基于樹莓派實(shí)現(xiàn)的家庭智能散熱器閥的設(shè)計(jì)方案

該項(xiàng)目使用廉價(jià)的熱驅(qū)動(dòng)閥（ebay 上 10 英鎊左右）和基于 ESP8266 的獨(dú)立電子設(shè)備來提供 WiFi 可控的散熱器閥。然后可以使用“家庭助手”（在 Raspberry Pi 上）來控制閥門，如果需要，也可以控制鍋爐。

可以添加 DHT22 溫度檢測器，以便電子設(shè)備也可以將溫度反饋給 Home Assistant。帶有多個(gè)繼電器的板可用于控制多個(gè)散熱器。您可以使用 13A 插頭 PSU（推薦）使閥門和電路板在 24V 上運(yùn)行，或者在 240V 上運(yùn)行的閥門和電路板。

完成此項(xiàng)目需要一臺(tái) 3D 打印機(jī)和一個(gè)不起眼的步進(jìn)電機(jī)。這是一個(gè)不起眼的項(xiàng)目，但它很有效，而且在我的公寓里正在滴答作響，相當(dāng)成功。

補(bǔ)給品

閥門：ebay上有幾種閥門，有的24V，大部分240V，我建議選擇240VC常開的。

電子產(chǎn)品選擇：

帶有 ESP01 板、24v 至 5v 降壓轉(zhuǎn)換器和平滑組件的 24V 系統(tǒng)

單板 ESP12、24V 或 240V，如果您愿意，可以添加 DHT22 溫濕度傳感器。

（1 更有趣，也許更有趣，而且更小。2 更方便。）

變壓器

第 1 步：基于 ESP-01 的 24V 閥門控制器

這比單板方法更容易焊接和理解，但它很有趣，而且物理上非常緊湊。

此解決方案僅為 24V。零件是：

24V 1A 13A 插頭變壓器

ESP-01

ESP-01 中繼卡

24V 至 5V 降壓轉(zhuǎn)換器

100n 和 10n 聚酯電容器，10microFarad 電解電容器，最小的鐵氧體磁珠，一小塊電路板 - 如果您包括額外的平滑，請參見下文

小盒子 - 我用的是 72x48x24mm

24V 熱驅(qū)動(dòng)閥

ESP8266 是一款令人驚嘆的小型微控制器，配有 Wifi，只需幾英鎊。有時(shí)它對 PSU 上的噪音有點(diǎn)敏感。所有這些中國 PSU 和轉(zhuǎn)換器都非常符合價(jià)格，而且可能很吵。因此，我在降壓轉(zhuǎn)換器和 5V ESP-01 繼電器板之間添加了平滑處理。

我使用的降壓轉(zhuǎn)換器具有可變輸出電壓，我需要用制表師的飛利浦螺絲刀在微型電位器中仔細(xì)設(shè)置它，并用萬用表檢查電壓。

您可以看到我已經(jīng)過度小型化，并且 vero-board 部分小得難以管理。事實(shí)上，我什至不確定它是否需要 - ESP-01 可能只使用降壓轉(zhuǎn)換器并且沒有平滑電容器或鐵氧體磁珠就可以正常工作。

看看我是如何在這里和那里焊接到電路板背面的——你需要一個(gè)精致、干凈的烙鐵頭和一點(diǎn)技巧。

添加 DHT22 傳感器可能并不容易，我還沒有嘗試過。

第 2 步：ESP-12f 繼電器板 - 24V

這是比上面的 ESP-01 方法更簡單、更整潔的解決方案。ESP-12f 更勝一籌 - 4Mb 內(nèi)存超過 1Mb，并且有更多 GPIO 可用。如果您希望電子箱具有溫度/濕度傳感器，可以輕松添加 DHT22，家庭助理可以使用它來控制打開和關(guān)閉散熱器。盒子不必緊挨著閥門（您可以選擇盒子和閥門之間的電線長度），這樣溫度傳感器的位置就可以非常有用，遠(yuǎn)離散熱器的扭曲效應(yīng)。

