ほとんどの記事は、「私/私たちがやった/そして、それがどれだけクールなのか」という原則に基づいて書かれています。 同じ出版物は、失敗したプロジェクトに捧げられています。 猫へようこそ…

これは私の出版の続きですESP8266の床暖房コントローラーを例にしたスマートデバイスの開発

遠くから始めましょう

私は自分のプロジェクトに従って建てられた小さな家に住んでいます。 レイアウト-ユーログリッド、廊下、1階にキッチンリビングルーム、2階にバスルーム、子供部屋、寝室。 非標準-アーボリット壁、USP基礎、TPのみの加熱。 同時に、床は木製で、2階にはGVLプレートのフローティングフロアTPがあります。 1階にはTPパイプのループが3つあり（実際には1つの部屋）、2階には3つのループがありますが、各ループは1つの部屋（ベッドルーム、バスルーム、子供部屋）を担当します。14kWの壁に取り付けられたガスボイラーは熱を担当します。 ボイラーは、中国の毎週プログラム可能なワイヤレスサーモスタットによって制御されます。 曜日ごとに4つの期間があり、各期間で目的の温度を設定できます。 バッテリーの頭脳、リレーは隠されています。 それは素晴らしく機能します。 しかし、私はしばしば私が持っている以上のものを必要とします。 室温制御が欲しかった。 私は提案された解決策を見て、何も好きではありませんでした。 そして、「Arduino」という言葉が目を引きました。 そして、職業によって私はプログラマーです。 そして離れて行く...

鉄

私は鉄に強くありません。 開発ボードのはんだ付けは、私の能力の高さです。 しかし、Arduinoは非常に単純なものであり、電子機器の知識があれば、自分に合った温度コントローラーを家に作ることができます。

温度センサー

私は内部のワイヤーが好きではありません。 除外できない場合は、除外または非表示にします。 そして、少し曲がりくねった方法で、私は室温センサーとして中国の気象観測所の無線センサーを使用するようになりました。 センサーは長時間バッテリーで動作し、433 MHzの周波数でブロードキャストします。 とても素敵です。画面の有無にかかわらず、さまざまな色を選択できます。 今後、気象観測所の各メーカーは、センサーでデータを送信するための独自のプロトコルを発明すると言います。 実験中に、私は5種類のセンサーのプロトコルを分析しました-それらはすべて異なるデータ転送フォーマットを持っています。 4種類のセンサーからデータを受信するライブラリを開発しました。 私は5番目のものに連絡しませんでした-そのプロトコルはパケット境界の欠如のために他のものとは異なります。 データ分析の主なツールは、中国の論理アナライザーになりました。 このようなツールがなければ、プロトコル分析は事実上不可能です。 かなりの費用がかかり、使いやすいです。すべてのarduino所有者にお届けすることをお勧めします。



私は、サンプリングの原理、周波数10kHzでライブラリを実装しました。 このアプローチにより、レシーバーピンのレベルが変化したときに中断するアプローチと比較して、空気のノイズを平準化し、プロセッサの負荷を減らすことができました。 デバッグには、論理アナライザーが使用されました。

センサーとその機能の例を示します。

• タイプ1：35秒ごとのデータ転送。 期間は変わらず、これは3つ以上のセンサーを使用する場合に問題になります-センサーのクロックが少し異なるため、信号が重複することがあり、1つまたは2つのセンサーが1時間、週に2、3回、または2回脱落します。 0.8秒で6データパケット。 センサーIDは、オンになるたびに変わります。 バッテリー状態データはありません。
  
  
  
  
  外観

  
  
  
  
  
  
  データ

  
  
  上-受信機データ、矢印は干渉を示します
  
  以下は送信機のデータです。
  
  
• タイプ2：データ送信期間-40〜80秒、チャネルに応じて。 私の意見では、最良のプロトコルは0.6秒で15データパケットであり、チェックサムがあります。 オンにするとセンサーIDが変化し、バッテリーステータスデータが送信されます。 最も弱い送信機-受信機を箱に入れると、受信品質が著しく悪化します。 おそらく受信機用の外部アンテナで処理されます。
  
