У нас есть несколько модулей Пельтье: TEC1-12703, TEC1-12706, TEC1-12710, разберемся, какой из них лучше всего подходит для вашего проекта?

Для теста взял мощный кулер для процессора ID-COOLING SE-903-XT, у него три тепловые трубки и много алюминиевых рёбер.

Этот кулер может справиться с тепловой нагрузкой до 130 Вт, что более чем достаточно для этого теста.

Эта скоба не нужна для установки, и я сделал небольшой столик или раму, используя тонкую МДФ панель и четыре деревянные ножки.

Добавил несколько шайб под МДФ панель, чтобы она была на одном уровне с радиатором. Конструкция с кулером выглядит достаточно стабильной.

Взял клейкую ленту по толщине элемента Пельтье для изоляции, чтобы удерживать модуль на месте и отделить горячую сторону от холодной.

Есть небольшой зазор по бокам, так как контактная поверхность этого радиатора составляет 38x36 мм, а модуль Пельтье – 40x40 мм.

Думаю это не повлияет на производительность, потому что последний миллиметр на краю модуля – это просто силикон и керамический материал, там нет нагревательных элементов.

Добавлю датчик термометра на заднюю часть горячей пластины и закреплю его клейкой лентой.

Для измерения температуры на холодной стороне я добавлю датчик термометра с термопастой на радиатор.

Охлаждающий вентилятор будет запитан от отдельного адаптера на 12 В. Температура в комнате колеблется между 23 и 24°C.

Тест элементов Пельтье напряжением 12 вольт

Начнём тест с модуля 12703. Последняя цифра обозначает максимальный ток, который он может выдержать, так что это самый экономичный модуль с максимальным током 3 ампера.

Наносим термопасту с каждой стороны для лучшего теплопередачи. Я буду использовать мой регулируемый источник питания и для первого теста подам на модули 9 вольт.

Буду использовать секундомер и тестировать каждый модуль в течение 30 минут. Белый термометр показывает температуру холодного радиатора, которая начинает снижаться, а температура на горячей стороне показана чёрным термометром, которая постепенно увеличивается.

Через 1 минуту температура холодного радиатора составляет 2,2°C. Проверим ещё раз через 10 минут – -8,4°C, это хорошо, а самая низкая температура после получаса – -10,2°C при потреблении мощности 18,58 Вт.

Вот как выглядит холодный радиатор с модулем 03 после 30 минут работы при напряжении 9 вольт.

Теперь давайте уберём его и подготовим следующий модуль Пельтье, который является одним из самых дешёвых и распространённых – 12706.

Через 1 минуту температура холодного радиатора составляет 2,9°C, аналогично модулю 03.

Вот как выглядит радиатор через 10 минут – -6,3°C, а самая низкая температура после 30 минут – -6,1°C, что уже хуже, чем у модуля 03. Льда на радиаторе также меньше.

Следующий модуль может выдерживать до 10 ампер. Я снова добавлю термопасту и для первого теста подам на него 9 вольт.

Через первую минуту у нас 1,9°C, через 10 минут – -8,2°C, и после получаса – -9,2°C.

Сравним результаты первого теста: модуль 06 пока наименее впечатляющий.

Тест элементов Пельтье напряжением 12 вольт

Рекомендуемое напряжение для модулей Пельтье – 12 вольт, так что давайте попробуем это напряжение для следующего теста. Мы возвращаемся к модулю 12703.

При отметке 60 секунд температура уже составляет 0°C, но это займёт весь день, так что давайте перейдём прямо к финишу.

Через 30 минут – -12,3°C. Температура ниже при 12 вольтах по сравнению с 9 вольтами, что неудивительно, и на холодном радиаторе больше льда.

Теперь модуль 06, работающий при 12 вольтах, проверим температуру через 30 минут – -6,3°C при 12 вольтах.

Температура аналогична напряжению 9 вольт, но температура на горячей стороне увеличилась, что означает больше потерь мощности без реальной пользы.

Теперь давайте подадим 12 вольт на последний модуль, и результат после получаса – -9,3°C. Я ожидал большего от этого мощного модуля, но это ещё не всё.

Вы можете видеть, что лучшие результаты в диапазоне модуля 12703. Он имеет самую низкую температуру при номинальном напряжении 12 вольт, и потребление мощности ниже по сравнению с другими модулями.

Лучше использовать два модуля 03 при напряжении 9 вольт вместо одного из других модулей, и вы всё равно получите более низкую температуру и меньшее потребление мощности.

Пожалуйста, поделитесь своими мыслями в комментариях ниже и нажмите на плюсик, если пост понравился.

«Реклама» ООО "АЛИБАБА.КОМ (РУ)" ИНН 7703380158

Этап второй - я назову его: Развитием.

Начну с конструкции и изменений, а так же что послужило причиной этих изменений:

Причины:

• DC-DC преобразователь на 2 Ампера(3 Ампера в пике и с радиатором) не подходил. Он жутко грелся, а лента в пике по расчетам могла потреблять до 5 ампер, поэтому предыдущая конструкция была жутко доколхожена вторым DC-DC модулем в параллель для хоть какого то запаса по амперажу, но это тоже особо не помогло. Поэтому два дешевых модуля были заменены на XL4016E 9A. Так как они полностью удовлетворяют моим требованиям по размеру, мощности и цене.

• Добавления акселерометра для одной очень замысловатой анимации.

• Перенос порта питания на другое место и соответственно изменения модели под это дело.

И вот какую внутрянку я получил, после некоторых мытарств.

Поверх собственно ленты, на следующий выступ, одевается рассеиватель, а сверху скрепляется все крышкой.

