Após vários anos de trabalho frutífero, decidiu-se trazer ao público o nosso primeiro produto para controle climático em uma casa inteligente - um termostato inteligente para controle de pisos aquecidos.
O que é esse aparelho?
Este é um termostato inteligente para qualquer piso aquecido elétrico de até 3kW. É controlado por meio de um aplicativo, uma página da web, HTTP, MQTT, por isso é facilmente integrado a todos os sistemas domésticos inteligentes. Desenvolveremos plugins para os mais populares.
Você pode controlar não apenas um piso aquecido elétrico, mas também uma cabeça térmica para piso aquecido a água, uma caldeira ou uma sauna elétrica. Além disso, usando NRF, o termostato será capaz de se comunicar com vários sensores. Quase todos os sensores relacionados com o clima estão atualmente em desenvolvimento. Como o dispositivo é baseado em ESP, decidimos que seria inapropriado retirar opções de personalização dos usuários. Portanto, faremos com que o usuário possa colocar o dispositivo em modo de desenvolvedor e instalar outro firmware, por exemplo, com suporte para HomeKit ou projetos de terceiros.
*após a instalação de firmware de terceiros com suporte para HomeKit ou outros projetos populares, não é possível retornar ao original via OTA (Over-the-Air).
Dificuldades que encontramos
Dizer que não havia nenhum seria estúpido. Tentarei descrever os problemas mais difíceis que surgiram e como os resolvemos.
Alojar o dispositivo foi um desafio. Tanto em termos de custos de recursos como de tempo (foram desenvolvidos durante cerca de um ano).
Havia muitas opções no mercado. E o mais popular é a impressão 3D. Vamos descobrir:
Impressão 3D clássica. A qualidade deixa muito a desejar, assim como a rapidez de produção. Usamos impressão 3D para protótipos, mas não era adequada para produção.
Impressora 3D de fotopolímero. Aqui a qualidade é muito melhor, mas o efeito preço entra em jogo. Os protótipos impressos em uma impressora semelhante custam cerca de 4000 rublos, e esta é uma parte do corpo em duas. Você pode comprar sua própria impressora, o que reduzirá o preço, mas ainda assim o preço será astronômico e a velocidade insatisfatória.
Fundição de silicone. Consideramos esta a melhor opção. A qualidade era boa, o preço era alto, mas não crítico. O primeiro lote de 20 caixas foi encomendado para testes de campo.
Mas o acaso mudou tudo. Uma noite, postei acidentalmente no chat interno dos desenvolvedores que havia um problema com os cases, o preço era muito alto. E no dia seguinte, um colega escreveu em mensagem pessoal que um amigo do seu amigo tinha uma TPA (máquina termoplástica). E na primeira etapa você pode fazer um molde para isso. Essa mensagem mudou tudo!
Já havia pensado em usar máquinas injetoras antes, mas o que me impediu nem foi a necessidade de encomendar um lote de pelo menos 5000 peças (embora se você tentar, poderá encontrar menos através dos chineses). O preço do molde me impediu. Cerca de US$ 5000. Eu não estava pronto para pagar esse valor de uma vez. O valor do molde através do nosso colega recém-formado não era astronômico, variava em torno de US$ 2000 a US$ 2500. Além disso, ele concordou em nos encontrar e combinamos que o pagamento seria parcelado. Assim o problema dos cascos foi resolvido.
A segunda e não menos importante dificuldade que encontramos foi o hardware.
O número de revisões de hardware não pode ser contado. Segundo estimativas conservadoras, a opção apresentada é a sétima, sem contar as intermediárias. Nele tentamos resolver todas as deficiências identificadas durante o processo de teste.
Então, anteriormente eu acreditava que não havia necessidade de um watchdog de hardware. Agora, sem ele, o aparelho não entrará em produção: por capricho da plataforma que escolhemos.
Outra entrada analógica para o ESP. Anteriormente eu pensava que cada pino ESP era universal. Mas o ESP possui apenas um pino analógico. Aprendi isso na prática, o que me levou a retrabalhar e reordenar as placas de circuito impresso.
