Po nekajletnem uspešnem delu smo se odločili, da predstavimo naš izdelek za upravljanje s klimatsko opremo v pametnih domovih – pametni termostat za obvladovanje talnega ogrevanja.
Kaj je to naprava?
To je pametni termostat za vsak električni talni sistem do 3kW. Upravljate ga lahko prek aplikacije, spletne strani, HTTP, MQTT, zato se enostavno integrira v vse sisteme pametnega doma. Za najbolj priljubljene bomo razvili vtičnike.
Upravljate lahko ne le električno talno ogrevanje, temveč tudi termostatsko glavo pri vodnem talnem ogrevanju, kotel ali električno savno. Poleg tega bo termostat s pomočjo nrf lahko komuniciral z različnimi senzorji. Trenutno razvijamo skoraj vse senzorje, povezane s klimatskimi razmerami. Ker je naprava osnovana na ESP, menimo, da bi bilo neprimerno, da uporabnikom odvzamemo možnosti prilagoditve. Zato bomo omogočili, da uporabnik napravo preklopi v način razvijalca in namesti drugo programsko opremo, na primer, s podporo za HomeKit ali druge projekte.
*po namestitvi drugih programsko opremljenih različic s podporo za HomeKit ali druge priljubljene projekte, vrnitev na originalno preko OTA (Over-the-Air) ni mogoča.
Težave, s katerimi smo se srečali
Reči, da jih ni bilo, bi bilo neumno. Poskušal bom opisati najbolj kompleksne težave, ki so se pojavile, in kako smo jih rešili.
Ohišje naprave je bilo zahtevna naloga. Tako z vidika porabe virov kot tudi časa (razvoj dogodki je trajal približno leto).
Na trgu je bilo številnih možnosti. Najbolj priljubljena je 3D tiskanje. Poglejmo:
Klasično 3D tiskanje. Kakovost je pustila veliko želja, hitrost proizvodnje je prav tako slaba. Uporabili smo 3D tiskanje za prototipe, vendar to za proizvodnjo ni bilo primerno.
Fotopolimerni 3D tiskalnik. Tu je kakovost občutno boljša, a cena postane dejavnik. Prototipi, natisnjeni na takem tiskalniku, so stali približno 4000₽, in to je le ena del ohišja od dveh. Lahko kupite svoj tiskalnik, kar zniža ceno, a vseeno bo cena astronomična in hitrost nezadostna.
Vlivanje v silikon. Menili smo, da je to optimalna možnost. Kakovost je bila na ravni, cena visoka, vendar ne kritična. Prva serija 20 ohišij je bila tudi naročena za terenske preizkuse.
A случай изменил всё. Одним из вечеров я случайно опубликовал во внутреннем чате для разработчиков, что с корпусами проблема, цена высокая. И на следующий день коллега написал мне в личные сообщения, что у его друга есть ТПА (термопласт автомат). И можно на первом этапе изготовить пресс-форму для него. Это сообщение изменило всё!
Я также рассматривал использование ТПА, но меня всегда останавливала необходимость заказать минимум 5000 штук (хотя если постараться, можно найти и меньше через китайцев). Меня останавливала цена пресс-формы – около 5000 долларов. Эту сумму я не хотел выкладывать сразу. Сумма же за пресс-форму через нашего новоиспеченного коллегу была более разумной и варьировалась в пределах 2000-2500 долларов. К тому же, он согласился на рассрочку. Так что проблема с корпусами была решена.
Вторая не менее важная сложность, с которой мы столкнулись, – это железо.
Количество ревизий железа трудно подсчитать. По скромным подсчетам, представленный вариант – это седьмой, не считая промежуточных. В нем мы постарались решить все недостатки, выявленные в процессе испытаний.
Так, ранее я считал, что в аппаратном «watchdog» нет необходимости. Теперь без него устройство не получится запустить в серию из-за капризности выбранной нами платформы.
Также добавлен аналоговый вход на ESP. Ранее думал, что каждый пин ESP является универсальным. Но на самом деле у ESP только один аналоговый пин. Узнать это удалось на практике, что привело к переделке и перезаказу печатных плат.
Первая версия печатных плат
Вторая версия печатных плат
Предпоследняя версия печатных плат, где пришлось срочно решать проблемы с аналоговым пином
Что касается ПО, то тут тоже было много подводных камней.