В реальности цилиндр с LED лентой выглядит вот так:

Это что касается конструкции и железа. Что касается софтверной части, ох и много же там было проблем. Ниже опишу и проблемы и все

• Проект был сделан в скетче, что со временем усложнило его модификацию, отладку и работу с ним в целом. Работа в Arduino IDE мягко скажем, не была столь удобной. Поэтому проект был перенесен на VS Code в связке с PIO, где произошел рефакторинг и разделение всех функций на отдельные файлы прям как по ООП. (эх, если б я был профи и знал заранее, я бы не потратил столько времени на этот этап)

• Интерфейс был допатопным, морально устаревшим, а так как его прям делать снова с 0 не хотелось, поэтому он был доработан, добавлены красивости и тд. Но мне кажется, я ещё не удволетворил все свои хотелки. и впереди меня ждет очень много интересных визуальных изменений.

• Отсутствие серверной части. Я хочу видеть подключенные лампы к сети интернет, на какой прошивке они сейчас, какой аптайм у них, какой город у пользователя и какая анимация включена. Иметь возможность перепрошивки удаленно на выбранную прошивку и возможность смены анимации так же удаленно. Удаленно в этом контексте, это через интернет, без открытия портов, знания IP адреса и тд и тп. Вообщем, статистическая и прочая информация для технической поддержки в будущем. Она может каким то образом изменятся, в дальнейшем, но фундамент необходимо сделать.

• Отстутствие сервера для поддержки "интернета-вещей", тоесть лампой можно управлять только находясь в одной локальной сети, то это категорически не устраивало меня, все таки в современных реалиях, хочется видеть статус той же лампы онлайн и 24\7. А так же, это стесняло меня в некоторых анимациях, о которых я расскажу позже.

• Как оказалось, фаза луны отображалась не в реальном времени, а расчитывалась по расчетам. Что в целом не плохо, но зная реальное время, эти расчеты не нужны. Тоже надо было пофиксить.

• Так же, из за того что вся прошивка и все анимации были написаны под накрученную спиралью ленту, новая лампа с новой конструкцией естественно отображала все анимации неверно и не корректно, это затронуло все анимации и полностью изменение логики их работы.

  Вообщем, описывать все проблемы дословно, я не вижу смысла и так понятно, что багов лагов и проблем, там было ООЧЕНь много. Прям сверхдошиша. Не долго думая, приступил к исправлению.

По итогу интерфейс теперь выглядит уже более прилично, а количество настроек и каких то маленьких штучек увеличилось и работает гораздо быстрее и коректнее.

И да, как можно заметить, в веб интерфейсе все ещё как то не сгрупировано нормально и выглядит не сказать что вау круто. Но над этим я ещё в будущем поработаю. Теперь у меня есть возможность, обновлять интерфейс отдельно от прошивки и все это с поддержкой версионности и автоматических обновлений. При этом для пользователя, ничего не изменится, всегда будет одна кнопка для обновлений, но обновится только нужная часть устройства)
И вот так выглядит если доступно обновление.

Так же, сделал приятную мелочь и бонус, в процессе обновления естественно у нас появляется прогресс-бар с процентным заполнением и текущим статусом процесса (качается прошивка, распаковывается, обновляется и тд) и сама лампа в этот момент начинает плавно переливаться голубым цветом, что дополнительно уведомляет пользователя об обновлениях.

Рассказывать можно долго, об абсолютно всех изменениях, но пожалуй это и 2 новые анимации заняли у меня больше всего времени.
1 анимация, это связь ламп или постучись в мою дверь)
В интерфейсе это выглядит вот так и суть её работы в следующем:

Первое что надо сделать, это отправить второму обладателю, свой ID что бы он вставил его в соответствующее поле и всё. Настройка завершена и лампы связаны.
Теперь, когда вы трогаете свою лампу (бьете по ней, просто трогаете, гладите и тд) ровно с такой же силой, на абсолютно любом расстоянии(лишь бы был интернет) у второго пользователя его лампа загорится тем цветом, который он выбрал у себя в настройках. Получается некие парные лампы можно сказать для отношений на расстоянии или для общения морзянкой если хочется)

И вот видео работы:

Я засимулировал работу второй лампы, так как сейчас второй собранной у меня нет в наличии, но уже проверял. работает и работает весьма быстро)

Устроено все весьма просто и стандартными методами. Протокол MQTT, свой сервер и базовая аутентификация, которая зашифрована и хранится уже в памяти ESP. + уникальный ID формируется из MAC адреса для каждого устройства, который не изменяется при перепрошивках или перезагрузках, возможно в будущем я упрощу этот механизм, но пока сам прототип работает и это радует. Это потребовало от меня множества усилий, но это одна из самых главных фич которые мне нравятся самому. Естественно для этого режима(как и для всех) работают настройки и установки такие как: якрость, высота подсветки, чувствительность и цвет) реализовано это всё с помощью акселерометра и вполне стандартных алгоритмов фильтрации шумов(спасибо универу, за специальность в области сигналов и фильтрации шумов и тд, наконец то пригодилось). Грубо говоря, ничего сложного.

Погодная анимация

Куда сложнее, это была следующая анимация. Симуляция режима погоды.
В интерфейсе это выглядит очень просто. Нет никаких настроек (в этом и смысл).

