ShIoTiny: אוורור של חדר רטוב (פרויקט לדוגמה)

נקודות עיקריות או על מה מאמר זה

אנו ממשיכים את סדרת הכתבות בנושא ShioTiny - בקר מבוסס שבב הניתן לתכנות ויזואלית ESP8266.

מאמר זה מתאר, תוך שימוש בדוגמה של פרויקט בקרת אוורור בחדר אמבטיה או בחדר אחר עם לחות גבוהה, כיצד נבנית תוכנית עבור ShioTiny.

מאמרים קודמים בסדרה.

ShioTiny: אוטומציה קטנה, אינטרנט של דברים או "שישה חודשים לפני חופשה"
ShIoTiny: צמתים, חיבורים ואירועים או תכונות של תוכניות ציור

תזכור

קושחה בינארית, מעגל בקר ותיעוד
הוראות ותיאור הרכיבים
הגדרת ברוקר MQTT cloudmqtt.com
לוח המחוונים של MQTT עבור אנדרואיד

מבוא

אין הבנה ללא ניסיון. זוהי אמת שנבדקה על ידי זמן ודורות. לכן, אין דבר טוב יותר ללימוד מיומנויות מעשיות מאשר לנסות לעשות משהו בעצמך. ודוגמאות שמראות מה אתה יכול לעשות ומה אתה אפילו לא צריך לנסות יועילו כאן. טעויות של אנשים אחרים, כמובן, לא יכולות למנוע את התרחשותן של הטעויות שלך, אבל הן יכולות לעזור להפחית את מספרן של האחרונות.

שאלות ומכתבים מקוראי מאמרים קודמים הניעו אותי לעשות פרויקט קטן - דוגמה לבקרת אוורור על מנת להראות כיצד פועלים צמתים ShIoTiny.

הרעיון המקורי שממנו נולד הבקר ShioTiny - תחנת שאיבה והשקיה - לא מתאימה לכולם ולא תעניין את כולם. לכן לקחתי כדוגמה מערכת בקרת אוורור מובנת ושימושית לרבים.

אני אגיד שהרעיון של הפרויקט הוא לא שלי, אבל קיבלתי את זה מכאן ולאחר מכן הסתגלו ל ShioTiny.

קודם כל תבין מה אתה רוצה

תהליך השיפור הוא אינסופי. והנכס הזה הוא שהרס הרבה רעיונות ופרויקטים טובים. המפתח, במקום לשחרר משהו לא אידיאלי, אבל עדיין עובד, המשיך לשפר אותו. והוא שיפר אותו עד שהמתחרים עקפו אותו, ושחררו פתרון עובד, אמנם לא אידיאלי (ולעתים קרובות גרוע ממש), אבל עובד.

לכן, חשוב מאוד לדעת היכן לשים סוף לפרויקט. או, במילים אחרות, אנחנו צריכים לקבוע מה אנחנו רוצים לקבל בסוף הפרויקט ממה שיש לנו בהתחלה. ברוסית, למסמך שנערך בדיוק במטרה לתאר את הדרך ליצירת משהו, יש מילה קצרה ותמציתית נפלאה "תוכנית", שמתרגמים בעלי פיגור שכלי ומנהלים פגומים החלו לאחרונה משום מה לקרוא לה "דרך". מַפָּה". ובכן, אלוהים יברך אותם.

התוכנית שלנו תהיה כזו. נניח שיש חדר שהלחות בו יכולה לעלות משמעותית לעיתים. לדוגמה, כגון חדר אמבטיה או מטבח. רטיבות היא דבר לא נעים והדרך להילחם בה עתיקת יומין: לאוורר את החדר. יש לא מעט דרכים להתאוורר. אבל אנחנו, אולי, נזנוח שיטות אקזוטיות ומיושנות כמו שחורים עם מניפות וניצמד לאוהד רגיל. מאווררים זולים יותר וקל יותר למצוא באזור שלנו.

במילה אחת, אנחנו רוצים לשלוט במאוורר: להפעיל אותו ובהתאם, לכבות אותו. ליתר דיוק, אנחנו רוצים שהוא יידלק ויכבה בעת הצורך.

נותר לקבוע: באילו תנאים על המאוורר להידלק ובאילו תנאים עליו לכבות.

הכל ברור כאן: אם הלחות היא מעל גבול מסוים, המאוורר נדלק ומוציא אוויר; הלחות חזרה לקדמותה - המאוורר נכבה.

קורא קשוב יתפוס מיד את עינו במילה "נתון". ניתן על ידי מי? כמפורט?

