Przeszukaj forum

Dzisiaj kolej na automatykę domową. Od razu na wstępie: nie cierpię określenia "inteligentny dom". Po pierwsze w większości jest ono nadużywane (co to za "inteligencja", która sprowadza się do możliwości zapalenia światła w łazience przez telefon), po drugie mój dom nie ma być inteligentny: ma być przede wszystkim wygodny. Nie wiem jak dla was - ale dla mnie ważniejsze jest zdublowanie wyłącznika oświetlenia przy moim ulubionym fotelu gdzie zwykłem popijać kawusię i oglądać telewizję, niż kombinowanie z pilotami (które zawsze leżą poza zasięgiem ręki) czy smartfonami (gdzie trzeba włączyć aplikację i wybrać odpowiednią funkcję przedzierając się przez jakieś menu). Podobny system już miałem, ale był on jakoś mało rozbudowywalny, poza tym sterowanie nie było zbyt wygodne. Postanowiłem więc zrobić nowy od zera. Cały system składa się z następujących komponentów: Centralka - czyli moduł główny, z klawiaturą, wyświetlaczem, głośnikiem i innymi bajerami, sterująca bezpośrednio kotłem; Wyłączniki oświetlenia - każdy steruje jednym lub dwoma punktami, wyposażone w różnej maści wyłączniki, czujki i takie tam; Kontroler termometrów - najprostszy ze wszystkich modułów, jego zadaniem jest wyłącznie odczyt temperatury z trzech DS18B20 i przesyłanie wyników do centralki. Najpierw może o centralce. Centralka składa się z dwóch głównych układów: Raspberry Pi Zero 2 W jako główny "mózg" urządzenia i ESP-12E do komunikacji ze światem zewnętrznym (poprzez esp-now z pozostałymi modułami oraz poprzez panel sterujący z użytkownikiem). Ponieważ mój kocioł pozwala jedynie na sterowanie typu "włącz/wyłącz", elektrycznie sprawa jest stosunkowo prosta. Do sterowania służą dwa przekaźniki. Pozostawiłem stary sterownik Euroster 2000, ale w czasie pracy jest on odłączony. Do sterowania służą dwa przekaźniki: jeden odpowiada za odłączenie Eurostera gdy centralka jest gotowa do pracy - tzn. RPi się ładnie zabootował, wie która jest godzina, odczytał dane z pamięci EEPROM i FRAM i ma informacje z przynajmniej jednego termometru. Drugi to właściwy przekaźnik sterujący piecem. Układ wygląda mniej więcej tak: Jak widać, aby centralka mogła sterować kotłem, na pinie READY musi pojawić się jedynka. Rezystor 10k zapewnia, że tranzystor będzie zatkany również w przypadku, gdy pin będzie w stanie wysokiej impedancji lub RPi w ogóle nie będzie zasilany. Diody sygnalizują stan przekaźników: READY (zielona) to gotowość do pracy, FAIL (czerwona) to sygnalizacja przełączenia na Euroster, FIRE (niebieska) zapala się przy włączeniu kotła. Oprócz tego do RPi podłączone są: Konwerter I2S ze wzmacniaczem i głośnikiem Moduł zegara DS3231 z pamięcią EEPROM 4 kB Moduł FRAM 32 kB ESP8266 wraz z układem RESET/BOOT Natomiast ESP oprócz komunikacji z pozostałymi modułami obsługuje: wyświetlacz klawiaturę czujnik odległości czujnik temperatury i ciśnienia fotorezystor (jeszcze nie wiem po co, ale miałem wolne wejście analogowe) ESP8266 jest podłączony tak, żeby umożliwić zarówno współpracę układu z malinką, jak i zdalne programowanie: Ponieważ do programowania ESP8266 używam frameworku Arduino, teoretycznie można zainstalować Arduino IDE na malince (tak też zrobiłem na początku). Uznałem jednak, że nie jesto to zbyt wygodne. Dlatego też kompiluję program na lokalnym pececie z linuksem na pokładzie, a do malinki przesyłam tylko gotowy plik bin. I tu mała uwaga: nie podaję pełnego rozwiązania choćby z tego względu, że w rzeczywistości skrypty są bardziej skomplikowane, ale jest to związane ze specyfiją jinjretnego urządzenia i jego możliwości. Ale zasada działania jest mniej więcej taka, jak niżej. Do przesłania skompilowanego pliku używam swojego wrappera. Zewnętrzne polecenie to: ssh centralka.local /usr/local/bin/esprmt a na wejście podaję plik BIN. Oczywiście połączenie ssh musi być skonfigurowane tak, aby nie trzeba było wpisywać hasła (czyli za pomocą kluczy). Na samej malince jest to już bardziej skomplikowane. Najpierw trzeba było napisać kawałek programu, który zresetuje ESP i wprowadzi w tryb programowania. W tym celu stworzyłem plik /etc/default/esp zawierający opisy pinów: boot=24 prog=23 Program w pythonie wygląda tak: #!