سخان المياه ESP32 IoT: 12 خطوة

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:35

سخان كايين IoT (خزان الماء الساخن في الولايات المتحدة الأمريكية) هو جهاز لتوفير الطاقة سيساعدك على مراقبة المياه الساخنة في منزلك والتحكم فيها ، حتى عندما تكون بعيدًا عن المنزل. سيسمح لك بتشغيل وإيقاف السخان الخاص بك ، وجدولته للتشغيل / الإيقاف في أوقات معينة ، وقياس درجة حرارة السخان ، وضبط درجات الحرارة القصوى للتوفير وما إلى ذلك. يمكن تعديله بسهولة لتكوينات السخان الأخرى مثل الضغط المنخفض والعنصر المزدوج وما إلى ذلك. كما يتم تثبيت السخان الخاص بي عموديًا.

من أجل السلامة ، احتفظت بمنظم الحرارة الميكانيكي في أنبوبه. أقوم بقياس درجة حرارة الماء باستخدام جهازي استشعار درجة حرارة DS18B20 ، أحدهما متصل بأسفل السخان الخاص بي ، أسفل العنصر ، والآخر متصل بمخرج الماء الساخن. يجب ألا تزيل منظم الحرارة الميكانيكي أبدًا لأسباب تتعلق بالسلامة. قد يكون استبدال منظم الحرارة الميكانيكي بجهاز استشعار إلكتروني أمرًا خطيرًا ، لأن المستشعر أو وحدة التحكم الدقيقة (قد تتعطل الأجهزة أو البرامج) ويؤدي إلى انفجارات بخارية قد تقتل الأشخاص.

يتضمن هذا المشروع توصيل مرحل الحالة الصلبة بجدية مع عنصر السخان الخاص بك. قد تحتاج إلى كهربائي مؤهل للقيام بذلك (بموجب القانون). لا تعمل على مكيفات الهواء إذا لم تكن متأكدًا من ذلك.

سينشر ESP32 البيانات إلى خدمة تسمى Cayenne IoT Cloud عبر MQTT. ستكون قادرًا على استخدام لوحة القيادة في كايين لمراقبة السخان الخاص بك والتحكم فيه وجدولة أوقات التسخين.

اللوازم:

• ESP32 Wemos lolin أو أي ESP32 آخر. سيعمل ESP8266 أيضًا ولكن وظيفة دبوس اللمس لن تعمل. يجب أن يفعل Arduino مع WiFi أيضًا
• مرحل الحالة الصلبة (SSR) ، بقدرة 30 أمبير أو أكثر
• غرفة التبريد لـ SSR
• 3 (2 قد تفعل) أجهزة استشعار درجة حرارة أشباه الموصلات Dalas ، DS18B20.
• غلاف
• بعض كبلات التوصيل
• الكابلات الكهربائية المناسبة لتيار السخان الخاص بك
• كتل طرفية
• مصدر طاقة USB لـ ESP32
• بطارية ليثيوم لتشغيل ESP32 إذا كان التيار الكهربائي.

الخطوة 1: المهارات المطلوبة

برمجة ESP32 في Arduino IDE ، تثبيت المكتبات

الإلكترونيات الأساسية

معرفة بالتيار الكهربائي (عادة التيار المتردد 110-240 فولت)

بعض المعرفة عن cayenne.mydevices.com

الخطوة 2: ملف تعريف حراري للسخانات ووضع المستشعر

الماء الساخن أقل كثافة من الماء البارد. لذلك سيكون الماء الموجود أعلى الخزان أكثر سخونة من الماء الموجود في قاع الخزان حيث أن الماء الساخن سيرتفع. عادةً ما يكون مخرج السخان في الأعلى والمدخل في الأسفل مما يساهم بشكل أكبر في ملف تعريف الحرارة.

في مشروعي ، استخدمت ثلاثة مستشعرات لدرجة الحرارة. واحد في الأسفل والآخر في الأعلى ومستشعر درجة الحرارة المحيطة. بناءً على بعض التجارب ، قررت استخدام مستشعر درجة الحرارة السفلية كمؤشر على أن الخزان ساخن. تكمن مشكلة المستشعر العلوي في أنه سيرتفع ببضع درجات في اللحظة التي يتم فيها فتح علامة تبويب ساخنة لبضع ثوان وقد يكون هناك القليل من الماء الساخن المتبقي في الجزء العلوي من الخزان. قد تقرر استخدام بعض المتوسط بين المستشعرين.

