Zbuduj bezprzewodowy system sterowania i monitorowania klimatyzacji z M5Stack

Czas czytania: 3 min.

Zarządzanie kilkoma klimatyzatorami bywa wyzwaniem – zwłaszcza gdy zależy nam na centralnym sterowaniu i podglądzie parametrów otoczenia w czasie rzeczywistym. Łącząc sterowanie podczerwienią (IR), czujniki środowiskowe, Wi-Fi, protokół MQTT oraz interfejs webowy, możemy stworzyć elastyczny system. Pozwala on monitorować i kontrolować pracę klimatyzacji z dowolnego miejsca w sieci lokalnej lub poprzez zdalny serwer MQTT.

W tym projekcie wykorzystamy moduły M5Stack AtomS3R oraz Unit ENV-III, aby zbudować bezprzewodowy system nadzoru nad klimatyzacją. Każdy AtomS3R działa jako niezależny węzeł wykonawczy: zbiera dane o temperaturze i wilgotności, odbiera polecenia przez MQTT i wysyła sygnały podczerwieni do klimatyzatora. Z kolei aplikacja webowa (przeglądarkowa) zapewnia wygodny, centralny interfejs do podglądu warunków w pomieszczeniach i zmiany ustawień urządzeń.

Przegląd projektu

Moduł AtomS3R wyposażono w wbudowany nadajnik podczerwieni, który potrafi sterować kompatybilnymi klimatyzatorami w zakresie podstawowych funkcji, takich jak:

  • Włączanie i wyłączanie zasilania
  • Ustawianie docelowej temperatury
  • Wybór prędkości wentylatora

Podłączony do AtomS3R przez interfejs Grove I2C czujnik Unit ENV-III mierzy temperaturę oraz wilgotność w pobliżu wylotu powietrza z klimatyzatora. Pomiary te pozwalają na bieżąco obserwować warunki panujące w pomieszczeniu i śledzić ich zmiany po wysłaniu komendy do urządzenia.

AtomS3R gromadzi aktualne parametry klimatyzatora (stan zasilania, nastawioną temperaturę, tryb wentylatora) i łączy je z najnowszymi odczytami z czujnika, a następnie wysyła te dane przez Wi-Fi do serwera MQTT.

Aplikacja subskrybuje odpowiednie tematy MQTT i wyświetla aktualny status każdego węzła. Użytkownik może z poziomu przeglądarki zmienić stan pracy, temperaturę czy prędkość nawiewu. Interfejs wysyła te polecenia na odpowiednie tematy MQTT, a właściwy AtomS3R odbiera wiadomość i emituje pasujący sygnał IR do klimatyzatora.

Dzięki przypisaniu unikalnego identyfikatora oraz osobnej przestrzeni nazw tematów MQTT dla każdego modułu, tę samą architekturę można łatwo rozbudowywać o kolejne klimatyzatory obsługiwane z jednego panelu.

Użyty sprzęt

Unit ENV-III to kompaktowy czujnik środowiskowy integrujący układy SHT30 oraz QMP6988. Umożliwia pomiar temperatury, wilgotności względnej i ciśnienia atmosferycznego, komunikując się z kontrolerem przez I2C za pomocą złącza Grove.

W tym projekcie odpowiada za dostarczanie odczytów temperatury i wilgotności w czasie rzeczywistym przy wylocie klimatyzatora.

Czujnik ciśnienia, wilgotności i temperatury ENV III SHT30+QMP6988.

AtomS3R to mikrokontroler o niewielkich gabarytach oparty na układzie ESP32-S3. Oferuje łączność Wi-Fi i Bluetooth, wbudowaną antenę, diodę nadawczą IR, kolorowy wyświetlacz oraz programowalny przycisk umieszczony pod ekranem.

Zintegrowany nadajnik podczerwieni sprawia, że moduł świetnie nadaje się do sterowania sprzętem RTV i AGD (klimatyzatory, telewizory) bez konieczności podłączania zewnętrznych płytek IR. Urządzenie można zasilać ze standardowego zasilacza USB 5 V.

W projekcie każdy AtomS3R pełni rolę węzła sterującego: odczytuje dane z czujnika ENV-III, komunikuje się z serwerem MQTT przez Wi-Fi i wysyła komendy IR do klimatyzatora.

AtomS3R Dev Kit - moduł deweloperski z wyświetlaczem 0,85''.

Architektura systemu

System składa się z pomiarowo-wykonawczych, jednego serwera MQTT oraz klienta webowego (panel użytkownika).

Czujniki Unit ENV-III

W systemie można wdrożyć wiele czujników Unit ENV-III – zazwyczaj po jednym przypisanym do każdego modułu AtomS3R.

Ich główne zadania to:

  • Pomiar temperatury w pobliżu wylotu klimatyzacji
  • Pomiar wilgotności względnej powietrza
  • Przesyłanie danych pomiarowych do AtomS3R przez magistralę I2C

Węzły sterujące AtomS3R

Możesz rozmieścić wiele modułów AtomS3R, aby kontrolować klimatyzację w różnych pokojach lub strefach.