/usr/bin/env python #coding: utf-8 cfg={} for line in open('/etc/default/esp'): line=line.strip().split('=') if len(line) == 2: cfg[line[0].strip()] = line[1].strip() bootp=int(cfg['boot']) progp=int(cfg['prog']) import sys arg = sys.argv[1] if arg not in ('boot','prog'): raise Exception('Bad arg') import RPi.GPIO as GPIO, time GPIO.setmode(GPIO.BCM) GPIO.setwarnings(False) GPIO.setup(bootp, GPIO.OUT) GPIO.setup(progp, GPIO.OUT) if arg == 'boot': GPIO.output(progp, 0) GPIO.output(bootp, 1) time.sleep(0.1) GPIO.output(bootp, 0) else: GPIO.output(bootp, 1) time.sleep(0.1) GPIO.output(progp, 1) time.sleep(0.1) GPIO.output(bootp, 0) time.sleep(0.1) GPIO.output(progp, 0) time.sleep(0.1) Po zapisaniu do /usr/local/bin/espy i nadaniu praw do uruchomienia mogę wykonać reset ESP poleceniem: espy boot lub wprowadzić w tryb programowania: espy prog Teraz tylko wystarczy wrzucić program do ESP. Do tego służy skrypt /usr/local/bin/esprmt: #!/bin/bash cat >/tmp/upload.bin /usr/local/bin/espy prog /home/pi/.arduino15/packages/esp8266/tools/python3/3.7.2-post1/python3 -I \ /home/pi/.arduino15/packages/esp8266/hardware/esp8266/3.0.2/tools/upload.py \ --chip esp8266 --port /dev/ttyS0 --baud 230400 \ --before no_reset_no_sync --after soft_reset \ write_flash 0x0 /tmp/upload.bin No i trochę o możliwościach. Ponieważ prekursorem urządzenia był po prostu regulator temperatury (na RPI 1B), i tu kontrola temperatura pozostała głównym zadaniem. Piec może pracować w następujących cyklach: zwykły dzień (rano i wieczorem cieplej, w nocy i w typowych godzinach wyjścia temperatura spada, poza tym w dzień utrzymane 18°). Ze względu na specyfikę naszej pracy na każdy dzień tygodnia mogę ustalić oddzielny program. dzień świąteczny. Jest taki sam jak program "niedziela", w stosunku do zwykłego dnia przesunięta jest godzina poranna (trochę później się wstaje) i nie ma godzin wyjścia. jestem w domu - jak zwykły dzień, ale bez godzin wyjścia wychodzę od-do (godziny wyjścia ustalane indywidualnie) wyjazd (utrzymana stała temperatura nie mniej niż 13°) program indywidualny (tu mogę zaprogramować dokładnie kiedy chcę mieć jaką temperaturę). Cykl pieca na bieżący dzień mogę sobie ustawić z klawiatury wybierając po prostu właściwą pozycję z menu: Oczywiście mogę sobie ustawić dowolne cykle na przyszłość - do tego służy kalendarz. Wszystkie święta (stałe i ruchome) są uwzględniane automatycznie, jak na zdjęciu poniżej: Ważną funkcją jest również możliwość chwilowego włączenia/wyłączenia pieca. W tym trybie mogę ustawić na stałe stan zapalony/zgaszony. Po upływie 5 minut, jeśli nie wcisnąłem żadnego klawisza, urządzenie powraca do trybu automatycznego. Algorytm ustalania temperatury jest stosunkowo prosty, ale wymagał wprowadzenia empirycznych danych, uzyskanych na podstawie obserwacji z poprzedniego sezonu grzewczego. Po prostu: Jeśli temperatura jest niższa niż zadana minus histereza piec jest włączony (rozpoczynamy grzanie) Jeśli piec pracuje a temperatura nie przekracza wartości zadanej plus histereza, piec jest włączony (kontynuujemy grzanie) Jeśli z obliczeń wypada, że trzeba rozpocząć grzanie aby o określonej porze osiągnąć odpowiednią temperaturę piec jest włączony (rozpoczynamy grzanie). W przeciwnym razie piec jest wyłączony. Dochodzą tu dodatkowe czynniki - np. temperatura na zewnątrz wpływająca na czas konieczny do ogrzania mieszkania. Również mimo, iż program uruchamiany jest z crona co minutę, jeśli od ostatniego przełączenia pieca minęło mniej niż pięć minut piec nie będzie przełączany. Wszystkie parametry niedostępne z