מערכת ניטור ובקרת אקלים פנימי של פטל פי: 6 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:11

אנשים רוצים שיהיה להם נוח בתוך הבית שלהם. מכיוון שהאקלים באזור שלנו אולי לא יתאים לעצמנו, אנו משתמשים במכשירים רבים לשמירה על סביבה פנימית בריאה: תנור חימום, מצנן אוויר, מכשיר אדים, מסיר לחות, מטהר וכו '. כיום, מקובל למצוא חלק מהמכשירים המצוידים במכשיר אוטומטי. מצב לחוש את הסביבה ולשלוט בעצמם. למרות זאת:

• רבים מהם במחיר מופקע/ לא שווים את הכסף.
• המעגלים החשמליים שלהם קלים יותר להישבר וקשים יותר להחלפה מאשר חלקים מכניים רגילים
• המכשירים חייבים להיות מנוהלים על ידי אפליקציית היצרן. זה נפוץ שיש כמה מכשירים חכמים בבית ולכל אחד מהם יש אפליקציה משלו. הפתרון שלהם הוא לשלב את האפליקציה בפלטפורמות כמו Alexa, Google Assistant ו- IFTTT כך שיהיה לנו בקר "מרכזי"
• והכי חשוב, ליצרנים יש את הנתונים שלנו, ול- Google/Amazon/IFTTT/etc יש את הנתונים שלנו. אנחנו לא. אולי לא אכפת לך מהפרטיות, אבל לפעמים כולנו רוצים להסתכל על תבנית הלחות של חדר השינה שלך, למשל, להחליט באיזו שעה לפתוח את החלונות.

במדריך זה, אני בונה אב טיפוס של בקר אקלים פנימי המבוסס על פטל פטל בעלות נמוכה יחסית. ה- RPi מתקשר עם הציוד ההיקפי באמצעות ממשקי SPI/I2C/USB:

• חיישן אטמוספרי משמש לאיסוף טמפרטורה, לחות ולחץ אוויר.
• חיישן איכות אוויר מדויק מספק נתונים של חלקיקים אטמוספריים (PM2.5 ו- PM10) המשמשים לחישוב מדד איכות האוויר (AQI)

הבקר מעבד נתונים שנרכשו ומפעיל פעולות התקנים על ידי שליחת בקשות לשירות האוטומציה של IFTTT Webhook השולט על תקעי WiFi חכמים נתמכים.

אב הטיפוס בנוי באופן שניתן להוסיף בקלות חיישנים, מכשירים ושירותי אוטומציה אחרים.

שלב 1: חומרה

החומרה המומלצת לבניית זה:

1. פטל פטל (כל גרסה) עם WiFi. אני בונה את זה באמצעות RPi B+. RPi ZeroW היה מסתדר מצוין ועולה ~ 15 $
2. חיישן BME280 לטמפרטורה, לחות, לחץ אוויר ~ 5 $
3. מודול חיישן גילוי איכות אוויר Nova SDS011 דיוק גבוה PM2.5/PM10 ~ 25 $
4. צג LED/LCD. השתמשתי במסך OLED בגודל 2.23 אינץ 'SSD1305 ~ 15 $
5. כמה שקעים חכמים WiFi/ZigBee/Z-Wave. 10-20 $ כל אחד
6. מטהר אוויר, מכשיר אדים, מסיר לחות, תנור חימום, מצנן וכו 'עם מתגים מכניים. לדוגמה, השתמשתי במטהר אוויר זול כדי להכין הדרכה זו

העלות הכוללת לעיל היא <100 $, הרבה פחות מאשר מטהר חכם שיכול לעלות 200 $ בקלות.

שלב 2: חיווט ה- Raspbery Pi

תרשים המעגלים מראה כיצד לחבר את ה- RPi באמצעות חיישן BME280 באמצעות ממשק I2C ותצוגת OLED כובע באמצעות ממשק SPI.