Każdy węzeł odpowiada za:

  • Odczyt danych o temperaturze i wilgotności z podłączonego czujnika Unit ENV-III
  • Utrzymywanie połączenia Wi-Fi z serwerem MQTT
  • Publikowanie danych środowiskowych oraz aktualnego statusu klimatyzatora
  • Subskrybowanie tematów sterujących (MQTT)
  • Odbieranie poleceń zmiany zasilania, temperatury i prędkości wentylatora
  • Konwersję odebranych komend na odpowiednie sygnały podczerwieni
  • Nadawanie sygnałów IR w stronę klimatyzatora

Serwer MQTT

Pojedynczy broker MQTT stanowi warstwę pośredniczącą w komunikacji między węzłami AtomS3R a panelem webowym.

Do jego zadań należy:

  • Odbieranie danych telemetrycznych i statusów z modułów AtomS3R
  • Przekazywanie komend sterujących wysyłanych z interfejsu webowego
  • Odseparowanie logiki urządzeń od samego interfejsu użytkownika
  • Obsługa wielu stref dzięki odrębnym przestrzeniom nazw tematów MQTT

Panel użytkownika

Interfejs przeglądarkowy zapewnia centralne zarządzanie i podgląd całego systemu.

Użytkownik może:

  • Włączyć lub wyłączyć dany klimatyzator
  • Ustawić żądaną temperaturę
  • Wybrać bieg wentylatora
  • Sprawdzić aktualną temperaturę w pomieszczeniu
  • Sprawdzić aktualną wilgotność powietrza
  • Zweryfikować stan połączenia i status każdego z węzłów

Schemat systemu

Podsumowanie

Projekt pokazuje, jak w prosty sposób wykorzystać AtomS3R jako bezprzewodowy sterownik do tradycyjnych klimatyzatorów obsługiwanych na podczerwień. Dzięki wbudowanej diodzie IR, łączności Wi-Fi, ekranowi i wydajnemu procesorowi ESP32-S3, do stworzenia pełnowartościowego punktu kontrolnego potrzebujemy jedynie czujnika Unit ENV-III i zwykłego zasilacza USB.

MQTT zapewnia lekką i skalowalną komunikację, a panel w przeglądarce pozwala wygodnie zarządzać wieloma urządzeniami z jednego miejsca. Dodanie kolejnych stref wymaga jedynie dołożenia nowego modułu AtomS3R – bez konieczności przebudowy całej architektury.

Poza ręcznym sterowaniem, stworzoną platformę można łatwo rozbudować o harmonogramy pracy, automatyzację uzależnioną od temperatury, wykresy danych historycznych, powiadomienia alarmowe czy integrację z systemami Smart Home i BMS.

Źródło: m5stack.com

Jak oceniasz ten wpis blogowy?

Kliknij gwiazdkę, aby go ocenić!

Średnia ocena: 0 / 5. Liczba głosów: 0

Jak dotąd brak głosów! Bądź pierwszą osobą, która oceni ten wpis.

Podziel się:

Picture of Agata Kosmala

Agata Kosmala

Specjalistka ds. marketingu w Botland, która po prostu lubi pisać – od praktycznych artykułów blogowych po wciągające opowiadania. W wolnym czasie tworzy własną biżuterię, układa puzzle i gra w gry komputerowe.

Zobacz więcej:

Patrycja Genczelewska

Uporządkuj swoje stanowisko do druku 3D z BIQU Panda!

Masz dość chaosu wokół swojej drukarki Bambu Lab? Porozrzucane moduły AMS, brak miejsca na narzędzia i wieczny bałagan na biurku potrafią odebrać całą frajdę z drukowania. Na szczęście seria akcesoriów BIQU Panda pozwoli Ci opanować ten bałagan!

Agata Kosmala

Drukuj z eufyMake E1 – 34 kluczowe wskazówki

Rozpoczynasz przygodę z drukarką UV eufyMake E1? Zamiast uczyć się na własnych błędach, skorzystaj ze sprawdzonej wiedzy społeczności makerów! Przygotowaliśmy zestawienie 34 kluczowych porad i trików, które pomogą Ci idealnie kalibrować sprzęt, oszczędzać tusz, unikać rozmytych nadruków i wycisnąć z E1 maksimum możliwości już od pierwszego uruchomienia.

Agata Kosmala

Drukuj z eufyMake E1 – 34 kluczowe wskazówki

Rozpoczynasz przygodę z drukarką UV eufyMake E1? Zamiast uczyć się na własnych błędach, skorzystaj ze sprawdzonej wiedzy społeczności makerów! Przygotowaliśmy zestawienie 34 kluczowych porad i trików, które pomogą Ci idealnie kalibrować sprzęt, oszczędzać tusz, unikać rozmytych nadruków i wycisnąć z E1 maksimum możliwości już od pierwszego uruchomienia.

Masz pytanie techniczne?
Zapytaj na zaprzyjaźnionym forum o elektronice.