Po kilku latach owocnej pracy postanowiliśmy zaprezentować publicznie nasz pierwszy produkt do sterowania klimatem w inteligentnym domu – inteligentny termostat do sterowania ogrzewaniem podłogowym.
Co to za urządzenie?
To inteligentny termostat do każdego systemu elektrycznego ogrzewania podłogowego o mocy do 3 kW. Sterowanie odbywa się za pomocą aplikacji, strony internetowej, protokołu HTTP i MQTT, dzięki czemu można go łatwo zintegrować ze wszystkimi systemami inteligentnego domu. Dla najpopularniejszych z nich opracujemy wtyczki.
Można sterować nie tylko elektrycznym ogrzewaniem podłogowym, ale także głowicą termostatyczną do wodnego ogrzewania podłogowego, kotłem lub sauną elektryczną. Ponadto dzięki NRF termostat będzie mógł komunikować się z różnymi czujnikami. Prawie wszystkie czujniki związane z klimatem są obecnie na etapie rozwoju. Ponieważ urządzenie opiera się na ESP, uznaliśmy, że nie byłoby właściwe odbieranie użytkownikom możliwości personalizacji. Dlatego sprawimy, że użytkownik będzie mógł przełączyć urządzenie w tryb deweloperski i zainstalować inne oprogramowanie układowe, na przykład takie, które obsługuje HomeKit lub projekty firm trzecich.
*po zainstalowaniu oprogramowania firm trzecich obsługującego HomeKit lub innych popularnych projektów, powrót do wersji oryginalnej nie jest możliwy za pośrednictwem OTA (Over-the-Air).
Trudności, na jakie natrafiliśmy
Twierdzenie, że nie istniały, byłoby głupie. Postaram się opisać najtrudniejsze problemy, jakie się pojawiły i jak je rozwiązaliśmy.
Opracowanie obudowy urządzenia było trudnym zadaniem. Zarówno pod względem kosztów zasobów, jak i czasu (opracowanie zajęło około roku).
Na rynku było mnóstwo opcji. A najpopularniejszym jest druk 3D. Zastanówmy się:
Klasyczny druk 3D. Jakość pozostawia wiele do życzenia, podobnie jak szybkość produkcji. Wykorzystaliśmy druk 3D do stworzenia prototypów, ale nie nadawał się on do produkcji seryjnej.
Drukarka 3D wykorzystująca fotopolimer. Jakość jest tutaj o wiele lepsza, ale cena odgrywa tu rolę. Prototypy wydrukowane na podobnej drukarce kosztują około 4000₽, a to tylko część przypadku. Możesz kupić własną drukarkę, co obniży cenę, ale cena nadal będzie astronomiczna, a prędkość niezadowalająca.
Odlew silikonowy. Uznaliśmy to za najlepszą opcję. Jakość była dobra, cena wysoka, ale nie krytyczna. Zamówiono nawet pierwszą partię 20 kadłubów do testów terenowych.
Ale przypadek zmienił wszystko. Pewnego wieczoru niechcący napisałem na wewnętrznym czacie dla deweloperów, że wystąpił problem z obudowami i cena jest za wysoka. Następnego dnia kolega napisał w prywatnej wiadomości, że znajomy jego znajomego ma maszynę TPA (maszynę do tworzyw termoplastycznych). A na pierwszym etapie jest możliwe wykonanie dla niego formy prasowej. Ta wiadomość zmieniła wszystko!
Już wcześniej rozważałem wykorzystanie maszyn do formowania wtryskowego, ale nie powstrzymała mnie nawet konieczność zamówienia minimalnej partii 5000 sztuk (choć jeśli się postarasz, możesz znaleźć ich mniej u Chińczyków). Cena formy mnie powstrzymała. Około 5000 dolarów. Nie byłem gotowy zapłacić całej kwoty na raz. Kwota za formularz prasowy, który otrzymaliśmy od naszego świeżo upieczonego kolegi, nie była astronomiczna, ale mieściła się w granicach 2000-2500 dolarów. Co więcej, spotkał się z nami w połowie drogi i ustaliliśmy, że płatność będzie dokonywana w ratach. Problem z obudowami został więc rozwiązany.
Drugą, nie mniej istotną trudnością, na jaką natrafiliśmy, był sprzęt.
Liczba wersji sprzętu jest niezliczona. Według ostrożnych szacunków prezentowana opcja jest siódmą, nie licząc pośrednich. Staraliśmy się w nim wyeliminować wszystkie niedociągnięcia zidentyfikowane w trakcie testów.
Dlatego wcześniej uważałem, że nie ma potrzeby tworzenia sprzętowego mechanizmu nadzorującego. Teraz, bez tego, urządzenie nie wejdzie do produkcji: ze względu na kaprysy platformy, którą wybraliśmy.
Kolejne wejście analogowe w ESP. Wcześniej myślałem, że każdy pin ESP jest uniwersalny. Ale ESP ma tylko jeden pin analogowy. Musiałem się tego nauczyć w praktyce, co doprowadziło do przeprojektowania i zmiany kolejności płytek drukowanych.
