Este perioada de iarnă. Unul dintre lucrurile care se pot strica în casele noastre este termostatul de la centrală. Prima opțiune ar fi să achiziționăm unul nou, dar, din păcate, oferta actuală este prea orientată spre simpla utilitate. A doua opțiune, pe care trebuie să o luăm în considerare ca programatori, este să ne construim singuri un termostat funcțional. Integrarea în sistemul centralei este simplă: sunt doar două fire care trebuie conectate, acestea fiind parte din firul care conecta vechiul termostat la centrala termică.
Înainte de a realiza un prototip, propun să facem o trecere în revistă a principalelor funcționalități pe care un termostat ar putea să le aibă:
Funcționalitatea de bază: pornirea manuală la apăsarea unui buton și pornirea automată în momentul în care temperatura scade sub o anumită valoare;
Programarea pe intervale orare: posibilitatea de a defini temperatura ideală pe intervale orare și pe zile;
Simpla învățare a comportamentului utilizatorului: în urma pornirilor manuale realizate și a intervalelor orare se poate realiza un simplu algoritm, poate chiar folosind AI pentru a învăța în prealabil comportamentul utilizatorului casnic;
Integrarea senzorilor: pentru o bună monitorizare se pot integra senzori de lumină, prezență, căldură, umiditate în diferite puncte ale case și care să comunice wireless.
Integrarea în cloud: realizarea unui profil online, de unde utilizatorul să poată monitoriza și controla temperatura;
Integrarea cu restul apartamentului / casei: se pot adăuga servicii de siguranță dar și de control al jaluzelelor, aerisirea zilnică și monitorizarea calității aerului.
Comunicare: realizarea unei interfețe touch, recunoașterea vocii, transmiterea stării curente prin lumini ambientale;
Optimizare consum: în urma folosirii zilnice dar și a testelor se poate optimiza confortul vs. costuri prin reducerea timpului de funcționare și definirea momentelor în care se folosește centrala termică.
Cu siguranță putem găsi mai multe feature-uri pe care să le adăugăm dar, probabil, ar depăși statutul unui simplu termostat. Ne propunem ca în articolul de față să acoperim funcționalitatea de bază.
Vom folosi o placă Arduino pe care vom conecta cu următorii senzori:
1 x breadboard,
1 x buton,
1 x senzor de temperatură,
1 x releu,
Din păcate, în prima etapă a proiectului nu am avut disponibil un releu pentru conexiunea firelor centralelor. Simularea acestuia s-a realizat printr-o placă driver, un motor și o roată care prin rotația ei va conecta / deconecta cele două fire. Rezultatul a fost mai spectaculos decât cel așteptat, iar copiii sigur vor fi impresionați.
Vom începe cu realizarea conectării unui breadboard la placa Arduino pentru împământare (GND) și alimentare (5 V). Deoarece numărul pinilor de alimentare de pe placă este limitat, acesta va fi folosit pentru alimentarea diverselor componente.
Începem cu conectarea unui buton de pornire / oprire a căldurii în mod manual. Ieșirea acestuia va fi conectată la pinul 7. Urmează conectarea unui driver pentru controlul motorului (WB291111). Vom conecta ENA la pinul PWM 3. Acesta ne va permite să controlăm puterea, viteza de rotație a motorului. Pinii de control IN1 și IN2 vor fi conectați la porturile 11 respectiv 12 de pe placa Arduino.
În continuare, vom alimenta driver-ul de motor cu o sursă de 7.2 V, utilizând 6 x AA (1.2 V), prin conectarea acestora VMS și GND. Iar ieșirile de motor A vor fi conectate la motorul propriu zis. Dacă doriți să descoperiți mai multe despre folosirea motoarelor, o puteți face dacă citiți articolele: Proiect IOT: mașina teleghidată respectiv Proiect IoT: Mașinuța prietenoasă.
Adăugăm la final și un ecran pe care vom afișa starea curentă. Este vorba de un OLED 0.91'' căruia îi vom conecta pini de control la I2C - Clock (SCL) respectiv la I2C - Data (SDA).
Având această schemă realizată este momentul să trecem la partea de cod.
Începem prin a adăuga o librărie pentru controlul ecranului. Aceasta este U8g2 by oliver.
#include
#include
#include
#include
#include
U8G2_SSD1306_128X32_UNIVISION_F_HW_I2C u8g2(U8G2_R0);
char buff[10];
int led =10;
int heatPin=9;
int IN1=11;
int IN2=12;
int ENA=3;
int button=7;
bool direction=true;
const int TIME_ROTATION=200;
const int SPEED_ROTATION=120;
void setup(void) {
u8g2.begin();
Serial.begin(9600);
pinMode(led, OUTPUT);
pinMode(heatPin, OUTPUT);
pinMode(IN1,OUTPUT);
pinMode(IN2,OUTPUT);
pinMode(ENA,OUTPUT);
pinMode(button, INPUT);
show("Oprit");
}
void loop(void) {
stopMotor();
if (digitalRead(button)==1){
if (direction){
startMotor();
} else{
reverseMotor();
}
direction=!direction;
}
}
void startMotor(){
show("HEAT ON");
startMotor(SPEED_ROTATION);
delay(TIME_ROTATION);
stopMotor();
}
void reverseMotor(){
show("HEAT OFF");
reverseMotor(SPEED_ROTATION);
delay(TIME_ROTATION);
stopMotor();
}
void startMotor(int speed){
analogWrite(ENA, speed);
digitalWrite(IN1,LOW);
digitalWrite(IN2,HIGH);
}
void reverseMotor(int speed){
analogWrite(ENA, speed);
digitalWrite(IN2,LOW);
digitalWrite(IN1,HIGH);
}
void stopMotor(){
analogWrite(ENA, 0);
digitalWrite(IN1,LOW);
digitalWrite(IN2,LOW);
}
void show(const char *text){
u8g2.clearBuffer();
u8g2.setFont(u8g2_font_logisoso16_tr);
u8g2.drawStr(8,30,text);
u8g2.sendBuffer();
}
float readTempInCelsius(int count, int pin) {
float temperaturaMediata = 0;
float sumaTemperatura = 0;
for (int i =0; i < count; i++) {
int reading = analogRead(pin);
float voltage = reading * 5.0;
voltage /= 1024.0;
float temperatureCelsius = (voltage - 0.5) * 100 ;
sumaTemperatura = sumaTemperatura + temperatureCelsius;
}
return sumaTemperatura / (float)count;
} Codul expus mai sus realizează rotirea roții motorului cu un sfert de rotație în sensul acelor de ceasornic, pentru declanșarea contactului celor două fire, iar în sens opus pentru oprirea acestora. Cu toate că întreg sistemul creează impresia că este destul de complex pentru atingerea a două fire, rezultatul este unul de impact.
de Ovidiu Mățan
de Mihai Talpoș
