HVAC untuk Root Cellar: 6 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:53

Ini adalah perangkat untuk memantau suhu dan kelembaban di ruang bawah tanah dua kamar yang dingin. Ini juga mengontrol dua kipas di setiap kamar yang mengalirkan udara dari luar ke setiap kamar, dan berkomunikasi dengan sakelar pintar di setiap kamar yang terhubung ke mister ultrasonik. Tujuannya adalah untuk mengontrol suhu dan kelembaban di dalam ruangan, idealnya menjaga suhu di bawah 5C dan kelembaban sekitar 90%

Perangkat menggunakan mikrokontroler ESP8266 untuk membaca sensor suhu dan kelembaban, untuk menggerakkan kipas, dan untuk menyajikan informasi melalui jaringan lokal di halaman web.

Instruksi ini tidak akan masuk ke detail yang tepat karena:

1. Saya lupa memotret saat saya membangunnya, dan sekarang dipasang di rumah klien!
2. Situasi Anda akan berbeda. Ini dimaksudkan sebagai desain referensi, bukan untuk diduplikasi.

Perlengkapan:

Bagian yang saya gunakan adalah:

• Mikrokontroler NodeMCU 1.0 ESP8266. ESP8266 apa pun akan berfungsi, asalkan memiliki cukup pin input dan output digital gratis untuk desain Anda. Bukan hal yang sepele untuk mengetahui berapa banyak pin yang bebas, ada yang terekspos, tetapi digunakan saat booting atau transmisi serial.
• papan prototipe
• kabel, konektor
• soket header perempuan untuk menahan ESP8266 dan membuat konektor sensor
• Sensor suhu dan kelembaban DHT22
• Sensor suhu DS18B20 untuk penggunaan luar
• dekonstruksi kabel CAT5 untuk kabel sensor
• Resistor 690 ohm untuk membatasi arus gerbang FET
• Resistor 10K untuk menarik jalur data DHT22
• 2.2K resistor untuk menarik jalur data DS18B20
• Driver daya IRLU024NPBF HEXFET
• Penggemar San Ace 80 48VDC
• MeanWell 48VDC catu daya 75 watt ke kipas listrik
• pengisi daya telepon 5v yang dikanibal untuk memberi daya pada ESP8266 dan sensor
• dioda lain-lain di kipas untuk mencegah kembali EMF (mungkin P6KE6 TVS?)

Jika Anda ingin tautan tambahan ke salah satu dari ini, beri komentar dan saya akan menambahkannya.

Langkah 1: Konstruksi - Pengkabelan Mikrokontroler dan Sensor

Sirkuit dibangun di atas papan prototipe, mengikuti teknik yang serupa dengan ini.

1. Tata letak komponen pada papan prototipe untuk memudahkan pengkabelan pada langkah berikutnya. Saya tidak meninggalkan cukup ruang di sekitar driver MOSFET, dan kabelnya menjadi agak kencang.
2. Solder header wanita ke tempatnya, dengan menghubungkannya ke NodeMCU sebagai jig untuk memasang beberapa pin. Kemudian lepaskan NodeMCU dan selesaikan semua pin. Saya hanya menggunakan soket pada pin yang digunakan untuk daya dan input/output. Ini membantu memastikan perangkat dicolokkan dengan orientasi yang tepat setiap kali.
3. Solder konektor laki-laki ke catu daya 5VDC.
4. Solder konektor perempuan yang cocok ke papan di dekat ESP8266 Vin dan pin ground, lalu solder kabel penghubung tipis antara konektor 5VDC dan ground ke pin soket yang cocok. Pertimbangkan untuk menempatkan konektor ini sehingga menghalangi port USB NodeMCU. Anda TIDAK ingin memberi daya pada NodeMCU dari catu daya dan USB ini secara bersamaan. Jika Anda meletakkan konektor di lokasi yang tidak nyaman, akan lebih sulit bagi Anda untuk melakukan ini secara tidak sengaja.
5. Solder header male 3 pin di dekat pin ESP8266 D1, D2 dan D3. Sisakan banyak ruang untuk resistor pullup dan semua kabel hookup.
6. Buat konektor yang cocok dari header wanita untuk sambungan sensor. Saya menggunakan panjang 4 pin, dengan satu pin dilepas untuk membuat sensor dikunci sehingga dapat dihubungkan dengan tidak benar. Saya meletakkan catu daya 3.3V dan ground pada pin 1 dan 4 masing-masing konektor, dan data pada pin 2. Akan lebih baik untuk menempatkan 3.3V dan ground di samping satu sama lain dan data pada pin 4, jadi jika sensor dihubungkan mundur, tidak ada kerusakan yang akan dilakukan.
7. Solder resistor pullup antara 3.3V dan jalur data untuk setiap sensor. DHT22 menggunakan pullup 10K, dan DS18B20 (pada 3.3V) menyukai pullup 2.2K.
8. Solder kabel penghubung antara pin ground dari setiap konektor dan ke pin ground dari soket NodeMCU.
9. Solder hookup wire antara pin 3.3V dari setiap konektor dan 3.3 pin dari NodeMCU.
10. Solder hookup wire dari pin data satu konektor DHT22 ke pin D1 dari soket NodeMCU
11. Solder hookup wire dari pin data konektor DHT22 lainnya ke pin D2 soket
12. Solder hookup wire dari pin data konektor DS18B20 ke pin D3.
13. Ukur dari lokasi pemasangan sensor yang direncanakan ke tempat perangkat akan berada.
14. Buat rangkaian kabel dengan panjang yang sesuai. Saya melakukan ini dengan memisahkan panjang kabel ethernet CAT 5, memasukkan 3 kabel ke dalam chuck bor dan memutarnya bersama-sama. Ini memberi kabel sensor baru beberapa kekuatan mekanis agar tidak tertekuk dan kabel putus.
15. Solder sensor di salah satu ujung kabel, dan header perempuan di ujung lainnya. Hati-hati dengan pemberian pin. Juga beri sedikit pereda ketegangan di setiap ujungnya, misalnya dempul silikon, epoksi atau lem panas. Dempul silikon mungkin yang terbaik - lem panas benar-benar dapat menyerap kelembapan, dan epoksi mungkin masuk ke konektor.

