei Verwendung von GET oder Ajax mussten wir feststellen, dass die Anzahl der Anfragen unangemessen groß wurde. Aus diesem Grund verhielt sich der ESP unvorhersehbar, er konnte einfach neu starten oder die Anfrage mehrere Sekunden lang verarbeiten. Die Lösung bestand darin, auf Web-Sockets umzusteigen. Danach ging die Zahl der Anfragen deutlich zurück.
Das dritte Problem ist das Webinterface. Weitere Informationen dazu finden Sie in einem separaten Artikel, der später veröffentlicht wird.
Im Moment möchte ich nur sagen, dass die beste Option im Moment die Verwendung von VUE.JS ist.
Dieses Framework ist das am besten geeignete von allen, die wir getestet haben.
Schnittstellenoptionen können unter den folgenden Links eingesehen werden.
Ein Thermostat werden
Nachdem wir alle Schwierigkeiten überwunden hatten, kamen wir zu diesem Ergebnis:
Design
Der Thermostat besteht aus drei Platinen (Modulen):
- Manager;
- Gelang es;
- Anzeigetafel.
Manager – eine Platine, auf der sich ESP12, Hardware-„Watchdog“ und nRF24 für die Arbeit mit zukünftigen Sensoren befinden. Zum Start unterstützt das Gerät den digitalen Sensor DS18B20. Aber wir haben die Möglichkeit geschaffen, analoge Sensoren von Drittherstellern anzuschließen. Und in einem der zukünftigen Gerätesoftware-Updates werden wir die Möglichkeit hinzufügen, Sensoren zu verwenden, die mit Thermostaten von Drittanbietern geliefert werden.
Gelang es – Stromversorgungs- und Laststeuerplatine. Dort platzierten sie ein 750-mA-Netzteil, Klemmen zum Anschluss von Temperatursensoren und ein 16-A-Relais zur Steuerung der Last.
Anzeige – in der von uns gewählten Entwicklungsphase 2.4 Zoll
Informationen dazu finden Sie ganz einfach im Internet. Ich möchte hinzufügen, dass es für fast jeden praktisch ist, abgesehen vom Preis. Ein 2.4-Zoll-Display kostet rund 1200₽, was sich nicht optimal auf den Endpreis auswirkt.
Deshalb wurde beschlossen, ein Analogon zu entwickeln, das unseren Bedürfnissen entspricht, jedoch zu einem niedrigeren Preis. Allerdings müssen Sie es auf klassische Weise programmieren und nicht über die Nextion Editor-Umgebung. Es ist schwieriger, aber wir sind bereit dafür.
Ein Analogon wird eine 2.4-Zoll-Matrix mit Touchscreen und einer Platine mit STM32 an Bord sein, um diese zu steuern und die Belastung des ESP12 zu reduzieren. Die gesamte Steuerung erfolgt ähnlich wie bei Nextion über UART sowie 32 MB Speicher und eine vollwertige Flash-Karte zum Aufzeichnen von Protokollen.
Durch den modularen Aufbau ist es einfach, eines der Module auszutauschen, und der Ausgang ist ein völlig anderes Gerät.
Beispielsweise gibt es für „Board 2“ bereits Optionen in mehreren Versionen:
- Option 1 - für Fußbodenheizung. Stromversorgung ab 220V. Das Relais steuert jede Last nach sich selbst.
- Option 2 – für wasserbeheizte Fußboden- oder Batterieventile. Angetrieben durch 24V Wechselstrom. Ventilsteuerung für 24V.
- Option 3 – Stromversorgung ab 220V. Steuerung einer separaten Leitung, beispielsweise eines Boilers oder einer Elektrosauna.
Nachwort
Ich bin kein professioneller Entwickler. Es ist mir gelungen, Menschen mit einem Ziel zu vereinen. Meistens arbeitet jeder für die Idee; um etwas wirklich Sinnvolles zu tun; etwas, das für den Endbenutzer nützlich sein wird.
Ich bin mir sicher, dass einigen Leuten das Design des Gehäuses nicht gefallen wird. für einige – das Erscheinungsbild der Seite. Es ist Ihr Recht! Aber wir sind den ganzen Weg selbst gegangen, durch ständige Kritik an dem, was wir tun, und vor allem daran, warum. Wenn Sie keine Fragen wie die oben genannten haben, chatten wir gerne in den Kommentaren.
Konstruktive Kritik ist gut und wir sind dafür dankbar.
Geschichte der Idee . Für Interessierte:
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Und ja, wir haben Spaß an dem, was wir tun.
Source: habr.com