ESP32 IoT Warmwasserbereiter - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:15

Cayenne IoT Geyser (Hot Water Tank in den USA) ist ein Stromspargerät, das Ihnen hilft, das Warmwasser Ihres Haushalts zu überwachen und zu steuern, auch wenn Sie nicht zu Hause sind. Es ermöglicht Ihnen, Ihren Geysir ein- und auszuschalten, das Ein- und Ausschalten zu bestimmten Zeiten zu planen, die Temperatur des Geysirs zu messen, maximale Speichertemperaturen einzustellen usw. Es ist für elektrische Hochdruck-Geysire mit einem einzigen Element konzipiert. Es kann leicht für andere Geysir-Konfigurationen wie Niederdruck, Doppelelement usw. modifiziert werden. Mein Geysir wird auch vertikal installiert.

Aus Sicherheitsgründen habe ich mein mechanisches Thermostat in seiner Röhre behalten. Ich messe die Wassertemperatur mit zwei DS18B20 Temperatursensoren, einer am Boden meines Geysirs, unter dem Element, der andere am Warmwasserauslass. Aus Sicherheitsgründen sollten Sie Ihren mechanischen Thermostat niemals entfernen. Das Ersetzen des mechanischen Thermostats durch einen elektronischen Fühler kann gefährlich sein, da der Fühler oder der Mikrocontroller (Hardware oder Software fehlerhaft sein kann) und zu Dampfexplosionen führen, die Menschen töten können.

Dieses Projekt beinhaltet die Verbindung eines Solid State Relays mit Ihrem Geysir-Element. Möglicherweise benötigen Sie dazu einen qualifizierten Elektriker (gemäß Gesetz). Arbeiten Sie nicht an Ihrem AC (Netz), wenn Sie sich nicht sicher sind.

Ihr ESP32 veröffentlicht Daten über MQTT an einen Dienst namens Cayenne IoT Cloud. Sie können das Cayenne-Dashboard verwenden, um Ihren Geysir zu überwachen und zu steuern und die Aufheizzeiten zu planen.

Lieferungen:

• ESP32 Wemos Lolin oder ein anderes ESP32. Der ESP8266 funktioniert auch, aber die Touch-Pin-Funktion funktioniert nicht. Ein Arduino mit WiFi sollte es auch tun
• Halbleiterrelais (SSR), Nennleistung 30 A oder mehr
• Kühlkörper für das SSR
• 3 (2 kann tun) Dalas Halbleiter-Temperatursensoren, DS18B20.
• Gehäuse
• Einige Überbrückungskabel
• Elektrische Kabel passend für den Strom Ihres Geysirs
• Klemmenblöcke
• USB-Netzteil für den ESP32
• Lithium-Batterie zur Stromversorgung des ESP32, wenn das Stromnetz ausgeschaltet ist.

Schritt 1: Erforderliche Fähigkeiten

ESP32-Programmierung in Arduino IDE, Installation von Bibliotheken

Grundelektronik

Netzkenntnisse (normalerweise AC 110 - 240 Volt)

Einige Kenntnisse über cayenne.mydevices.com

Schritt 2: Thermoprofil von Geysiren und Sensorplatzierung

Warmwasser hat eine geringere Dichte als kaltes Wasser. Daher ist das Wasser oben im Tank heißer als das Wasser unten im Tank, da das heiße Wasser aufsteigt. Der Geysirauslass befindet sich normalerweise auch oben und der Einlass unten, was weiter zum Wärmeprofil beiträgt.

In meinem Projekt habe ich drei Temperatursensoren verwendet. Einer unten, einer oben und ein Umgebungstemperatursensor. Aufgrund einiger Experimente habe ich mich entschieden, den unteren Temperatursensor als Indikator dafür zu verwenden, dass der Tank heiß ist. Das Problem mit dem oberen Sensor ist, dass er in dem Moment, in dem ein heißer Tab für einige Sekunden geöffnet wird, um einige Grad ansteigt und es möglicherweise nur noch ein wenig heißes Wasser oben im Tank gibt. Sie können sich entscheiden, einen Mittelwert zwischen den beiden Sensoren zu verwenden.

