Interlock Cuaca untuk Pemanasan Rumah - IoT RasPi Zero & ESP12: 5 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:57

Cerita

Untuk mencatat,

Proyek ini bergantung pada Anda memiliki RaspberryPi Zero yang menjalankan server otomatisasi rumah Domoticz (cukup mudah dibuat) dengan node-red dan diatur sebagai MQTT Broker.

Mengapa menulis etalase ini?

Untuk menunjukkan solusi saya tentang bagaimana saya telah menghemat beberapa biaya pemanas/penggunaan energi dan untuk menanamkan pemikiran ke dalam diri Anda, sehingga dapat diadopsi ke dalam rumah Anda atau dimodifikasi sesuai dengan kebutuhan Anda.

Gambaran

Pada bulan-bulan Musim Semi dan Musim Gugur di mana suhu udara luar bisa sekitar 11 derajat Celcius, saya perhatikan rumah saya kehilangan sedikit atau bahkan tidak ada suhu sama sekali di luar. Saya juga memperhatikan bahwa di pagi hari pemanas akan menyala selama beberapa waktu (hingga 30 menit) kemudian matikan sampai hari berikutnya. Saya melihat ini sebagai pemborosan energi seperti pada hari yang cerah atau pada suhu di atas 12degC di luar rumah secara alami akan menghangat hingga suhu yang nyaman. Biasanya ini adalah waktu dalam setahun di mana saya akan mematikan pemanas untuk menghemat penggunaan Gas. Proyek ini adalah untuk mengotomatisasi proses ini berdasarkan suhu udara luar lokal dan memanfaatkan beberapa sensor suhu rumah tangga saya yang ada, proyek ini memiliki keuntungan mengetahui suhu yang diprediksi dan bertindak atas itu tetapi jika rumah kehilangan terlalu banyak suhu itu akan memungkinkan pemanasan untuk datang kembali.

Persyaratan Proyek

• Gunakan suhu udara luar arus lokal
• Gunakan ramalan lokal suhu udara luar
• Mencegah pemanasan dari operasi tetapi tidak mempengaruhi produksi air panas
• memperhitungkan kondisi rumah tangga (tetapi tidak terlalu sensitif)

Langkah 1: Pengaturan Layanan Perangkat Keras/Perangkat Lunak

1. Raspberry Pi Zero berjalan sebagai Broker MQTT dengan Domoticz dan Node-Red lengkap dengan sensor lokal (Room 1) tipe Dallas 18b20.
2. ESP12 menjalankan program Arduino IDE, pengontrol ini juga melakukan interlock dengan pemanasan yang terletak di lemari tempat katup kontrol pemanas berada. Ini juga memiliki sensor Dallas lokal (Kamar 2) untuk ruangan yang berdekatan.
3. ESP01 menjalankan program Arduino IDE untuk mengirimkan pembacaan suhu/kelembaban ruangan lokal dari sensor DHT22 (Ruang 3).

Langkah 2: Pengambilan Data

Pembacaan suhu kamar 1, 2 & 3 dikirim ke server otomatisasi rumah Domoticz untuk pencatatan data dan mudah dilihat ini dikirim melalui pesan MQTT menggunakan format DomoticzJSON, saya menggunakan node-red untuk membuat pembacaan suhu rata-rata dari 3 kamar yang kemudian kembali -ditransmisikan melalui MQTT ke klien yang tertarik (ESP12 menjadi satu) dan ke Domoticz untuk logging.

Server Domoticz juga terhubung ke OpenWeatherMap untuk mengambil kondisi cuaca lokal (setiap 10 menit), Domoticz juga mengirim ulang data ini melalui topik "keluar" MQTT, namun ukuran pesan ini besar jadi saya menggunakan node-red untuk mengubah dan menghapus data ini hanya berisi informasi suhu, ini dikirim pada topik yang menjadi langganan ESP12. Selain itu node-red ini akan terhubung ke OpenWeatherMap dan mengambil data perkiraan untuk wilayah saya, sekali lagi data yang diterima ini sangat detail dan berisi informasi selama 5 hari jadi saya menggunakan node-red untuk menyesuaikan ini hingga perkiraan suhu 3/6 jam berikutnya dan lagi re-transmit adalah pada topik yang sama seperti di atas.

Langkah 3: Interlock Pemanasan Fisik

ESP12 terletak di lemari yang sama yang memiliki tangki penyimpanan air panas dan sambungan kabel untuk katup/termostat. Karena berpengalaman dalam sistem kontrol listrik, saya menelusuri kabel untuk menemukan kabel termostat ruang utama, saya menjalankan kabel pengenal listrik yang sesuai ke kotak kontrol saya dan memasang relai yang dapat dikontrol oleh ESP12. Saya memasang relai ESP12 secara seri dengan termostat ruangan sehingga dapat menahan pemanasan jika diperlukan. Selain itu, saya khawatir tentang "bagaimana jika ESP12 gagal" jadi saya menempatkan sakelar fisik secara paralel ke relai sehingga saya dapat mengembalikan kondisi normal jika perlu (saya belum harus melakukannya).

Langkah 4: Operasi Perangkat Lunak

ESP12 memiliki beberapa titik setel untuk suhu luar saat ini, suhu perkiraan 3 jam, suhu perkiraan 6 jam, dan suhu rumah rata-rata.

Lihat diagram alur.

Singkatnya, pemanasan akan dinonaktifkan jika suhu luar di atas 10.5degC dan suhu rumah rata-rata di atas 19.4degC (Termostat saya disetel ke 19.5degC) ATAU perkiraan hari ini di atas 11degC. Pemanasan diaktifkan jika berbagai pembacaan berada di bawah setpoint yang ditetapkan sedikit di bawah setpoint yang disebutkan sebelumnya untuk mengurangi pengalihan gangguan.

Langkah 5: Pengembangan Masa Depan?

• Perhitungkan apakah cerah atau tidak, saat rumah tidak terpanggang matahari, setpointnya bisa diturunkan.
• kondisi angin?
• menggabungkan penggantian jarak jauh