  
  
  
  外観

  
  
  
  
  
  
  データ

  
  
  干渉なし
  
  
• タイプ3：データ転送期間50..55秒、チャネルに応じて。 0.6秒で7パック。 オンにするとIDが変化し、バッテリーステータスデータが送信されます。 いい選択。
  
  
  
  
  外観

  
  
  
  
  
  
  データ

  タイプ1とほぼ同じ
  
  
• タイプ4：データ送信期間56〜76秒（チャネルに応じて）。 画面はありません。 有効な場合の変更可能なIDは検出されません。 異なるインスタンス間でIDに違いはありますか？私は知りません、私はそのようなセンサーを持っています。 バッテリーの状態に関するデータ-です。 強力な信号、伝送スキップは実際には観察されませんでした。
  
  
  
  
  外観

  
  
  
  
  
  
  データ

  保存されない
  
  
• タイプ5：送信期間を測定しませんでした。チャネル切り替えがありません。プロトコルを深く分析しませんでした。
  
  
  
  
  外観

  
  
  
  
  
  
  データ

  
  
  

その結果、受信ユニットはArduino Pro Miniに実装され、i2cスレーブを介したデータ転送が行われました。

Arduino Mega

これは、コントローラーを作成した最初のプラットフォームです。 私のコントローラーには、UARTを介して入力されたコマンドによって制御されるコマンドインターフェイスがありました。 その段階で、ESP8266でWEBインターフェイスを作成し、UARTでMegaと通信することを計画しました。 Robotdyn MegaボードとESP8266を組み合わせており、この開発をこのボードで構築することを計画していました。 ボードの特別な利点は、多数の外部ポートです。 しかし、ESP8266を知る過程で、この小さなチップがコントローラーとインターフェースの機能を非常に組み合わせることができることに気付きました。

ESP8266

私はWeMos D1ミニボードオプションを使用しました。ポートエクスパンダーの使用を考慮して、寸法が小さく十分な数のピンがあります。 このボードには膨大な数のライブラリがあります。 たとえば、me-no-dev / ESPAsyncWebServerは、Webソケットをサポートする優れたWebサーバーライブラリです。 このボードにコントローラーを組み立てました。 Webインターフェースを開発しました。 すべてが美しく機能します。 しかし、私には理解できない理由で、稼働時間は1日以上ではありません。 私が何かを曲がったか、使用されているライブラリの一部が曲がっています。 また、同時接続は5つに制限されています。 超過した場合-既存のウォッチドッグにもかかわらず、再起動またはフリーズすることさえあります。外部ウォッチドッグを使用してハングに苦しみました。 私のWebインターフェースはほぼ1ダースのファイルで構成されており、ブラウザーが5つの並列ストリームでページを読み込むことを考慮すると、再起動を簡単に実現できます。 私自身、このボードはクライアントとしてのみ使用できます。 私は他の解決策を探し始めました。

ESP32

ESP8266の相続人のようなものです。 ESP32には、周波数、メモリ、レッグなどが最も多くありますが、問題は-me-no-dev / ESPAsyncWebServerライブラリがWebソケットの観点から動作しないことです。 絶対に。 クラッシュ。 マルチスレッドに関連するもの。 Webソケットをサポートする別のWebサーバーライブラリが見つかりませんでした。

SOC

この段階で、このボードをLinuxで使用することにしました。これ以上適切なものは思いつきませんでした。

ボード要件。 それらの多くはないようです：

• 画面は必要ありません。
• 初期セットアップ用の画面がないため、ボードはアクセスポイントモードで動作できる必要があります。
• 最小限のオペレーティングシステム機能が必要です。

