Jump to content

    
Vadim_nsk

Система климатизации

Recommended Posts

Давно болею идеей "умный дом", но видимо до сих пор не возникало острой потребности в движении в данном направлении. И вот случилось, потребовалась задача и время на реализацию пары автоматов. Конечно, полученное решение не претендует на звание умного дома, это лишь отдельные модули автоматизации. Но идея в том, чтобы эти элементы автоматизации заработали в составе некой платформы, типа openHAB или Home Assistant.

Изначально планировалось проектирование на некоторой открытой платформе, где уже на ранней стадии все желающие могли бы задавать направление проектирования, но подходящей платформы найдено не было. Пробы на платформах EasyEDA и в CircuitMaker не дали желаемого результата. Поэтому дальнейшая разработка была перенесена в KiCAD. И до сих пор разработка велась одним человеком, хотя и не без помощи местного сообщества :-) Отдельные части решения обсуждались на данном форуме, так что некоторые могут узнать свои идеи и советы в представленных схемах, за что им огромное спасибо.

Как известно, чем раньше обнаружены ошибки проектирования, тем дешевле обходится их исправление. Сейчас подошло время для воплощения идеи в реальность, т.е. для изготовления прототипа (заказывать комплектующие и печатные платы), но прежде чем браться за паяльник, хотелось бы выслушать как можно больше мнений, критики. И кто знает, может еще не поздно отказаться от всей этой затеи :-) Возможно, кто-то найдет в этом что-то для себя и решит поучаствовать в дальнейшей судьбе проекта тем или иным образом. Поэтому отдельно хотелось бы узнать где можно и лучше разместить данный проект в открытом доступе для всех желающих, вроде стартеркита. Пока пробую разместить проект на платформах planeta.ru и talaka.org, но не очень удачно. Данный форум является третьей платформой, где я делюсь своими наработками и рассчитываю на обратную связь.

Прошу любить и жаловать... В документе открыт доступ для написания комментариев, поэтому можно писать комментарии как тут так и непосредственно в документе. Замечания по содержанию и удобству восприятия документа также приветствуются. Если кто-то посмотрит схемы и трассировку печатных плат, тому прям отдельное спасибо. При высказывании критики прошу принять во внимание, что разработка ведется на частные деньги в свободное от работы время и сильно ограничена этими ресурсами. Этим во многом обусловлены как выбор элементной базы (с алиэкспресс), монтаж модулей на двухсторонних печатных платах, так и выбор ESP-12F в качестве платформы системы.

Edited by Vadim_nsk

Share this post


Link to post
Share on other sites

Прочитал документ, сорри за критику, но бросилось в глаза самое главное - я так и не понял архитектуру всей системы - то есть, кто главный, с кем общается, по каким протоколам и как это все связывается с реальными устройствами. Вы сразу перешли к модулям так и не рассказав, как это все применять вместе. Я, например, прочитав ваш документ даже не понял - это централизованная система или распределенная или что-то посередине. Где исполняется Openhab, а где просто расширитель портов.

Я считаю, что это должен быть первый и очень развернутый раздел в вашем документе. Там должны быть примеры построения систем для конкретных вариантов применения со всеми связями, чтобы читающему было понятно, что должен делать тот или иной модуль и система в целом.

Share this post


Link to post
Share on other sites
16 minutes ago, syoma said:

Прочитал документ, сорри за критику, но бросилось в глаза самое главное - я так и не понял архитектуру всей системы - то есть, кто главный, с кем общается, по каким протоколам и как это все связывается с реальными устройствами. Вы сразу перешли к модулям так и не рассказав, как это все применять вместе. Я, например, прочитав ваш документ даже не понял - это централизованная система или распределенная или что-то посередине. Где исполняется Openhab, а где просто расширитель портов.

Я считаю, что это должен быть первый и очень развернутый раздел в вашем документе. Там должны быть примеры построения систем для конкретных вариантов применения со всеми связями, чтобы читающему было понятно, что должен делать тот или иной модуль и система в целом.

