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.
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.
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