ניתן לחבר את Waveshare OLED HAT על גבי ה- GPIO, אבל אתה צריך מפצל GPIO כדי לשתף אותו עם ציוד היקפי אחר. ניתן להגדיר אותו לשימוש ב- I2C על ידי הלחמת הנגדים מאחור.

מידע נוסף אודות כובע SSD1305 OLED HAT ניתן למצוא כאן.

שני ממשקי I2C ו- SPI צריכים להיות מופעלים ב- RPi עם:

sudo raspi-config

חיישן האבק Nova SDS011 מחובר ל- RPi באמצעות יציאת USB (עם מתאם USB סידורי).

שלב 3: איסוף נתונים מהחיישנים

הנתונים האטמוספריים, שנראים די פשוטים, נאספים מחיישן BME280 מתוך סקריפט הפיתון.

21 בנובמבר 20 19:19:25-מידע-compensated_reading (id = 6e2e8de5-6bc2-4929-82ab-0c0e3ef6f2d2, חותמת זמן = 2020-11-21 19: 19: 25.604317, טמפ '= 20.956 ° C, לחץ = 1019.08 hPa, לחות = 49.23 % לחות יחסית)

נתוני חיישן האבק דורשים קצת יותר עיבוד. מודול החיישנים שואב כמה דגימות אוויר כדי לזהות חומר חלקיקי, ולכן הוא אמור לפעול לזמן מה (30 שניות) כדי לקבל תוצאות אמינות. מהתצפית שלי, אני מחשיב רק את הממוצע של 3 הדגימות האחרונות. התהליך זמין בתסריט זה.

21 בנובמבר -20 19:21:07 - DEBUG - 0. PM2.5: 2.8, PM10: 5.9

21-נובמבר -20 19:21:09- DEBUG- 1. PM2.5: 2.9, PM10: 6.0 21-Nov-20 19:21:11- DEBUG- 2. PM2.5: 2.9, PM10: 6.0 21- 20 בנובמבר 19:21:13- DEBUG- 3. PM2.5: 2.9, PM10: 6.3 21-Nov-20 19:21:15- DEBUG- 4. PM2.5: 3.0, PM10: 6.2 21-Nov- 20 19:21:17 - DEBUG - 5. PM2.5: 2.9, PM10: 6.4 21 -Nov -20 19:21:19 - DEBUG - 6. PM2.5: 3.0, PM10: 6.6 21 -Nov -20 19: 21: 21 - DEBUG - 7. PM2.5: 3.0, PM10: 6.8 21 -Nov -20 19:21:23 - DEBUG - 8. PM2.5: 3.1, PM10: 7.0 21 -Nov -20 19:21: 25 - DEBUG - 9. PM2.5: 3.2, PM10: 7.0 21 -Nov -20 19:21:28 - DEBUG - 10. PM2.5: 3.2, PM10: 7.1 21 -Nov -20 19:21:30 - DEBUG - 11. PM2.5: 3.2, PM10: 6.9 21 -Nov -20 19:21:32 - DEBUG - 12. PM2.5: 3.3, PM10: 7.0 21 -Nov -20 19:21:34 - DEBUG - 13. PM2.5: 3.3, PM10: 7.1 21 -Nov -20 19:21:36 - DEBUG - 14. PM2.5: 3.3, PM10: 7.1

חיישן האבק מספק אינדקס PM2.5 ו- PM10 בלבד. לחישוב AQI אנו זקוקים למודול python-aqi:

aqi_index = aqi.to_aqi ([(aqi. POLLUTANT_PM25, dust_data [0]), (aqi. POLLUTANT_PM10, dust_data [1])])

איסוף נתונים, הצגה ושליטה במכשירים מבוצעים במקביל ובאסינכרוני. הנתונים נשמרים במסד נתונים מקומי. אנחנו לא צריכים להפעיל אותם לעתים קרובות אם הסביבה לא משתנה מהר מדי. בשבילי מספיק זמן מרווח של 15 דקות. יתר על כן, מודול חיישן האבק צובר אבק בפנים, כך שלא עלינו להשתמש בו יתר על המידה כדי להימנע ממשימת הניקוי.

