HVAC per a celler d'arrels: 6 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:10

Es tracta d’un dispositiu per controlar la temperatura i la humitat en un celler fred de dues habitacions. També controla dos ventiladors a cada habitació que fan circular l'aire des de fora a cada habitació i es comunica amb un interruptor intel·ligent de cada habitació connectat a un misteri d'ultrasons. L'objectiu és controlar la temperatura i la humitat de l'habitació, idealment per mantenir la temperatura per sota de 5 ° C i la humitat al voltant del 90%

El dispositiu utilitza un microcontrolador ESP8266 per llegir els sensors de temperatura i humitat, per accionar els ventiladors i presentar la informació a través de la xarxa local en una pàgina web.

Aquesta instrucció no entrarà en els detalls exactes perquè:

1. M'he oblidat de fer fotos a mesura que la vaig construir i ja està instal·lada a casa del client.
2. La vostra situació serà diferent. Es tracta d’un disseny de referència que no s’ha de duplicar exactament.

Subministraments:

Les parts que he fet servir són:

• Microcontrolador NodeMCU 1.0 ESP8266. Qualsevol ESP8266 funcionarà, sempre que tingui suficients pins d'entrada i sortida digitals gratuïts per al vostre disseny. No és trivial esbrinar quants pins SÓN lliures, alguns estan exposats, però s’utilitzen durant l’arrencada o la transmissió en sèrie.
• tauler de prototipatge
• cables, connectors
• endoll femella capçalera per contenir ESP8266 i fer connectors de sensors
• Sensors de temperatura i humitat DHT22
• Sensor de temperatura DS18B20 per a ús exterior
• cablejat CAT5 desconstruït per al cablejat del sensor
• Resistències de 690 ohm per limitar el corrent de porta FET
• Resistències de 10K per a la línia de dades DHT22 pullup
• Resistència de 2,2K per obtenir la línia de dades DS18B20
• Controladors de potència IRLU024NPBF HEXFET
• Ventiladors San Ace 80 48VDC
• Font d'alimentació MeanWell 48VDC de 75 watts als ventiladors
• carregador de telèfon de 5v canibalitzat per alimentar ESP8266 i sensors
• diversos díodes a través del ventilador per evitar EMF posteriors (potser P6KE6 TVS?)

Si voleu enllaços addicionals a algun d’aquests, comenteu-los i els afegiré.

Pas 1: Construcció: cablejat del microcontrolador i del sensor

El circuit es construeix sobre una placa de prototipatge, seguint tècniques similars a aquestes.

1. Dissenyeu els components a la placa de prototipatge per facilitar el cablejat al següent pas. No vaig deixar prou espai al voltant dels controladors MOSFET i el cablejat es va ajustar una mica.
2. Soldeu les capçaleres femenines al seu lloc connectant-les al NodeMCU com a plantilla per aconseguir que es clavin uns quants pins. A continuació, traieu el NodeMCU i acabeu tots els pins. Només he utilitzat endolls en els pins que s’utilitzen per a alimentació i entrada / sortida. Això va ajudar a garantir que el dispositiu estigués endollat amb l’orientació correcta cada vegada.
3. Soldeu un connector mascle a la font d'alimentació de 5VDC.
4. Soldeu un connector femella que coincideixi amb el tauler a prop dels pins ESP8266 Vin i terra i, a continuació, soldeu un cable de connexió prim entre el connector 5VDC i la terra als pins de sòcol corresponents. Penseu en la possibilitat de col·locar aquest connector de manera que s’interposi al port USB del NodeMCU. NO voleu alimentar el NodeMCU des d'aquesta font d'alimentació i USB alhora. Si col·loqueu el connector en una ubicació incòmoda, us serà més difícil fer-ho accidentalment.
5. Soldar capçaleres masculines de 3 pins a prop dels pins ESP8266 D1, D2 i D3. Deixeu molt espai per a les resistències de tracció i per a tots els cables de connexió.
6. Construïu connectors coincidents a partir de capçaleres femenines per a les connexions del sensor. Vaig utilitzar longituds de 4 pins, amb un pin retirat per fer que els sensors estiguessin connectats de manera que es poguessin connectar incorrectament. Vaig posar el subministrament i la terra de 3,3 V als pins 1 i 4 de cada connector i les dades al pin 2. Seria millor posar 3,3 V i posar terra a l’altre i les dades al pin 4, de manera que si un sensor estigués connectat cap enrere, no es faria cap dany.
7. Soldeu les resistències d’extracció entre 3,3 V i línies de dades per a cada sensor. El DHT22 utilitza un pullup de 10K i al DS18B20 (a 3,3V) li agrada un pullup de 2,2K.
8. Cable de connexió de soldadura entre els pins de terra de cada connector i un pin de terra del sòcol NodeMCU.
9. Cable de connexió de soldadura entre els pins de 3,3 V de cada connector i 3,3 pins del NodeMCU.
10. Soldeu el cable de connexió des del pin de dades d’un connector DHT22 al pin D1 del sòcol NodeMCU
11. Soldeu el cable de connexió del pin de dades de l’altre connector DHT22 al pin D2 del sòcol
12. Cable de connexió per soldar des del pin de dades del connector DS18B20 fins al pin D3.
13. Mesureu des de les ubicacions d’instal·lació del sensor previstes fins on es trobarà el dispositiu.
14. Construeix els cables de longitud adequada. Ho faig desmuntant una longitud del cable ethernet CAT 5, posant 3 dels cables al portabroca d’un trepant i girant-los junts. Això proporciona al nou cable del sensor una certa resistència mecànica per evitar que es torci i es trenqui el fil.
15. Soldeu el sensor per un extrem del cable i un capçal femella per l’altre. Aneu amb compte amb l’assignació de pins. Poseu també un alleujament de la tensió a cada extrem, per exemple, calfat de silici, epoxi o cola calenta. El calafatatge de silici és probablement el millor: la cola calenta pot absorbir la humitat i l’epoxi pot entrar al connector.