Тут, вы задаете ваш город, поселок или область, или даже известное место(например торговый центр) и дальше происходит магия. Светильник начинает получать погоду почти ровно из этого места. (самое ближайшее к нему где есть метеостанция отдающая данные в интернет)
А дальше, я эту погоду уже превращаю в соответствующие анимации. Облачно - лампа будет плавно мигать тусклым белым светом, если пойдет снег или дождь - то по лампе будут стекать синие или белые капли, если туман, то просто будет гореть тусклым белым светом, а если солнечно то будет светить ярко и желтым цветом, во время грозы и ливня, будет смешиваться режимы дождя и грозы) Бывает и такое, что лампа не знает такого состояния погоды, тогда она будет пульсировать синим цветом ровно как во время перепрошивки, сейчас это нужно мне для отладки, и регулярно записывается в логи которые отправляются мне на сервер и постепенно я фикшу все недостающие статусы)

Вот например, погода для Санкт-Петербурга и для Сочи. (1 и 2 видео соответственно). В СПБ- Облачно, а в Сочи шел небольшой дождь. (и да, я показываю на примере Марса)

Как обычно, на камере плоховато видно, но в живую результат гораздо лучше. Но либо тут уж я криворученька и снимать не умею. Автор не оператор)

Конечно же, смена погоды происходит автоматически и без участия пользователя. Лампа сама обновляет статус погоды раз в N времени, и если погода изменилась, то и отображение на лампе поменяется.

И да, может быть кто то справедливо заметит, что некоторые анимации не сказать что прям выглядят как то информативно, но пока я сделал так. В дальнейшем естественно это все будет изменятся и не один раз переработается. Сейчас я стараюсь придерживаться принципа, что плафоны это отдельный продукт, а умная база отдельный. И из за этого принципа, не всегда получается в том числе, сделать анимации информативными, так как плафон рассеивает свет и получается что диоды смешиваются. С этим я борюсь отчаенно и неоднократно модифицировал сами плафоны.

Так же, есть Температурный режим этой анимации. Он просто показывает цветом свечения, текущую температуру на улице. Диапазон можно задать самому, от -20 до + 30 градусов по умолчанию, где -20 это максимально синий цвет, а +30, максимально красный. Эти цвета так же можно изменить в настройках. И так же естественно все в Live режиме меняется.

Новая анимация луны

У меня остался бракованный плафон, так как принтер почему то решил что он допечатал. (да, я бракодел) и на нём я тестирую всякое.

Вот как выглядит секторность и фазы луны.
У анимации луны есть ряд настроек:
Режим работы:

• Реалистичное время. (не думаю что стоит пояснять, что на небе - то на лампе)

• Ускоренное время. (можно задать какое то количество минут, за которое луна сменится от полностью темной, до полной луны)

• Ручной режим. ( на видео выше, мы можем изменить фазу вручную, от 0 до 12)

Интерпретация:

• Реалистичная (Всегда горит строго 180 градусов луны) как и в реальной жизни, у луны всегда есть темная сторона)

• Артистичная (В процессе того как луна меняет фазы, она как бы заполняется от 0 до 360 градусов и в итоге будет гореть вся сфера)

• Минималистичная (всегда горит 1 из 12 столбцов, он перемещается как месяц) (на видео)

Ну и конечно остальные настройки, такие как цвет, яркость и тд. Кому что по душе.

Админка.

Ну и админку грех не показать. Очень быстро написал её, буквально за один два дня.

Что в планах дальше?

В планах дальше, это:

• Ещё раз переработать интерфейс, сделать его уже с анимациями, желательно на React или чем то подобным, с меню и настройками. С базовой аунтентификацией пользователей и в целом как то поприятнее.

• Доработать некоторые баги, например сейчас смена цветов не всегда происходит в Live режиме, это связано с JS и миллиардами запросов, к устройству.

• Собрать полноценное Android приложение, зачатки уже есть, я могу с приложения изменять анимации и их параметры, но показывать пока не буду, так как это совсем ранний прототип и я только изучаю этот вопрос. Но у меня по сути дела, есть почти полноценный API для работы с устройством, так что вопрос написания приложения не кажется мне уж очень сложной задачей.

• Интеграция в Apple Home и Алису. В Apple Home, тестово уже прокидывал, но крайне упрощенную версию лампы. С полноценной лампой пока не вышло, но работаю в этом направлении. В Алису, слышал что можно через MQTT, но на стадии изучения этого вопроса.

• Интеграция с Home Assistance - можно считать сделана, так как будет через MQTT, а MQTT в устройстве уже есть, осталось написать пару функций и готово, возможно для самого HA надо будет написать своё дополнение, что бы пользователь не парился с добавлением кода в Configuration.yaml и тд. Вообщем как то надо это придумать попроще чем уже протоптанная неоднократно мною дорожка.

• Многое многое другое.

Если вам интересна реализация этих планов, подписывайтесь тут или на мой тг. Там я буду чаще постить какие то отрывки которые не требуют оформления и выделения времени на написание поста)
https://t.me/magic_lamps

Всем мир)

Для начала были куплены 3 сервомотора Tower pro 9g (160 руб. каждый) и доска бальзы (из неё вроде делают модели самолетов). Не берите бальзу для такого! Я, конечно, этого не знал, поэтому пытался сделать что-то из нее, благо материал был мягкий и легко резался канцелярским ножом. Но обработка бальзы это ад, мягкость это и плюс, и огромный минус. Намучившись с этим материалом (знатоки не ругайтесь, бальза хороша для других задач), было принято решение печатать детали на 3D принтере (можно было резать и оргстекло, но очень хотелось попробовать 3D печать). Детали моделились в SketchUp, и экспортировались в .stl с помощью расширения.

В итоге получилось следующее: 

Печать вышла в 902 руб. Кстати, поскольку до этого не приходилось делать модель для печати, я накосячил с размерами отверстий, и из-за этого у манипулятора появилось мнооого люфтов (кидайте тапками). 

