Μετά από αρκετά χρόνια καρποφόρας εργασίας, αποφασίστηκε να παρουσιάσουμε στο κοινό το πρώτο μας προϊόν για τον έλεγχο του κλίματος σε ένα έξυπνο σπίτι - έναν έξυπνο θερμοστάτη για τον έλεγχο της ενδοδαπέδιας θέρμανσης.
Τι είναι αυτή η συσκευή;
Αυτός είναι ένας έξυπνος θερμοστάτης για οποιαδήποτε ηλεκτρική ενδοδαπέδια θέρμανση έως 3 kW. Ελέγχεται μέσω εφαρμογής, ιστοσελίδας, HTTP, MQTT, επομένως ενσωματώνεται εύκολα σε όλα τα συστήματα έξυπνου σπιτιού. Για τα πιο δημοφιλή, θα αναπτύξουμε πρόσθετα (plugins).
Είναι δυνατός ο έλεγχος όχι μόνο της ηλεκτρικής ενδοδαπέδιας θέρμανσης, αλλά και της θερμικής κεφαλής ενός θερμαινόμενου με νερό δαπέδου, ενός λέβητα ή μιας ηλεκτρικής σάουνας. Επίσης, χρησιμοποιώντας το NRF, ο θερμοστάτης θα μπορεί να επικοινωνεί με διάφορους αισθητήρες. Σχεδόν όλοι οι αισθητήρες που σχετίζονται με το κλίμα βρίσκονται υπό ανάπτυξη. Δεδομένου ότι η συσκευή βασίζεται στο ESP, αποφασίσαμε ότι θα ήταν ακατάλληλο να αφαιρέσουμε τις επιλογές προσαρμογής από τους χρήστες. Επομένως, θα το κάνουμε έτσι ώστε ο χρήστης να μπορεί να αλλάξει τη συσκευή σε λειτουργία προγραμματιστή και να εγκαταστήσει ένα άλλο υλικολογισμικό, για παράδειγμα, με υποστήριξη για HomeKit ή έργα τρίτων.
*μετά την εγκατάσταση υλικολογισμικού τρίτων με υποστήριξη HomeKit ή άλλων δημοφιλών έργων, η επιστροφή στο αρχικό αρχείο δεν είναι δυνατή μέσω OTA (Over-the-Air).
Οι δυσκολίες που συναντήσαμε
Το να πούμε ότι δεν υπήρχαν καθόλου θα ήταν ανόητο. Θα προσπαθήσω να περιγράψω τα πιο δύσκολα προβλήματα που προέκυψαν και πώς τα λύσαμε.
Η υπόθεση της συσκευής ήταν ένα πολύπλοκο έργο, τόσο από άποψη κόστους πόρων όσο και χρόνου (χρειάστηκε περίπου ένας χρόνος για να αναπτυχθεί).
Υπήρχαν πολλές επιλογές στην αγορά. Και η πιο δημοφιλής είναι η τρισδιάστατη εκτύπωση. Ας το καταλάβουμε:
Κλασική τρισδιάστατη εκτύπωση. Η ποιότητα είναι πολύ επιθυμητή, όπως και η ταχύτητα παραγωγής. Χρησιμοποιήσαμε τρισδιάστατη εκτύπωση για πρωτότυπα, αλλά δεν ήταν κατάλληλη για παραγωγή.
Φωτοπολυμερικός τρισδιάστατος εκτυπωτής. Η ποιότητα είναι πολύ καλύτερη εδώ, αλλά το αποτέλεσμα της τιμής παίζει ρόλο. Τα πρωτότυπα που εκτυπώνονται σε έναν τέτοιο εκτυπωτή κοστίζουν περίπου 3₽, και αυτό είναι το ένα μέρος της υπόθεσης από τα δύο. Μπορείτε να αγοράσετε τον δικό σας εκτυπωτή, κάτι που θα μειώσει την τιμή, αλλά η τιμή θα είναι ακόμα αστρονομική και η ταχύτητα μη ικανοποιητική.
Χύτευση σε σιλικόνη. Θεωρήσαμε ότι ήταν η καλύτερη επιλογή. Η ποιότητα ήταν άψογη, η τιμή υψηλή, αλλά όχι κρίσιμη. Παραγγείλαμε ακόμη και την πρώτη παρτίδα 20 κιβωτίων για δοκιμές στο πεδίο.
Αλλά όλα άλλαξαν τυχαία. Ένα βράδυ, κατά λάθος δημοσίευσα στην εσωτερική συνομιλία για προγραμματιστές ότι υπήρχε πρόβλημα με τις θήκες, η τιμή ήταν πολύ υψηλή. Και την επόμενη μέρα, ένας συνάδελφος έγραψε σε προσωπικό μήνυμα ότι ένας φίλος του φίλου του είχε μια μηχανή χύτευσης με έγχυση (ITM). Και ήταν δυνατό να κατασκευαστεί ένα καλούπι πρέσας για αυτήν στο πρώτο στάδιο. Αυτό το μήνυμα άλλαξε τα πάντα!