ניתן להגדיר את רמת הלחות בכמה דרכים. נסתכל על שניים מהם: הראשון - באמצעות התנגדות משתנה והשני - דרך הרשת באמצעות פרוטוקול MQTT. לכל אחת מהשיטות הללו יש יתרונות וחסרונות, עליהם יידונו בהמשך.

למי שלא מבין, אסביר ש"לחות סף" היא רמת לחות שמעליה יש להפעיל את המאוורר.

השאלה הבאה היא: האם יש לתת למשתמש את הזכות להפעיל את המאוורר ישירות? כלומר, בלי קשר לרמת הלחות, בלחיצת כפתור? אנו נדאג לאפשרות כזו. אחרי הכל, ייתכן שיהיה צורך במאוורר לא רק כאשר יש לחות גבוהה, אלא גם כדי להסיר מהחדר, למשל, ריח לא נעים, המכונה בפי העם "סירחון".

אז, אנחנו מבינים מה אנחנו רוצים ואפילו קצת איך זה יעבוד. הבה נפרט בקצרה את כל הפונקציות של מערכת בקרת האוורור שלנו:

• הגדרת רמת הלחות בסף (שתי אפשרויות);
• מדידת רמת לחות;
• הפעלת מאוורר אוטומטית;
• כיבוי מאוורר אוטומטי;
• הפעלת מאוורר ידנית (על ידי לחיצה על כפתור).

אז התוכנית ברורה. יש צורך ליישם את כל הפונקציות לעיל בתוכנית שלנו. אנו נפעל על בסיס "תוכנית" זו. ראשית, בואו נצייר תרשים בלוקים של המכשיר.

דיאגרמת בלוקים של המכשיר

באופן כללי, יהיו לנו שתי תוכניות כאלה. הראשון הוא לאופציה שבה רמת הלחות בסף נקבעת על ידי התנגדות משתנה. הסכימה השנייה מיועדת לאפשרות שבה רמת הלחות בסף מוגדרת על גבי הרשת באמצעות פרוטוקול MQTT.

אבל מכיוון שמעגלים אלה יהיו שונים רק באלמנט אחד - הנגד המשתנה "מגדיר את רמת הלחות בסף", נצייר רק דיאגרמת בלוקים אחת. כמובן, דיאגרמת הבלוק על פי GOST נראית אחרת. אבל אנחנו לא מתמקדים במהנדסי ביזונים, אלא בדור הצעיר. לכן, הנראות חשובה יותר.

אז מה אנחנו רואים בתמונה? המאוורר מחובר לממסר Relay1 הבקר ShioTiny. שימו לב שהמאוורר הוא מכשיר מתח גבוה. לכן, אם מישהו עושה זאת בעצמו, היזהר. כלומר, לכל הפחות, לפני שתכניסו את האצבעות או מכשירי המדידה למעגל, לפחות כבו את המתח למאוורר. וההערה השנייה. אם המאוורר שלך חזק יותר מ 250W, ולאחר מכן חבר אותו ישירות ל ShioTiny לא שווה את זה - רק דרך המתנע.

סידרנו את המאוורר. כעת הכפתור "הפעל ידנית" את המאוורר. הוא מחובר לכניסה קלט 1. אין כאן מה להסביר יותר.

חיישן טמפרטורה ולחות DHT-11 (או DHT-22 או האנלוגים שלהם). יש קלט מיוחד בבקר לחיבור שלו. ShioTiny. כפי שניתן לראות באיור, גם חיבור חיישן כזה אינו מהווה בעיה.

ולבסוף, התנגדות משתנה, שקובעת את רמת הסף של הלחות. ליתר דיוק, מחלק המורכב מהתנגדויות משתנות וקבועות. אין בעיות בחיבור שלו, אבל הרשו לי להסביר שה-ADC המובנה כן ESP8266 מיועד ל-1 וולט לכל היותר. לכן יש צורך במחלק מתח של בערך פי 5.

ותרשו לי להזכיר לכם שוב שאין צורך במחלק הזה אם רמת הלחות בסף מוגדרת על גבי הרשת באמצעות פרוטוקול MQTT.

בואו נתחיל ליצור אלגוריתם עבור המכשיר בעורך ElDraw ShIoTiny. כיצד להגיע לשם, לעורך זה, ניתן לקרוא במאמרים קודמים או בהוראות, שהקישור אליהן נמצא בתחילת המאמר.

אפשרות ראשונה, הפשוטה ביותר

נתחיל במשהו פשוט: הפעלת הממסר Relay1 כאשר חריגה מרמת הלחות בסף למשך זמן מוגדר.