オレンジPi i96

このボードはあらゆる点で適切でした-ビデオ出力、WiFi、内蔵フラッシュメモリ、SDカードスロットはありません。 UbuntuまたはDietPiを内部メモリに配置できます。 しかし、このボードの問題はそのソフトウェアにあります。 アクセスポイントを作成することはできません。 さて、最大の問題-再起動すると、MACアドレスが変更され、これで何も行われませんでした。 炉内。 （執筆時点で、w3bsit3-dns.comで、このボードのアナログ専用のスレッド（2g IOT）で、MACシフトを無効にすることができるというメッセージが表示されました）

オニオンオメガ2+

洗練されたドキュメント。 すぐに使えるファームウェアでは、すべてが起動し、画面は必要ありません。UARTは必要ありません。 SSHはデフォルトで有効になっています。 Node.jsが配信されました（バージョン4.xですが、私には関係ありません）。 Node.js用のsqliteおよびi2cライブラリを（タンバリンを使用して）配信しました。

i2c以外のハードウェアインターフェイスはもう必要ありません。 私の開発バリアントと比較して、温度センサーのデータレシーバーのデータを分析するために、ESP8266に別のArduino Pro Miniコントローラーが追加されました。 受信コントローラーは、i2cスレーブとしてOmegaに接続されています。 1wireインターフェースを備えた有線センサーは、1wire <-> i2cブリッジ（DS2482-100）を介して接続されます。 このブリッジにはnode.jsのライブラリがありますが、センサーの検索という点では機能しませんでした。 私は理解していませんでしたが、ESP8266で動作するDS2482ライブラリをjsに移植しました。



しかし問題は、Omega-2上のWiFiが安定して動作せず、ルーターを再起動した後に再接続しないことです。 この問題はファームウェアバージョン2で解決され、リリースステータスではありませんが、機能します。 ずっと良くなりました。 しかし、問題は判明しました-時々、ボードはZyxelルーターから外れ、ルーターを再起動した後、またはルーターを再起動せずに1、2または3自体で再接続します。 または、ひどく鈍くなり始めます-この問題は、電源回路を変更し（ボードは3.3v以上が本当に好きです）、外部アンテナを追加すると消えました-オメガはそれについて非常に満足していました。 したがって、原則として、私はボードに満足しています-時々アクセスがないという事実はあまり気にしません-メインインターフェイスとして、私はOmegaアクセスポイントに接続されたドックで古いスマートフォンを使用しました。 また、リモートアクセスが非常に必要になります。ルーターをリモートで再起動できます。 それは誤解を引き起こします-Omega-2には2つのRSTピンがあります-1つは提出する必要があります+私が理解するように、これはプログラムで処理されます。 2番目のファイルと、フィードする外部ウォッチドッグの接続方法-まだわかりません。

コントローラーロジック

コントローラーソフトウェアアーキテクチャについては既に説明しましたが、変更されていません（つまり、Webソケットを介して送信されるテキストコマンドの管理）。 Webインターフェースは、ESP8266とともに外観が変更されて移行されました。 コントローラコードの多くのプロシージャ/関数は、C ++からJSに単純に変換されました。 もう1つは、Linux（OpenWRT）の存在により、SQLデータベース-sqliteを使用する機会が与えられたことです。 したがって、SQLクエリのすべてのロジックを整理しました。 これは実際にsqliteを使用した最初の経験です。 メモリ内データベースを使用できる可能性が特に気に入った-このデータベースにすべての一時データと現在のデータ（たとえば、センサーデータ、現在の必要な温度に関するデータなど）を配置しました。