В качестве прообраза был взят проект uArm и meArm. В первом использовались сервы u-servo us-d150a, а второй я увидел, когда уже смоделил свои детали, поэтому вышел некий гибрид .

Оказалось, что я превысил лимит по блокам в посте, поэтому через пару минут будет добавлена вторая часть с завершением сборки, рассказом про софт и прошивку, видео-примерами и общим итогом. Ссылку на вторую часть я добавлю сюда (надеюсь)

UPD. Часть 2!!!

p.s. баянометр ругается на господина и лигу инженеров

Привет, Пикабу!

В этой статье я хочу описать свой опыт разработки такого простого, но в тоже время самого используемого элемента «Умного дома». Речь пойдет о модуле управления освещением. Забегая вперед, хочу сказать, что данный проект был реализован еще в 2021 году, но в настоящее время потребовалась реализация еще одного модуля. Я решил совместить приятное с полезным, дополнительно обновить прошивку устройства и «перепроектировать» данный модуль с помощью современного ПО и само собой — поделиться с вами. Если стало интересно, то добро пожаловать под кат.

❯ Небольшая предыстория

Домашней автоматизацией я занимаюсь давно и застал те времена, когда еще не было доступных микроконтроллеров с беспроводной коммуникацией на борту (типа ESP8266), в основном использовались проводные решения на базе 1-Wire. И мой «Умный дом» не стал исключением.

Каждый начинающий «строитель» «Умного дома» понимает, что первым делом нужно научиться включать и выключать свет, чтобы эффектно удивлять друзей, управляя освещением со смартфона. В те времена это казалось магией :) Вот и я, закупившись на Алиэкспрессе поддельными двухканальными 1- Wire свичами DS2413P, решил реализовать управление светом. В итоге была собрана плата управления на базе купленных свичей и симисторным управлением нагрузкой. Данное устройство надежно проработало аж до 2021 года. Но летом того же года была жуткая гроза и по витой паре интернет провайдера прилетел мощный разряд, который унес в электронный рай сетевую карту сервера, USB 1-Wire адаптер, ну и плату управления освещением с эффектным взрывом симистора. Тогда я подумал, что пора завязывать с проводными решениями ибо гирлянда сгоревших устройств ни на секунду меня не радовала и я принялся за разработку беспроводного модуля управления освещением.

❯ Проектируем аппаратную часть

Условно мы можем разделить модуль на три сегмента:

• Система питания;

• Контроллер управления;

• Система силового управления.

При проектировании принципиальной схемы устройства будем придерживаться «золотого» принципа: чем проще — тем лучше, а значит — надежнее. Поэтому в качестве системы питания будет реализована схема на базе экономичного импульсного преобразователя напряжения LNK306GN, который доказал свою надежность временем и работой в аномальных условиях.

Краткая информация о LNK306GN:

LNK306GN — это понижающий преобразователь с наименьшим количеством внешних элементов.
Серия микросхем LinkSwitch-TN специально разработана для замены всех неизолированных источников питания с линейным питанием и питанием от конденсаторов в диапазоне выходного тока менее 360 мА при равной стоимости системы, обеспечивая гораздо более высокую производительность и энергоэффективность.
Устройства LinkSwitch-TN объединяют в монолитной IC силовой полевой МОП-транзистор с напряжением до 700 В, генератор, простую схему управления включением/выключением, высоковольтный импульсный источник тока, генератор частот, схему ограничения тока и схему отключения при перегреве.

В качестве «мозга» нашего устройства, будем использовать микроконтроллер от компании Espressif Systems ESP8266. А для силового управления нагрузкой, то есть нашими лампочками, будем использовать связку оптопары MOC3052M и симистора BT136-600. Почему не реле? — спросите вы, ну не люблю я реле, они щелкают и габаритные. Ниже можно видеть результат разработки принципиальной схемы устройства. Для разработки схем и печатных плат я использую открытое ПО KiCAD.

Принципиальная схема модуля:

Как я уже говорил ранее, источник питания реализован на высоковольтном импульсном преобразователе LNK306GN, который позволяет максимально упростить схему источника питания. На выходе источника формируется напряжение в 3,3 В, данное напряжение устанавливается обратной связью, которая организована с помощью резистивного делителя напряжения R4 и R5. Данная схема питания не имеет гальванической развязки с сетью, поэтому нужно обеспечить эффективную изоляцию платы для исключения поражения электрическим током. Первоначальный запуск устройства должен выполняться с последовательно подключенной нагрузкой (лампа накаливания 60 Вт) в цепи питания, чтобы исключить повреждения в случае ошибки при монтаже компонентов.

Трассировка платы:

Визуализация печатной платы:

Хочется добавить, что данная плата разрабатывалась с учетом современных реалий, здесь изменен форм-фактор микросхемы LNK306GN на SOP-7 в старой версии модуля используется тип корпуса DIP-7.

❯ Изготовление печатной платы

На тот момент, плата изготавливалась по канонам DIY, с помощью фоторезиста и фотошаблона. Но в настоящее время я пользуюсь для изготовления прототипов плат лазерным методом.

Активация фоторезиста с помощью фотошаблона:

Плата прототипа модуля после монтажа электронных компонентов:

❯ Разработка корпуса

Разработка корпуса устройства выполнялось в открытом ПОFreeCAD. Корпус довольно тривиальный и не содержит сложных элементов.

Визуализация корпуса с моделью платы:

Далее модель корпуса распечатывается на 3D принтере, в качестве материала печати используется HIPS пластик.