Primeira versão de placas de circuito impresso
Segunda versão de placas de circuito impresso
A penúltima versão de placas de circuito impresso, onde tivemos que resolver com urgência problemas com o pino analógico
Quanto ao software, também houve muitas armadilhas.
Por exemplo, ESP cai periodicamente. Mesmo que o ping vá até lá, a página não abre. Existe apenas uma solução: reescrever a biblioteca. Pode haver outros, mas todos os que tentamos não funcionaram.
O segundo problema significativo, curiosamente, é o número de solicitações ao ESP ao abrir uma página. Usando GET ou ajax, nos deparamos com o fato de que o número de solicitações tornou-se indecentemente grande. Por causa disso, o ESP se comportou de maneira imprevisível, podendo simplesmente reinicializar ou processar a solicitação por vários segundos. A solução foi mudar para web sockets. Depois disso, o número de solicitações diminuiu significativamente.
O terceiro problema é a interface web. Mais informações sobre isso estarão em um artigo separado que será publicado posteriormente.
Por enquanto direi apenas que a melhor opção no momento é usar VUE.JS.
Esta estrutura é a mais adequada de todas as que testamos.
As opções de interface podem ser visualizadas nos links abaixo.
Tornando-se um termostato
Superadas todas as dificuldades, chegamos a este resultado:
projeto
O termostato consiste em três placas (módulos):
- Gerente;
- Gerenciou;
- Placa de exibição.
Gerente – uma placa na qual estão localizados ESP12, hardware “watchdog” e nRF24 para trabalhar com futuros sensores. No lançamento, o dispositivo suporta o sensor digital DS18B20. Mas fornecemos a capacidade de conectar sensores analógicos de fabricantes terceiros. E em uma das futuras atualizações de software do dispositivo adicionaremos a capacidade de usar sensores que vêm com termostatos de terceiros.
Gerenciou – fonte de alimentação e placa de controle de carga. Lá eles colocaram uma fonte de alimentação de 750mA, terminais para conexão de sensores de temperatura e um relé de 16A para controle de carga.
Exibição – na fase de desenvolvimento escolhemos 2.4 polegadas.
Você pode encontrar facilmente informações sobre isso na Internet. Gostaria de acrescentar que é conveniente para quase todos, exceto pelo preço. Uma tela de 2.4 polegadas custa cerca de 1200₽, o que não tem o melhor efeito no preço final.
Decidiu-se então fazer um análogo que se adaptasse às nossas necessidades, mas a um preço inferior. É verdade que você terá que programá-lo da maneira clássica, e não no ambiente Nextion Editor. É mais difícil, mas estamos prontos para isso.
O analógico será uma matriz de 2.4 polegadas com tela sensível ao toque e uma placa com STM32 integrada para controlá-la e reduzir a carga do ESP12. Todo o controle será semelhante ao Nextion via UART, além de 32 MB de memória e um cartão flash completo para gravação de logs.
O design modular facilita a troca de um dos módulos e a saída é um dispositivo completamente diferente.
Por exemplo, já existem opções de “placa 2” em diversas versões:
- opção 1 - para pisos aquecidos. Fonte de alimentação de 220V. O relé controla qualquer carga depois de si mesmo.
- opção 2 – para piso aquecido a água ou válvula de bateria. Alimentado por 24V CA. Controle de válvula para 24V.
- opção 3 – alimentação de 220V. Controle de uma linha separada, como caldeira ou sauna elétrica.
Posfácio
Não sou um desenvolvedor profissional. Consegui unir as pessoas com um único objetivo. Na maior parte, todos trabalham pela ideia; para fazer algo que realmente valha a pena; algo que será útil para o usuário final.
Tenho certeza de que algumas pessoas não vão gostar do design do case; para alguns – a aparência da página. É seu direito! Mas nós mesmos percorremos todo esse caminho, através de críticas constantes sobre o que estamos fazendo e, o mais importante, por quê. Se você não tiver dúvidas como as mencionadas acima, teremos prazer em conversar nos comentários.
Críticas construtivas são boas e somos gratos por elas.
História da ideia . Para os interessados:
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E sim, gostamos do que fazemos.
Fonte: habr.com