Schritt 3: Bauen Sie Ihre Hardware auf

Verbinden Sie das SSR mit PIN 15 und GND

Schließen Sie alle 3 DS18B20-Sensoren an: Gelb an PIN 16, Schwarz an GND, Rot an 3,3 Volt. Verwenden Sie einen Pull-Up-Widerstand mit 4,7 KOhm zwischen PIN 16 und 3,3 Volt. (Denken Sie daran, dass DS18B20 Eindrahtgeräte sind und mehrere Eindrahtgeräte an einem Bus oder Pin zulässig sind).

Verbinden Sie Ihr Neustart-Touch-Kabel mit TO und Reset-Kabel mit T2

Schließen Sie Ihren Build noch nicht an das Stromnetz (AC) an. Bringen Sie die Sensoren noch nicht an Ihrem Geyser an. Sie müssen zuerst herausfinden, welcher Sensor an welche Position gehen muss.

Schritt 4: Registrieren Sie sich als Cayenne-Benutzer

Dies ist kein Tutorial für cayenne.mydevices.com. Cayenne ist die Null-Preis-Version von mydevices.com

Wenn Sie mit Cayenne nicht vertraut sind, finden Sie weitere Informationen unter

Sie müssen sich zunächst unter cayenne.mydevices.com registrieren und erhalten ein Login und ein Passwort.

Weitere Informationen zu Cayenne finden Sie unter

Es ist auch wichtig, sich durchzulesen

developers.mydevices.com/cayenne/docs/cayenne-mqtt-api/#cayenne-mqtt-api-using-arduino-mqtt zum Hinzufügen der Cayenne-Bibliothek zur Arduino-ID

Schritt 5: Installieren Sie die erforderlichen Bibliotheken in der Arduino IDE

WiFiManager

ArduinoJson-Version 6.9.0

CayenneMQTT

OneWire

DallasTemperatur

ArduinoOTA

Schritt 6: Laden Sie die ESP32-Skizze

Die ESP32-Skizze enthält viel Code. Es enthält Code für

1. https://github.com/tzapu/WiFiManager. Der WiFi-Manager wird verwendet, um Ihrem ESP32 mitzuteilen, was Ihre Zugangsdaten für den WiFi-Zugangspunkt sind. Es wird außerdem verwendet, um die CayenneMQTT-Details, Temperaturgrenzen für den Geysir zu erfassen und die 3 Temperatursensoren mit seiner Position (oben, unten oder Umgebung) zu verbinden.
2. Code für die Cayenne-API
3. OTA (Over-the-Air-Updates). Sie können die Firmware über WLAN aktualisieren. Sie müssen sich in Ihrem lokalen WLAN befinden und denselben Computer verwenden, den Sie zum Hochladen Ihrer Originalskizze verwendet haben.
4. DS18B20 Temperaturmessung.

Die ArduinoIDE-Skizze ist verfügbar unter:

Schritt 7: Fügen Sie Ihren ESP32 zu Cayenne hinzu

Sie können jetzt ein neues Gerät hinzufügen.

Melden Sie sich bei cayenne.mydevices.com an. Auf der linken Seite sehen Sie ein Dropdown-Menü Neu hinzufügen…… Wählen Sie Gerät/Widget. Es wird eine Seite geöffnet, auf der Sie auswählen müssen, ob Sie Ihr eigenes Ding mitbringen möchten. Eine neue Seite mit Ihren MQTT-Details wird geöffnet. Notieren Sie Ihren MQTT-BENUTZERNAMEN, MQTT-PASSWORT, KUNDEN-ID. Diese benötigen Sie, um mit dem Cayenne MQTT Broker (Server) zu kommunizieren. Ihr MQTT-BENUTZERNAME und MQTT-PASSWORT sind immer gleich, aber die CLIENT-ID unterscheidet sich für jedes neue Gerät wie ein anderes ESP32, Arduino oder Raspberry PI.

Auf diesem Formular können Sie Ihrem Gerät auch einen Namen geben.

Schritt 8: Führen Sie Ihre Skizze aus

Neustart des ESP32

Sie sollten nun einen neuen WLAN-Zugangspunkt namens "Slim_Geyser_DEV" sehen. (Der ESP 32 befindet sich im Zugangspunktmodus/Ad-hoc- oder Hotspot-Modus) Verwenden Sie die WLAN-Suche/Scan Ihres Computers.

Melden Sie sich bei diesem neuen Zugangspunkt an. Das Passwort/Sicherheitsschlüssel ist Passwort.