Langkah 2: Konstruksi - Pengemudi Kipas

Desain ini menggunakan kipas 48 volt karena dua alasan:

• mereka tersedia, dan tampaknya lebih berkualitas / lebih efisien daripada kipas 12V yang lebih biasa di tumpukan sampah kami
• mereka menggunakan lebih sedikit arus daripada kipas bertegangan rendah, sehingga kabel bisa lebih tipis

Kipas bertegangan rendah mungkin merupakan pilihan yang lebih baik dalam desain Anda.

Bagian ini membahas sedikit detail tentang membangun sirkuit penggerak menggunakan output digital 3 volt dari NodeMCU untuk memberi daya pada kipas 48 volt. Selain perangkat lunak, bagian ini adalah bagian paling unik dari perangkat. Anda mungkin mendapat manfaat dari membangun sirkuit di papan tempat memotong roti pada awalnya.

1. Pindah ke sisi lain soket NodeMCU, tentukan lokasi untuk konektor daya 48V yang masuk. Itu harus berdekatan dengan tempat catu daya akan dipasang dan rel tanah di papan prototipe. Jangan solder ke tempatnya dulu.
2. Periksa skema di atas untuk memahami bagaimana Anda akan menghubungkan semua komponen ini.
3. Tempatkan keempat resistor 690 ohm di dekat pin D5, D6, D7 dan D8. Jangan solder mereka dulu.
4. Tempatkan empat transistor ke papan prototyping.
5. Tempatkan empat dioda penjepit ke dalam papan prototipe. Untuk setiap dioda sejajarkan anoda dengan saluran pembuangan transistor, dan katoda sehingga kabel darinya akan memiliki jalur yang jelas ke rel daya 48V.
6. Empat konektor untuk kipas, konektor positif (+) ke rel 48V dan negatif (-) ke sumber FET dan anoda dioda
7. Sekarang sesuaikan semua lokasi tersebut sampai semuanya ditempatkan dengan baik dan ada ruang untuk menjalankan semua kabel hookup.
8. Solder yang pertama dari empat sirkuit driver ke tempatnya. Tidak apa-apa jika yang lain jatuh saat Anda membalik papan. Langkah selanjutnya difokuskan pada salah satu sirkuit penggerak. Setelah berfungsi, Anda dapat beralih ke yang lain.

9. Menggunakan kawat pengait atau ujung komponen, solder satu sirkuit driver kipas:

   1. salah satu ujung resistor pembatas arus gerbang ke pin D5 dari Node MCU
   2. ujung lain dari resistor ke gerbang FET
   3. saluran pembuangan FET ke ground
   4. sumber FET ke anoda dioda dan negatif dari konektor kipas

10. Menggunakan multimeter, periksa koneksi. Periksa semua koneksi memiliki resistansi nol, tetapi terutama periksa tidak ada korsleting:

