Después de varios años de trabajo fructífero, se tomó la decisión de presentar a la opinión pública nuestro primer producto para la gestión del clima en el hogar inteligente: un termostato inteligente para controlar la calefacción por suelo radiante.
¿Qué es este dispositivo?
Es un termostato inteligente para cualquier sistema de calefacción por suelo radiante eléctrico de hasta 3kW. Se controla a través de una aplicación, una página web, HTTP, MQTT, por lo que se integra fácilmente en todos los sistemas de hogar inteligente. Desarrollaremos complementos para los más populares.
No solo se puede controlar la calefacción por suelo radiante eléctrica, sino también la cabeza termostática de la calefacción por agua, la caldera o la sauna eléctrica. Además, mediante nrf, el termostato podrá comunicarse con diversos sensores. Actualmente estamos desarrollando casi todos los sensores relacionados con el clima. Dado que el dispositivo se basa en ESP, decidimos que no sería apropiado restringir la capacidad de personalización de los usuarios. Por lo tanto, haremos que el usuario pueda poner el dispositivo en modo desarrollador e instalar otro firmware, por ejemplo, con soporte para HomeKit o proyectos de terceros.
* después de instalar firmwares de terceros que soporten HomeKit u otros proyectos populares, no se podrá volver a la versión original a través de OTA (Over-the-Air).
Dificultades que encontramos
Decir que no hubo ninguna sería tonto. Intentaré describir los problemas más difíciles que surgieron y cómo los resolvimos.
La carcasa del dispositivo fue una tarea complicada. Tanto en términos de recursos como de tiempo (se desarrolló durante alrededor de un año).
Había muchas opciones en el mercado. Y la más popular es la impresión 3D. Vamos a considerarlo:
Impresión 3D clásica. La calidad deja mucho que desear, y la velocidad de producción también. Usamos la impresión 3D para prototipos, pero no era adecuada para la producción.
Impresora 3D de fotopolímero. Aquí la calidad es varias veces mejor, pero entra en juego el tema del precio. Los prototipos impresos en tal impresora costaron alrededor de 4000₽, y eso es solo una parte de la carcasa de dos. Se puede comprar una impresora, lo que reduciría el precio, pero aun así el costo sería elevado y la velocidad insatisfactoria.
Mecanizado en silicona. Consideramos que era la opción óptima. La calidad era buena, el precio alto, pero no crítico. Incluso se encargó un primer lote de 20 carcasas para pruebas de campo.
Pero todo cambió por casualidad. Una noche, publiqué accidentalmente en el chat interno para desarrolladores que había un problema con los cuerpos y que el precio estaba un poco alto. Al día siguiente, un colega me escribió en privado que un amigo de su amigo tiene una TPA (máquina de termoplástico automática). Y se puede fabricar un molde de prensa en la primera etapa. ¡Este mensaje lo cambió todo!
Ya había considerado el uso de la TPA, pero lo que me detuvo fue no solo la necesidad de ordenar un lote mínimo de 5000 piezas (aunque si me esforzaba, podía encontrar menos a través de los chinos). Me detuvo el precio del molde de prensa. Alrededor de $5000. Esta cantidad no estaba dispuesto a pagar de una vez. La suma por el molde de prensa a través de nuestro recién incorporado colega no era astronómica, variaba entre $2000 y $2500. Además, él fue comprensivo y acordamos que el pago sería a plazos. Así que el problema con los cuerpos se resolvió.
La segunda y no menos importante dificultad con la que nos encontramos fue el hardware.
Son incontables la cantidad de revisiones de hardware. Según cálculos modestos, la versión presentada es la séptima, sin contar las intermedias. En ella intentamos solucionar todas las deficiencias descubiertas durante las pruebas.
Antes pensaba que no había necesidad de un 'watchdog' de hardware. Ahora, sin él, el dispositivo no saldrá a producción: debido a la caprichosidad de la plataforma que elegimos.
También la entrada analógica en el ESP. Anteriormente pensaba que cada pin del ESP era universal. Pero el ESP solo tiene un pin analógico. Descubrí esto en la práctica, lo que provocó una revisión y un nuevo pedido de placas de circuito.
