Después de varios años de trabajo fructífero, se decidió presentar al público nuestro primer producto para el control del clima en una casa inteligente: un termostato inteligente para controlar la calefacción por suelo radiante.
¿Qué es este dispositivo?
Este es un termostato inteligente para cualquier piso con calefacción eléctrica de hasta 3kW. Se controla mediante una aplicación, una página web, HTTP, MQTT, por lo que se integra fácilmente en todos los sistemas domésticos inteligentes. Desarrollaremos complementos para los más populares.
Puede controlar no solo un suelo calentado eléctricamente, sino también un cabezal térmico para un suelo calentado por agua, una caldera o una sauna eléctrica. Además, utilizando nrf, el termostato podrá comunicarse con varios sensores. Casi todos los sensores relacionados con el clima están actualmente en desarrollo. Dado que el dispositivo está basado en ESP, decidimos que sería inapropiado quitarles las opciones de personalización a los usuarios. Por lo tanto, haremos que el usuario pueda cambiar el dispositivo al modo de desarrollador e instalar otro firmware, por ejemplo, compatible con HomeKit o proyectos de terceros.
*Después de instalar firmware de terceros compatible con HomeKit u otros proyectos populares, no es posible volver al original a través de OTA (Over-the-Air).
Dificultades que encontramos
Decir que no hubo ninguno sería una estupidez. Intentaré describir los problemas más difíciles que surgieron y cómo los resolvimos.
Alojar el dispositivo fue un desafío. Tanto en términos de costos de recursos como de tiempo (se desarrollaron durante aproximadamente un año).
Había muchas opciones en el mercado. Y la más popular es la impresión 3D. Vamos a resolverlo:
Impresión 3D clásica. La calidad deja mucho que desear, al igual que la velocidad de producción. Usamos la impresión 3D para los prototipos, pero no era adecuada para la producción.
Impresora 3D de fotopolímero. Aquí la calidad es mucho mejor, pero entra en juego el efecto precio. Los prototipos impresos en una impresora similar cuestan alrededor de 4000 rublos, y esta es una parte del cuerpo de cada dos. Puede comprar su propia impresora, lo que reducirá el precio, pero aún así el precio será astronómico y la velocidad no será satisfactoria.
Fundición de silicona. Consideramos que esta era la mejor opción. La calidad era buena, el precio alto, pero no crítico. Incluso se encargó el primer lote de 20 cajas para pruebas de campo.
Pero el azar lo cambió todo. Una noche publiqué accidentalmente en el chat interno para desarrolladores que había un problema con las carcasas, que el precio era demasiado alto. Y al día siguiente, un colega escribió en un mensaje personal que un amigo de su amigo tenía una TPA (máquina termoplástica). Y en la primera etapa puedes hacerle un molde. ¡Este mensaje lo cambió todo!
Me había planteado antes utilizar máquinas de moldeo por inyección, pero lo que me detuvo ni siquiera fue la necesidad de pedir un lote de al menos 5000 piezas (aunque si lo intentas, puedes encontrar menos a través de los chinos). El precio del molde me detuvo. Alrededor de $5000. No estaba dispuesto a pagar esta cantidad de inmediato. El importe del molde a través de nuestro nuevo colega no fue astronómico, varió entre 2000 y 2500 dólares. Además, aceptó reunirse con nosotros y acordamos que el pago se haría a plazos. Entonces se solucionó el problema con los cascos.
La segunda dificultad, y no menos importante, que encontramos fue el hardware.
No se puede contar el número de revisiones de hardware. Según estimaciones conservadoras, la opción presentada es la séptima, sin contar las intermedias. En él intentamos solucionar todas las deficiencias identificadas durante el proceso de prueba.
Entonces, antes creía que no había necesidad de un organismo de control de hardware. Ahora, sin él, el dispositivo no entrará en producción: debido al capricho de la plataforma que hemos elegido.
Otra entrada analógica al ESP. Anteriormente pensaba que cada pin ESP es universal. Pero el ESP tiene sólo un pin analógico. Esto lo aprendí en la práctica, lo que me llevó a reelaborar y reordenar las placas de circuito impreso.