الخطوة 3: بناء أجهزتك

قم بتوصيل SSR برقم التعريف الشخصي 15 و GND

قم بتوصيل جميع مستشعرات DS18B20 الثلاثة: الأصفر برقم التعريف الشخصي 16 ، والأسود بـ GND ، والأحمر إلى 3.3 فولت. استخدم مقياس 4.7KOhms سحب لأعلى بين PIN 16 و 3.3 فولت. (تذكر أن DS18B20 عبارة عن أجهزة سلكية واحدة ، ويُسمح باستخدام أجهزة سلكية متعددة على ناقل أو دبوس واحد).

قم بتوصيل سلك اللمس الخاص بإعادة التشغيل بـ TO وإعادة تعيين السلك إلى T2

لا تقم بعد بتوصيل جهازك بالتيار الكهربائي (AC). لا تقم بعد بتوصيل المستشعرات بالسخان الخاص بك. تحتاج أولاً إلى تحديد المستشعر الذي يجب أن يذهب إلى أي موضع.

الخطوة 4: التسجيل باعتبارك مستخدم كايين

هذا ليس برنامج تعليمي cayenne.mydevices.com. كايين هي النسخة ذات السعر الصفري لموقع mydevices.com

إذا لم تكن معتادًا على الفلفل الحار ، فإن المزيد من المعلومات متاح على

تحتاج أولاً إلى التسجيل في cayenne.mydevices.com وتلقي معلومات تسجيل الدخول وكلمة المرور.

يتوفر مزيد من المعلومات حول حريف على

من المهم أيضًا القراءة

developers.mydevices.com/cayenne/docs/cayenne-mqtt-api/#cayenne-mqtt-api-using-arduino-mqtt لإضافة مكتبة كايين إلى معرف Arduino

الخطوة 5: قم بتثبيت المكتبات المطلوبة في Arduino IDE

واي فاي ماناجر

الإصدار 6.9.0 من ArduinoJson

كايين

OneWire

دالاس درجة الحرارة

اردوينو

الخطوة 6: قم بتحميل رسم ESP32

يحتوي ESP32 Sketch على الكثير من التعليمات البرمجية. يتضمن رمز

1. https://github.com/tzapu/WiFiManager. يستخدم مدير WiFi للسماح لـ ESP32 بمعرفة بيانات اعتماد تسجيل الدخول إلى نقاط وصول WiFi. يتم استخدامه أيضًا لالتقاط تفاصيل CayenneMQTT ، وحدود درجة الحرارة للسخان وربط مستشعرات درجة الحرارة الثلاثة بموقعه (العلوي أو السفلي أو المحيط)
2. كود ل API كايين
3. OTA (تحديثات عبر الهواء). ستكون قادرًا على تحديث البرامج الثابتة عبر WiFi. يجب أن تكون متصلاً بشبكة WiFi المحلية ، مستخدماً نفس الكمبيوتر الذي استخدمته لتحميل الرسم الأصلي.

4. قراءة درجة الحرارة DS18B20.

رسم ArduinoIDE متاح على:

الخطوة 7: أضف ESP32 إلى كايين

يمكنك الآن إضافة جهاز جديد.

سجّل الدخول إلى cayenne.mydevices.com. على يسارك سترى قائمة منسدلة إضافة جديد …… حدد الجهاز / القطعة. سيتم فتح صفحة إذا كنت تريد اختيار إحضار الشيء الخاص بك. سيتم فتح صفحة جديدة تحتوي على تفاصيل MQTT الخاصة بك. اكتب اسم المستخدم MQTT ، وكلمة المرور MQTT ، ومعرف العميل. ستحتاج إلى هذا للتواصل مع وسيط Cayenne MQTT (الخادم). سيظل اسم المستخدم MQTT وكلمة مرور MQTT متماثلين دائمًا ، لكن معرف العميل سيكون مختلفًا لكل جهاز جديد مثل ESP32 أو Arduino أو Raspberry PI.

يمكنك أيضًا تسمية جهازك في هذا النموذج.

الخطوة 8: قم بتشغيل الرسم التخطيطي الخاص بك

أعد تشغيل ESP32

يجب أن تشاهد الآن نقطة وصول WiFi جديدة تسمى "Slim_Geyser_DEV". (سيكون ESP 32 في وضع نقطة الوصول / وضع Ad-hoc أو نقطة الاتصال) باستخدام بحث / مسح WiFi لأجهزة الكمبيوتر الخاصة بك.

قم بتسجيل الدخول إلى نقطة الوصول الجديدة هذه. كلمة المرور / مفتاح الأمان هو كلمة المرور.