Pas 2: construcció: controladors de ventiladors

Aquest disseny utilitza ventiladors de 48 volts per dos motius:

• estaven disponibles i semblaven ser de major qualitat / més eficients que els ventiladors de 12V més habituals de la nostra pila de brossa
• utilitzen menys corrent que els ventiladors de baixa tensió, de manera que els cables poden ser més prims

Els ventiladors de baixa tensió poden ser una opció millor en el vostre disseny.

Aquesta secció presenta bastants detalls sobre la construcció del circuit de conducció mitjançant una sortida digital de 3 volts del NodeMCU per alimentar un ventilador de 48 volts. A part del programari, aquesta secció és la part més única del dispositiu. Al principi, us podríeu beneficiar de construir el circuit sobre una taula.

1. Passant a l'altre costat del sòcol NodeMCU, determineu la ubicació del connector d'alimentació de 48 V. Ha de ser adjacent a on es muntarà la font d'alimentació i un rail de terra a la placa de prototipatge. No us soldeu encara al lloc.
2. Examineu l'esquema anterior per entendre com connectareu tots aquests components.
3. Col·loqueu els quatre resistors de 690 ohm a prop dels pins D5, D6, D7 i D8. No els soldeu encara.
4. Col·loqueu els quatre transistors a la placa de prototipatge.
5. Col·loqueu els quatre díodes de subjecció a la placa de prototipatge. Per a cada díode, alineeu l’ànode amb el drenatge del transistor i el càtode, de manera que un cable d’ell tindrà un recorregut clar fins al carril de potència de 48 V.
6. Quatre connectors per als ventiladors, el connector positiu (+) al carril de 48 V i el negatiu (-) a la font del FET i l'ànode del díode
7. Ara ajusteu totes aquestes ubicacions fins que tot estigui ben situat i hi hagi espai per executar tots els cables de connexió.
8. Soldeu el primer dels quatre circuits de controladors al lloc. Està bé si els altres cauen mentre gireu el tauler. Els passos següents es centren en un dels circuits de conducció. Un cop sigui funcional, podeu passar als altres.

9. Feu servir un cable de connexió o els cables dels components per soldar un circuit de controlador de ventilador:

   1. un extrem de la resistència limitant el corrent de la porta als pins D5 de la MCU del node
   2. l'altre extrem de la resistència a la porta del FET
   3. el desguàs del FET a terra
   4. la font del FET cap a l’ànode del díode i el negatiu del connector del ventilador

10. Amb un multímetre comproveu les connexions. Comproveu que totes les connexions no tinguin resistència, però sobretot comproveu que no hi hagi curtcircuits:

    1. NO resistència zero entre els 3 pins del FET
    2. NO hi ha resistència nul·la a través del connector del ventilador de negatiu a positiu i la resistència zero de positiu a negatiu que mostra que el díode funciona.
    3. Circuit obert de cada pin FET a 48V
11. Comproveu el circuit d'una altra manera.
12. Connecteu la font d'alimentació de 5V a la placa de prototipatge.
13. Connecteu el negatiu del multímetre a terra.
14. Connecteu la font d'alimentació de 5V. Comproveu que hi hagi 5 volts al pin Vin
15. Connecteu la font d'alimentació de 48 V i un ventilador. Aquests ventiladors tenen un parell d’arrencada, per tant, manteniu-lo premut amb una pinça. Pot començar quan s'encén el circuit.
16. Introduïu temporalment un extrem d’un fil de connexió a la presa del pin D5. Posar a terra el passador inserint l’altre extrem del cable al passador de terra. Si el ventilador funcionava, hauria d’aturar-se, ja que heu apagat el FET.
17. Moveu el cable de terra a VIN. El ventilador hauria de començar.
18. Celebreu el vostre èxit, elimineu l'alimentació i completeu i proveu la resta de circuits de controladors de ventiladors. Són accionats pels pins D6, D7 i D8 respectivament.

Pas 3: programa NodeMCU i configuració inicial

1. Baixeu els fitxers Sketch adjunts en un nou projecte Arduino, compileu-los i carregueu-los al NodeMCU.

   el segon fitxer pagehtml.h conté javascript en forma d'una enorme cadena que resideix a la memòria ESP8266 i és servidor amb la pàgina web

2. NO alimenteu el NodeMCU des del tauler. Desconnecteu el subministrament de 5V de la placa de prototipatge.
3. Desconnecteu 48V de la placa principal.
4. Connecteu el NodeMCU al sòcol, connecteu el cable USB i feu flaix el NodeMCU
5. Obriu el monitor sèrie Arduino a 115200 baud.
6. Amb un telèfon intel·ligent, un ordinador portàtil o una tauleta, connecteu-vos a la xarxa RootCellarMon que hauria d’aparèixer ja que el NodeMCU actua com a punt d’accés wi-fi. La contrasenya és "opensesame". Estic fent servir la intel·ligent biblioteca IOTWebConf per permetre la configuració del SSID i la contrasenya de la vostra xarxa.
7. A continuació, mitjançant un navegador web al dispositiu, aneu a http: 192.168.4.1. Hauríeu de veure una pàgina com es mostra més amunt, però amb errors dels sensors. Feu clic a l’enllaç Configuració de la part inferior.

8. Aneu a la pantalla de configuració per definir els paràmetres de xarxa SSID i contrasenya i feu clic a APLICA. Torneu a connectar a la vostra xarxa Wi-Fi normal. Hauríeu de veure alguna cosa semblant al monitor sèrie Arduino:

   La contrasenya no s'ha definit a la configuració

   Estat canviant de: 0 a 1 Configuració AP: RootCellarMon Amb contrasenya per defecte: Adreça IP AP: 192.168.4.1 Estat canviat de: 0 a 1 Connexió a AP. Desconnectat de l'AP. Sol·licitud de redirecció a 192.168.4.1 Arguments "/favicon.ico" (GET) de la pàgina inexistent sol·licitada: 0 pàgina de configuració sol·licitada. Representació 'iwcThingName' amb valor: RootCellarMon Representació 'iwcApPassword' amb valor: Representació 'iwcWifiSsid' amb valor: el vostre SSID Representació 'iwcWifiPassword' amb valor: Representació 'iwcApTimeout' amb valor: 30 Representació 'tasmota1' amb valor: Render amb valor: Rendering separator Rendering separator Forma de validació. Actualització de la configuració El valor d'arg 'iwcThingName' és: RootCellarMon iwcThingName = 'RootCellarMon' El valor d'arg 'iwcApPassword' és: opensesame iwcApPassword s'ha definit El valor d'arg 'iwcWifiSsid' és: el vostre SSID iwcWifiSsid = 'nizkiyPr: s'ha definit la contrasenya wi-fi iwcWifiPassword El valor d'arg 'iwcApTimeout' és: 30 iwcApTimeout = '30 'El valor d'arg' tasmota1 'és: tasmota1 = "El valor d'arg" tasmota2 "és: tasmota2 =" Desar la configuració " iwcThingName '=' RootCellarMon 'Desant la configuració' iwcApPassword '= Desant la configuració' iwcWifiSsid '=' el vostre SSID 'Desant la configuració' iwcWifiPassword '= Desant la configuració' iwcApTimeout '=' 30 'Desant la configuració' tasmota1 '=' Tasing config ' = "S'ha actualitzat la configuració. Estat canviant de: 1 a 3 Connectant-se al [SSID] (la contrasenya està oculta) Estat canviat de: 1 a 3 Adreça IP connectada a WiFi: 192.168.0.155 Estat canviant de: 3 a 4 Acceptació de la connexió Estat canviat de: 3 a 4

9. Anoteu l'adreça IP assignada al dispositiu. A la part superior, és 192.168.0.155.
10. Torneu a connectar el portàtil / la tauleta / el telèfon a la xarxa normal si encara no ho ha fet.
11. Cerqueu la nova adreça del dispositiu, 192.168.1.155 en el meu cas. Hauríeu de tornar a veure la pàgina principal.