Primera versión de placas de circuito impreso.
Segunda versión de placas de circuito impreso.
La penúltima versión de las placas de circuito impreso, donde tuvimos que resolver urgentemente problemas con el pin analógico.
En cuanto al software, también hubo muchos obstáculos.
Por ejemplo, el ESP se cae periódicamente. Aunque el ping llega a él, la página no se abre. Sólo hay una solución: reescribir la biblioteca. Puede que haya otros, pero todos los que probamos no funcionaron.
El segundo problema importante, por extraño que parezca, es la cantidad de solicitudes al ESP al abrir una página. Al usar GET o ajax, nos enfrentamos al hecho de que la cantidad de solicitudes se volvió indecentemente grande. Debido a esto, el ESP se comportaba de manera impredecible, simplemente podía reiniciarse o procesar la solicitud durante varios segundos. La solución fue cambiar a sockets web. Después de esto, el número de solicitudes disminuyó significativamente.
El tercer problema es la interfaz web. Más información al respecto estará en un artículo separado que se publicará más adelante.
Por ahora solo diré que la mejor opción en este momento es usar VUE.JS.
Este framework es el más adecuado de todos los que hemos probado.
Las opciones de la interfaz se pueden ver en los enlaces siguientes.
Convertirse en un termostato
Superadas todas las dificultades, llegamos a este resultado:
diseño
El termostato consta de tres placas (módulos):
- Gerente;
- Administrado;
- Tablero de visualización.
Gerente – una placa en la que se encuentran ESP12, hardware “watchdog” y nRF24 para trabajar con futuros sensores. En el lanzamiento, el dispositivo es compatible con el sensor digital DS18B20. Pero brindamos la posibilidad de conectar sensores analógicos de otros fabricantes. Y en una de las futuras actualizaciones de software del dispositivo agregaremos la capacidad de usar sensores que vienen con termostatos de terceros.
Gestionado – tablero de alimentación y control de carga. Allí colocaron una fuente de alimentación de 750 mA, terminales para conectar sensores de temperatura y un relé de 16 A para controlar la carga.
Mostrar – en la etapa de desarrollo elegimos 2.4 pulgadas
Puede encontrar fácilmente información al respecto en Internet. Me gustaría agregar que es conveniente para casi todos, excepto por el precio. Una pantalla de 2.4 pulgadas cuesta alrededor de 1200₽, lo que no tiene el mejor efecto en el precio final.
Por eso se decidió fabricar un análogo que se adaptara a nuestras necesidades, pero a un precio menor. Es cierto que tendrás que programarlo de la forma clásica y no desde el entorno del Editor Nextion. Es más difícil, pero estamos preparados para ello.
Un análogo será una matriz de 2.4 pulgadas con pantalla táctil y una placa con STM32 a bordo para controlarlo y reducir la carga en el ESP12. Todo el control será similar al de Nextion a través de UART, así como 32 MB de memoria y una tarjeta flash completa para grabar registros.
El diseño modular facilita el cambio de uno de los módulos y la salida es un dispositivo completamente diferente.
Por ejemplo, ya existen opciones para la “placa 2” en varias versiones:
- 1 opción - para suelos con calefacción. Alimentación desde 220V. El relé controla cualquier carga después de sí mismo.
- 2 opción – para suelo calentado por agua o válvula de batería. Alimentado por 24 VCA. Control de válvula para 24V.
- 3 opción – alimentación de 220V. Control de una línea separada, como una caldera o una sauna eléctrica.
Epílogo
No soy un desarrollador profesional. Logré unir a la gente con un solo objetivo. En su mayor parte, todo el mundo trabaja por la idea; para hacer algo que realmente valga la pena; algo que será útil para el usuario final.
Estoy seguro de que a algunas personas no les gustará el diseño del estuche; para algunos, la apariencia de la página. ¡Es tu derecho! Pero nosotros mismos llegamos hasta aquí, a través de críticas constantes a lo que estamos haciendo y, lo más importante, a por qué. Si no tiene preguntas como las mencionadas anteriormente, estaremos encantados de charlar en los comentarios.
La crítica constructiva es buena y se lo agradecemos.
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Fuente: habr.com