Termostato propagador usando ESP8266 / NodeMCU e Blynk: 7 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:39

Recentemente, comprei um propagador aquecido, que deve ajudar a fazer com que minhas sementes de flores e vegetais germinem no início da temporada. Veio sem termostato. E como os termostatos são muito caros, decidi fazer o meu próprio. Como eu queria usar esta oportunidade para brincar um pouco com Blynk, eu baseei meu termostato em uma placa de desenvolvimento ESP8266 / NodeMCU que eu tinha por aí.

Para projetos anteriores, usei muito sites como instructables.com para me inspirar e ajudar sempre que tinha problemas. Não é mais do que justo fazer uma pequena contribuição, então aqui está o meu primeiro instrutível de todos os tempos!

Aviso de isenção de responsabilidade: este projeto funciona com AC 230V, o que é muito perigoso e qualquer coisa de errado pode te matar. Não posso ser responsabilizado por quaisquer danos, lesões ou morte. Faça isso por sua própria conta e risco

Etapa 1: Lista de coisas que usei

1 NodeMCU V3.0

2 sensor de temperatura de 1 fio DS18B20

1 módulo de relé

1 display LCD1602 I2C

3 botões coloridos

1 caixa de 158 x 90 x 60 com tampa transparente

1 carregador de telefone USB 5V

1 Cabo de dados curto USB 2.0 A Macho para B Macho Micro 5 Pinos

1 Resistor de 4,7 kΩ

1 bloco de madeira compensada à prova d'água, cerca de 10x5x2cm

1 pedaço de tubo de plástico branco, diâmetro 12 mm, comprimento 16 cm

1 cabo de alimentação de 230 V com plugue

1 tomada de alimentação fêmea de 230 V (2 pinos)

1 tomada de alimentação fêmea de 230 V (3 pinos)

1 bloco de terminais de 2 filas de 6 posições

1 cabo de áudio estéreo com plugue jack estéreo de 3,5 mm em uma extremidade

1 tomada estéreo fêmea de 3,5 mm

2 conectores de prensa-cabo M16

1 peça de perspex branco cerca de 160x90

E alguns fios de conexão, tubo termorretrátil, cola, fita adesiva dupla-face, tinta spray preta, espaçadores de placa PCB, parafusos M3 e broca de 1,5 mm / 6,5 mm / 12 mm / 16 mm

Etapa 2: projetar o termostato

Como disse, o termostato é construído em torno de uma placa de desenvolvimento ESP8266 / NodeMCU.

A temperatura real do solo e do ar no propagador será medida por 2 sensores de temperatura. Esses sensores possuem a chamada interface de 1 fio, o que significa que podem ser conectados em paralelo a uma porta de entrada. Conforme mencionado nesta excelente ficha técnica, o barramento de 1 fio requer um resistor pullup externo de aproximadamente 5kΩ. Eu uso um resistor de 4,7 kΩ entre a linha de sinal dos sensores e os 3,3 V do NodeMCU.

Para ser capaz de aumentar ou diminuir a temperatura alvo desejada do solo, 2 botões são adicionados, bem como uma tela LCD de 16x2 caracteres para fornecer algum feedback sobre as temperaturas alvo e atual. Esta tela LCD possui uma luz de fundo embutida. Para evitar que a luz de fundo fique ligada o tempo todo, decidi adicionar algum código para escurecer a tela depois de algum tempo. Para poder ativar a luz de fundo novamente, adicionei outro botão. Finalmente, um módulo de relé é adicionado para ligar e desligar a energia do cabo de calor no propagador.

A imagem acima mostra como esses componentes são conectados à unidade principal.

Etapa 3: fazer o termostato 'Blynk'

Como precisamos de alguns dados do aplicativo Blynk em nosso código posteriormente, primeiro vamos cuidar do negócio Blynk.

Siga as 3 primeiras etapas das instruções iniciais do Blynk.

Agora crie um novo projeto no aplicativo Blynk. Como nome do projeto, escolhi 'Propagator'. Na lista de dispositivos, selecione 'NodeMCU', o tipo de conexão é 'WiFi'. Eu gosto do tema escuro, então escolhi 'Dark'. Após pressionar OK, uma janela pop-up será exibida informando que um Token de autenticação foi enviado para o seu endereço de e-mail. Verifique seu e-mail e anote este token, que precisamos no código NodeMCU mais tarde.

