Termostaadi areng: kuidas see juhtus

Pärast mitmeid aastaid viljakat tööd otsustasime tuua avalikkuse ette meie esmaklassilise toote, mis on mõeldud nutika kodu kliimajuhtimiseks — nutikas termostaat sooja põranda juhtimiseks.

Mis seade see on?

See on nutikas termostaat, mis sobib iga elektrilise sooja põranda jaoks kuni 3 kW. Seda saab juhtida rakenduse, veebilehe, HTTP ja MQTT kaudu, mistõttu on see lihtsasti integreeritav kõigisse nutikodude süsteemidesse. Meie arendame pistikprogramme kõige populaarsemate jaoks.

Saate hallata mitte ainult elektrilist sooja põrandat, vaid ka veepõhise sooja põranda termostaati, katelt või elektrisauna. Samuti suudab termostaat nrf tehnoloogia abil suhelda erinevate sensoritega. Praegu arendame peaaegu kõiki kliimaga seotud sensoreid. Kuna seade põhineb ESP-l, otsustasime, et kasutajatelt kohandamise võimaluste eemaldamine oleks ebasobiv. Seetõttu teeme nii, et kasutaja saab viia seadme arendaja režiimi ja installida teise püsivara, näiteks HomeKiti või kolmandate osapoolte projektide toetusega.

*kolmandate osade tarkvara paigaldamise järel, mis toetab HomeKit'i või teisi populaarseid projekte, ei ole originaali tagasitoomine OOTA (Over-the-Air) kaudu võimalik.

Väljakutsed, millega me silmitsi seisisime

Öelda, et neid ei olnud, oleks rumal. Püüan kirjeldada kõige keerulisemaid esilekerkivaid probleeme ja seda, kuidas me need lahendasime.

Seadmestiku korpus oli keeruline ülesanne. Nii ressursikasutuse kui ka aja poolest (arendasime umbes aasta).

Turul oli palju valikuid. Ja kõige populaarsem neist on 3D printimine. Vaatame lähemalt:
Klassikaline 3D printimine. Kvaliteet on kehv ja tootmiskiirus samuti. Kasutasime 3D printimist prototüüpide jaoks, kuid tootmiseks see ei sobinud.

Fotopolymeerne 3D printer. Siin on kvaliteet märgatavalt parem, kuid hind tuleb mängu. Sellise printeriga prinditud prototüübid maksid umbes 4000₽ ja see on üks osa kahest korpusest. Võid osta oma printeri, mis alandab hinda, kuid hind jääb ikkagi kosmiliseks ja kiirus on rahuldav.

Silikoontootmine. Me pidasime seda optimaalseks lahenduseks. Kvaliteet oli kõrge, hind kõrge, kuid mitte kriitiline. Esimene partii 20 korpust telliti isegi välitestide jaoks.

Kuid kõik muutis juhus. Üks õhtu postitasin juhuslikult arendajate sisechatis, et korpusega on probleem ja hind on liiga kõrge. Järgmisel päeval kirjutas kolleeg mulle isiklikult, et tema sõbral on sõbra juures TPA (termoplastautomaat). Esimesel etapil on võimalik tema jaoks valmistada pressvorm. See sõnum muutis kõike!

Olin varem juba TPA kasutamist kaalunud, kuid mind takistas mitte ainult minimaalne 5000 tk tellimise vajadus (kuigi hiinlaste kaudu on võimalik leida vähem), vaid ka pressvormi hind. Umbes 5000 dollarit. Sellist summat ei olnud mul võimalik korraga välja käia. Kuid summa, mida meie värske kolleeg pakkus pressvormi eest, ei olnud kosmiliselt kõrge, see liikus vahemikus 2000–2500 dollarit. Lisaks astus ta meile vastu ja leppisime kokku, et makse tehakse osade kaupa. Nii et probleem korpustega oli lahendatud.

Teine ja mitte vähem tähtis raskus, millega me silmitsi seisime, oli riistvara.

Raudte koostisosade arvu ei oska kellelegi öelda. Umbes tagasihoidlike arvutuste kohaselt on esitatud variant seitsmes, arvestamata vaheversioone. Oleme püüdnud lahendada kõik probleemid, mis ilmnesid katsetamise käigus.

Varem arvasin, et riistvaraline „watchdog” ei ole vajalik. Nüüd ei lähe seade selleta seeriatootmisse, sest meie valitud platvorm on liiga kapriisne.
Veel üks analoogne sisend ESP-le. Varem arvasin, et iga ESP pin on universaalne. Kuid ESP-l on ainult üks analoogne pin. Selle teadasaamine oli praktiline, mis nõudis ringdisaini ja uute trükkplaatide tellimist.

Esimene trükkplaatide versioon

Teine trükkplaatide versioon

Enneviimane trükkplaatide versioon, kus pidime kiiresti lahendama probleeme analoogpingega

Mis puutub tarkvarasse, siis ka siin oli palju varjatud probleeme.