שלב 4: הגדרת שירות אוטומציה ביתית

יש הרבה פלטפורמת אוטומציה ביתית וצריך להתקין את הפלטפורמה הנתמכת על ידי השקע החכם שיש לך. אם אתה נוגע לפרטיות, עליך להקים מערכת משלך. אחרת, תוכל להשתמש בפלטפורמות הפופולריות הנתמכות על ידי רוב שקעי ה- WiFi החכמים: Google Assistant, Alexa או IFTTT. נסה לבחור את פלטפורמת השקע עם ממשק API שאליו אתה יכול ליצור אינטראקציה (Webhook מושלם למטרה זו)

אני משתמש ב- IFTTT במדריך זה מכיוון שהוא קל לשימוש אפילו למתחילים. אך שים לב ש: 1. ישנם הרבה שקעים חכמים שאינם תומכים ב- IFTTT, ו 2. בזמן שאני כותב זאת, IFTTT מאפשר לך ליצור רק 3 יישומונים (משימות אוטומציה) בחינם, וזה מספיק רק עבור 1 מַכשִׁיר.

אלה השלבים:

1. צור שני יישומונים ב- IFTTT, להפעלה וכיבוי של המכשיר, באמצעות שירות Webhook. את הפרטים אפשר למצוא כאן.

2. העתק את מפתח ה- API והעתק אותו לסקריפט הפיתון. אני מציע לשמור אותו בקובץ נפרד מטעמי אבטחה.

3. הגדר את ההיגיון/פרמטרים של השליטה בתסריט הראשי.

שלב 5: תוצאות

בסדר, עכשיו אנחנו בודקים את המערכת.

תצוגת OLED מציגה את הטמפ 'הנוכחית, הלחות ומדד איכות האוויר המחושב (AQI). הוא גם מציג את הערך המינימלי והמקסימלי ב -12 השעות האחרונות.

נתוני סדרת הזמן של ה- AQI בכמה ימים מראים משהו מעניין. שים לב לעליות בתבנית AQI? זה קרה פעמיים ביום, השיא הקטן בסביבות 12:00 והשיא הגבוה הוא בסביבות 19:00. ובכן, ניחשתם נכון, זה היה כשאנחנו מבשלים ומפיצים הרבה חלקיקים מסביב. מעניין לראות כיצד הפעילות היומיומית שלנו משפיעה על הסביבה הפנימית.

כמו כן, הזינוק האחרון בדמות נמשך הרבה יותר קצר מהקודמים. זה הזמן בו אנו מוסיפים את מטהר האוויר במערכת. בקר האקלים RPi שולח בקשת PURIFIER_ON כאשר AQI> 50 ו- PURIFIER_OFF כאשר AQI <20. אתה יכול לראות את ההדק של IFTTT Webhook באותו זמן.

שלב 6: מסקנה

זהו זה!

הנתונים שנאספו יכולים לשמש גם לשליטה על מחממי אוויר, מצננים, (דה) מכשירי אדים וכו '. רק צריך לקנות יותר שקעים חכמים וכל מכשיר ישן יהפוך ל"חכם ".

אם אתה רוצה לשלוט במכשירים רבים, ייתכן שתצטרך לשקול היטב באיזה שירות אוטומציה ביתית אתה רוצה להשתמש. אני מאוד ממליץ להקים פלטפורמת אוטומציה ביתית של קוד פתוח, אבל אם זה מסובך מדי, ישנם פתרונות פשוטים יותר כגון Google Assistant ו- IFTTT Webhook, או שימוש בשקעים חכמים של Zigbee.

את היישום המלא של אב טיפוס זה ניתן למצוא במאגר Github:

github.com/vuva/IndoorClimateControl

תעשה חיים !!!