如果添加 DHT22，它有 4 個(gè)引腳，但只使用了 3 個(gè)（請參閱網(wǎng)絡(luò)上的大量信息。）它需要一個(gè)上拉電阻，我使用了 6.8K，在“sense”和 Vcc 之間 - 看看我是如何焊接的將電線連接到傳感器上（而不是在盒子內(nèi)）。這提供了一個(gè)傳感器，如果需要，可以從主板上斷開，這更容易構(gòu)建，如果你愿意，也可以拆卸。非常清楚您插入了哪個(gè) I/O 引腳編號(hào)，以便您可以對其進(jìn)行配置（請參閱。）

這些板采用 12v 到 80v 之類的任何直流電壓。我們?yōu)殚y門使用 24V，所以它非常整潔：電路板和閥門的一個(gè)電源。它也非常安全：所有電源電壓都在 13A 插頭 PSU 內(nèi)，在官方制造的部件中安全絕緣。

第 3 步：ESP-12f 繼電器板 - 240V

如果你真的很細(xì)心并且非常確定你理解的話，你可以使用 240V 的閥門和電路板。

事實(shí)上，據(jù)我所知，240V 閥門更容易獲得（盡管找到 24V 應(yīng)該沒有問題。）

與上一步中的電路板非常相似的電路板可以在其上安裝一點(diǎn) 240V 開關(guān)模式電源，幾乎不再需要了。我想我付了 8 英鎊而不是 6 英鎊。驚人的！

然而 - 我真的不喜歡電源電壓。你冒著震驚和火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)——為什么要冒這個(gè)險(xiǎn)？

也就是說，這很容易。在我的身上，我有 DHT22 選項(xiàng)（請注意，我使用熱塑料來保護(hù) dht22 電線 - 我弄錯(cuò)了，這張照片是在重新熔化和改造之前拍攝的。）我會(huì)說，盡管有 240V在內(nèi)部，添加 DHT22 是一個(gè)進(jìn)一步不必要的風(fēng)險(xiǎn)，所以再說一次 - 我認(rèn)為我們應(yīng)該為這個(gè)項(xiàng)目堅(jiān)持使用 24V，因?yàn)樗阋?、整潔、簡單和安全?/p>

這些板有點(diǎn)大。ebay上有一個(gè)10x6x2.5cm的盒子，很便宜。

第 4 步：鍋爐控制

只有corgi注冊工程師才能在鍋爐上工作。我的威能有一個(gè)用于打開加熱的開關(guān)的兩線接口，時(shí)鐘采用兩根線并在“開啟”時(shí)間時(shí)關(guān)閉它們之間的開關(guān)。我建議您像這樣運(yùn)行該項(xiàng)目 - 只需繼續(xù)使用您的時(shí)鐘，但在 Home Assistant 上設(shè)置您的 wifi 控制閥門以與時(shí)間一致。然而，控制器對鍋爐的工作與將 24V 電源切換到熱驅(qū)動(dòng)閥一樣。

我的所有散熱器都沒有遙控器，所以鍋爐總是有一些散熱器要加熱。我不是供暖工程師或管道工，但我相信如果所有散熱器都關(guān)閉，鍋爐的泵就會(huì)受到影響，我認(rèn)為我說供暖工程師總是安裝一個(gè)沒有恒溫閥的散熱器是對的。無論如何，即使您在所有散熱器上都有我的閥門設(shè)計(jì)，您仍然可以通過 Home Assistant 中的自動(dòng)化配置確保至少有一個(gè)是打開的。

第 5 步：安裝散熱器閥門

這應(yīng)該是擰下舊恒溫閥并擰上電動(dòng)閥的問題。這樣做時(shí)，您可能需要非常用力地按壓。

有趣的是，閥門的行程似乎非常小，據(jù)我所知可能只有 5 或 6 毫米，但我嘗試過的所有閥門似乎都運(yùn)行良好。如圖所示，我忘記了它的制造商，它的螺紋可能略少：它不會(huì)在我的一個(gè)散熱器上運(yùn)行，而其他散熱器則可以。