Näiteks ESP perioodiline lagunemine. Kuigi ping jõuab sinna, ei avane leht. Lahendus on ainus – raamatukogu ümber kirjutamine. Võib-olla on ka teisi lahendusi, kuid kõik, mida me katsetasime, ei andnud tulemusi.

Teine märkimisväärne probleem on, kummalisel kombel, päringute arv ESP-le lehe avamisel. Kasutades GET või ajax'i, seisime silmitsi olukorraga, kus päringute arv muutus häbiväärselt suureks. Selle tõttu käitus ESP ettearvamatult, võis lihtsalt taaskäivituda või töödelda päringut mitu sekundit. Lahenduseks oli üleminek veebisokettidele. Pärast seda vähenes päringute arv kordades.

Kolmas probleem on veebiliides. Rohkem teavet selle kohta tuleb eraldi artiklis, mis avaldatakse hiljem.

Praegu ütlen vaid, et kõige optimaalsem variant on hetkel kasutada VUE.JS-i.

See raamistik on kõige sobivam kõigist, mida oleme proovinud.

Liidese variante saab vaadata allolevatelt linkidelt

adaptive.lytko.com
mobile.lytko.com

Termostaadi väljatöötamine

Pärast kõigi raskuste ületamist jõudsime järgmise tulemuse juurde:

Konstruktsioon

Termostaat koosneb kolmest plaadist (moodulist):

1. Juhtplaadist;
2. Juhtimise plaadist;
3. Kuva plaadist.

Juhtimine – trükkplaat, millel asuvad ESP12, riistvaraline «watchdog» ja nRF24 tulevaste andurite jaoks. Alguses toetab seade digitaalset andurit DS18B20. Kuid oleme kavandanud võimaluse ühendada analoogandureid kolmandate osapoolte tootjatelt. Ühes tulevases seadme tarkvarauuenduses lisame võimaluse kasutada andureid, mis on tarnitud teiste tootjate termostaatidega.

Juhtimise – toite- ja koormuse juhtimiskandja. Seal asuvad 750mA toiteallikas, ühendusterminalid temperatuuriandurite ja 16A relee jaoks koormuse juhtimiseks.

Ekraan – arenduse käigus valisime Nextion ekraani 2,4 tolli.

Selle kohta on internetis kergesti leitav teavet. Lisades, et see on mugav peaaegu kõigile, välja arvatud hinna tõttu. 2,4-tollise ekraani hind jääb 1200₽ ringi, mis ei mõjuta lõpphindadele positiivselt.

Seetõttu otsustati luua meie vajadustele sobiv analoog, kuid madalama hinnaga. Tõsi, selle programmeerimine tuleb teha klassikalisel viisil, mitte Nextion Editori keskkonnas. See on keerulisem, kuid me oleme valmis selleks.

Analoogiks on 2.4-tollise puutetundliku ekraaniga moodul ja STM32 juhtplaadiga, et seda hallata ja ESP12 koormust vähendada. Kõik juhtimine toimub UART kaudu, samuti 32 MB mälu ja täisfunktsionaalne välkmälu logide salvestamiseks.

Modulaarne konstruktsioon võimaldab hõlpsasti ühe mooduli vahetamist, tulemuseks on täiesti erinev seade.

Näiteks on olemas juba „plaadi 2“ versioonid mitmetes täitmise variantides:

• Valik 1 – sooja põranda jaoks. Toide 220V. Relee juhib mis tahes koormust pärast seda.
• Variant 2 – veepõhise põrandaküte või radiaatori ventiil. Toide 24V vahelduvvool.
• Variant 3 – toide 220V. Üksiku joone juhtimine, näiteks katla või elektrisauna jaoks.

Järelsõna

Ma ei ole professionaalne arendaja. Olen suutnud inimesi koguda ühise eesmärgi nimel. Suures osas töötavad kõik idee nimel; et luua midagi tõeliselt väärtuslikku; midagi, mis oleks kasulik lõppkasutajale.

Ma olen kindel, et mõnele ei meeldi korpuse disain; teised aga eelistavad lehe välimust. See on teie õigus! Kuid me oleme selle tee ise läbinud, pideva kriitika saatel selle üle, mida me teeme, ja, mis kõige tähtsam, miks. Kui selliseid küsimusi, nagu eespooltekstis, ei tekita, siis oleme avatud vestlemiseks kommentaarides.

Konstruktiivne kriitika on hea ja me oleme selle eest tänulikud.

Idee tekkimise lugu siit. Huvi korral:

1. Küsimuste korral: grupp Telegramis LytkoG
2. Uudiste jälgimiseks: informatsioonikanal Telegramis Lytko News

Ja jah, me naudime seda, mida teeme.

Allikas: habr.com