    1. BUKAN resistansi nol antara 3 pin FET
    2. BUKAN resistansi nol di seluruh konektor kipas dari negatif ke positif, dan resistansi nol dari positif ke negatif menunjukkan dioda bekerja.
    3. Sirkuit terbuka dari setiap pin FET ke 48V
11. Periksa ulang sirkuit dengan cara lain.
12. Hubungkan catu daya 5V ke papan prototipe.
13. Hubungkan negatif multimeter Anda ke ground.
14. Colokkan catu daya 5V. Pastikan ada 5 volt pada pin Vin
15. Hubungkan catu daya 48V dan kipas. Kipas ini memiliki beberapa torsi startup, jadi tahan dengan penjepit. Ini mungkin mulai ketika Anda menyalakan sirkuit.
16. Masukkan sementara salah satu ujung kabel pengait ke dalam soket untuk pin D5. Ground pin dengan memasukkan ujung kabel ke pin ground. Jika kipas sedang berjalan, itu akan berhenti, karena Anda telah mematikan FET.
17. Pindahkan kabel dari ground ke VIN. Kipas angin harus mulai.
18. Rayakan kesuksesan Anda, lepaskan daya, dan selesaikan serta uji sirkuit driver kipas yang tersisa. Mereka didorong oleh pin D6, D7 dan D8 masing-masing.

Langkah 3: Program NodeMCU dan Konfigurasi Awal

1. Unduh file Sketsa terlampir ke dalam proyek Arduino baru, kompilasi dan muat ke dalam NodeMCU.

   file pagehtml.h kedua berisi javascript dalam bentuk string besar yang berada di memori ESP8266 dan merupakan server dengan halaman web

2. JANGAN memberi daya pada NodeMCU dari papan. Putuskan sambungan suplai 5V dari papan prototipe.
3. Putuskan sambungan 48V dari papan utama.
4. Colokkan NodeMCU ke soket, sambungkan kabel USB Anda, dan flash NodeMCU
5. Buka monitor serial Arduino pada 115200 baud.
6. Menggunakan ponsel pintar, laptop atau tablet, sambungkan ke jaringan RootCellarMon yang akan muncul karena NodeMCU bertindak sebagai titik akses wi-fi. Kata sandi adalah "opensesama". Saya menggunakan perpustakaan IOTWebConf yang bagus untuk memungkinkan konfigurasi SSID dan kata sandi jaringan Anda.
7. Kemudian menggunakan browser web di perangkat Anda, navigasikan ke http:192.168.4.1. Anda akan melihat halaman seperti yang ditunjukkan di atas tetapi dengan kesalahan dari sensor. Klik tautan Konfigurasi di bagian bawah.

8. Bekerja melalui layar konfigurasi untuk mengatur SSID dan kata sandi parameter jaringan Anda, lalu klik TERAPKAN. Sambungkan kembali ke jaringan wi-fi normal Anda. Anda akan melihat sesuatu seperti ini di monitor serial Arduino:

   Kata sandi tidak disetel dalam konfigurasi

   Status berubah dari: 0 menjadi 1 Menyiapkan AP: RootCellarMon Dengan kata sandi default: AP Alamat IP: 192.168.4.1 Status berubah dari: 0 menjadi 1 Koneksi ke AP. Terputus dari AP. Permintaan untuk dialihkan ke 192.168.4.1 Halaman yang tidak ada yang diminta argumen '/favicon.ico'(GET):0 Halaman konfigurasi diminta. Rendering 'iwcThingName' dengan nilai: RootCellarMon Rendering 'iwcApPassword' dengan nilai: Rendering 'iwcWifiSsid' dengan nilai: SSID Anda Rendering 'iwcWifiPassword' dengan nilai: Rendering 'iwcApTimeout' dengan nilai: 30 Rendering ' dengan nilai: Rendering separator Rendering separator Memvalidasi form. is'c memperbarui konfigurasi Nilai dari arg 'iwcThingName' adalah:RootCellarMon iwcThingName='RootCellarMon' Nilai dari arg 'iwcApPassword' adalah:opensesame iwcApPassword telah disetel Nilai dari arg 'iwcWifiSsid' adalah:'WifiSID iwc Anda:kata sandi wi-fi Anda iwcWifiPassword telah disetel Nilai arg 'iwcApTimeout' adalah:30 iwcApTimeout='30' Nilai arg 'tasmota1' adalah: tasmota1='' Nilai arg 'tasmota2' adalah: tasmota2='' Saving config ' iwcThingName'= 'RootCellarMon' Menyimpan konfigurasi 'iwcApPassword'= Menyimpan konfigurasi 'iwcWifiSsid'= 'SSID Anda' Menyimpan konfigurasi 'iwcWifiPassword'= Menyimpan konfigurasi 'iwcApTimeout'= '30' Menyimpan config 'tasmota1 = ''Konfigurasi telah diperbarui. Status berubah dari: 1 menjadi 3 Menghubungkan ke [SSID Anda] (kata sandi disembunyikan) Status berubah dari: 1 menjadi 3 WiFi terhubung Alamat IP: 192.168.0.155 Status berubah dari: 3 menjadi 4 Menerima koneksi Status berubah dari: 3 menjadi 4

9. Catat alamat IP yang ditetapkan untuk perangkat Anda. Di atas, itu adalah 192.168.0.155.
10. Sambungkan kembali laptop/tablet/ponsel Anda ke jaringan normal jika belum.
11. Jelajahi alamat baru perangkat, 192.168.1.155 dalam kasus saya. Anda akan melihat halaman utama lagi.

