Na enkele jaren van vruchtbaar werk werd besloten om ons eerste product voor klimaatbeheersing in een slimme woning aan het publiek te presenteren: een slimme thermostaat voor het regelen van verwarmde vloeren.
Wat is dit apparaat?
Dit is een slimme thermostaat voor elke elektrisch verwarmde vloer tot 3kW. Het wordt bestuurd via een applicatie, een webpagina, HTTP, MQTT, zodat het eenvoudig kan worden geïntegreerd in alle smart home-systemen. Voor de meest populaire zullen we plug-ins ontwikkelen.
U kunt niet alleen een elektrisch verwarmde vloer aansturen, maar ook een thermische kop voor een waterverwarmde vloer, een boiler of een elektrische sauna. Bovendien kan de thermostaat met nrf communiceren met verschillende sensoren. Bijna alle klimaatgerelateerde sensoren zijn momenteel in ontwikkeling. Omdat het apparaat op ESP is gebaseerd, hebben we besloten dat het ongepast zou zijn om de aanpassingsmogelijkheden van gebruikers weg te nemen. Daarom zullen we ervoor zorgen dat de gebruiker het apparaat naar de ontwikkelaarsmodus kan schakelen en andere firmware kan installeren, bijvoorbeeld met ondersteuning voor HomeKit of projecten van derden.
*na het installeren van firmware van derden met ondersteuning voor HomeKit of andere populaire projecten is terugkeren naar de originele versie niet mogelijk via OTA (Over-the-Air).
Moeilijkheden die we tegenkwamen
Zeggen dat die er niet waren, zou dom zijn. Ik zal proberen de moeilijkste problemen die zich voordeden te beschrijven en hoe we ze hebben opgelost.
Het huisvesten van het apparaat was een uitdaging. Zowel in termen van resourcekosten als tijdskosten (ze zijn ongeveer een jaar lang ontwikkeld).
Er waren veel opties op de markt. En de meest populaire is 3D-printen. Laten we het uitzoeken:
Klassiek 3D-printen. De kwaliteit laat veel te wensen over, evenals de snelheid van de productie. Voor prototypes gebruikten we 3D-printen, maar dat was niet geschikt voor productie.
Fotopolymeer 3D-printer. Hier is de kwaliteit veel beter, maar het prijseffect speelt een rol. Prototypes gedrukt op een vergelijkbare printer kosten ongeveer 4000 roebel, en dit is een deel van het lichaam op twee. U kunt uw eigen printer kopen, wat de prijs zal verlagen, maar de prijs zal nog steeds astronomisch zijn en de snelheid zal onbevredigend zijn.
Siliconen gietstuk. Wij vonden dit de beste optie. De kwaliteit was goed, de prijs was hoog, maar niet kritisch. De eerste batch van twintig kisten werd zelfs besteld voor veldtesten.
Maar het toeval veranderde alles. Op een avond plaatste ik per ongeluk in de interne chat voor ontwikkelaars dat er een probleem was met de cases, de prijs was te hoog. En de volgende dag schreef een collega in een persoonlijk bericht dat een vriend van zijn vriend een TPA (thermoplastische machine) had. En in de eerste fase kun je er een mal voor maken. Dit bericht veranderde alles!
Ik had al eerder overwogen om spuitgietmachines te gebruiken, maar wat mij tegenhield was niet eens de noodzaak om een batch van minimaal 5000 stuks te bestellen (hoewel je, als je het probeert, via de Chinezen minder kunt vinden). De prijs van de mal hield mij tegen. Ongeveer $ 5000. Ik was niet bereid dit bedrag in één keer te betalen. Het bedrag voor de mal via onze nieuw geslagen collega was niet astronomisch, het varieerde rond de $2000-$2500. Daarnaast stemde hij toe ons te ontmoeten en spraken we af dat de betaling in termijnen zou plaatsvinden. Het probleem met de rompen was dus opgelost.
Het tweede en niet minder belangrijke probleem dat we tegenkwamen, was de hardware.
Het aantal hardwarerevisies kan niet worden geteld. Volgens conservatieve schattingen is de gepresenteerde optie de zevende, de tussenliggende opties niet meegerekend. Daarin hebben we geprobeerd alle tekortkomingen op te lossen die tijdens het testproces zijn vastgesteld.
Dus voorheen geloofde ik dat er geen behoefte was aan een hardware-waakhond. Nu zal het apparaat zonder dit niet in productie gaan: vanwege de grilligheid van het platform dat we hebben gekozen.
Nog een analoge ingang naar het ESP. Vroeger dacht ik dat elke ESP-pin universeel is. Maar ESP heeft slechts één analoge pin. Dit leerde ik in de praktijk, wat leidde tot het herwerken en herschikken van de printplaten.
