Tras varios años de trabajo fructífero, decidimos lanzar nuestro primer producto inteligente de climatización para el hogar: un termostato inteligente para calefacción por suelo radiante.
¿Qué es este dispositivo?
Este es un termostato inteligente para cualquier sistema de calefacción eléctrica por suelo radiante de hasta 3 kW. Se controla mediante una aplicación, página web, HTTP y MQTT, y se integra fácilmente con todos los sistemas domóticos. Desarrollaremos plugins para los más populares.
Puedes controlar no solo la calefacción eléctrica por suelo radiante, sino también un termostato para calefacción por suelo radiante hidrónica, una caldera o una sauna eléctrica. El termostato también se comunica con diversos sensores mediante NRF. Casi todos los sensores relacionados con el clima están actualmente en desarrollo. Dado que el dispositivo se basa en ESP, consideramos inapropiado limitar las opciones de personalización de los usuarios. Por lo tanto, les permitiremos activar el modo desarrollador e instalar diferentes firmwares, por ejemplo, con compatibilidad para HomeKit o proyectos de terceros.
*Después de instalar firmware de terceros con soporte para HomeKit u otros proyectos populares, no es posible volver al firmware original a través de OTA (Over-the-Air).
Las dificultades que encontramos
Sería ingenuo decir que no hubo ninguno. Intentaré describir los problemas más complejos que surgieron y cómo los resolvimos.
La carcasa del dispositivo fue una tarea compleja, tanto en términos de recursos como de tiempo (su desarrollo llevó aproximadamente un año).
Había muchísimas opciones en el mercado. Y la más popular era la impresión 3D. Veamos:
Impresión 3D tradicional. La calidad deja mucho que desear, al igual que la velocidad de producción. La utilizamos para prototipos, pero no resultó adecuada para la producción.
Una impresora 3D de fotopolímero. La calidad es significativamente mejor, pero el precio es un factor importante. Los prototipos impresos con esta impresora cuestan alrededor de 4000 rublos, y eso solo para un marco de cada dos. Comprar una impresora propia reduciría el costo, pero seguiría siendo prohibitivo y la velocidad insuficiente.
Moldeo por inyección de silicona. Consideramos que era la mejor opción. La calidad era buena, el precio elevado, pero no prohibitivo. Incluso encargamos un primer lote de 20 carcasas para realizar pruebas de campo.
Pero el azar lo cambió todo. Una noche, publiqué por error en el chat interno de desarrolladores que las carcasas eran algo caras. Al día siguiente, un compañero me escribió en privado diciendo que un conocido tenía una máquina de moldeo por inyección. Me comentó que podía fabricar un molde como primer paso. ¡Ese mensaje lo cambió todo!
Ya había considerado usar una máquina de moldeo por inyección, pero no fue la necesidad de pedir un mínimo de 5000 unidades lo que me detuvo (aunque si buscas, puedes encontrar menos a través de proveedores chinos). Fue el costo del molde: alrededor de 5000 dólares. No estaba dispuesto a desembolsar tanto de golpe. El costo de conseguir un molde de nuestro nuevo colega no fue exorbitante, entre 2000 y 2500 dólares. Además, fue muy amable y acordamos pagar a plazos. Así, se solucionó el problema de la vivienda.
La segunda dificultad, no menos importante, con la que nos encontramos fue la del hardware.
El número de revisiones de hardware es incontable. Siendo conservadores, la versión presentada es la séptima, sin contar las revisiones intermedias. En ella, intentamos solucionar todas las deficiencias detectadas durante las pruebas.
Antes creía que un sistema de vigilancia por hardware era innecesario. Ahora, sin él, el dispositivo no podrá fabricarse debido a la inestabilidad de la plataforma que elegimos.
El ESP también tiene una entrada analógica. Antes pensaba que todos los pines del ESP eran universales, pero solo tiene uno. Lo descubrí en la práctica, lo que me obligó a rediseñar y reorganizar las placas de circuito impreso.
La 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 los pines analógicos.
En cuanto al software, también presentaba muchos inconvenientes.