Langkah 4: Menghubungkan Semuanya Bersama

1. Cabut kabel USB.
2. Hubungkan daya 5 volt. Dan menyegarkan halaman web. Anda akan melihat detak jantung meningkat secara teratur.
3. LED pada ESP8266 akan berkedip setiap 5 detik saat membaca sensor.
4. Hubungkan sensor, dan Anda harus mulai membaca. Awalnya saya memiliki DHT22 di luar, tetapi merasa tidak dapat diandalkan, jadi beralihlah ke DS18B20 yang lebih sederhana dan lebih terlindungi.
5. Jika Anda memiliki masalah dengan pembacaan, Anda dapat memutuskan daya 5V, menyalakan NodeMCU dengan USB, dan memuat contoh sketsa untuk setiap sensor untuk memecahkan masalah. Ini hampir selalu merupakan kabel yang buruk.
6. Hubungkan daya 48V dan kipas. Klik pada tombol kontrol kipas.
7. Bangun dua sakelar pintar berbasis Tasmota. Saya menggunakan sakelar Sonoff Basic. Ada tutorial tentang cara mem-flash-nya dengan Tasmota di tempat lain, termasuk halaman Arendst sendiri.
8. Konsultasikan daftar klien router Anda, dan identifikasi alamat IP yang ditetapkan untuk setiap smart switch. Tetapkan alamat ini sebagai yang dicadangkan, sehingga sakelar selalu mendapatkan alamat yang sama.
9. Coba kendalikan sakelar pintar secara langsung, misalnya

192.168.0.149/cm?cmnd=Power%20ONhttps://192.168.0.149/cm?cmnd=Power%20OFF

• Klik Konfigurasi di bagian bawah halaman utama, dan atur alamat untuk sakelar pintar seperti yang ditunjukkan pada tangkapan layar di atas. Hanya alamat IP, sisa URL dibangun dalam perangkat lunak yang berjalan di ESP8266. Anda mungkin memerlukan user:password dari "admin":"opensesame", atau apapun yang Anda ubah passwordnya, untuk mengakses halaman Konfigurasi.

Langkah 5: Instalasi

Saya memasang bagian-bagian perangkat pada sepotong kecil kayu lapis, dengan tutup wadah makanan plastik di antara kayu lapis dan tutupnya. Pengaturan ini disekrup ke dinding ruang bawah tanah akar. Karena tutupnya sedikit terlepas dari dinding, badan wadah makanan dapat dengan mudah dipasang untuk menyediakan wadah pelindung. Semua kabel dirutekan melalui tutup tetap ke papan sirkuit.

Sensor dan kabel kipas diikat ke dinding dengan longgar, karena pekerjaan di masa depan direncanakan di ruang bawah tanah - mungkin dinding yang diplester dan rak tambahan.

Langkah 6: Ringkasan

Ini adalah eksperimen, jadi kita tidak tahu bagian mana dari sistem yang akan terbukti pada akhirnya.

Beberapa catatan pertama tentang cara membuat kesuksesan lebih mudah:

• Para penggemar mungkin tidak perlu. Konveksi alami mungkin cukup. Ventilasi intake dan exhaust masing-masing ditempatkan di dekat lantai dan langit-langit, sehingga udara panas dikeluarkan dan udara dingin masuk.
• Pastikan wi-fi baik-baik saja di ruang bawah tanah root sebelum memulai proyek. Dalam kasus kami, kami perlu memasang wifi extender di ruangan di atas ruang bawah tanah root.
• Jika wi-fi tidak bagus, desain frekuensi radio berkabel atau berbeda mungkin diperlukan.
• Cat papan tempat komponen dipasang, atau gunakan plastik atau sesuatu yang tidak terlalu terpengaruh oleh kelembaban.
• Empat kipas yang berjalan mengkonsumsi sekitar 60 watt, catu daya kemungkinan setidaknya 80% efisien. Jadi pemanasan di dalam kasing paling banyak 20% * 60 atau 12 watt. Terlalu panas seharusnya tidak menjadi masalah, terutama di ruang bawah tanah yang dingin. Jika casing Anda lebih kedap udara, Anda mungkin ingin mengebor beberapa lubang ventilasi.
• Ada proyek yang menambahkan sensor lingkungan ke colokan pintar berbasis Tasmota. Salah satunya mungkin bisa menjadi alternatif yang baik untuk aplikasi ini.