Είχα σκεφτεί να χρησιμοποιήσω μηχανές χύτευσης με έγχυση στο παρελθόν, αλλά δεν με σταμάτησε ούτε η ανάγκη να παραγγείλω τουλάχιστον 5000 τεμάχια (αν και αν προσπαθήσετε, μπορείτε να βρείτε λιγότερα μέσω των Κινέζων). Με σταμάτησε η τιμή του καλουπιού. Περίπου 5000 δολάρια. Δεν ήμουν έτοιμος να πληρώσω αυτό το ποσό μονομιάς. Το ποσό για το καλούπι μέσω του νεοσύλλεκτου συναδέλφου μας δεν ήταν αστρονομικό, κυμαινόμενο στην περιοχή των 2000-2500 δολαρίων. Επιπλέον, μας συνάντησε στα μισά του δρόμου και συμφωνήσαμε ότι η πληρωμή θα γινόταν σε δόσεις. Έτσι, το πρόβλημα με τις θήκες λύθηκε.
Η δεύτερη και όχι λιγότερο σημαντική δυσκολία που αντιμετωπίσαμε ήταν το υλικό.
Ο αριθμός των αναθεωρήσεων υλικού είναι αμέτρητος. Σύμφωνα με μέτριες εκτιμήσεις, η έκδοση που παρουσιάζεται είναι η έβδομη, χωρίς να υπολογίζονται οι ενδιάμεσες. Σε αυτήν, προσπαθήσαμε να λύσουμε όλες τις ελλείψεις που αποκαλύφθηκαν κατά τη διάρκεια της διαδικασίας δοκιμών.
Έτσι, νωρίτερα πίστευα ότι δεν υπήρχε ανάγκη για έναν "φύλακα" υλικού. Τώρα η συσκευή δεν θα μπει στην παραγωγή χωρίς αυτόν: λόγω της ιδιοτροπίας της πλατφόρμας που επιλέξαμε.
Μια άλλη αναλογική είσοδος στο ESP. Προηγουμένως νόμιζα ότι κάθε ακίδα ESP ήταν καθολική. Αλλά το ESP έχει μόνο μία αναλογική ακίδα. Το διαπίστωσα αυτό στην πράξη, κάτι που οδήγησε στην ανακατασκευή και την αναδιάταξη πλακετών τυπωμένων κυκλωμάτων.
Πρώτη έκδοση πλακετών τυπωμένων κυκλωμάτων
Δεύτερη έκδοση πλακετών τυπωμένων κυκλωμάτων
Η προτελευταία έκδοση των πλακετών τυπωμένων κυκλωμάτων, όπου έπρεπε να λύσουμε επειγόντως προβλήματα με την αναλογική ακίδα
Όσο για το λογισμικό, υπήρχαν επίσης πολλές παγίδες.
Για παράδειγμα, περιοδική αποτυχία ESP. Παρόλο που το ping πηγαίνει σε αυτό, η σελίδα δεν ανοίγει. Υπάρχει μόνο μία λύση - η επανεγγραφή της βιβλιοθήκης. Ίσως υπάρχουν και άλλες, αλλά όλες αυτές που δοκιμάσαμε δεν έδωσαν αποτελέσματα.
Το δεύτερο σημαντικό πρόβλημα, παραδόξως, είναι ο αριθμός των αιτημάτων προς το ESP κατά το άνοιγμα μιας σελίδας. Χρησιμοποιώντας GET ή ajax, αντιμετωπίσαμε το γεγονός ότι ο αριθμός των αιτημάτων έγινε άσχημα μεγάλος. Εξαιτίας αυτού, το ESP συμπεριφερόταν απρόβλεπτα, μπορούσε απλώς να επανεκκινήσει ή να επεξεργαστεί το αίτημα για αρκετά δευτερόλεπτα. Η λύση ήταν η μετάβαση σε web sockets. Μετά από αυτό, ο αριθμός των αιτημάτων μειώθηκε αρκετές φορές.
Το τρίτο πρόβλημα είναι η διεπαφή ιστού. Περισσότερες πληροφορίες σχετικά με αυτήν θα βρείτε σε ξεχωριστό άρθρο, το οποίο θα δημοσιευτεί αργότερα.
Προς το παρόν, θα πω μόνο ότι η καλύτερη επιλογή αυτή τη στιγμή είναι η χρήση του VUE.JS.
Αυτό το πλαίσιο είναι το πιο κατάλληλο από όλα όσα έχουμε δοκιμάσει.
Οι επιλογές διεπαφής μπορούν να προβληθούν στους παρακάτω συνδέσμους.
Σχηματισμός θερμοστάτη
Έχοντας ξεπεράσει όλες τις δυσκολίες, καταλήξαμε στο εξής αποτέλεσμα:
Κατασκευή
Ο θερμοστάτης αποτελείται από τρεις πλακέτες (μονάδες):
- Διευθυντής;
- Ελεγχόμενο;
- Πίνακας προβολής.