Это очень хорошее замечание. Идея формировалась в процессе ее решения и за это время очень сильно изменилась. Да, этой части в документе очень не хватает, но признаюсь, мне она очень тяжело дается. Поэтому решил написать пока то, что хорошо представляю. В конце пустые заголовки это как раз место под описание конкретных решений (грубо говоря, что паять, что не паять на платы в конкретном случае). Но такой раздел обязательно будет. Для этого в том числе, создал этот топик. Надеясь, что отвечая на вопросы, я смогу лучше формализовать свои представления и выложить их "на бумаге".

Изначально, это были более простые контроллеры, но со временем, они обрели возможность общения через Wi-Fi между собой и с неким внешним центральным контроллером. Так появился небольшой дисплей и органы управления, чтобы на ранних этапах иметь возможность управления. А в дальнейшем управлять через WEB-интерфейс, смартфон или некий центральный контроллер. Я предположил, что такой уже имеется в системе или я сумею разобраться в этом и рекомендовать какой-то готовый. Я предположил, что на нем будет уже крутится Openhab с уже имеющейся инфраструктурой, в том числе и внешними термодатчиками и мне не потребуется разрабатывать еще и эту часть. Почитал в том числе и на этом форуме статьи по использованию различных систем "умный дом" на базе openHAB и Home Assistant, вроде мне подходит.

Share this post


Link to post
Share on other sites
19 minutes ago, Vadim_nsk said:

Изначально, это были более простые контроллеры, но со временем, они обрели возможность общения через Wi-Fi между собой и с неким внешним центральным контроллером. Так появился небольшой дисплей и органы управления, чтобы на ранних этапах иметь возможность управления. А в дальнейшем управлять через WEB-интерфейс, смартфон или некий центральный контроллер. Я предположил, что такой уже имеется в системе или я сумею разобраться в этом и рекомендовать какой-то готовый. Я предположил, что на нем будет уже крутится Openhab с уже имеющейся инфраструктурой, в том числе и внешними термодатчиками и мне не потребуется разрабатывать еще и эту часть. Почитал в том числе и на этом форуме статьи по использованию различных систем "умный дом" на базе openHAB и Home Assistant, вроде мне подходит.

Тут я могу помочь, но нужно знать, что у вас за вопросы. Например, через MQTT можно интегрировать все или почти все. Он в ваших контроллерах реализован?

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 hour ago, syoma said:

Тут я могу помочь, но нужно знать, что у вас за вопросы. Например, через MQTT можно интегрировать все или почти все. Он в ваших контроллерах реализован?

На данном этапе пока ничего нет, даже самих контроллеров. Некоторые вещи были проработаны практически на имеющейся в наличии оценочной плате, а некоторые лишь проанализированы. Например, изученный материал как раз и вдохновил на выбор именно ESP8266 в качестве платформы, дто этого пробы были проведены на платформе STM32. Цитата из заключения статьи: "Еще один вариант развития идеи – настроить отсылку данных с датчиков по MQTT-протоколу, благодаря чему устройство можно интегрировать в любую платформу умного дома и использовать получаемые данные для управления другими умными девайсами." Именно это и повлияло на проработку именно требуемых мне контроллеров, оставив за бортом систему в целом. Я решил, что в этой части я воспользуюсь результатами труда других людей. Поэтому, я буду реализовывать эту идеологию (MQTT) в своих контроллерах. Мало того, чтобы сэкономить время, я решил что в отсутствии например удаленных термодатчиков, я реализую данную функцию на одном из своих контроллеров, который "прикинется" удаленным термодатчиком. Сервер Home Assistant, если не удастся запустить на ESP32-WROOM-32, который у меня есть в наличии, я запущу на Orange Pi 2G-IOT, большее мне пока не по карману.

Некоторые вещи проработаны лишь "эскизно" и тут экспертное мнение со стороны для меня очень важно. Например, по моим прикидкам пропускной способности I2C для всего вполне хватает. Но если кто-то представит аргументы, что это не так, это повод для более детального пересмотра идеологии.