klawiatury mogę sobie ustawić przeglądarką w sieci domowej. Przykładowo ustawianie programu grzania na konkretny dzień wygląda tak: Oprócz kontroli temperatury centralka ma jeszcze kilka przydatnych funkcji. Wbudowany syntezator mowy (kedrigern) może oznajmić godzinę, temperaturę na zewnątrz czy wygłosić prognozę pogody na dwa dni. Czujnik odległości odpowiada za włączenie wyświetlacza tylko wtedy, gdy ktoś stoi przed centralką. Ponieważ część punktów oświetleniowych w mieszkaniu wyposażona jest w moduły ESP8266, może również zapalać/gasić światło (np. automatycznie zapalić lampkę w sypialni o właściwej porze). Zastosowałem tu czujnik ToF - może się to wydawać przesadą, ale cała centralka wisi w przejściu, i żaden czujnik odbiciowy nie zapewnił mi prawidłowego wykrycia (tzn. nie reagowania na ścianę naprzeciw przy jednoczesnym wykryciu czegoś w pewnej minimalnej odległości). Ale trochę więcej o tych modułach. Taki najprostszy moduł to sterowanie oświetleniem w tzw. "saloniku". Mam tu dwie linie oświetlenia górnego i boczny kinkiet. Z przyczyn technicznych moduły są dwa: jeden po stronie wersalki z przekaźnikiem sterującym kinkietem, drugi w miejscu oryginalnego wyłącznika oświetlenia. Ponieważ moduły komunikują się ze sobą (bez pośrednictwa centralki), każdy z nich może sterować dowolną z trzech linii. Każdy moduł posiada zasilacz, jeden lub dwa przekaźniki (użyłem tu subminiaturowych z dopuszczalnym prądem obciążenia 0.5A, mam nadzieję że przy mocy LED max. 14 W/linię i połączonych równolegle stykach to wystarczy) sterowanych przez BC-817 (takie miałem w szufladzie) oraz oczywiście ESP8266. Użyłem tu "gołych" ESP-12E. Trochę problemów miałem z wyłącznikami. Ponieważ są to przyciski chwilowe - aż chciałoby się użyć przycisków sterujących do rolet. Niestety - nigdzie nie znalazłem takich które mi odpowiadają (na trzy rolety) więc zrobiłem je sam ze zwykłych tact-switchy. Chyba nawet lepiej wyszło: wyłącznik ma grubość ok. centymetra - czyli mniej więcej tyle, ile wystaje ze ściany zwykły wyłącznik podtynkowy. A oto efekt: Jak widać, do wyłącznika doprowadzone są tylko dwa przewody - jest to po prostu typowa klawiatura rezystancyjna. Odpowiednio dobierając rezystory mógłbym teoretycznie osiągnąć niezależny odczyt wszystkich trzech kanałów, ale musiałbym za dużo kombinować. Pominąłem więc niektóre kombinacje (np. wciśnięcie wszystkich trzech) i udało mi się zrobić to na zwykłych rezystorkach (tych z szuflady). Wyłącznik ma następujące funkcje: pojedyncze wciśnięcie klawisza - zapalenie (na górze) lub zgaszenie (na dole) linii; jeśli zapalane jest oświetlenie sufitowe, automatycznie gaszony jest kinkiet na ścianie; podwójne wciśnięcie klawisza na górze - zapalenie linii i wygaszenie pozostałych; podwójne wciśnięcie dowolnego klawisza na dole - zgaszenie wszystkich linii; dłuższe wciśnięcie niebieskiego klawisza na górze - przełączenie lampki stojącej w sypialni (syntezator anonsuje stan zapalona/zgaszona); dłuższe wciśnięcie dowolnego klawisza na dole - zaanonsowanie godziny i temperatury na zewnątrz przez syntezator; dłuższe wciśnięcie lewego i prawego klawisza na dole - odczytanie pogody (przed godziną 16:00 na dziś i jutro, po 16:00 na jutro i pojutrze). Moduł oświetlenia przedpokoju ma trochę inne funkcje. Przede wszystkim wyposażony jest w czujkę PIR, automatycznie zapalając światło kiedy ktoś się w przedpokoju pojawia. Za pomocą wyłącznika można również ręcznie zapalić czy zgasić światło (przydaje się, bo czujka nie widzi całego pomieszczenia, niestety nie mogłem się pozbyć martwej strefy przy szafie) lub nawet całkowicie wyłaczyć czujkę. Sama obudowa do czujki jest chyba jedynym "uniwersalnym" rozwiązaniem, tak więc przy okazji zamieszczam pliki STL i SCAD: czujka.zip. I to chyba by było na tyle - nie chcę się rozpisywać, bo o tym można książkę napisać. W razie jakichś pytań jestem do dyspozycji.