כפי שאתה יכול לראות, שום דבר לא מסובך: רק ארבעה צמתים, לא סופר צמתי הערות. DHT11 - זהו חיישן הטמפרטורה והלחות עצמו (ניתן להחלפה ב DHT22).

קָבוּעַ קונסט - רמת לחות סף, באחוזים.

Comparator - צומת שמשווה בין שני מספרים ומוצא 1 אם מתקיים תנאי נתון ו-0 אם התנאי לא מתקיים.

במקרה שלנו, תנאי זה יהיה א>באיפה A היא רמת הלחות הנמדדת על ידי החיישן, ו B - רמת הסף של אותה לחות.

ברגע שרמת הלחות הנמדדת (A) יחרוג מרמת הלחות הסף (B), ממש שם במוצא של המשווה א>ב יופיע 1 והממסר יופעל. לעומת זאת, ברגע שרמת הלחות חוזרת לנורמה (כלומר. א<=ב), ממש שם במוצא של המשווה א>ב יופיע 0 והממסר יכבה.

הכל ברור? למי שלא ממש נוח, קרא שוב או עיין בתיאור פעולת היחידות בהוראות.

שימו לב שהנתונים מהחיישן DHT11 מתעדכן בערך אחת ל-10 שניות. לכן, הממסר לא יוכל להידלק ולכבות לעתים קרובות יותר מפעם אחת בכל 10 שניות.

הכל יהיה בסדר, אבל נרצה להגדיר את רמת הלחות הסף באמצעות נגד משתנה. שום דבר לא יכול להיות קל יותר!

בואו פשוט נחליף את הצומת הקבוע בצומת ADC. אחרי הכל, ל-ADC חיברנו מחלק מתח עם נגד משתנה.

המתח בכניסת ה-ADC משתנה בין 0 ל-1 וולט. אבל הלחות בפלט החיישן משתנה בין 0 ל-100%. איך נשווה ביניהם? זה פשוט. צומת ADC פנימה ShioTiny לא רק מודד את מתח הכניסה, אלא גם יודע איך קנה מידה ותזוזה.

כלומר, לפלט של הצומת ADC1 (ADC) יהיה הערך X, מחושב לפי הנוסחה

איפה - מתח בכניסת ADC (מ-0 עד 1V); k - טווח (טווח ADC) ו b-היסט (היסט ADC). לפיכך, אם אתה מגדיר k = 100 и b = 0, ואז בעת שינוי בטווח שבין 0 ל-1, ערך X במוצא של צומת ה-ADC ישתנה בטווח שבין 0 ל-100. כלומר, שווה מספרית לטווח השינויים בלחות מ-0 ל-100%.

או, פשוט, על ידי סיבוב מחוון ההתנגדות המשתנה, אתה יכול להגדיר את רמת הלחות בסף מ-0 ל-100. אי הנוחות היחידה היא שאין התקני תצוגה. אבל בפועל, אם אתה עושה 6 חלוקות של מנוע התנגדות משתנה (0%, 20%, 40%, 60%, 80%, 100%) - אז זה מספיק כדי לקבוע את רמת הלחות הסף.

איך אנחנו קובעים סיכויים? k - טווח (טווח ADC) ו b-היסט (ADC offset)? כן, קל יותר מלפת מאודה! הפנה את מצביע העכבר לצומת ADC1 ומיד תראה חלון הגדרות. אתה יכול לשים בו כל מה שאתה צריך. במקרה שלנו, זה יהיה חלון כמו זה באיור.

אז, יש לנו את הפתרון הפשוט ביותר. בואו נתחיל לשפר את זה.
אגב, לפתרון הפשוט ביותר יש יתרון אחד - הוא לא מצריך אינטרנט. זה אוטונומי לחלוטין.

אפשרות שניה, חבר את הכפתור

הכל עובד וכולם מרוצים. אבל מזל רע, אנחנו לא יכולים להפעיל את האוורור בכוח. את זה כבר סיכמנו בכניסה קלט 1 יהיה לנו כפתור מחובר שיפעיל ולכבות את המאוורר בכוח, ללא קשר לחיישן הלחות.
הגיע הזמן לעבד את הכפתור הזה בתרשים התוכנית שלנו.

בלוק העיבוד של לחיצת כפתור מסומן בקו כתום. זהו מונה של לחיצות כפתורים, אשר מאופס לאפס כאשר הערך במוצא שלו עולה על אחד (קו ירוק, פלט צומת CT).

הכל כאן עובד בצורה פשוטה כמו קודם: הדלפק CT סופר את הלחיצות על כפתור המחובר לכניסה קלט 1. כלומר, הערך ביציאה של מונה זה גדל ב-1 בכל לחיצה על הכפתור.