Например, периодическое отключение ESP. Несмотря на то что пинг идет, страница не открывается. Есть только одно решение – переписать библиотеку. Возможно, есть и другие решения, но все опробованные нами не дали результата.
Druga značajna poteškoća, koliko god to čudno zvučalo, jeste broj zahteva ka ESP prilikom otvaranja stranice. Koristeći GET ili ajax, suočili smo se sa situacijom da je broj zahteva postajao neprihvatljivo visok. Zbog toga se ESP ponaša nepredvidivo, može se jednostavno resetovati ili obrađivati zahtev nekoliko sekundi. Rešenje je bilo preći na web sokete. Nakon toga, broj zahteva se znatno smanjio.
Treći problem je web interfejs. Više informacija o tome biće u posebnom članku koji će biti objavljen kasnije.
Za sada samo mogu reći da je trenutno najoptimalnije koristiti VUE.JS.
Ovaj okvir je najprikladniji od svih koje smo isprobali.
Opcije interfejsa možete pogledati na linkovima ispod.
Razvoj termostata
Prevazilaženjem svih poteškoća, došli smo do sledećeg rezultata:
Konstukcija
Termostat se sastoji od tri ploče (modula):
- Upravljačka;
- Upravljačka ploča;
- Ploča displeja.
Upravljačka – ploča na kojoj se nalaze ESP12, hardverski 'watchdog' i nRF24 za rad sa budućim senzorima. U početku uređaj podržava digitalni senzor DS18B20. Međutim, predvideli smo mogućnost povezivanja analognog senzora proizvođača trećih strana. U jednom od budućih ažuriranja softvera uređaja, omogućićemo korišćenje senzora koji se isporučuju sa termostatom drugih proizvođača.
Upravljačka – ploča za napajanje i upravljanje opterećenjem. Tamo se nalazi napajanje od 750mA, terminali za povezivanje senzora temperature i relej od 16A za upravljanje opterećenjem.
Zaslon – tokom razvoja izabrali smo od 2.4 inča.
O njemu se lako može pronaći informacija na internetu. Neka dodam da je prilično ergonomičan, osim po ceni. Displej od 2.4 inča košta oko 1200₽, što ne utiče povoljno na konačnu cenu.
Zbog toga je doneta odluka da se napravi analogni model za naše potrebe, ali po nižoj ceni. Istina, programirati će biti potrebno na klasičan način, a ne iz Nextion Editor okruženja. Teže je, ali smo spremni za to.
Analogni model će biti 2.4-inčna matrica sa touch screen-om i ploča sa STM32 na bordu za upravljanje i smanjenje opterećenja na ESP12. Sva upravljanja će biti slična Nextion-u preko UART, a takođe i memorija od 32MB i puna flash kartica za beleženje logova.
Modularna konstrukcija omogoča enostavno zamenjavo enega od modulov, kar na koncu pomeni povsem drugo napravo.
Na primer, že so na voljo različice 'plošče 2' v več izpeljavah:
- Možnost 1 – za talno ogrevanje. Napajanje na 220v. Rele upravlja katerokoli obremenitev za seboj.
- Možnost 2 – za vodno talno ogrevanje ali ventil radiatorja. Napajanje na 24v izmeničnega toka. Upravljanje ventilom na 24v.
- Možnost 3 – napajanje na 220v. Upravljanje ločene linije, na primer s kotlom ali električno savno.
Zadnja misel
Nisem profesionalni razvijalec. Uspešno sem povezal ljudi z enim ciljem. Pretežno vsi delajo za idejo; da bi ustvarili nekaj res vrednega; kar bo koristno končnemu uporabniku.
Prepričan sem, da nekomu ne bo všeč oblikovanje ohišja; nekaterim – izgled strani. To je vaše pravico! Toda to pot smo prešli sami, skozi nenehno kritiko tistega, kar počnemo, in kar je najpomembnejše — zakaj. Če ni takih vprašanj, kot so zgoraj v besedilu, bomo vesel, da se slišimo v komentarjih.
Konstruktivna kritika je dobrodošla in zanjo smo hvaležni.
Zgodovina nastanka ideje . Za zainteresirane:
- Za vsa vprašanja: skupina na Telegramu
- Spremljajte novice: informacijski kanal Telegram
In ja, uživamo v tem, kar počnemo.
Izvor: habr.com
