Home Assistant Projekt termometru do HomeAssistant ESPHome

[MSof]

Witajcie

Chciałbym przedstawić Wam mój pierwszy projekt na ESP32.  Buduję smart home i potrzebowałem pomiaru temperatury i wilgotności w pokojach z możliwością ustawiania częstotliwości wysyłania tych danych np. co minutę lub 5 minut, oraz aby te dane nie przechodziły przez chmurę  tak jak np. tuya, sonoff, aqara. Są dostępne gotowe urządzenia ale nie spełniały tych założeń , dlatego zrobiłem swoje a przy okazji zacząłem przygodę z esp32 i drukiem 3D.

Tak wygląda już gotowe urządzenie

 

Założenia:

• maksymalnie prosty układ z gotowych części, aby cenowo był tańszy niż już gotowe urządzenia (bo takich urządzeń będę potrzebował x5)
• komunikacja przez WiFi
• wysyłka danych co 5min do serwera Home Assistant
• wyświetlanie danych na ekranie urządzenia gdy by padł serwer z Home Assistant
• zasilanie z usb C, ponieważ nie chce zmieniać baterii

 

 

 

Wykorzystane części:

• esp32 wroom
• czujnik temperatury i wilgotności - dht22
• oled 128x32 np. ten SPI/I2C - czarno-biały

 

Zaczynam od połączenia wszystkiego na płytce i przetestowaniu programu. Założenia programu są takie żeby na początku na ekranie wyświetlił adres IP pod którym można się zalogować , ponieważ esp32 działa w trybie AP, na ekranie możemy ustawić dane sieci WiFi, częstotliwość wysyłki danych temperatura i wilgotność do HA (w sekundach), logi i hasło do klienta MQTT, oraz adresy wysyłki temperatury i wilgotności do HA. Dodatkowo tryb AP działa przez pierwsze 90s, gdy nie podłączymy się pod WiFi to na ekranie wyświetli się temperatura i wilgotność.  Gdy będziemy chcieli zmienić siec to wystarczy wcisnąć wbudowany przycisk resetu, który czeka przez pierwsze 3s od momentu włączenia zasilania , wtedy zresetowana zostaje pamięć i można wprowadzić dane ponownie.

 

 

Obudowę przygotowałem w programie FreeCAD i jesto to moja pierwsza w życiu obudowa i projekt 3D, ale wciągneło mnie do tego stopnia że już pracuję nad kolejnymi projektami, które wykorzystam w Home Assistant. 

 

Przygotowuję kod według założeń, korzystam z programu Arduino IDE.

#include <WiFiManager.h>    
#include <PubSubClient.h>   
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>
#include <Adafruit_Sensor.h>
#include <DHT.h>
#include <Preferences.h>    

// Definicje pinów i rozdzielczości OLED
#define BOOT_BUTTON_PIN 0   // Przycisk BOOT (GPIO0)
#define DHTPIN 4            // Pin danych czujnika DHT22
#define DHTTYPE DHT22       // Typ czujnika
#define SCREEN_WIDTH 126    // Szerokość OLED
#define SCREEN_HEIGHT 32    // Wysokość OLED
#define OLED_RESET -1       // Brak dedykowanego pinu reset

Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire, OLED_RESET);
DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);

unsigned long lastMQTTAttempt = 0;
bool wifiFailed = false;

Preferences preferences;
WiFiManager wm;
WiFiClient espClient;
PubSubClient client(espClient);

// Domyślne ustawienia MQTT i interwału (w sekundach)
char mqtt_server[40] = "192.168.1.104"; 
int mqtt_port = 1883;
int send_interval = 30; 
char mqtt_user[40] = "mqtt_user";      
char mqtt_password[40] = "mqtt_password";
char temp_topic[100] = "homeassistant/sensor/esp32/temperature";
char hum_topic[100] = "homeassistant/sensor/esp32/humidity";

// Czas ostatniej publikacji MQTT
unsigned long lastSendTime = 0;

void displayWiFiInfo() {
  WiFi.softAP("ESP32_Config");
  IPAddress apIP = WiFi.softAPIP();
  
  display.clearDisplay();
  display.setTextSize(1);
  display.setTextColor(SSD1306_WHITE);
  display.setCursor(0, 0);
  display.println("Konfiguracja WiFi");
  display.print("S: ");
  display.println("ESP32_Config");
  display.print("IP: ");
  display.println(apIP);
  display.display();
  
  Serial.println("Tryb AP: ESP32_Config");
  Serial.print("Adres konfiguracyjny: ");
  Serial.println(apIP);
}

void updateDisplay() {
  float temperature = dht.readTemperature();
  float humidity = dht.readHumidity();
  
  display.clearDisplay();
  display.setTextSize(1);
  display.setTextColor(SSD1306_WHITE);
  
  if (isnan(temperature) || isnan(humidity)) {
    Serial.println("Błąd odczytu DHT!");
    display.setCursor(0, 10);
    display.println("DHT ERROR");
  } else {
    String tempStr = "Temp: " + String(temperature,1) + " C";
    String humStr  = "Wilg: " + String(humidity,1) + " %";
    