Устройство в собранном виде:

AirTag для сравнения габаритов устройства:

❯ Разработка прошивки и описание интерфейса

Разработка микро ПО устройства велась в средеArduino IDE, обновленная версия реализована на моей, ставшей уже базовой, прошивке для умный устройств. Для улучшения пользовательского опыта, в прошивке применены следующие технологии:

• Captive portal;

• Multicast DNS;

• MQTT Auto Discovery;

• SSDP.

Captive portal— это сервис, на который принудительно перенаправляется пользователь, который выполнил подключение к устройству. Данный сервис работает только в режиме «точки доступа» при первоначальной конфигурации устройства. При отсутствии сетевого соединения или при первоначальной настройке, устройство создает беспарольную точку доступа с именемCYBEREX-Light. При подключении к данной точке доступа, пользователь автоматически будет перенаправлен на страницу авторизации для выполнения первоначальной конфигурации устройства. Для конфигурации устройства необходимо ввести пароль по умолчанию "admin".

Ниже приведены несколько скриншотов веб интерфейса устройства.

Страница входа:

Главная страница с элементами управления:

Конфигурация обмена по MQTT протоколу:

Multicast DNS — данный сервис используется для поиска устройств по доменному имени в локальной сети без использования предварительно настроенного DNS сервера. Другими словами, пользователь может получать доступ к устройству без необходимости ввода IP адреса. Ниже пример использования данного сервиса, где доступ к устройству выполняется с помощью его локального имени 11395386.local.

Страница конфигурации управления устройством через API:

Как вы можете видеть на скриншоте, в устройстве реализован доступ управления каналами модуля по API. Данная функция необходима для прямого взаимодействия с устройством без посредников в виде MQTT сервера или системы «Умного дома». Эту функцию можно использовать для подключения беспроводных выключателей, пример реализации в одном из моих проектов:

Демонстрируемый беспроводной выключатель также реализован на ESP8266, в качестве элементов питания использует две батарейки формата ААА. Данный выключатель проработал уже три года на одних элементах питания, благодаря режиму DeepSleep.

А еще функция данного API применяется в моей «умной колонке» (статья первая,статья вторая) для управления освещением. Ниже пример кода для реализации прямого управления с помощью «умной колонки»:

Код управления по API | Python:

elif cmd == 'lightON':

try:

contents = urllib.request.urlopen("http://11395386.local/?page=status&apikey=UkFA7").read()

response0 = json.loads(contents)

if response0['c1'] == 'Off1' and response0['c2'] == 'Off2':

text = "Включила свет"

if response0['c1'] == 'On1' and response0['c2'] == 'Off2':

text = "Первый светильник уже включен, включила второй!"

if response0['c1'] == 'Off1' and response0['c2'] == 'On2':

text = "Второй светильник уже включен, включила первый!"

if response0['c1'] == 'On1' and response0['c2'] == 'On2':

text = "Свет уже включен! Но я могу выключить, если попросите!"

if response0['c1'] == 'Off1':

response2 = requests.get('http://11395386.local/?page=control&apikey=UkFA7&switch=1')

if response0['c2'] == 'Off2':

response2 = requests.get('http://11395386.local/?page=control&apikey=UkFA7&switch=2')

tts.va_speak(text)

except:

tts.va_speak("Сожалею, но возникла ошибка, попробуйте позже!")

elif cmd == 'lightOFF':

try:

contents = urllib.request.urlopen("http://11395386.local/?page=status&apikey=UkFA7").read()

response0 = json.loads(contents)

if response0['c1'] == 'Off1' and response0['c2'] == 'Off2':

text = "Свет уже выключен! Но я могу включить, если попросите!"

if response0['c1'] == 'On1' and response0['c2'] == 'Off2':

text = "Второй светильник уже выключен, выключила первый!"

if response0['c1'] == 'Off1' and response0['c2'] == 'On2':

text = "Первый светильник уже выключен, выключила второй!"

if response0['c1'] == 'On1' and response0['c2'] == 'On2':

text = "Выключила свет!"

if response0['c1'] == 'On1':

response2 = requests.get('http://11395386.local/?page=control&apikey=UkFA7&switch=1')

if response0['c2'] == 'On2':

response2 = requests.get('http://11395386.local/?page=control&apikey=UkFA7&switch=2')

tts.va_speak(text)

except:

tts.va_speak("Сожалею, но возникла ошибка, попробуйте позже!")

❯ Интеграция в «Умный дом»

Интеграция устройства в систему «Умного дома» реализована с помощью MQTT Auto Discovery.
MQTT Auto Discovery— сервис, позволяющий максимально упростить интеграцию нашего устройства в систему «Умного дома». В моем случае, в качестве системы «умного дома», я использую Home Assistant, поэтому сервис MQTT Auto Discovery адаптирован именно под неё. Ниже код реализации MQTT Auto Discovery в микро ПО устройства:

Код реализации MQTT Auto Discovery | С++:

void send_mqtt(String tops, String data, String subscr){

// Анонсируем объекты для Home Assistant [auto-discovery ]

// Анонсируем объекты один раз при успешном подуключении и при запуске устройства

// if(!annonce_mqtt_discovery){

mqqt_d_annonce("CL1", "c1", "On1", "Off1");

mqqt_d_annonce("CL2", "c2", "On2", "Off2");

mqqt_d_annonce("CL3", "c3", "On3", "Off3");

annonce_mqtt_discovery = true;

// }

// Отправляем данные

client.publish(tops.c_str(), data.c_str());

client.subscribe(subscr.c_str());

}

void mqqt_d_annonce(String namec, String cn, String on_d, String off_d){

String top = String(settings.mqtt_topic) +"/jsondata";