Primera versión de las placas de circuito impresas
Segunda versión de las placas de circuito impresas
Penúltima versión de las placas de circuito impresas, donde tuvimos que resolver de manera urgente problemas con el pin analógico
En cuanto al software, también hubo un montón de problemas ocultos.
Por ejemplo, la desconexión periódica del ESP. A pesar de que el ping llega, la página no se abre. La única solución es reescribir la biblioteca. Es posible que haya otras, pero todas las que probamos no dieron resultado.
El segundo problema significativo, curiosamente, es la cantidad de solicitudes a ESP al abrir la página. Al usar GET o AJAX, nos encontramos con que el número de solicitudes se volvía indecentemente grande. Debido a esto, el ESP se comportaba de manera impredecible, podía simplemente reiniciarse o procesar una solicitud durante varios segundos. La solución fue cambiar a WebSockets. Después de eso, la cantidad de solicitudes se redujo drásticamente.
El tercer problema es la interfaz web. Más información sobre esto se dará en un artículo separado que se publicará más tarde.
Por ahora, solo diré que la opción más óptima en este momento es utilizar VUE.JS.
Este marco es el más adecuado de todos los que hemos probado.
Puedes ver las opciones de la interfaz en los enlaces a continuación.
Desarrollo del termostato
Superando todas las dificultades, llegamos a este resultado:
Construcción
El termostato consta de tres placas (módulos):
- Controladora;
- Controlada;
- Placa de pantalla.
Controladora – es la placa en la que están ubicados ESP12, un "watchdog" de hardware y nRF24 para trabajar con futuros sensores. En el arranque, el dispositivo admite el sensor digital DS18B20. Sin embargo, hemos previsto la opción de conectar sensores analógicos de fabricantes externos. En una de las futuras actualizaciones de software del dispositivo, agregaremos la posibilidad de utilizar sensores que se suministran con termostatos de terceros.
Controlada – es la placa de alimentación y control de carga. Allí colocamos una fuente de alimentación de 750mA, terminales para conectar sensores de temperatura y un relé de 16A para controlar la carga.
Pantalla En la etapa de desarrollo elegimos de 2.4 pulgadas.
Es fácil encontrar información sobre ella en internet. Por mi parte, añadiré que es conveniente para casi todos, excepto por el precio. La pantalla de 2.4 pulgadas cuesta alrededor de 1200₽, lo que afecta negativamente al precio final.
Por lo tanto, se tomó la decisión de hacer un análogo para nuestras necesidades, pero a un precio menor. Sin embargo, programarla tendrá que hacerse de manera clásica, y no desde el entorno de Nextion Editor. Esto es más complicado, pero estamos listos para ello.
El análogo será una matriz de 2.4 pulgadas con pantalla táctil y una placa con STM32 a bordo para controlarla y reducir la carga sobre ESP12. Todo el control será similar al de Nextion a través de UART, con 32MB de memoria y una tarjeta flash completa para grabar registros.
La estructura modular permite cambiar fácilmente uno de los módulos, y el resultado es un dispositivo completamente diferente.
Por ejemplo, ya existen opciones de 'placa 2' en varias versiones:
- Opción 1 – para suelo radiante. Alimentación de 220V. El relé controla cualquier carga posterior.
- Opción 2 – para suelo radiante de agua o válvula de radiador. Alimentación de 24V de corriente alterna. Control de la válvula a 24V.
- Opción 3 – alimentación de 220V. Control de una línea separada, por ejemplo, una caldera o una sauna eléctrica.
Póscrito
No soy un desarrollador profesional. He logrado unir a las personas con un mismo objetivo. En su mayoría, todos trabajan por la idea; para crear algo realmente valioso; algo que será útil para el usuario final.
Estoy seguro de que a algunos no les gustará el diseño de la carcasa; a otros, la apariencia de la página. ¡Es su derecho! Pero hemos recorrido todo este camino por nuestra cuenta, a través de la constante crítica de lo que hacemos y, lo más importante, por qué. Si no hay tales preguntas, como las mencionadas anteriormente, estaremos encantados de conversar en los comentarios.
La crítica constructiva es buena, y se la agradecemos.
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Fuente: habr.com