Por ejemplo, ESP se desconecta periódicamente. Aunque se le puede hacer ping, la página no se abre. Solo hay una solución: reescribir la biblioteca. Puede que haya otras, pero ninguna de las que hemos probado ha funcionado.
El segundo problema importante, curiosamente, fue la cantidad de solicitudes al servidor ESP al abrir una página. Al usar GET o AJAX, se producía una cantidad excesivamente alta de solicitudes. Esto provocaba un comportamiento impredecible del servidor ESP, que a veces simplemente se reiniciaba o procesaba la solicitud durante varios segundos. La solución fue cambiar a WebSockets. Tras esto, la cantidad de solicitudes disminuyó considerablemente.
El tercer problema es la interfaz web. Encontrará más información al respecto en un artículo aparte que se publicará próximamente.
Por ahora, solo diré que la mejor opción en este momento es usar VUE.JS.
Este marco es el más adecuado de todos los que hemos probado.
Las opciones de interfaz pueden consultarse en los siguientes enlaces.
La formación de un termostato
Tras superar todas las dificultades, llegamos al siguiente resultado:
diseño
El termostato consta de tres placas (módulos):
- Gerente;
- Revisado;
- Tablero de visualización.
Gerente Una placa con un ESP12, un watchdog de hardware y un nRF24 para la integración con futuros sensores. Inicialmente, el dispositivo es compatible con el sensor digital DS18B20. Sin embargo, también hemos incluido la posibilidad de conectar sensores analógicos de terceros. En una futura actualización de firmware, añadiremos la compatibilidad con sensores incluidos con termostatos de terceros.
Gestionado – Placa de control de potencia y carga. Incluye una fuente de alimentación de 750 mA, terminales para conectar sensores de temperatura y un relé de 16 A para el control de carga.
Mostrar – en la etapa de desarrollo elegimos 2.4 pulgadas
Es fácil encontrar información al respecto en internet. Añadiría que es práctico para casi todo, salvo el precio. Una pantalla de 2.4 pulgadas cuesta alrededor de 1200 rublos, lo que no necesariamente influye en el precio final.
Así que decidimos crear un producto similar, adaptado a nuestras necesidades, pero a un menor costo. Sin embargo, tendremos que programarlo usando el método tradicional, sin utilizar el entorno del editor Nextion. Es más complicado, pero estamos preparados para ello.
La interfaz analógica consistirá en una matriz de 2.4 pulgadas con pantalla táctil y una placa con un microcontrolador STM32 integrado para controlarla y reducir la carga en el ESP12. Todos los controles serán similares a los de Nextion mediante UART, además de contar con 32 MB de memoria y una tarjeta flash completa para el registro de datos.
Su diseño modular permite sustituir fácilmente uno de los módulos, dando como resultado un dispositivo completamente diferente.
Por ejemplo, ya existen varias versiones de “board 2”:
- 1 opción – Para calefacción por suelo radiante. Alimentación: 220 V. El relé controla cualquier carga posterior.
- 2 opción – Para calefacción por suelo radiante o válvula de radiador. Alimentación: 24 V CA. Control de la válvula: 24 V.
- 3 opción – Alimentación de 220 V. Control de una línea independiente, por ejemplo, una caldera o una sauna eléctrica.
Epílogo
No soy desarrollador profesional. He logrado reunir a la gente en torno a un objetivo común. En su mayoría, todos trabajan hacia la misma idea: crear algo realmente valioso, algo que sea útil para el usuario final.
Estoy seguro de que a algunos no les gustará el diseño de la funda; a otros, la maquetación de la página. ¡Están en su derecho! Pero nosotros mismos hemos pasado por todo este proceso, enfrentándonos a críticas constantes sobre lo que hacemos y, sobre todo, sobre por qué lo hacemos. Si no tienen preguntas como las anteriores, estaremos encantados de comentarlas.
La crítica constructiva es buena y la agradecemos.
La historia de la idea Para los interesados:
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Y sí, disfrutamos lo que hacemos.
Fuente: habr.com