String control = String(settings.mqtt_topic) +"/control";

char jsonBuffer[1024] = {0};

DynamicJsonDocument chan1(1024);

chan1["name"] = namec;

chan1["state_topic"] = top;

chan1["command_topic"] = control;

chan1["payload_on"] = on_d;

chan1["payload_off"] = off_d;

chan1["state_value_template"] = "{{ value_json."+cn+" }}";

serializeJson(chan1, jsonBuffer, sizeof(jsonBuffer));

String top_to = "homeassistant/light/"+cn+"/config";

client.publish(top_to.c_str(), jsonBuffer, true);

}

После успешного подключения устройства к сети и настройки MQTT соединения, в «объектах» Home Assistant появятся объекты нашего устройства, пользователю останется только настроить карточку объектов на панели управления, чтобы иметь возможность управлять данным модулем. Ниже приведен пример кода карточки объектов:

Пример кода карточки объектов:

type: horizontal-stack

cards:

- show_name: true

show_icon: true

type: button

tap_action:

action: toggle

entity: light.cl1

name: Свет 1

show_state: true

hold_action:

action: more-info

- show_name: true

show_icon: true

type: button

tap_action:

action: toggle

entity: light.cl2

name: Свет 2

show_state: true

hold_action:

action: more-info

- show_name: true

show_icon: true

type: button

tap_action:

action: toggle

entity: light.cl3

name: LED

show_state: true

hold_action:

action: more-info

В результате карточка объектов будет выглядеть следующим образом:

Осталось упомянуть о последнем сервисе SSDP.
Чтобы как-то «повелевать» всем зоопарком моих умных устройств, был реализован данный сервис.

SSDP (Simple Service Discovery Protocol) — сетевой протокол, основанный на наборе протоколов Интернета, служащий для объявления и обнаружения сетевых сервисов. SSDP позволяет обнаруживать сервисы, не требуя специальных механизмов статической конфигурации или действий со стороны серверов, таких как DHCP или DNS.
Для моего удобства, я написал мобильное приложение, которое позволяет в три нажатия обнаружить и сконфигурировать устройство без лишних хлопот и похода в роутер. Ниже представлены скриншоты приложения, ссылка на приложение будет размещена в конце статьи.

Приложение для поиска устройств в сети:

❯ Использование аппаратного выключателя

Дабы не исключать классическую схему управления освещением с помощью обычного выключателя, который обычно встраивается в стену, в устройстве также реализован вход (J5) для подключения аппаратного выключателя. Данное решение позволяет без дополнительных переделок интегрировать модуль в существующую систему освещения.

❯ Итоги

Ну что ж, давайте подведем итоги. В итоге у нас получилось простое, но эффективное и относительно компактное устройство для управления освещением, с возможностью работы как в автономном режиме, так и в составе «Умного дома». Данное устройство разрабатывалось, прежде всего, для управления светодиодным освещением, но примененные силовые симисторы позволяют коммутировать осветительную нагрузку до 300Вт на канал, без ощутимого нагрева силовых элементов.

На этом можно и завершить статью. Надеюсь, мой опыт будет вам полезен. Если у вас есть замечания, предложения или вы хотите поделиться подобным опытом, то добро пожаловать в комментарии! Если статья вам понравилась, то поддержите её стрелочной вверх. Всем добра, здоровья и спасибо за внимание!

Ссылки к статье:

• Проект печатной платы;

• Исходный код прошивки устройства;

• Модель корпуса устройства;

• Мобильное приложение для поиска устройств.

Написано специально для Timeweb Cloud и читателей Пикабу. Больше интересных статей и новостей в нашем блоге на Хабре и телеграм-канале.

Хочешь стать автором (или уже состоявшийся автор) и есть, чем интересным поделиться в рамках наших блогов — пиши сюда.

Облачные сервисы Timeweb Cloud — это реферальная ссылка, которая может помочь поддержать авторские проекты.

📚 Читайте также:

• Azure Stack HCI — что такое, как улучшить и пользоваться;

• Каждая капля на счету или как я счетчик умным делал;

• Простое, но очень нужное устройство. Сигнализатор открытой двери холодильника.

Параметр EC.

EC = Electrical Conductivity (Электрическая проводимость)

→ Показывает, насколько хорошо раствор проводит ток. Измеряется в миллисименсах на сантиметр (мСм/см).
Чем больше солей — тем выше проводимость.

Например:

• Чистая вода: 0.0–0.05 мСм/см

• Рассада салатов: 0.8–1.2 мСм/см

• Клубника: 1.6–2.2 мСм/см

• Помидоры: 2.0–3.5 мСм/см

Более того, на разных стадиях роста, растениям как правило нужна ещё и разная концентрация этих ваших удобрений. Вообщем то как и с любым организмом, в разные этапы жизни - жрут по разному, поэтому этот параметр важен и нужен.

EC - это стандарт индустрии, когда вы видите EC 1.0 или EC 1000, важно обратить на какое расстояние проводится измерение. Измеряют и в миллиметрах и в сантиметрах и в метрах. Это кому как удобнее и простыми арифметическими действиями переводится в нужное вам значение.

Параметр TDS.

TDS = Total Dissolved Solids
→ Количество растворённых солей в ppm (мг/л). Это лишь приблизительный расчёт из EC:

TDS ≈ EC × коэффициент

В гидропонике чаще всего:

• 500 шкала — используется чаще всего (NaCl - шкала) в основном в США, Европе, Австралии, самая популярная.

• 700 шкала — другая, менее распространённая (KCl - шкала) в основном в Азиатских регионах, реже в Европе.