Ihr Browser sollte auf die Landingpage "192.168.4.1" gehen, wenn nicht, machen Sie es manuell.

Gehen Sie zu WLAN konfigurieren

Die Konfigurationsseite sollte sich nun öffnen. Es sollte automatisch nach Ihrem Internet-Zugangspunkt gesucht haben, wählen Sie ihn aus, geben Sie das Passwort und die Cayenne MQTT-Details ein. Den Rest gleich lassen. Alle Temperaturwerte sind metrisch (Grad Celsius).

Drücken Sie Speichern. Der ESP32 versucht nun, sich mit Ihrem WLAN und dem Cayenne-Server zu verbinden.

Trennen Sie sich von "Slim_Geyser_DEV" und verbinden Sie Ihren Computer mit Ihrem Home Access Point.

Schritt 9: Erstellen Sie Ihr Cayenne-Dashboard

Jetzt sollten Sie sich mit Ihren Cayenne-Anmeldedaten bei cayenne.mydevices.com anmelden.

Ihr Gerät sollte in der linken Menüleiste aufgeführt sein (Meins ist Geyser_DEV).

Sie können jetzt alle Ihre Sensoren und das Relais (oder die Kanäle) zu Ihrem Dashboard hinzufügen, indem Sie auf die Hinzufügen-Zeichen klicken.

Klicken Sie auf dem Kanal 0-Symbol auf Einstellungen und ändern Sie den Namen in "Geyser Bottom TEMP". Wählen Sie ein geeignetes Symbol (Temperaturfühler) und wählen Sie die Anzahl der Dezimalstellen als 1. Machen Sie dasselbe für Kanal 1, 2, 5, 6

Ändern Sie für Kanal 4 und 8 die Anzahl der Dezimalstellen auf 0 und nennen Sie sie "**Geyser Status (1=ON, O=OFF)**"

bzw. "*Auto-Heizmodus (0=Manuell, 1=Auto)*".

Kanal 3 und 7 sollten Tasten sein

Gehen Sie in der linken Menüleiste zu Neu hinzufügen, gehen Sie zu Gerät/Widget> Benutzerdefinierte Widgets> Schaltfläche

Benennen Sie die Schaltfläche "Geyser ein-/ausschalten", wählen Sie den Gerätenamen (Geyser_DEV), DATA=Digitaler Aktor, Kanal 3, Unit=Digital I/O, Icon =Kippschalter. Klicken Sie auf Widget hinzufügen.

Machen Sie dasselbe für Kanal 7

Kanal 9 sollte in einen Schieberegler umgewandelt werden

Gehen Sie in der linken Menüleiste zu Neu hinzufügen, gehen Sie zu Gerät/Widget> Benutzerdefinierte Widgets> Schieberegler und wählen Sie die entsprechenden Werte wie im Bild aus.

Sie können Ihre Widgets jetzt verschieben.

Schritt 10: Herausfinden der Positionen der Sensoren

Da die drei Temp-Sensoren mit demselben Pin verbunden sind (One Wire Bus), sollten Sie herausfinden, welcher Sensor wo hingehört.

Überprüfen Sie Ihr Cayenne-Dashboard und notieren Sie die drei Temperaturen. Sie sollten mehr oder weniger gleich sein. Erhitze einen mit warmem Wasser oder deiner Hand. Beachten Sie den Sensor, der sich auf dem Armaturenbrett erwärmt. Beschriften Sie Ihren Sensor entsprechend. Tun Sie dies für die anderen 2 Sensoren.

Schritt 11: Herumspielen (Testen) Ihres Dashboards

Spielen Sie mit den Steuerelementen auf dem Dashboard herum. Schalten Sie den Ein-/Ausschalter um und sehen Sie, ob die SSR-LED aufleuchtet. Schalten Sie auch den automatischen Heizmodus ein, heizen Sie den unteren Sensor und sehen Sie, ob der SSR abschaltet, wenn die gewünschte Temperatur erreicht ist.

Sie können nun die 2 Sensoren an den Geysir und den Umgebungstemperatursensor an einer geeigneten Position anschließen. Sie können das SSR auch an Ihr Stromnetz anschließen.

Schritt 12: Planen Sie Ihren Geysir

Sie können jetzt On/Off-Events mit Ihrem Geyser planen

Wählen Sie im Dashboard Neu hinzufügen>Ereignis