    // Wyśrodkowanie tekstu - obliczamy szerokość tekstu
    int16_t x1, y1;
    uint16_t w, h;
    
    display.getTextBounds(tempStr.c_str(), 0, 0, &x1, &y1, &w, &h);
    int xTemp = (SCREEN_WIDTH - w) / 2;
    int yTemp = (SCREEN_HEIGHT / 2) - h;
    display.setCursor(xTemp, yTemp);
    display.println(tempStr);
    
    display.getTextBounds(humStr.c_str(), 0, 0, &x1, &y1, &w, &h);
    int xHum = (SCREEN_WIDTH - w) / 2;
    int yHum = (SCREEN_HEIGHT / 2) + 2;
    display.setCursor(xHum, yHum);
    display.println(humStr);
  }
  
  display.display();
}

void publishSensorData() {
  float temperature = dht.readTemperature();
  float humidity = dht.readHumidity();
  
  if (isnan(temperature) || isnan(humidity)) {
    Serial.println("Błąd odczytu DHT!");
    return;
  }
  
  client.publish(temp_topic, String(temperature).c_str());
  client.publish(hum_topic, String(humidity).c_str());
  
  Serial.print("Publikacja: T: ");
  Serial.print(temperature);
  Serial.print("C, H: ");
  Serial.print(humidity);
  Serial.println("%");
}

void reconnectMQTT() {
  if (!client.connected() && (millis() - lastMQTTAttempt >= 15000UL)) {
    lastMQTTAttempt = millis();
    Serial.print("Łączenie z MQTT...");
    if (client.connect("ESP32Client", mqtt_user, mqtt_password)) {
      Serial.println("Połączono z MQTT!");
    } else {
      Serial.print("Błąd, rc=");
      Serial.print(client.state());
      Serial.println(" Nie udało się połączyć.");
    }
  }
}

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  
  pinMode(BOOT_BUTTON_PIN, INPUT_PULLUP);
  delay(100);
  bool resetSettings = false;
  unsigned long startTime = millis();
  while (millis() - startTime < 3000) {
    if (digitalRead(BOOT_BUTTON_PIN) == LOW) {
      resetSettings = true;
      break;
    }
  }
  if (resetSettings) {
    Serial.println("Przycisk BOOT wciśnięty - resetowanie ustawień...");
    preferences.begin("config", false);
    preferences.clear();
    preferences.end();
    wm.resetSettings();
    if (!display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C)) {
      Serial.println("Błąd OLED!");
      while (true);
    }
    display.clearDisplay();
    display.setTextSize(1);
    display.setTextColor(SSD1306_WHITE);
    display.setCursor(0, 10);
    display.print("Reset ustawien!");
    display.display();
    delay(5000);
  }
  
  if (!display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C)) {
    Serial.println("Błąd OLED!");
    while (true);
  }
  display.clearDisplay();
  display.setTextSize(1);
  display.setTextColor(SSD1306_WHITE);
  display.setCursor(0, 10);
  display.print("Uruchamianie ...");
  display.display();
  
  preferences.begin("config", false);
  String storedServer = preferences.getString("mqtt_server", "192.168.1.100");
  storedServer.toCharArray(mqtt_server, sizeof(mqtt_server));
  mqtt_port = preferences.getInt("mqtt_port", 1883);
  send_interval = preferences.getInt("interval", 300);
  String storedUser = preferences.getString("mqtt_user", "mqtt_user");
  storedUser.toCharArray(mqtt_user, sizeof(mqtt_user));
  String storedPass = preferences.getString("mqtt_password", "mqtt_password");
  storedPass.toCharArray(mqtt_password, sizeof(mqtt_password));
  String storedTempTopic = preferences.getString("temp_topic", "homeassistant/sensor/esp32/temperature");
  storedTempTopic.toCharArray(temp_topic, sizeof(temp_topic));
  String storedHumTopic = preferences.getString("hum_topic", "homeassistant/sensor/esp32/humidity");
  storedHumTopic.toCharArray(hum_topic, sizeof(hum_topic));
  preferences.end();
  