В основном используется NaCl шкала, но это нас и приводит к выводу, что в гидропонике эти шкалы нам в принципе не нужны, что то куда то переводить ещё, неудобно. Поэтому все используют одну стандартизированную единицу - EC.

Важно понимать, что оба параметра не показывают чего то конкретного. Они показывают сумму всех солей и удобрений в воде! А тоесть по этому значению мы не можем узнать, что конкретно в воде и в каком количестве. Это гораздо более сложная процедура.

Калибровка

Чем калибруются EC или TDS метры? Да все теми же буферными растворами. Для TDS это как правило 800 ppm, для EC метров - 1413 мк/см и другие (смотри на пределы измерений EC метра). Продаются так же как и для PH метров в порошках или готовом виде.

Как влияет температура?

Температура в этом аспекте, крайне важна. Хотя про неё много кто и забывает. Нет, конечно она не губительна в разумных пределах, но весьма сильно влияет на процесс выращивания растений. Мы не говорим про отрицательные температуры или около нулевые, а так же не берем в расчет температуры в пустыне. Среднестатистические 15-30 градусов для примера нам хватит.

Температура раствора — важнейший фактор в гидропонике. Если раствор слишком холодный или слишком тёплый — корни начинают "забастовку": они просто перестают нормально усваивать питательные вещества. Это как если бы человек ел лёд вместо тёплого супа — вроде есть, но толку мало.

Оптимальная температура для корней большинства растений — 18–22 °C. В этом диапазоне:

• Кислород хорошо растворён в воде

• Клетки корней активны

• Удобрения усваиваются эффективно

Если температура падает ниже 16 °C — корни замедляются, питание поступает плохо. А при 25–28 °C — начинаются проблемы: раствор теряет кислород, возможен корневой гниль, а соли могут вызывать ожоги. И вот тут есть главное преимущество как по мне аэропоники. Раствор разбиваясь на воздушно питательную смесь, вполне себе охлаждает и корни и при этом растения прекрасно усваивают кислород, поэтому фактор насыщения кислородом самого раствора мы можем упустить в моём случае.

Что делать при перегреве раствора? два способа. Снижать концентрацию или понижать его температуру чиллерами или другими способами. Или просто разбавить. Самый простой способ конечно разбавить водой.

Моя система

Конечно, все вышеописанное идеально соблюдается только в лабораторных условиях, весьма сложно поддерживать температуру, особенно охлаждение, или стабильный EC до сотых долей на протяжении всего цикла. Но я хотя бы попробовал к этому приблизится и забегая вперед, у меня что то получилось. За это время не было потеряно ни одного растения из за ошибок или не правильных выводов или действий системы.

Что стоит в моей системе?

В моей системе в данный момент 2 сенсора TDS. Пока не отключал старый, поэтому расскажу и про него.

С ним всё ок и его даже реально откалибровать. Только один ньюанс. Для гидропоники он не подходит чисто технически. У него потолок измерений 1000 PPM (около 1.0 EC) и даже его он показывает с трудом. За то идеален в обратную сторону, там где надо мерить чистоту. Вот тут у него реально нет аналогов за его стоимость. Он конечно может и 5 EC вам показать, только это будут ненадежные данные, тк его невозможно откалибровать, свыше 1 EC у него уже нелинейная интерполяция, проще говоря он становится генератором рандомных чисел. В дальнейшем я его вытащу и сделаю из него прибор для умного проточного фильтра для питьевой воды. Что бы понимать когда менять кассеты и тд.
А поскольку он не подходил то я приобрел вот такой вот EC метр.

у него уже и питание "взрослое" (от 12 до 24 вольт) и калибровки все на борту имеются и измеряет он по правильному, EC а не PPM. PPM это в свою очередь производная от EC и считается программно. и даже крепление на DIN рейку на корпусе есть, подключать же надо строго через делитель напряжения к пину ESP, что впрочем тоже не сложно, подбирается он индивидуально под ваш контроллер.

Суть измерений ровна такая же как и в контроллерах PH. Мы считываем выдаваемое напряжение и приравниваем его к значениям EC. Подключается так же в любой аналоговый пин способный на АЦП.

Суть кода 1в1 с PH, только не нужна всякая калибровка, совсем сердитые усреднения и тд. Все сильно проще и ограничивается всего двумя функциями:

eadECVoltage_new() — измерение напряжения:

1. Считывает аналоговое значение с EC-датчика (analogRead) → от 0 до 4095

2. Обновляет кольцевой буфер последних измерений для сглаживания

3. Вычисляет среднее значение по буферу

4. Переводит среднее значение в напряжение (вольты) по формуле:
   voltage = (среднее / ADC_RESOLUTION) × VREF

5. Возвращает полученное напряжение — это ещё не EC, а просто "что пришло с датчика"

readEC_new() — шаги:

1. Вызывает readECVoltage_new() → получает среднее напряжение

2. Компенсирует делитель напряжения, чтобы получить реальное напряжение на датчике

3. Переводит напряжение в значение EC по диапазону датчика

4. Сглаживает значение EC с помощью EMA-фильтра (плавное обновление)

5. Округляет EC до десятых (0.1) и переводит из μS в mS/cm

6. Логирует результат (напряжение и EC) для отладки

7. Возвращает EC (в мСм/см) — дальше это значение:

   • передаётся в WebSocket (SENSOR_UPDATE)

   • записывается в лог (tds_log.csv)

   • отображается в интерфейсе

Компенсация температуры для TDS метра.

В моем модуле, уже присутствует температурная компенсация,а в OEM китайском, такой функции нет, поэтому финальное значение надо компенсировать ещё и температурой.