Διευθυντής – μια πλακέτα που φιλοξενεί το ESP12, το Hardware watchdog και το nRF24 για εργασία με μελλοντικούς αισθητήρες. Κατά την κυκλοφορία της, η συσκευή υποστηρίζει τον ψηφιακό αισθητήρα DS18B20. Ωστόσο, έχουμε παράσχει τη δυνατότητα σύνδεσης αναλογικών αισθητήρων τρίτων κατασκευαστών. Και σε μία από τις μελλοντικές ενημερώσεις λογισμικού της συσκευής, θα προσθέσουμε τη δυνατότητα χρήσης αισθητήρων που συνοδεύονται από θερμοστάτες τρίτων κατασκευαστών.
Διαχειριζόμενο - τροφοδοτικό και πλακέτα ελέγχου φορτίου. Υπάρχει τροφοδοτικό 750 mA, ακροδέκτες για τη σύνδεση αισθητήρων θερμοκρασίας και ρελέ 16 A για τον έλεγχο φορτίου.
Εμφάνιση – στο στάδιο ανάπτυξης που επιλέξαμε 2.4 ίντσες.
Μπορείτε εύκολα να βρείτε πληροφορίες σχετικά με αυτό στο Διαδίκτυο. Θα ήθελα να προσθέσω ότι είναι βολικό για σχεδόν τα πάντα εκτός από την τιμή. Μια οθόνη 2.4 ιντσών κοστίζει περίπου 1200₽, κάτι που δεν έχει την καλύτερη επίδραση στην τελική τιμή.
Έτσι αποφασίστηκε να δημιουργηθεί ένα ανάλογο για τις ανάγκες μας, αλλά με χαμηλότερη τιμή. Είναι αλήθεια ότι θα πρέπει να προγραμματιστεί με τον κλασικό τρόπο και όχι από το περιβάλλον του Nextion Editor. Είναι πιο δύσκολο, αλλά είμαστε έτοιμοι γι' αυτό.
Το αναλογικό θα είναι ένας πίνακας 2.4 ιντσών με οθόνη αφής και μια πλακέτα με ενσωματωμένο STM32 για τον έλεγχο και τη μείωση του φορτίου στο ESP12. Όλος ο έλεγχος θα είναι παρόμοιος με το Nextion μέσω UART, καθώς και μνήμη 32 MB και μια πλήρης κάρτα flash για την καταγραφή αρχείων καταγραφής.
Ο αρθρωτός σχεδιασμός σάς επιτρέπει να αντικαταστήσετε εύκολα μία από τις μονάδες και το αποτέλεσμα είναι μια εντελώς διαφορετική συσκευή.
Για παράδειγμα, υπάρχουν ήδη αρκετές εκδόσεις του "board 2":
- Επιλογή 1 - για ενδοδαπέδια θέρμανση. Τροφοδοσία από 220V. Το ρελέ ελέγχει οποιοδήποτε φορτίο μετά από αυτό.
- Επιλογή 2 - για θερμαινόμενα με νερό δάπεδα ή βαλβίδα καλοριφέρ. Τροφοδοσία από 24V AC. Έλεγχος βαλβίδας στα 24V.
- Επιλογή 3 – τροφοδοσία από 220V. Έλεγχος ξεχωριστής γραμμής, για παράδειγμα λέβητα ή ηλεκτρικής σάουνας.
Επίλογος
Δεν είμαι επαγγελματίας προγραμματιστής. Κατάφερα να ενώσω ανθρώπους με έναν στόχο. Ως επί το πλείστον, όλοι εργάζονται για την ιδέα: να δημιουργήσουν κάτι πραγματικά αξιόλογο, κάτι που θα είναι χρήσιμο στον τελικό χρήστη.
Είμαι σίγουρος ότι σε κάποιον δεν θα αρέσει ο σχεδιασμός της θήκης. σε κάποιον - η εμφάνιση της σελίδας. Είναι δικαίωμά σας! Αλλά έχουμε περάσει από όλο αυτό το μονοπάτι οι ίδιοι, μέσα από συνεχή κριτική για αυτό που κάνουμε και, το πιο σημαντικό, για το γιατί. Εάν δεν υπάρχουν ερωτήσεις όπως παραπάνω στο κείμενο, θα χαρούμε να επικοινωνήσουμε στα σχόλια.
Η εποικοδομητική κριτική είναι καλή και την εκτιμούμε.
Ιστορία της ιδέας Για όσους ενδιαφέρονται:
- Για όλες τις ερωτήσεις: Ομάδα Telegram
- Ακολουθήστε τα νέα: Κανάλι πληροφοριών Telegram
Και ναι, απολαμβάνουμε αυτό που κάνουμε.
Πηγή: www.habr.com