  WiFiManagerParameter paramInterval("interval", "Co ile sekund wysyłać dane do HA?", String(send_interval).c_str(), 6);
  WiFiManagerParameter paramMQTTServer("mqtt_server", "MQTT serwer IP", mqtt_server, 40);
  WiFiManagerParameter paramMQTTPort("mqtt_port", "MQTT port", String(mqtt_port).c_str(), 6);
  WiFiManagerParameter paramMQTTUser("mqtt_user", "MQTT użytkownik", mqtt_user, 40);
  WiFiManagerParameter paramMQTTPassword("mqtt_password", "MQTT hasło", mqtt_password, 40);
  WiFiManagerParameter paramTempTopic("temp_topic", "MQTT Temat Temperatury", temp_topic, 100);
  WiFiManagerParameter paramHumTopic("hum_topic", "MQTT Temat Wilgotności", hum_topic, 100);


  wm.addParameter(&paramInterval);
  wm.addParameter(&paramMQTTServer);
  wm.addParameter(&paramMQTTPort);
  wm.addParameter(&paramMQTTUser);
  wm.addParameter(&paramMQTTPassword);
  wm.addParameter(&paramTempTopic);
  wm.addParameter(&paramHumTopic);
  
  displayWiFiInfo();

  // Ustaw timeout, aby portal AP był aktywny przez 90 sekund (1 min i 30sec)
    wm.setTimeout(90);

  if (!wm.autoConnect("ESP32_Config")) {
    Serial.println("Brak połączenia z WiFi! Tryb AP.");
    WiFi.mode(WIFI_OFF);
    wifiFailed = true;
  }
  
  Serial.println("Połączono z WiFi!");
  
  send_interval = String(paramInterval.getValue()).toInt();
  strncpy(mqtt_server, paramMQTTServer.getValue(), sizeof(mqtt_server));
  mqtt_port = String(paramMQTTPort.getValue()).toInt();
   strncpy(mqtt_user, paramMQTTUser.getValue(), sizeof(mqtt_user));
  strncpy(mqtt_password, paramMQTTPassword.getValue(), sizeof(mqtt_password));
  strncpy(temp_topic, paramTempTopic.getValue(), sizeof(temp_topic));
  strncpy(hum_topic, paramHumTopic.getValue(), sizeof(hum_topic));


  preferences.begin("config", false);
  preferences.putString("mqtt_server", mqtt_server);
  preferences.putInt("mqtt_port", mqtt_port);
  preferences.putInt("interval", send_interval);
  preferences.putString("mqtt_user", mqtt_user);
  preferences.putString("mqtt_password", mqtt_password);
  preferences.putString("temp_topic", temp_topic);
  preferences.putString("hum_topic", hum_topic);
  preferences.end();
  
  dht.begin();
  client.setServer(mqtt_server, mqtt_port);
}

void loop() {
 
 
  if (!client.connected()) {
    reconnectMQTT();
  }

  client.loop();

  updateDisplay();
  
  if (millis() - lastSendTime >= (send_interval * 1000UL)) {
    publishSensorData();
    lastSendTime = millis();
  }
  
  delay(1000);
} 

 

Gdy wszystko pasowało zmontowałem w jedną całość i rozpocząłem kondigurację z Home Assistant aby odbierać dane temperatura i wilgotność.

 

Całość gotowa i działa. Dane są odbierane w Home Assistant z dwóch encji.

 

 

Dzięki temu mogę wykorzystać to do uruchamiania klimatyzacji, nawilżacza powietrza lub ogrzewania. Całość działą lokalnie dzięki temu wyeliminowałem chmure i chińskie serwery i całkowicie odszedłem od LocalTuya i Sonoff.  Obecnie takich termometrów mam 5, testuje różne kolory wydruku 3D i wszystkie działają w Home Assistant. 

Projekt pewnie dla wielu z Was jest prosty ale bardzo mi pomógł w działamiu smart home i zrodził kolejne pomysły na następne urządzenia które są już w trakcie budowy. Dziękuję za uwagę. 😉

 

Edytowano 4 marca przez MSof
dodanie linków

[ethanak]

Hm... WiFi, czyli jesteś zależny od przynajmniej działania routera.

Ja w podobnym projekcie wykorzystalem esp-now. Co prawda wymagało to podłaczenia dodatkowego esp do centralki, ale całość będzie działać nawet jeśli router wyleci w powietrze 🙂 A dodatkowy esp przy okazji obsługuje wyśwuetlacz, klawiaturę i parę innych rzeczy 🙂

[MSof]

Racja wtedy padnie ale w sumie padną mi też wtedy inne urządzenia 😉

Wifi mam z dwóch powodów:

1. Bo mam już router i nie chciałem kupować kolejnej bramki np. zigbee
2. miałem esp32 pod ręką a chciałem żeby było w miare tanio i jak najszybciej kompatybilne przez MQTT z Home Asistant'em

Ale zaczynam myśleć nad wersją zigbee bo mam pomysł na inne urządzenia które potrzebuję 😉 

[ethanak]

Esp-now nie wymaga żadnej bramki

[Polecacz 101]

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

[MSof]

To jest to?  https://www.espressif.com/en/solutions/low-power-solutions/esp-now

Bo faktycznie ciekawe muszę poczytać 

[ethanak]

Dokładnie to.