Após anos de trabalho produtivo, decidimos apresentar ao público nosso primeiro produto para gestão climática em casas inteligentes — um termostato inteligente para controle de piso aquecido.
O que é este dispositivo?
Este é um termostato inteligente para qualquer piso radiante elétrico de até 3kW. Controla-se por meio de um aplicativo, página web, HTTP, MQTT, tornando fácil a integração em todos os sistemas de casas inteligentes. Para os mais populares, desenvolveremos plugins.
É possível controlar não apenas o piso aquecido elétrico, mas também a cabeça termostática de um piso radiante aquecido a água, caldeiras ou sauna elétrica. Além disso, por meio do nrf, o termostato poderá se comunicar com diversos sensores. Atualmente, estamos desenvolvendo quase todos os sensores relacionados ao clima. Como o dispositivo é baseado em ESP, decidimos que não seria apropriado restringir as opções de personalização dos usuários. Portanto, faremos com que o usuário possa alternar o dispositivo para o modo de desenvolvedor e instalar outro firmware, por exemplo, com suporte ao HomeKit ou a projetos de terceiros.
*após a instalação de firmwares de terceiros com suporte ao HomeKit ou a outros projetos populares, o retorno ao original não é possível via OTA (Over-the-Air).
Desafios que encontramos
Dizer que não houve seria tolice. Tentarei descrever os problemas mais complicados que surgiram e como os resolvemos.
O corpo do dispositivo foi um desafio complexo. Tanto em termos de recursos, quanto em tempo de desenvolvimento (levou cerca de um ano).
Havia muitas opções no mercado. E a mais popular é a impressão 3D. Vamos considerar:
Impressão 3D clássica. A qualidade deixa a desejar, a velocidade de produção também. Usamos a impressão 3D para protótipos, mas não era viável para produção.
Impressor 3D de fotopolímero. Aqui a qualidade é muito melhor, mas o preço entra em cena. Os protótipos impressos em uma impressora desse tipo custaram cerca de 4000₽, e isso é apenas uma parte do corpo de duas. É possível comprar sua impressora, o que reduziria o custo, mas ainda assim o preço seria astronômico, e a velocidade insatisfatória.
Moldagem em silicone. Consideramos isso a melhor opção. A qualidade estava no nível, o preço era alto, mas não crítico. Inclusive, foi feita uma primeira encomenda de 20 corpos para testes de campo.
Mas tudo mudou por acaso. Em uma das noites, acidentalmente postei no chat interno dos desenvolvedores que havia um problema com as carcaças, o preço estava alto. E no dia seguinte, um colega me enviou uma mensagem privada dizendo que um amigo de seu amigo tinha uma TPA (máquina de termoplástico). E que, na primeira etapa, poderia ser feita uma forma de impressão para ela. Essa mensagem mudou tudo!
Eu já considerava o uso da TPA, mas não me decidia por causa da necessidade de encomendar uma quantidade mínima de 5000 unidades (embora, se esforçar, pudesse encontrar menos através de fornecedores chineses). O que me impedia era o preço da forma de impressão. Cerca de $5000. Esse valor eu não estava disposto a pagar de uma só vez. O valor da forma de impressão com nosso novo colega não era tão exorbitante, variava entre $2000-$2500. Além disso, ele foi compreensivo e concordamos que o pagamento seria parcelado. Assim, o problema com as carcaças foi resolvido.
A segunda e não menos importante dificuldade com a qual nos deparamos foi o hardware.
Incontáveis revisões de hardware. Pelos meus cálculos modestos, a versão apresentada é a sétima, sem contar as intermediárias. Nela, tentamos resolver todas as falhas identificadas durante os testes.
Assim, antes achava que o "watchdog" de hardware não era necessário. Agora, sem ele, o dispositivo não será lançado: devido à sensibilidade da plataforma que escolhemos.
Além disso, a entrada analógica no ESP. Antes pensava que cada pino do ESP era universal. Mas o ESP tem apenas um pino analógico. Descobri isso na prática, o que levou à reconfiguração e reencomendações das placas de circuito.