يجب أن ينتقل متصفحك إلى الصفحة المقصودة "192.168.4.1" ، إذا لم يكن كذلك ، فافعل ذلك يدويًا.

انتقل إلى تكوين WiFi

يجب أن تفتح صفحة التكوين الآن. يجب أن يكون قد تم فحصه تلقائيًا لنقطة الوصول إلى الإنترنت الخاصة بك ، حدده ، اكتب كلمة المرور ، تفاصيل Cayenne MQTT. اترك الباقي كما هو. جميع قيم درجة الحرارة متري (درجة مئوية).

اضغط حفظ. سيحاول ESP32 الآن الاتصال بشبكة wifi الخاصة بك وخادم Cayenne.

افصل "Slim_Geyser_DEV" وقم بتوصيل جهاز الكمبيوتر الخاص بك بنقطة الوصول المنزلية.

الخطوة 9: بناء لوحة القيادة الخاصة بك في كايين

الآن يجب عليك تسجيل الدخول إلى cayenne.mydevices.com باستخدام بيانات اعتماد كايين الخاصة بك.

يجب أن يكون جهازك مدرجًا في شريط القائمة الأيسر (المنجم هو Geyser_DEV).

يمكنك الآن إضافة جميع أجهزة الاستشعار والمرحل (أو القنوات) إلى لوحة القيادة الخاصة بك عن طريق النقر فوق علامات الإضافة.

على رمز القناة 0 ، انقر فوق الإعدادات وقم بتغيير الاسم إلى "Geyser Bottom TEMP". اختر رمزًا مناسبًا (مسبار درجة الحرارة) وحدد عدد الكسور العشرية كـ 1. افعل الشيء نفسه للقناة 1 ، 2 ، 5 ، 6

للقناة 4 و 8 ، قم بتغيير عدد الكسور العشرية إلى 0 وقم بتسميتها "** Geyser Status (1 = ON، O = OFF) **"

و "* وضع التسخين التلقائي (0 = يدوي ، 1 = تلقائي) *" على التوالي.

يجب أن تكون القناة 3 و 7 أزرار

انتقل إلى إضافة عنصر قائمة جديد على شريط القائمة الأيسر ، وانتقل إلى الجهاز / القطعة> الأدوات المخصصة> الزر

قم بتسمية الزر "Switch Geyser on / off" ، حدد اسم الجهاز (Geyser_DEV) ، DATA = المشغل الرقمي ، القناة 3 ، الوحدة = الإدخال / الإخراج الرقمي ، الرمز = مفتاح التبديل. انقر فوق إضافة القطعة.

افعل الشيء نفسه للقناة 7

يجب تحويل القناة 9 إلى شريط تمرير

انتقل إلى إضافة عنصر قائمة جديد على شريط القائمة الأيسر ، وانتقل إلى Device / Widget> Custom Widgets> Slider وحدد القيم المناسبة كما في الصورة.

يمكنك الآن تحريك عناصر واجهة المستخدم الخاصة بك.

الخطوة العاشرة: معرفة مواقف المستشعرات

نظرًا لأن مستشعرات درجة الحرارة الثلاثة متصلة بنفس الدبوس (ناقل سلكي واحد) ، يجب عليك معرفة المستشعر الذي يجب أن يذهب إلى أين.

تحقق من لوحة القيادة في كايين ولاحظ درجات الحرارة الثلاثة. يجب أن يكونوا متشابهين إلى حد ما. سخن واحدة بالماء الدافئ أو بيدك. لاحظ المستشعر الذي يسخن على لوحة القيادة. قم بتسمية المستشعر وفقًا لذلك. افعل ذلك مع جهازي الاستشعار الآخرين.

الخطوة 11: اللعب حول (اختبار) لوحة القيادة الخاصة بك

العب مع الضوابط الموجودة على لوحة القيادة. قم بتبديل مفتاح التشغيل / الإيقاف ومعرفة ما إذا كان مصباح SSR يضيء. قم أيضًا بتشغيل وضع التسخين التلقائي ، وقم بتسخين المستشعر السفلي ومعرفة ما إذا كان مفتاح SSR عند الوصول إلى درجة الحرارة المطلوبة.

يمكنك الآن توصيل المستشعرين بالسخان ومستشعر درجة الحرارة المحيطة في الموضع المناسب. يمكنك أيضًا توصيل SSR بالتيار الكهربائي الخاص بك.

الخطوة 12: جدولة السخان الخاص بك

يمكنك الآن جدولة أحداث تشغيل / إيقاف مع Geyser الخاص بك

في لوحة التحكم الرئيسية ، حدد إضافة جديد> حدث