Pierwsza wersja płytek drukowanych
Druga wersja płytek drukowanych
Przedostatnia wersja płytek drukowanych, gdzie musieliśmy pilnie rozwiązać problemy z pinem analogowym
Jeśli chodzi o oprogramowanie, również było sporo pułapek.
Na przykład okresowa awaria ESP. Strona się nie otwiera, mimo że jest ping. Rozwiązanie jest tylko jedno - przepisanie biblioteki. Być może są jeszcze inne, ale wszystkie, które wypróbowaliśmy, nie przyniosły rezultatów.
Drugim poważnym problemem, co może wydawać się dziwne, jest liczba żądań wysyłanych do ESP podczas otwierania strony. Korzystając z GET lub ajaxa, zauważyliśmy, że liczba żądań stała się nieprzyzwoicie duża. Z tego powodu ESP zachowywał się nieprzewidywalnie, potrafił po prostu zrestartować komputer lub przetwarzać żądanie przez kilka sekund. Rozwiązaniem okazało się przejście na gniazda sieciowe. Po tym fakcie liczba żądań znacznie spadła.
Trzecim problemem jest interfejs sieciowy. Więcej informacji na ten temat znajdziesz w oddzielnym artykule, który zostanie opublikowany w późniejszym terminie.
Na razie powiem tylko, że najlepszą opcją jest użycie VUE.JS.
Ten model jest najodpowiedniejszy ze wszystkich, które wypróbowaliśmy.
Opcje interfejsu można przeglądać, klikając poniższe linki.
Tworzenie termostatu
Pokonawszy wszystkie trudności, doszliśmy do następującego rezultatu:
projekt
Termostat składa się z trzech płytek (modułów):
- Menedżer;
- Kontrolowany;
- Tablica wyświetlacza.
Menedżer – płytka zawierająca ESP12, układ nadzorujący sprzęt i nRF24 do współpracy z przyszłymi czujnikami. W momencie premiery urządzenie obsługuje cyfrowy czujnik DS18B20. Ale zapewniliśmy możliwość podłączenia czujników analogowych od innych producentów. W jednej z przyszłych aktualizacji oprogramowania urządzenia dodamy możliwość korzystania z czujników dostarczanych z termostatami innych firm.
Zarządzany – płyta zasilania i sterowania obciążeniem. Do dyspozycji jest zasilacz 750 mA, zaciski do podłączenia czujników temperatury oraz przekaźnik 16 A do sterowania obciążeniem.
pokaz – na etapie rozwoju wybraliśmy 2.4 cale.
Informacje o nim można z łatwością znaleźć w Internecie. Chciałbym dodać, że jest to wygodne dla niemal każdego, wyjątkiem jest cena. Wyświetlacz o przekątnej 2.4 cala kosztuje około 1200₽, co nie ma najlepszego wpływu na cenę końcową.
Postanowiliśmy więc stworzyć coś analogicznego, dostosowanego do naszych potrzeb, ale w niższej cenie. Owszem, będziesz musiał go zaprogramować w klasyczny sposób, a nie w środowisku Nextion Editor. To trudniejsze, ale jesteśmy na to gotowi.
Układ analogowy będzie miał matrycę 2.4 cala z ekranem dotykowym i płytką z STM32 na pokładzie, która będzie nim sterować i zmniejszać obciążenie ESP12. Całe sterowanie będzie podobne do tego w Nextion poprzez UART, a do tego będzie dostępna pamięć 32 MB i pełnoprawna karta flash do zapisywania logów.
Modułowa konstrukcja pozwala na łatwą wymianę jednego modułu, dzięki czemu uzyskuje się zupełnie inne urządzenie.
Na przykład istnieje już kilka wersji „planszy 2”:
- opcja 1 - do podłóg ogrzewanych. Zasilanie z sieci 220V. Przekaźnik steruje dowolnym obciążeniem po sobie.
- opcja 2 – do ogrzewania podłogowego wodnego lub zaworów grzejnikowych. Zasilany prądem zmiennym 24 V. Sterowanie zaworem 24V.
- opcja 3 – zasilanie z sieci 220V. Sterowanie oddzielną linią, np. kotłem lub sauną elektryczną.
Posłowie
Nie jestem profesjonalnym programistą. Udało mi się zjednoczyć ludzi wokół jednego celu. W większości przypadków wszyscy pracują na rzecz tego pomysłu; aby zrobić coś naprawdę wartościowego; coś co będzie przydatne dla użytkownika końcowego.
Jestem pewien, że niektórym osobom nie spodoba się projekt obudowy; dla niektórych - wygląd strony. To Twoje prawo! Ale przeszliśmy całą tę drogę sami, poprzez ciągłą krytykę tego, co robimy i, co najważniejsze, dlaczego. Jeśli nie macie żadnych pytań, chętnie omówimy je w komentarzach.
Konstruktywna krytyka jest dobra i ją doceniamy.
Historia pomysłu . Dla zainteresowanych:
- W razie pytań: Grupa Telegram
- Śledź aktualności: kanał informacyjny Telegram
I tak, lubimy to, co robimy.
Źródło: www.habr.com