Primeira versão das placas de circuito
Segunda versão das placas de circuito
Penúltima versão das placas de circuito, onde tivemos que resolver problemas com o pino analógico de forma urgente
Quanto ao software, também houve muitos obstáculos.
Por exemplo, quedas periódicas de conexão do ESP. Apesar do ping estar ativo, a página não abre. A solução é reescrever a biblioteca. Pode haver outras soluções, mas todas que testamos não funcionaram.
O segundo problema significativo, curiosamente, é a quantidade de requisições ao ESP ao abrir a página. Ao usar GET ou ajax, nos deparamos com o fato de que a quantidade de requisições se tornava indecentemente grande. Como resultado, o ESP se comportava de forma imprevisível, podendo simplesmente reiniciar ou levar vários segundos para processar a requisição. A solução foi migrar para web sockets. Após isso, o número de requisições diminuiu consideravelmente.
O terceiro problema é a interface web. Mais informações sobre isso estarão em um artigo separado, que será publicado mais tarde.
Por enquanto, posso dizer que a opção mais otimizada no momento é utilizar o VUE.JS.
Esse framework é o mais adequado entre todos que testamos.
As opções de interface podem ser vistas nos links abaixo
Desenvolvimento do termostato
Superando todas as dificuldades, chegamos ao seguinte resultado:
Construção
O termostato é composto por três placas (módulos):
- Controladora;
- Controlada;
- Placa de display.
Controladora – é a placa onde estão localizados o ESP12, o "watchdog" de hardware e o nRF24 para trabalhar com os futuros sensores. No início, o dispositivo suporta o sensor digital DS18B20. Mas previmos a possibilidade de conectar sensores analógicos de terceiros. E em uma das atualizações futuras do software do dispositivo, adicionaremos a capacidade de usar sensores fornecidos com termostatos de fabricantes terceiros.
Controlada – é a placa de alimentação e controle de carga. Nela, temos uma fonte de 750mA, terminais para conectar sensores de temperatura e um relé de 16A para controle de carga.
Tela – na fase de desenvolvimento nós escolhemos de 2.4 polegadas.
Informação sobre ele pode ser facilmente encontrada na internet. Adiciono que é conveniente para quase todos, exceto pelo preço. Um display de 2.4 polegadas custa cerca de 1200₽, o que não impacta positivamente no preço final.
Por isso, foi tomada a decisão de fazer um análogo para nossas necessidades, mas com um preço menor. No entanto, programá-lo terá que ser feito de maneira clássica, e não a partir do ambiente Nextion Editor. Isso é mais complicado, mas estamos prontos para isso.
O análogo será uma matriz de 2.4 polegadas com touchscreen e uma placa com STM32 a bordo para controlá-lo e reduzir a carga sobre o ESP12. Todo o controle será semelhante ao Nextion via UART, além de memória de 32MB e um cartão flash completo para registro de logs.
A construção modular permite trocar facilmente um dos módulos e, no final, obter um dispositivo completamente diferente.
Por exemplo, já existem versões da “placa 2” em várias configurações:
- Opção 1 – para piso aquecido. Alimentação de 220V. O relé controla qualquer carga após si.
- Opção 2 – para piso aquecido a água ou válvula de radiador. Alimentação de 24V em corrente alternada. Controle da válvula em 24V.
- Opção 3 – alimentação de 220V. Controle de uma linha separada, como uma caldeira ou sauna elétrica.
Epílogo
Eu não sou um desenvolvedor profissional. Consegui reunir pessoas em torno de um objetivo comum. Na maior parte, todos trabalham para uma ideia; para criar algo realmente valioso; algo que será útil para o usuário final.
Estou certo de que nem todos vão gostar do design da caixa; alguns podem não gostar da aparência da página. Esse é o seu direito! Mas percorremos todo esse caminho nós mesmos, através da crítica constante do que fazemos, e, o mais importante — do porquê. Se não houver questões como as mencionadas acima, ficaremos felizes em conversar nos comentários.
A crítica construtiva é boa, e somos gratos por isso.
A história da origem da ideia . Para os interessados:
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E sim, nós nos divertimos com o que fazemos.
Fonte: habr.com