ברגע שערך זה הופך שווה לשניים (כלומר, גדול מ-1), מיד במוצא המשווה א>ב יופיע 1. וה-1 הזה יאפס את המונה CT לאפס. זה אומר המשווה, התחתון בתרשים!

לפיכך, ללחצן שלנו יש שני מצבים - 0 ו-1. אם היינו צריכים יותר מצבים (3 או 4 או אפילו יותר) - היינו צריכים רק לשנות את הקבוע קונסט מערך אחד לשני.

אז יש לנו שני תנאים להפעלת המאוורר: חריגה מרמת לחות נתונה ולחיצה על הכפתור פעם אחת. אם אחד מהתנאים מתקיים, המאוורר יופעל. וזה יעבוד עד ללחוץ שוב על הכפתור И רמת הלחות לא תחזור לקדמותה.

אפשר כמובן לסבך את האלגוריתם עוד יותר, אבל לא נעשה זאת – נשאיר מקום ליצירתיות למי שיחפוץ.

אפשרות שלישית, התחבר לאינטרנט

כל מה שתיארנו הוא די בר ביצוע. מה עם ההצגות? אחרי הכל, כל האקר קרקר היפסטר פצעוני יצחק על מישהו שסובב כפתור ולוחץ על כפתור במקום לשלוט בו מסמארטפון! סיבוב הידית הוא "לא אופנתי". אבל לזחול עם האצבע על הסמארטפון, לשפשף את האצבע מדממת - זה שיא הרצונות של היפסטר-האקר-קרקר (אף פעם לא יכולתי להבחין בכולם - אז אם טעיתי, סלח לי).

אבל הבה נהיה סובלניים כלפי האנשים האלה. יש יתרונות אמיתיים לניהול דרך האינטרנט. ראשית, זה הנראות. יש הרבה יישומים עבור כל הפלטפורמות המאפשרות לך ליצור לוח בקרה שמיש לחלוטין לבקר Carlson שלנו עם כמה שינויים. שנית, זוהי הזדמנות לנטר מרחוק את מצב הלחות בחדר. ושלישית, אתה יכול לראות לא רק מה המאוורר עושה - מסתובב או לא, אלא גם איזו רמת הלחות מוגדרת. ואז המאוורר נדלק אוטומטית או ידנית. באופן כללי, כל מה שאתה רוצה.

כמובן, זה כבוד גדול עבור מעריץ כלשהו לקבל כל כך הרבה תשומת לב. אבל זו רק דוגמה.

לכן, כדי להתחבר לאינטרנט נשתמש בטכנולוגיה MQTT והפרוטוקול באותו שם.
כדי לנצל את הטכנולוגיה הזו, אנחנו צריכים ברוקר MQTT. זהו שרת מיוחד שמשרת לקוחות MQTTלדוגמה שיוטי והסמארטפון שלך.

תמצית הטכנולוגיה MQTT מורכב מהעובדה שכל אחד מהלקוחות מפרסם נתונים שרירותיים לברוקר MQTT (שרת) תחת שם ספציפי (נקרא נושא בטרמינולוגיה MQTT). לקוחות אחרים יכולים להירשם לנתונים שרירותיים באמצעות שמם (נושא) ולקבל נתונים שפורסמו לאחרונה. כלומר, כל חילופי הנתונים פועלים לפי עיקרון הלקוח-ברוקר-לקוח.

Я אני לא אעשה זאת להתמקד בפרטים. יש הרבה מאמרים ומדריכים באינטרנט על איך זה עובד. MQTT ואיזה תוכניות יש ליצירת לוחות בקרה. אני רק אראה לך איך אנחנו יכולים לקבל ולפרסם נתונים באמצעות ShioTiny.

בתור מתווך השתמשתי www.cloudmqtt.com, אבל העיקרון זהה בכל מקום.

אז, נניח שנרשמת ל ברוקר MQTT. באופן כללי, המתווך ייתן לך (או ידרוש ממך להמציא) שם משתמש וסיסמה (להרשאה), וכן יציאה לחיבור. לחבר ShioTiny к ברוקר MQTT אפשרי בשתי דרכים - חיבור רגיל ודרך TLS (SSL).

כל הפרמטרים האלה ב ShioTiny הוזן בכרטיסייה רישותסעיף MQTT חיבור לשרת.

אם שלך ברוקר MQTT אינו דורש הרשאה - אל תזין את פרטי הכניסה והסיסמה שלך (להשאיר שדות אלה ריקים).

פרמטר קידומת נושא MQTT דורש הסבר נפרד.