第 6 步：Arduino Sketch - 加載和配置

我制作了一個(gè)通用草圖，可以與繼電器和溫度/濕度傳感器中的一個(gè)或兩個(gè)一起使用。它使用 LittleFS 上傳配置文件，該文件配置存在的硬件以及 GPIO 引腳是什么（它們在 ESP-01 和不同的板之間有所不同。）

您甚至可以在虛擬溫度或繼電器類中進(jìn)行編譯，因?yàn)槲覍⒂布?xì)節(jié)移到了單獨(dú)的類中。ESP-01 只有 1Mb，我們想要 LittleFS 和 Arduino “空中”上傳，這樣我們就不必拔下 ESP-01 或?qū)?USB 串行連接到卡的 TX/RX（不止一次好歹。）

附加的草圖和包含的文件，以及一些配置文件。

在 Arduino 上，您需要 ESP8266 板庫（網(wǎng)上有很多信息。）

您還需要 LittleFS、PubSubClient、ArduinoJson（參見草圖頂部的#includes。）使用庫管理器添加這些。

我認(rèn)為你默認(rèn)得到所有其他人。

請注意，我已經(jīng)刪除了我的姓名和密碼：

char mqtt_user［34］ = “xx”;

char mqtt_pwd［34］ = “xxxxx”;

你可以放你的，但你也可以將它們添加到配置文件中，就像你喜歡的那樣。

如果要配置溫度或繼電器：

//#include “DummyTemp.h”

#include “Temp.h”

//#include “DummyRelay.h”

#include “Relay.h”

只需通過評論更改為使用虛擬版本即可。實(shí)際上，您可能不需要這個(gè)。我認(rèn)為它可能對 ESP-01 有所幫助，以節(jié)省一點(diǎn)內(nèi)存并保持 OTA 工作，但我認(rèn)為編譯的代碼無論如何都足夠小。

請注意，配置文件是卡 ID - 您只有在第一次運(yùn)行草圖時(shí)才能看到它，因此您只能在運(yùn)行一次后創(chuàng)建文件。然后您可以在 Arduino 的“工具”下使用 LittleFS 上傳。

ESP-01 和 ESP-12f 板的上傳代碼不同。確保在工具菜單上選擇正確的內(nèi)存和文件系統(tǒng)大小。對于 ESP-01，它是 1Mb，對于 ESP-12f，它是 4Mb（Arduino 可能會(huì)自動(dòng)檢測，不能保證。）選擇您看到的最小大小的文件系統(tǒng)，讓 OTA 工作的最大值（它只會(huì)在ESP-01 上工作） ！）

ESP-01 - 您拔下并插入 USB/ESP-01 串行適配器，然后插入 Arduino 環(huán)境的 PC 串行板。

ESP-12f 卡 - 你需要一個(gè)普通的 USB 到串行適配器，查看照片，并使用 3 路帶狀連接器將 TX、RX 和 Gnd 連接到板上（參見其中一個(gè)板連接器的圖片，但它們不同稍微。）請注意，您必須在電路板和插頭之間反轉(zhuǎn) TX 和 RX，以便電路板的 TX 轉(zhuǎn)到插頭的 RX，反之亦然（否則，如果您明白我的意思，您將傳輸?shù)桨l(fā)射器。）

確保您了解兩種情況下程序和運(yùn)行模式之間的區(qū)別。ESP8266 重復(fù)使用 I/O 線進(jìn)行上傳，您必須將 IO0 接地才能設(shè)置此模式。ESP-01 USB 適配器有一個(gè)小開關(guān)，但對于 ESP-12，您需要使用電路板隨附的小跳線來橋接 GND 和 IO0（參見照片 - 拍攝時(shí)未安裝跳線。）

這個(gè)項(xiàng)目使用了非常漂亮的 WiFiManager。第一次運(yùn)行草圖時(shí)，Wifi 進(jìn)入接入點(diǎn)模式。使用筆記本電腦或智能手機(jī)連接到電路板 - 我認(rèn)為它顯示為“AutoConnectAP”但我忘記了。這應(yīng)該是顯而易見的。然后您可以選擇您的wifi名稱，輸入密碼并保存。然后該板連接到您的 wifi。