Edited by Vadim_nsk

Share this post


Link to post
Share on other sites

Схема определения наличия сетевого напряжения и момента его перехода через ноль обсуждалась на форуме тут. Там можно найти ответ на вопрос, почему сделано именно так.

 

Edited by Vadim_nsk

Share this post


Link to post
Share on other sites

Полностью описание читать не стал, потому что много букв: растекание мыслию по древу и абсолютно ненужная на ранних стадиях разработки детализация при отсутствии внятной общей идеи.

 

Самоe первое, что надо решить - будет ли система централизованной или децентрализованной. Централизованная проще, но все перестанет работать если отключить центральный контроллер или сервер. Впрочем, сам факт использования WiFi уже подразумевает, что система работает только до тех пор, пока работает WiFi точка доступа. Наверное, в этом самое главное отличие любительских поделок от профессиональных систем: профессиональные децентрализованы и продoлжают работать если любое устройство сломалось, просто часть функционала будет при этом потерянa.

 

Аргументы в пользу ESP32 довольно слабы. Смартфон можно напрямую подключaть и к устройствам, в которых нет Bluetooth, если они умеют создавать SoftAP.  ESP8266 это умеет.

 

Во всех RF  модулях встроенная антенна не должна лежать на материнской плате, под ней должно быть открытое пространство. Модуль надо расположить так, чтобы его антенна "свешивалась" за материнскую ПП, или же в материнской ПП должен быть достаточно большой вырез под антенной модуля. Дело даже не в меди, а в том, что диэлектрическая проницаемость воздуха равна единице, а стеклотекстолита примерно 4.5. Антенны модулей настроены на случай, когда под ними воздух.

On 7/8/2021 at 3:12 AM, Vadim_nsk said:

Схема определения наличия сетевого напряжения и момента его перехода через ноль обсуждалась на форуме тут. Там можно найти ответ на вопрос, почему сделано именно так.

 

Простой, точный и малопотребляющий детектор нуля. Он дает один короткий импульс при переходе сетевого от положительной к отрицательной полуволне. Вдобавок к прочим достоинствам, он не пропускает наносекундные помехи.

zcross.thumb.jpg.7b5556844a509c8e6146992c5819af5e.jpg

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 hours ago, =AK= said:

Полностью описание читать не стал, потому что много букв: растекание мыслию по древу и абсолютно ненужная на ранних стадиях разработки детализация при отсутствии внятной общей идеи.

 

Самоe первое, что надо решить - будет ли система централизованной или децентрализованной. Централизованная проще, но все перестанет работать если отключить центральный контроллер или сервер. Впрочем, сам факт использования WiFi уже подразумевает, что система работает только до тех пор, пока работает WiFi точка доступа. Наверное, в этом самое главное отличие любительских поделок от профессиональных систем: профессиональные децентрализованы и продoлжают работать если любое устройство сломалось, просто часть функционала будет при этом потерянa.

Описание наполняется непоследовательно. Т.к. схемы модулей, как вы поняли, уже разработаны и даже разработаны печатные платы, их описание тоже появилось первым. Да, согласен, выглядит странно, стараюсь это исправить, наполняя другие пункты, общую схему системы недавно нарисовал, дополнил описание (п.3.2 текущего описания).

 

