WiFi termostat - ESP8266 / ESP32


Programová implementácia WiFi termostatu je určená pre mikrokontroléry od výrobcu Espressif Systems, ktoré disponujú WiFi konektivitou (ESP8266-12E / ESP8266-12F / ESP32-WROOM-32). WiFi termostat je ľahko prístupný prostredníctvom LAN siete cez prehliadač. Termostat poskytuje interaktívne webové rozhranie, ktoré umožňuje konfiguráciu cieľovej teploty a hysterézy a vizualizuje aj momentálny stav ovládacieho výstupu pre kotol / relé. Termostat riadi výstup na základe nameranej teploty, cieľovej teploty a definovanej hysterézy, pričom je nezávislý od webovej aplikácie (beží aj na pozadí). K termostatu je možné pristúpiť skrz dynamickú DHCP adresu, ktorá je pridelená vo vašej WiFi sieti, ale tiež je možné využiť aj mDNS meno - wifi-termostat.local. Termostat sa konfiguruje na domácu WiFi sieť skrz WiFiManager, čo je jednoduché rozhranie pre zadanie mena a hesla domácej WiFi siete. Pokým termostat nie je nakonfigurovaný na WiFi sieť, vysiela SSID WiFi_TERMOSTAT_AP bez hesla. Po pripojení na túto sieť budete automaticky presmerovaný cez Captive Portal na konfiguračné rozhranie WiFi siete.

Po hardvérovej stránke projekt využíva:
  • ESP8266 / ESP32
  • Teplotný senzor DS18B20 na OneWire zbernici
  • Relé SRD-5VDC-SL-C / OMRON G3MB-202P slúžiace na spínanie kotla (Active-LOW riadiaci signál)

  • Senzor DS18B20 s rozlíšením 12 bitov poskytuje presné merania s minimálnym krokom teploty 0.0625 °C. Dáta získané cez OneWire zbernicu môžu byť prenesené do mikrokontroléra za 500 až 1000 ms, pričom doba odpovede závisí od počtu pripojených senzorov a dĺžky zbernice. V našom projekte využívame elektromagnetické relé SRD-5VDC-SL-C, ktoré dokáže spínať až 10A pri 230V, čo zodpovedá výkonu 2300W. Pre jednosmerný obvod je možné spínať 300W (10A pri 30V DC). V prípade potreby je možné použiť aj SSR relé OMRON G3MB-202P, ktoré je ideálne pre neindukčné záťaže a určené výhradne pre obvody so striedavým napätím. Jeho maximálny spínaný výkon je 460W (230V, 2A). Termostat, vybavený týmito komponentmi, je vhodný na celoročné používanie. V prípade nevyžadovaného riadenia je možné fyzicky odpojiť výstup a využívať termostat ako WiFi teplomer pre monitorovanie teploty v danej miestnosti.


    Webové rozhranie pre WiFi termostat umožňuje:
  • Prehliadať v reálnom čase teplotu zo senzora DS18B20, uptime zariadenia, hodnotu výstupu s dynamickou zmenou, aktuálne nastavené konfiguračné údaje pre termostat t.j. cieľovú teplotu a hysterézu
  • Modifikovať cieľovú (referenčnú) teplotu v rozsahu 5 až 30 °C s 1 °C krokom
  • Modifikovať hysterézu v rozsahu 0 až 2 °C s 0,50 °C krokom
  • ZAP/VYP regulácia kotla - automatický režim:
  • Kotol je aktívny po dobu dostiahnutia cieľovej teploty + hysterézy
  • WiFi termostat - webové rozhranie vizualizované v systéme Android - Chrome

    Dynamický údaj, ktorý sa predovšetkým mení je aktuálna hodnota výstupu - Zapnutý / Vypnutý, ktorý informuje prevádzkovateľa o skutočnom stave výstupu spoločne aj s farebným označením. Vzhľadom na to, že logika systému operuje nezávisle na webserveri, môže dochádzať k odlišnému stavu výstupu pred refreshom oproti tomu, čo je aktuálne zobrazené v webaplikácii. Akákoľvek zmena výstupu je okamžite zaznamenaná, napríklad na UART monitore. Na webovej stránke termostatu nájde používateľ aj informácie o uptime zariadenia, teda o tom, ako dlho zariadenie beží, vyjadrené v dňoch, hodinách, minútach a sekundách. Termostat je špeciálne navrhnutý iba pre interiérové teploty nad 0°C, a táto charakteristika sa odráža aj v logike systému. Termostat ponúka možnosť nahradiť existujúci izbový termostat, prípadne dočasne zastúpiť ohrievač v akváriu/teráriu na udržiavanie konštantnej teploty. Je vynikajúcim riešením pre kontrolu a udržiavanie teploty vo vnútri prostredí.

    Autor WiFi termostatu nezodpovedá za funkčnosť termostatu, prípadné poruchy kotla ani za úrazy spôsobené elektrickým prúdom v prípade neodbornej montáže termostatu do siete. Je nevyhnutné dodržiavať bezpečnostné pokyny a zabezpečiť profesionálnu inštaláciu pre optimálne a bezpečné využívanie termostatu.
    Hlavná stránka pre modifikáciu cieľovej teploty a hysterézy - ukážka zapnutého:
    Ukážkové dáta
  • Cieľová teplota: 21 °C
  • Hysteréza: 0.50 °C
  • Namerané dáta: 20.49 °C
  • Výstup: Zapnutý

  • Termostat spúšťa vykurovanie pri teplote 20.49 °C a nižšej. Po dosiahnutí teploty 21.51 °C sa výstup vypne, signalizačné relé sa rozpojí a plynový kotol zastaví vykurovanie. Následne prebieha fáza dobehu vykurovania, ktorá prispieva k chladnutiu miestnosti, kde sa merania vykonávajú. Termostat sa opäť aktivuje až pri dosiahnutí teploty 20.49 °C alebo nižšej, spúšťajúc ďalší cyklus vykurovania podľa nastavených parametrov.

    Hlavná stránka pre modifikáciu cieľovej teploty a hysterézy:
    WiFi termostat - Hlavný prehľad s modifikáciou cieľovej teploty a hysterézy - Vypnutý
    Výstup do UART monitoru - logika systému + nastavená IP adresa, mDNS záznam:
    WiFi termostat - UART - ESP8266 - mDNS záznam WiFi termostat - UART - ESP32 - výstup - ovládanie kotla