הקידומת של פרמטרי MQTT היא מחרוזת המצורפת לשם הנושא (נושא) בעת פרסום והרשמה למתווך MQTT. להתקין קידומת MQTT עבור הבקר שלך, אתה רק צריך להזין אותו בשדה הקלט "קידומת נושא MQTT"("קידומת נושא MQTT"). הקידומת תמיד מתחילה בקו נטוי ("/")! אם לא תזין קו נטוי בשדה הקלט, הוא יתווסף אוטומטית. אתה לא יכול להשתמש בסמלים בקידומת "#" и "+". אין הגבלות אחרות.

לדוגמה, אם תפרסם את הפרמטר "מצב" (או הירשם אליו) והקידומת שלך מוגדרת ל"/שיוטי/", אז פרמטר זה יפורסם על הברוקר תחת השם "/shiotiny/status" אם יש לך קידומת ריקה, אז כל הפרמטרים של המתווך יתחילו באלכסון ("/"):"מצב"יפורסם בתור"/סטָטוּס".

לכן, אנו מאמינים שנרשמתם ל ברוקר MQTT וקיבל כניסה, סיסמה ויציאה. לאחר מכן הזנת את הפרמטרים האלה בכרטיסייה רישותסעיף MQTT חיבור לשרת הבקר ShioTiny.

אנו מניחים שהקידומת מוגדרת ל"/חֶדֶר/".

נתחיל בפרסום הסטטוס של כל הפרמטרים המרכזיים: ממסר ריליי1, מצבי מיתוג ידני, מצבי מיתוג אוטומטי ולבסוף רמות סף ורמות לחות נוכחיות. ובכן, בונוס הוא הטמפרטורה בחדר. כיצד לעשות זאת, עיין באיור.

כפי שאתה יכול לראות, ההבדל מהגרסה הקודמת הוא רק הצמתים "MQTT פרסם" בהתחשב בקידומת, הפרמטרים הבאים מתפרסמים:


כפי שאתם יכולים לראות, יש לנו את כל מצב המערכת בכף היד!

אבל אנחנו רוצים לא רק לראות, אלא גם לשלוט. מה עלי לעשות? פשוט מאוד. נסרב לקבוע רמת לחות סף באמצעות ADC ונגד משתנה ואנחנו נגדיר את רמת הלחות ממש סף זה בהתאם MQTT ישירות מהסמארטפון שלך!

אנו מסירים את צומת ה-ADC מהמעגל וכוללים שלושה צמתים חדשים שם: חנות פלאש, שחזור FLASH и MQTT לתאר.

פונקציית צומת MQTT לתאר ברור: הוא מקבל פרמטר /room/trigHset (רמת סף לחות) ס ברוקר MQTT. אבל מה זה עושה עם הנתונים אחר כך? פשוט נותן אותם לצומת חנות פלאש, אשר בתורו מאחסן את הנתונים הללו בזיכרון לא נדיף תחת השם trigH. אחרי זה, הצומת שחזור FLASH קורא נתונים מזיכרון לא נדיף תחת השם trigH ואנחנו כבר יודעים מה יקרה אחר כך.

למה קשיים כאלה? מדוע לא ניתן לשלוח מיד את הנתונים שהתקבלו לכניסה של המשווה?

כפי שהחבר ס. הולמס נהג לומר - זה אלמנטרי! אף אחד לא מבטיח שאחרי הפעלת המכשיר שלך, הוא יצטרף ברוקר MQTT. וצריך למדוד את הלחות. והמאוורר חייב להיות מופעל. אבל ללא מידע על רמת הלחות בסף, זה בלתי אפשרי! לכן, כאשר הוא מופעל, המכשיר שלנו מאחזר את רמת הלחות הסף שנשמרה קודם לכן מזיכרון לא נדיף ומשתמש בו כדי לקבל החלטות. וכאשר נוצר הקשר עם ברוקר MQTT ומישהו יפרסם ערך חדש /room/trigHset, אז ישמש ערך חדש זה.

ואז אתה יכול להמציא מה שאתה רוצה. לדוגמה, בנוסף ללחות, הכנס גם חשבונאות טמפרטורה. או להוסיף בקרת תאורה "חכמה" (עדיין יש לנו שני ממסרים ושתי כניסות שאינן בשימוש). הכל בידיים שלך!

מסקנה

אז הסתכלנו על כמה דוגמאות ליישום של בקר פשוט במהותו המבוסס על ShIoTiny. אולי זה יהיה שימושי למישהו.

כמו תמיד, הצעות, משאלות, שאלות, שגיאות הקלדה וכו' - במייל: [מוגן בדוא"ל]

מקור: www.habr.com