формула выглядит вот так. И является довольно простой:

Где:

• TDS сырой — необработанное (сырое) значение TDS

• T — текущая температура раствора (в °C)

• T₀ — опорная температура (обычно 25°C)

• α — температурный коэффициент для солевого раствора (0.02 — то есть +2% на каждый градус)

Например:

• Температура: 30°C

• Сырой PPM = 1000 ppm

То есть фактически в растворе меньше солей, чем показывает прибор — из-за нагрева. Эта же формула подходит и к EC метрам без встроенной температурной компенсации.

Ну и соответственно, как вы понимаете уже, вместо текущей температуры, в ESP/Arduino и любых других системах, можно просто брать температуру с датчика DS18B20 например и подставлять напрямую в формулу и получать корректное значение EC/TDS.

В завершение. Естественно, вы можете вообще не парится, и заваривать раствор единожды с помощью ручного измерителя TDS\EC и будете правы. Это блажь и излишек. Но мне нравится такого рода автоматизации и упрощение своей жизни.

Спасибо за внимание!

1. Не менее 15 растений (в основном салаты)

2. Что бы влезла в имеющийся стеллаж из говна и палок леруа. (тот который деревянный, как в IKEA)

3. Форсунки низкого или среднего давления до 6 бар.

4. Умная и автономная система, корректирование раствора по показателям PH, PPM(EC) в автоматическом режиме, для выбранных растений.

5. Освещенность по заданному времени.

6. Интеграция с Home Assistance.

7. Интеграция в существующую систему. (1 насос, 2 бака, разные растения и разные типы полива)

8. Основное питание всех систем отвечающих за самые необходимые функции должно быть 12 вольт.

9. Резерв управляющих программ непосредственно в самом контроллере (время полива, периоды)

10. Резерв самого контроллера путем добавления второй UNO общающийся по шине I2C с основной, которая "бэкапит" заданные параметры в себя, и если произойдет отключение мастера по той или иной причине - она уже управляла реле(клапана и насос) и осуществляла полив.

11. Возможность добавления UPS, для резервации питания.

12. Отображение на экране оффлайн всех параметров.

И так, цели были обозначены, в моей голове тогда это было возможно не так подробно и структурированно, но примерно были такие мысли. Что было закуплено:

1. Arduino Mega в связке с ESP8266 от RobotDyn.

2. Ещё 2 соленоида 12 вольт с выходами на 1\2.

3. Дождеватели\Туманообразователи на трубку 8\11мм

4. Контейнер

5. Трубка 8\11мм

6. Блок реле на 6 штук.

7. Датчик уровня влажности (для расширения показаний в моей почвенной ферме)

8. Термопара

9. Бак на 10 литров

10. 2 контейнера для еды.

11. Субстрат пеностекло

12. Горшочки для выращивания в гидропонике 55мм.

13. Удобрения A+B двухкомпонентные

14. PH Up PH Down

15. TDS метр.

16. 2 перистальтических насоса.

17. PH модуль для Arduino

18. TDS модуль для Arduino

19. Разъемы 3\4\5 пин, по типу авиационных с контровкой(какие были)

20. Стойки для плат, либо нашел в загашнике либо на барахолке купил по дешевке.

21. Болтики, и прочую муть либо была найдена, либо докуплена по необходимости в зеленом магазе.

22. Экраны ( но об этом чуть позже и почему так много.) (OLED, TFT LCD и наконец таки Nextion Intelligent 800*480 с емкостным сенсором)

23. Врезки, шланги, переходники.

Началось всё с прототипирования. Пару вечеров кодинга скетчей для Arduino и ESP. Что то взял из старого кода, что то пришлось запилить с нуля. И в итоге получил вот такую картину.

Все это весело переключалось раз в 10 секунд между "экранами" и отображало мне необходимую статистику. Я хотел сделать управление кнопочным или через энкодер, но что то в какой то момент, мне показалось это не столь удобным и я порывшись на озоне, нашел достаточно большую для моего проекта панель LCD TFT с резистивным сенсором, которая была по скидке. Ну и пошло поехало. Перепиливаем интерфейс, перепиливаем половину кода. Разбираемся с тем, как вообще работает это китайское чудо

Ну и собственно пока что, я остановился на этом дисплее. В данный момент времени, мне едет дисплей Nextion Intelligent, который я планирую вынести как отдельный модуль в удобное место, т.к. он подключается по 4 контактам и позволяет это сделать, тогда как текущая панель вообще является шилдом и контактов там ну проще сказать дохера.
Причина по которой я решил сменить экран проста: медленное обновление(ооочень) и крайне тупой тач. И как бы одно дело, если бы я всегда обновлял при изменениях весь экран, но нет. Я обновляю и перерисовываю только то - что действительно изменилось. Тач я откалибровал и нажатия успешно считываются как ногтем, так и стилусом, но происходит это через раз, и выглядит как будто я попал в 2005 год все манипуляции. Вообщем мне такой вариант не понравился. Скоро будет обновление.

Как я и говорил в прошлом посте, связь с Home Assistance установлена посредством MQTT, да и остальная логика почти не изменилась. Добавился лишь небольшой функционал. Поэтому описывать принцип работы смысла особого не вижу.

Небольшой видеообзор. (автор не блогер и не видеооператор, да и оратор так себе из меня, постарался вырезать эк бэк меки, но не везде)

В основном, вся автоматика работает хорошо, осталось только следить за раствором, температурой, как чусвствуют себя растения и мониторить обстановку.
В теме аеропоники я не сильно спец, если тут есть такие - жду ваших советов, комментариев.