Про любительский подход... Согласен. Но изначально, велась разработка автономного, ни с чем не связанного контроллера с возможностью работы с внешним датчиком температуры скажем на ZigBee или Bluetooth, и такая идеология сохранена по текущий момент. Просто у меня нет таких датчиков и я посмотрел на задачу с другой стороны, подкорректировав идеологию. Не важно, на каком физическом канале располагается удаленный датчик температуры. Я предположил, что конкретно в моем случае, один из блоков управления, по совместительству, возьмет на себя функцию удаленного термодатчика для другого блока управления. Просто этот датчик как бы на шине Wi-Fi. Идея в том, что вы сами указываете несколько датчиков, их приоритет, условия выбора и алгоритм взаимодействия с ними. Также например, указываете условия его работоспособности. Если летом датчик покажет -30 градусов, то вряд ли открыли окно (как зимой), система пишет в лог и выбирает другой датчик или судит по совокупности показателей. Т.о. отпала необходимость перегружать текущий прототип еще и другими физическими каналами (ZigBee, Bluetooth, Ethernet). Можно дополнить систему медью в виде Ethernet или CAN и тогда система будет выглядеть надежно, как вы сказали. Но сейчас это усложнение реализации, а мои ресурсы иссякают. Я считаю, что идеологически это проблема закрыта и иду дальше.

 

Другими словами про решение и автономность или централизованность. К сожалению, это последние пункты, которые не заполнены, где будет описание конкретного решения. Система теплый пол, реализованная на одном блоке для двух контуров отопления будет использовать два локальных проводных термодатчика DS1820, прижатых к трубам отопления разных контуров, с дублированием. Работать такая система будет автономно, регулируя температуру теплоносителя по ранее заданной уставке. Например, 24 градуса. У системы регулирования будет еще один, внешний контур ПИД-регулирования с работой по удаленному датчику, роль которого сыграет модуль BE280 подключенный к другому блоку управления приточной вентиляции в одной комнате и не знаю еще пока что будет в другой комнате. Так вот, этот контур по внешним показаниям будет влиять на уставку первого контура. Если температура в комнате растет, уставка уменьшается и блок снова автономно регулирует температуру теплоносителя скажем уже 22 градуса. При отсутствии Wi-Fi согласен, система "зависнет" на устаревшем значении. Но взгляните на существующие системы, там совсем нет внешних датчиков, но есть суточные графики работы. Кто мешает при доступности канала связи запросить суточный график и набрав статистику работать автономно в таком режиме? Вы сами определяете правила игры.

2 hours ago, =AK= said:

Аргументы в пользу ESP32 довольно слабы. Смартфон можно напрямую подключaть и к устройствам, в которых нет Bluetooth, если они умеют создавать SoftAP.  ESP8266 это умеет.

Спасибо

Edited by Vadim_nsk

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 hours ago, =AK= said:

Во всех RF  модулях встроенная антенна не должна лежать на материнской плате, под ней должно быть открытое пространство. Модуль надо расположить так, чтобы его антенна "свешивалась" за материнскую ПП, или же в материнской ПП должен быть достаточно большой вырез под антенной модуля. Дело даже не в меди, а в том, что диэлектрическая проницаемость воздуха равна единице, а стеклотекстолита примерно 4.5. Антенны модулей настроены на случай, когда под ними воздух.

На печатной плате цифрового модуля вырез на плате под антенной, поэтому антенна не лежит на плате. На плате интерфейсного модуля сверху цифрового модуля, мало того, что она короче, так и убрана металлизация на плате в зоне антенны.

1243975170_Image1.thumb.png.60a19cbdafaea14830cc21939d8b34e3.png895898709_Image2.thumb.png.fc8c6c662b867918c4ac1de8dd4c346f.png

2 hours ago, =AK= said:

Простой, точный и малопотребляющий детектор нуля. Он дает один короткий импульс при переходе сетевого от положительной к отрицательной полуволне. Вдобавок к прочим достоинствам, он не пропускает наносекундные помехи.

zcross.thumb.jpg.7b5556844a509c8e6146992c5819af5e.jpg

Спасибо.

У меня, как возможно вы догадались, два детектора. Один детектирует наличие сетевого напряжения, другой переход через ноль для "вырезания" полных периодов напряжения.

