Легкая автоматизация на основе ESP8266

Проект "Климат-контроль"


Показатели

  • Температура контроллера
  • Температура воздуха
  • Влажность воздуха
  • Температура обогревателя

Устройства

  • Охлаждение контроллера
  • Обогреватель
  • Вентиляция 
  • Увлажнитель воздуха
  • Предохранитель


Материалы проекта

В основе проекта лежит контроллер типа Arduino, но более компактный и функциональный. Рекомендуемый вариант платы - Wemos D1 mini,  где используется чип ESP8266. В проекте определены:

  • SelfTemp - датчик температуры DS18B20 для контроля температуры устройства. Используется 1-Wire подключение.
  • AirHum, AirTemp - модуль BME280 для замеров температуры и влажности в помещении. Подключается по I2С-шине.
  • HeatTemp - датчик температуры DS18B20 для контроля температуры обогревателя или теплоносителя. Использует 1-Wire подключение.
  • SelfFan - управление вентилятором (U=5V, Imax=200mA) для охлаждения контроллера.
  • AirHeat - управление обогревателем. 
  • AirFan - управление вытяжкой или вентилятором. 
  • AirHumid - управление увлажнителем воздуха. 
  • FuseHeat - управление предохранителем. Обычно в качестве предохранителя выступает контактор, который размыкает питание других устройств.

Внимание! Предложенная схема является типовой и может быть модернизирована согласно Ваших предпочтений и требований. Вам необязательно использовать все компоненты указанные в схеме и подключать их! Аналогично, Вы можете использовать этот проект не по прямому назначению, заменяя устройства и компоненты на какие-либо другие. 

Перечень компонентов проекта
# Обозначение Кол-во Тип Модель Описание
U1 1 шт Модуль WeMos D1 mini WiFi board with 4MB flash based on ESP-8266EX
BME2801 штМодульBME280 I2CTemperature Humidity Pressure Sensor
SelfTemp,
HeatTemp
2 штДатчикDS18B201-wire digital temperature sensor, TO-92
D1, D2, D3, D4, D55 штДиод1N40071000V 1A General Purpose Rectifier Diode, DO-41
Q1, Q2, Q3, Q4, Q5 5 шт Транзистор 2N3904 0.2A Ic, 40V Vce, Small Signal NPN Transistor, TO-92
R1 1 шт Резистор 4K7 Resistor 0.25W, THT, DIN 0207
R2, R3, R4, R5, R65 штРезистор1KResistor 0.25W, THT, DIN 0207
K1, K2, K3, K44 штРелеSRD-05VDC-SL-C10A Relay SPDT SANYOU SRD Series Form C
J11 штРазъемMKDS 1,5/2-5.08
KF301-2P
Way Screw Terminal Block 17.5A 5.08mm
J11, J12, J15, J164 штРазъемMKDS 1,5/3-5.08
KF301-3P
Way Screw Terminal Block 17.5A 5.08mm
J81 штКоннекторB2B-XH-A(LF)(SN)JST XH Series P2.5 mm
J3, J42 штКоннекторB3B-XH-A(LF)(SN)JST XH Series P2.5 mm
J21 штКоннекторB4B-XH-A(LF)(SN)JST XH Series P2.5 mm
опционально?РелеSSR-40 DAТвердотельное и бесшумное реле
Pwr5V?Блок питанияHLK-PM01AC-DC 220V to 5V 
SelfFan?ВентиляторMX-3010Радиальный вентилятор 30x30x10мм, 5В 150мА


Опасно! Напряжение 220В опасно для жизни и может вызвать пожар! 

Универсально! Разработанная схема предусматривает как размещение на плату элементов, так и отказ от них. Например, Вы можете использовать только прямой цифровой вывод для соответствующего устройства или датчика и самостоятельно собрать исполнительную схему, либо же, Вы можете разместить на плате предложенные компоненты - блок реле, оптроны, транзисторы и т.п. и таким образом получить полностью готовый проект. Кроме прямых цифровых выводов, на плату добавлены дополнительные разъемы 5V, 3.3V, GND для питания внешних модулей. 

Датчик контроля температуры модуля SelfTemp, может быть размещен прямо на плате без подключения через разъем.

Печатная плата допускает подключение высоковольтной нагрузки, но все же обратите внимание: 

  • чтобы уменьшить сопротивление, коммутируемые дорожки идущие к реле должны быть дополнительно хорошо залужены
  • со временем, коммутация цепи с большим током приведёт к подгоранию контактов, поэтому лучше использовать SSR-реле, как бесшумное и износостойкое.

Предохранитель ставится перед всеми устройствами. Его задача, в случае поломки реле (залипание контактов, выгорания MOSFET) иметь возможность разорвать цепь и не допустить предельного повышения температуры теплоносителя.

Очень часто для отопления помещения используется несколько обогревателей, которые размещены друг от друга на приличное расстояние. То же самое касается вытяжки и увлажнителя. Поэтому, если использовать основную плату проекта, возникнет необходимость в прокладке кабелей питания ко всем обогревателям и другим устройствам. Это не очень удобно и даже очень не хорошо питать все устройства от одной розетки! Для решения подобных задач, лучше использовать несколько контроллеров, то есть один основной, а остальные как вспомогательные. Вы размещаете контроллер возле каждого устройства, либо возле нескольких устройств сразу. Можно использовать основную плату для каждого контроллера, припаяв на неё только необходимые компоненты, но можно использовать еще более простой вариант печатной платы.


Печатная плата "ClimatePlace"


Плата разработана на основе проекта "Климат-контроль" и имеет следующие особенности:

  • Компактный размер 76x64мм.
  • Содержит компактный блок питания HLK-PM01.
  • Силовое напряжение заведено сразу на реле предохранителя.
  • Установлены разъёмы для подключения бесшумного SSR-реле.
  • Установлены разъёмы для подключения двух обогревателей параллельно.
  • Установлены разъёмы для подключения внешних блоков реле для управления вытяжкой и увлажнителем.
  • Можно отказаться от предохранителя и использовать его реле для прямого включения обогревателя. Для этого необходимо припаять перемычку на место разъёма SSR-220V, и изменить в настройках контроллера GPIO обогревателя с 4 на 13.


Корпус для контроллера

Корпус для платы контроллера, блока питания и вентилятора.

Скачать STL-модель 
Колпак для радиатора

Защитный колпак для ТЭНа радиатора.

Скачать STL-модель 
Корпус для BME280

Защитный корпус для датчика температуры и влажности BME280.

Скачать STL-модель 
Адаптер для вентилятора

Переходник для компьютерного вентилятора 120х120 в трубу ?100мм.

Скачать STL-модель 


Примеры реализации


Видео-инструкция


Обсуждения, отзывы, вопросы