Pas 4: connectar-ho tot junt

1. Desconnecteu el cable USB.
2. Connecteu l'alimentació de 5 volts. I actualitzeu la pàgina web. Hauríeu de veure com els batecs del cor augmenten regularment.
3. El LED de l’ESP8266 hauria de parpellejar cada 5 segons mentre llegeixin els sensors.
4. Connecteu els sensors i hauríeu de començar a obtenir lectures. Originalment tenia un DHT22 a l'exterior, però em va semblar poc fiable, així que vaig canviar al DS18B20 més senzill i millor protegit.
5. Si teniu problemes amb les lectures, podeu desconnectar l’alimentació de 5 V, alimentar el NodeMCU amb USB i carregar esbossos d’exemple per a cada sensor per solucionar el problema. Gairebé sempre és un mal fil.
6. Connecteu l'alimentació de 48 V i els ventiladors. Feu clic als botons de control del ventilador.
7. Construïu dos commutadors intel·ligents basats en Tasmota. He utilitzat els commutadors Sonoff Basic. Hi ha tutorials sobre com fer-los passar flash amb Tasmota en altres llocs, inclosa la pròpia pàgina d'arendst.
8. Consulteu la llista de clients del vostre enrutador i identifiqueu les adreces IP assignades a cada commutador intel·ligent. Establiu aquestes adreces com a reservades, de manera que els commutadors sempre obtinguin la mateixa adreça.
9. Proveu de controlar directament els commutadors intel·ligents, per exemple

192.168.0.149/cm?cmnd=Power%20ONhttps://192.168.0.149/cm?cmnd=Power%20OFF

• Feu clic a Configura a la part inferior de la pàgina principal i configureu les adreces dels commutadors intel·ligents tal com es mostra a la captura de pantalla anterior. Només l'adreça IP, la resta de l'URL està integrada al programari que s'executa a l'ESP8266. És possible que necessiteu usuari: contrasenya de "admin": "opensesame", o qualsevol altra cosa que hàgiu canviat, per accedir a la pàgina de configuració.

Pas 5: instal·lació

Vaig muntar les parts del dispositiu en un petit tros de fusta contraxapada, amb la tapa d’un recipient de plàstic per a menjar entre la fusta contraplacada i la tapa. Aquesta disposició es va cargolar a la paret del celler. Com que la tapa està una mica fora de la paret, el cos del contenidor d'aliments es pot agafar fàcilment per proporcionar una funda protectora. Tot el cablejat s’encamina a través de la tapa fixa a la placa de circuits.

Els sensors i el cablejat del ventilador es van fixar a les parets de manera fluïda, ja que està previst treballar en el celler de l'arrel, possiblement parets arrebossades i prestatgeries addicionals.

Pas 6: resum

Es tracta d’un experiment, de manera que no sabem quines parts del sistema demostraran al final.

Algunes primeres notes sobre com facilitar l’èxit:

• Els fans potser són innecessaris. La convecció natural pot ser suficient. Les obertures d’admissió i d’escapament es col·loquen a prop del terra i del sostre, respectivament, de manera que s’esgota aire calent i s’inclou aire fred.
• Assegureu-vos que el wi-fi està bé al celler arrel abans d’iniciar el projecte. En el nostre cas, havíem d’instal·lar un extensor de wifi a l’habitació situada a sobre del celler arrel.
• Si el wi-fi no és bo, pot ser necessari un disseny de radiofreqüència per cable o diferent.
• Pinteu el tauler on es munten els components o utilitzeu plàstic o alguna cosa menys afectat per la humitat.
• Quatre ventiladors que funcionen consumeixen uns 60 watts, i la font d'alimentació probablement sigui 80% eficient almenys. Per tant, la calefacció a l'interior de la caixa és com a màxim d'un 20% * 60 o 12 watts. El sobreescalfament no hauria de ser un problema, sobretot en un celler d’arrels fredes. Si el vostre cas és més hermètic, és possible que vulgueu practicar alguns forats de ventilació.
• Hi ha projectes que afegeixen sensors ambientals als endolls intel·ligents basats en Tasmota. Un d’aquests podria ser una bona alternativa per a aquesta aplicació.