在插入串行監(jiān)視器的情況下第一次運(yùn)行卡（見圖。）很抱歉，我有一個(gè)未診斷的錯(cuò)誤，因此當(dāng)您運(yùn)行上傳的代碼時(shí)，沒有配置文件，它很快崩潰，*但是*您將在 Arduino（或膩?zhàn)踊蚱渌┥系拇斜O(jiān)視器中看到顯示的卡名稱。然后，您可以創(chuàng)建一個(gè)配置文件并將其上傳到 Tools/LittleFS。我注意到一些 ESP-01 卡會(huì)導(dǎo)致 Arduino 在加載結(jié)束時(shí)顯示錯(cuò)誤，但它們?nèi)匀贿_(dá)到 100% 并加載。很煩，但我解決不了。配置文件必須位于名為 data 的子目錄中！示例配置（附上幾個(gè)）

{

“mqtt_server”：“ha.abe”，

“mqtt_port”：1883，

“mqtt_topic_suffix”：“-240v”，

“dht_gpio”：4，

“temp_correction”：-1.8，

“濕度校正”：-4，

“detector_type”： “dht22”、

“led_gpio”：16、

“relay_gpio”：［5］、

“relay_active_state”：1、

“l(fā)ed_active_state”：0

}

配置是 JSON。這些控制器使用 MQTT 與 Home Assistant 控制器進(jìn)行通信（您還可以使用 mosquitto 工具 mosquitto_sub 和 mosquitto_pub 監(jiān)控消息并發(fā)送自己的消息。）

您很可能在 LAN 上使用 mDNS（又名“Bonjour”、avahi 等）。如果是這樣，您的 mqtt 服務(wù)器將具有“本地”域。我認(rèn)為草圖可能不適用于 .local 域 - 但我不確定（可能需要添加 mDNA 代碼 - 我只是不確定。）

如果您設(shè)置檢測器類型，則您正在配置溫度/濕度檢測器。使用 dht22。您可以使用 dht11，它們更便宜 - 但不要打擾。

您可以有 0 個(gè)或多個(gè)中繼，這就是 JSON 數(shù)組的原因。通常你只有一個(gè)用于繼電器的 GPIO，但我有一個(gè)帶有 2 個(gè)繼電器的有用板，用于控制我的臥室和大廳外面的散熱器。然后你有兩個(gè) GPIO（和 2 組 mqtt 東西，見下文。）你確實(shí)需要從卡文檔中找出哪些 GPIO。有些繼電器卡需要您在繼電器引腳和 GPIO 引腳之間添加跳線（我的雙繼電器是我遇到的那個(gè)。）

MQTT 在這里完全超出了范圍，但如果被問到，我會(huì)添加詳細(xì)信息和建議。

一個(gè)關(guān)鍵概念是topic。消息是在“主題”上發(fā)送的。這些板具有溫度（如果使用）和繼電器狀態(tài)的信息主題。當(dāng)板子啟動(dòng)時(shí)，它會(huì)讀取其卡 ID，后綴“-dh22”和/或“-relay”中的一個(gè)或兩個(gè)以顯示您擁有的硬件，然后為您配置的“mqtt_topic_suffix”添加后綴 - 您將其設(shè)置為識(shí)別閥門控制器在其他人中。

卡運(yùn)行后，通過 LittleFS 上傳配置文件，您可以測試 mqtt。為您的平臺(tái)安裝 mosquitto 實(shí)用程序 - 我認(rèn)為 Windows 也將擁有它；我使用Linux。這是我最新的中繼卡的一些輸出：

mosquitto_sub -v -h ha.abe -u XX -P YYYY -t ‘#’ | ts | grep 0F74

Feb 15 18:43:45 esp0F74D3-dht22-relay-240v-NO OFF

Feb 15 18:45:04 esp0F74D3-dht22-relay-240v-NO OFF

Feb 15 18:46:19 esp0F74D3-dht22-relay-240v-NO OFF

Feb 15 18:46:35 esp0F74D3-dht22-relay-240v-NO-cmd ON

Feb 15 18:46:37 esp0F74D3-dht22-relay-240v-NO ON

Feb 15 18:47:28 esp0F74D3-dht22-relay-240v-NO-cmd STATUS

Feb 15 18:47:29 esp0F74D3-dht22-relay-240v-NO ON

Feb 15 18:47:36 esp0F74D3-dht22-relay-240v-NO-cmd RESET

Feb 15 18:47:44 esp0F74D3-dht22-relay-240v-NO OFF

請注意我如何在命令通道上發(fā)送命令以打開繼電器，并在信息主題上以新狀態(tài)回答，然后我使用 STATUS 命令進(jìn)行詢問，如果您想要卡，我還添加了 RESET 命令重啟。如果您安裝了 dht22 并等待 10 分鐘，您將獲得溫度：