組立

私はすべてを鉄で集め、箱に並べました。 さらに-リソーステスト。 1週間の稼働時間の後、テストに合格したと判断しました。 インストールが可能です。

設置

この段階は大成功でした。 コレクターの横にあるボックスを吊り下げ、サーマルヘッドを取り付けて接続しました。 すべてのデータ、設定、およびパラメーターをデータベースに保存するというアイデアに非常に満足しています-その場で、計画外の方法でリレーとゾーンを構成できました。つまり、ゾーンごとに3つのリレーがあり、他のすべてのリレーが移動します（元のアイデアは1つのゾーン-1つのリレーでした）。 このプロジェクトには、一連のサービスセンサーDS18B20の使用が含まれており、暖かい床の各ループの戻りにおける流れの熱媒の温度と総戻り温度を制御します-これらのセンサーも正常に接続および構成されました（すべての設定-センサーのわかりやすい名前を示します）。

ボイラーリレーを接続しました。

打ち上げ

コントローラーは計画どおりに機能しました。

テストのために、2階の部屋の1つで温度をわずかに上げることにしました。

ボイラーは過熱し、停止し始めました。

そして、サービスセンサーが役に立ちました。 この部屋のループの出口の水温は、入口の水温よりも十分に低いことが判明しました！ 水が冷めない！ これは、熱をあきらめないことを意味します。 そして、家全体が船外の温度で暖かくなっています（目標は2階の温度を少し下げることでした）。 したがって、1階はすべての熱を供給し、2階のTPはほとんど床を加熱しません。 その結果、このような条件での暖房の部屋ごとの調整は不可能です。

おわりに

このように、物理学と私の家のデザインの特徴の影響により、私の開発は終わりました。 コントローラー自体が完全に機能するという事実にもかかわらず、私は私の家の暖房システムでそれを使用することはできません。 おそらく、私は彼を格下げさせて、彼が中国のサーモスタットと同様に家の気候を制御するようにする-あるセンサーによると、これまでのところ、私はその点を見ていません。

プロジェクト全体が成功していないという事実に加えて、開発プロセス中に、私は以前は実質的に不慣れだった多くのテクノロジーに精通しました。

• コントローラーのプログラミング
• 1wire、i2c、uartなどのデータバスについて学びました...
• Webサーバーデバイスである程度の知識を得た
• html、JavaScript、vue.jsのWebフロントエンド開発をよく理解しているようです
• 彼はWebバックエンド開発をマスターしました：node.js

したがって、私は他のプロジェクトで役立つかもしれない失敗したプロジェクトで多くの経験を積んだ。



この場所まで読んだ人は、何が起こったかを見ることができます。

（最後の3つの設定はブロックされます）

PS DIYに最適なボード

記事を書く過程で、Omega-2の別のトラブルが発見されました-モジュールがハングし始めました。 ハード、リセットは役に立たず、電源を切るだけです。 問題は何ですか-まだわかりません。 たぶん、彼は電力の増加が気に入らないでしょう。今は3.8Vが供給されています。 電源モジュールを交換してみます。 プロジェクトが機能を果たさないという事実にもかかわらず、今のところは温度計モードのままにします（彼らが言うように、Arduinoで何もしないでください-気象観測所を取得します）。 しかし、いずれにせよ、このトピックは私にとって興味深いものです。24時間年中無休で100％のシステム可用性を達成したいと考えています。 電源を交換しても解決しない場合は、LinkIt Smart 7688システムを試してみますが、Omegaと同じハードウェアのようです。 より安定する場合があります。

追加：リニアスタビライザー5-> 3.3vをパルスに置き換えた後、オニオンオメガ2+はWiFiに問題がなく、1週間安定して動作しました。 それから彼はこの補足を書きました。



これに基づいて-私はまだ自家製製品用のボードの理想的なバージョンを自分で見つけていません:(



おそらく次のプロジェクトの頭脳として、私はアンドロイドでスマートフォンを使用しようとします-あなたはWiFi経由でそれにセンサーを接続する必要がありますが、ブランドの携帯電話の安定性に実質的に問題はありません。 そして、node.jsは電話に置かれているようです。



DIY用のボードを選択するというビジョンを共有していただければ幸いです。