Eerste versie van printplaten
Tweede versie van printplaten
De voorlaatste versie van printplaten, waarbij we dringend problemen met de analoge pin moesten oplossen
Wat de software betreft, waren er ook veel valkuilen.
ESP valt bijvoorbeeld periodiek weg. Hoewel de ping ernaartoe gaat, wordt de pagina niet geopend. Er is maar één oplossing: het herschrijven van de bibliotheek. Er kunnen er nog meer zijn, maar alle pogingen die we probeerden, werkten niet.
Het tweede grote probleem is, vreemd genoeg, het aantal verzoeken aan de ESP bij het openen van een pagina. Via GET of ajax werden we geconfronteerd met het feit dat het aantal verzoeken onfatsoenlijk groot werd. Hierdoor gedroeg de ESP zich onvoorspelbaar, hij kon eenvoudigweg opnieuw opstarten of het verzoek enkele seconden verwerken. De oplossing was om over te stappen op websockets. Hierna daalde het aantal verzoeken aanzienlijk.
Het derde probleem is de webinterface. Meer informatie hierover vindt u in een apart artikel dat later zal worden gepubliceerd.
Voor nu zeg ik alleen dat de beste optie op dit moment is om VUE.JS te gebruiken.
Dit raamwerk is het meest geschikt van alles wat we hebben getest.
Interface-opties kunnen worden bekeken via de onderstaande links.
Een thermostaat worden
Nadat we alle moeilijkheden hadden overwonnen, kwamen we tot dit resultaat:
ontwerp
De thermostaat bestaat uit drie printplaten (modules):
- Manager;
- Beheerd;
- Displayscherm.
Manager – een bord waarop ESP12, hardware “watchdog” en nRF24 zich bevinden voor het werken met toekomstige sensoren. Bij de lancering ondersteunt het apparaat de digitale sensor DS18B20. Maar we hebben de mogelijkheid geboden om analoge sensoren van externe fabrikanten aan te sluiten. En in een van de toekomstige apparaatsoftware-updates zullen we de mogelijkheid toevoegen om sensoren te gebruiken die bij thermostaten van derden worden geleverd.
Beheerd – voeding en belastingsbesturingskaart. Daar plaatsten ze een 750mA-voeding, klemmen voor het aansluiten van temperatuursensoren en een 16A-relais voor het regelen van de belasting.
Дисплей – in de door ons gekozen ontwikkelingsfase 2.4 inch.
Je kunt er gemakkelijk informatie over vinden op internet. Ik zou hieraan willen toevoegen dat het voor bijna iedereen handig is, behalve de prijs. Een 2.4-inch scherm kost ongeveer 1200₽, wat niet het beste effect heeft op de uiteindelijke prijs.
Daarom werd besloten om een analoog te maken die aan onze behoeften voldoet, maar tegen een lagere prijs. Toegegeven, je zult het op de klassieke manier moeten programmeren, en niet vanuit de Nextion Editor-omgeving. Het is moeilijker, maar we zijn er klaar voor.
Een analoog zal een 2.4-inch matrix zijn met een touchscreen en een bord met STM32 aan boord om deze te besturen en de belasting van de ESP12 te verminderen. Alle besturing zal vergelijkbaar zijn met Nextion via UART, evenals 32 MB geheugen en een volwaardige flashkaart voor het opnemen van logs.
Door het modulaire ontwerp is het eenvoudig om één van de modules te wisselen en de output is een heel ander apparaat.
Er zijn bijvoorbeeld al opties voor “bord 2” in verschillende versies:
- optie 1 - voor verwarmde vloeren. Voeding vanaf 220V. Het relais bestuurt elke belasting na zichzelf.
- optie 2 – voor waterverwarmde vloer of batterijklep. Aangedreven door 24V AC. Klepbediening voor 24V.
- optie 3 – voeding vanaf 220V. Aansturing van een aparte lijn, zoals een boiler of elektrische sauna.
nawoord
Ik ben geen professionele ontwikkelaar. Het is mij gelukt om mensen te verenigen met één doel. Voor het grootste deel werkt iedereen voor het idee; om iets echt de moeite waard te doen; iets dat nuttig zal zijn voor de eindgebruiker.
Ik weet zeker dat sommige mensen het ontwerp van de behuizing niet leuk zullen vinden; voor sommigen – het uiterlijk van de pagina. Het is uw recht! Maar we zijn zelf deze weg gegaan, door voortdurende kritiek op wat we doen, en vooral: waarom. Als u geen vragen heeft zoals hierboven vermeld, staan we u graag te woord in de opmerkingen.
Opbouwende kritiek is goed, en wij zijn er dankbaar voor.
Geschiedenis van het idee . Voor degenen die geïnteresseerd zijn:
- Voor alle vragen: Telegramgroep
- Volg het nieuws: Telegram informatiekanaal
En ja, we hebben plezier in wat we doen.
Bron: www.habr.com