Feb 15 19:15:05 esp0F74D3-dht22-relay-240v-NO-temp {“humidity”：“52.9”，“medianh”：“53.0”，“temperature”：“18.0”，“mediant”：“18.0”，“hum-correct”：0，“temp-correct”：0}

Feb 15 19:27:38 esp0F74D3-dht22-relay-240v-NO-temp {“humidity”：“52.3”，“medianh”：“52.3”，“temperature”：“18.2”，“mediant”：“18.2”，“hum-

請注意，您可以根據(jù)已知溫度計(jì)監(jiān)控溫度和濕度，并將更正設(shè)置到配置文件中。dht22s 有時(shí)可能需要 2 或 3 度！dht22也很吵。我希望商業(yè)的也是如此（比如 Tuya zigbee 溫度計(jì)，它物超所值），但它們會(huì)有平滑代碼。我通過使用 Hampel 庫來剔除異常值來做到這一點(diǎn)，這樣我的溫度計(jì)幾乎和 Tuyas 一樣光滑。如果您使用串行監(jiān)視器運(yùn)行該板，您將看到調(diào)試代碼顯示何時(shí)丟棄異常值。您可以調(diào)整異常值參數(shù)、樣本數(shù)量和采樣頻率，但我希望您能找到我努力的目標(biāo)。

當(dāng)卡配置并工作時(shí)，您可以分離串口，或拔下 esp01 并插入繼電器（或溫度）模塊。您應(yīng)該會(huì)看到它在運(yùn)行時(shí)在 mqtt 上發(fā)送信息！

虛擬溫度.h下載

虛擬繼電器.h下載

esp0EF487.txt下載

esp7FD57A.txt下載

esp29A28C.txt下載

esp2548B5.txt下載

溫度.h下載

繼電器.h下載

中繼-temp-hampel-littlefs-oo.ino

第 7 步：Pi + MQTT 上的家庭助理

家庭助理的安裝、設(shè)置和配置大多超出了范圍。有很多教程文檔。默認(rèn)安裝有一個(gè)專門用于家庭助理的樹莓派，這是官方“支持”的。您可以將它安裝在現(xiàn)有的 pi 上。

您還需要 MQTT 代理插件。您可以單獨(dú)安裝 MQTT，但盡管我在安裝時(shí)遇到了一些麻煩，但我認(rèn)為可能是代理最好的。

配置傳感器和開關(guān)也有點(diǎn)棘手，但請參閱我的屏幕截圖顯示兩者。我的傳感器沒有進(jìn)入?yún)^(qū)域。對于在 yaml 中配置 mqtt 傳感器的家庭助理來說，這似乎并不簡單，因?yàn)樗皇呛苈闊覜]有嘗試過。這只是意味著您的自動(dòng)化不能說“打開樓下的散熱器”，而是必須有一個(gè)開關(guān)列表。

你會(huì)看到我做了兩個(gè)自動(dòng)化：在我起床之前打開散熱器，如果/當(dāng)它變熱時(shí)關(guān)閉它們。你會(huì)看到我讓我的公寓保持涼爽。將我的鍋爐置于混亂的流動(dòng)和回流狀態(tài)的主體，因此散熱器閥門處于回流狀態(tài)，這使得它們在切換時(shí)非常嘈雜 - 這就是為什么在操作鍋爐之前您會(huì)看到閥門完全打開或完全關(guān)閉（但請記住- 這是一個(gè)控制鍋爐的實(shí)驗(yàn) - 你應(yīng)該使用你的時(shí)鐘。）我希望大家不要遇到這個(gè)麻煩。