Edited by Vadim_nsk

Share this post


Link to post
Share on other sites

Я сюда схемку закину, а то похоже людям и правда много букв читать лень, и понять как именно мне видится система в целом довольно трудно.L_7d5fXMDkOOz448nGYXNmExPYf-vdunfWn5XzhctHEyZLitqRpXH5ar80h1jylsvcTho9Sybbzq6dlxS79x2EEzdobYhGX1jde-1InYiaoTn608feEuCSZPYLE5vVeT1TSI6yWo

Share this post


Link to post
Share on other sites
6 hours ago, Vadim_nsk said:

У меня, как возможно вы догадались, два детектора. Один детектирует наличие сетевого напряжения, другой переход через ноль для "вырезания" полных периодов напряжения

Не догадался, мне бы такое и в голову не пришло. И то и другое делается одним детектором.

 

6 hours ago, Vadim_nsk said:

Можно дополнить систему медью в виде Ethernet или CAN и тогда система будет выглядеть надежно, как вы сказали.

Я ничего не говорил про медь. Я говорил про централизованные и децентрализованные системы. Можно и на CAN сделать централизованную систему, не говоря уж про  Ethernet.

Share this post


Link to post
Share on other sites
7 hours ago, Vadim_nsk said:

Система теплый пол, реализованная на одном блоке для двух контуров отопления будет использовать два локальных проводных термодатчика DS1820, прижатых к трубам отопления разных контуров, с дублированием. Работать такая система будет автономно, регулируя температуру теплоносителя по ранее заданной уставке. Например, 24 градуса. У системы регулирования будет еще один, внешний контур ПИД-регулирования с работой по удаленному датчику, роль которого сыграет модуль BE280 подключенный к другому блоку управления приточной вентиляции в одной комнате и не знаю еще пока что будет в другой комнате. Так вот, этот контур по внешним показаниям будет влиять на уставку первого контура. Если температура в комнате растет, уставка уменьшается и блок снова автономно регулирует температуру теплоносителя скажем уже 22 градуса. При отсутствии Wi-Fi согласен, система "зависнет" на устаревшем значении. Но взгляните на существующие системы, там совсем нет внешних датчиков, но есть суточные графики работы. Кто мешает при доступности канала связи запросить суточный график и набрав статистику работать автономно в таком режиме? Вы сами определяете правила игры

Мне трудно понять, зачем вы собираетесь делать так сложно. У меня в ванной теплый пол. Он управляется маленьким стандартным контроллером-термостатом, какой поставили электрики, такой и стоит уже много лет. Никаких датчиков температуры у него, как я понимаю, вообще нет: его нагревательный элемент сам является таким датчиком, поскольку его сопротивление меняется от температуры. Нагревается теплый пол до заданной температуры ночью, по льготному тарифу. Поскольку это ванная, пол бетонный, весь день он остается теплым, немного остывая к вечеру. Чего там надо еще регулировать - ума не приложу.

Share this post


Link to post
Share on other sites
41 minutes ago, =AK= said:

Мне трудно понять, зачем вы собираетесь делать так сложно. У меня в ванной теплый пол. Он управляется простеньким контроллером-термостатом. Никаких датчиков температуры у него, как я понимаю, вообще нет: его нагревательный элемент сам является таким датчиком, поскольку его сопротивление меняется от температуры.

Термостат без датчика температуры это фантастика какая-то

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 minute ago, rkit said:

Термостат без датчика температуры это фантастика какая-то

Впрочем, врать не буду, вполне может быть что термостат меряет свою собственную температуру, скажем, термистором. И отключает нагрев пола когда заданная температура достигнута.  В любом случае никаких внешних датчиков я не вижу.

Share this post


Link to post
Share on other sites
10 hours ago, =AK= said:

Впрочем, сам факт использования WiFi уже подразумевает, что система работает только до тех пор, пока работает WiFi точка доступа. Наверное, в этом самое главное отличие любительских поделок от профессиональных систем: профессиональные децентрализованы и продoлжают работать если любое устройство сломалось, просто часть функционала будет при этом потерянa.

Странно, индустриальные системы управления часто как раз не децентрализованы, и трудно сказать, что их делали непрофессионалы. 

А Wi-Fi точки доступа сегодня легко дублируются. Вы не знали?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.