Toque na tela vazia que agora é exibida e adicione:

• 2 medidores (300 de energia cada, então 600 no total)
• 1 SuperChart (900 energia)
• Exibição de 1 valor (energia 200)
• 1 controle deslizante (energia 200)
• 1 LED (energia 100)

Isso consome exatamente seu balanço de energia grátis de 2.000;-)

As fotos acima mostram como fazer o layout da tela com esses elementos. Ao tocar em cada elemento, as configurações detalhadas podem ser ajustadas (também mostrado nas imagens acima).

Uma vez feito isso, ative seu projeto selecionando o botão 'play'. O aplicativo (é claro) não conseguirá se conectar, porque ainda não há nada para se conectar. Então, vamos passar para a próxima etapa.

Etapa 4: o código que faz tudo funcionar

Agora é hora de programar nosso ESP8266 / NodeMCU. Eu uso o aplicativo Arduino IDE para isso, que pode ser baixado aqui. Para configurá-lo para o ESP8266 / NodeMCU, dê uma olhada neste ótimo instrutível por Magesh Jayakumar.

O código que criei para meu termostato propagador pode ser encontrado no arquivo Thermostat.ino abaixo.

Se desejar reutilizar este código, certifique-se de atualizar seu SSID WiFi, senha e seu token de autorização Blynk no código.

Etapa 5: Construindo o Módulo Sensor de Temperatura

A base do propagador será preenchida com uma camada de areia afiada ou grão muito fino de cerca de 2 cm de espessura. Isso distribuirá o calor inferior de maneira mais uniforme. Para medir adequadamente a temperatura do 'solo', decidi usar o sensor de temperatura à prova d'água DS18B20. Embora meu propagador tenha vindo com um termômetro analógico integrado para medir a temperatura do ar interno, decidi adicionar outro sensor de temperatura para medir a temperatura do ar eletronicamente também.

Para manter os dois sensores bem no lugar, criei uma estrutura de madeira simples. Peguei um pedaço de madeira compensada à prova d'água e fiz um furo de 6,5 mm de lado a lado para segurar o sensor de temperatura do solo, conduzindo o fio do sensor através do bloco. Em seguida, fiz um furo de 12 mm no centro do bloco de madeira compensada, cerca de 3/4 da altura total, e um furo de 6,5 mm na lateral, na metade do bloco, terminando no furo de 12 mm. Este orifício mantém o sensor de temperatura do ar.

O sensor de temperatura do ar é coberto por um tubo de plástico branco que se encaixa dentro do orifício de 12 mm. O comprimento do tubo é de cerca de 16 cm. O tubo tem vários orifícios de 1,5 mm na metade inferior (onde está o sensor), a metade superior é pintada de preto. A ideia é que o ar na parte preta do tubo esquente um pouco, sobe até o topo e escapa, criando um fluxo de ar ao redor do sensor. Esperançosamente, isso leva a uma melhor leitura da temperatura do ar. Finalmente, para evitar a entrada de areia ou cascalho, os orifícios para os cabos do sensor são preenchidos com cola.

Para conectar os sensores, usei um cabo de áudio estéreo antigo com um plugue jack estéreo de 3,5 mm em uma extremidade. Cortei os conectores do outro lado e soldei os 3 fios (meu cabo de áudio tem um aterramento de cobre, fio vermelho e branco):

- ambos os fios pretos dos sensores (terra) vão para o fio terra do cabo de áudio

- ambos os fios vermelhos (+) vão para o fio vermelho

- ambos os fios amarelos (sinal) vão para o fio branco

Isolei as peças soldadas individualmente com alguns tubos termorretráteis. Também usei um pouco de tubo termorretrátil para manter os 2 fios do sensor juntos.

O módulo Sensor de temperatura completo é mostrado na 4ª imagem acima.

Após a conclusão do módulo Sensor de Temperatura, ele é instalado no centro do propagador aquecido usando alguma fita adesiva dupla-face. O arame passa pela abertura existente (que tive que ampliar um pouco para fazer o arame caber) na base do propagador.

Etapa 6: construir o módulo do termostato

O ESP8266 / NodeMCU, o display, o relé e a fonte de alimentação de 5 V cabem perfeitamente na caixa de 158x90x60 mm com tampa transparente.

Eu precisava de uma placa de base para montar o NodeMCU, display LCD e relé dentro do gabinete. Pensei em pedir uma placa de base impressa em 3D, então criei um arquivo.stl no SketchUp. Mudei de ideia e simplesmente fiz isso sozinho com uma peça de perspex branco de 4 mm. Usando o SketchUp, criei um modelo para marcar o local exato para os furos de 3 mm a serem perfurados. Consulte o arquivo.skp para obter um exemplo. Os componentes são montados na placa de base usando alguns espaçadores de comprimento apropriado.

Eu perfurei os orifícios para os botões e conectores nas laterais do gabinete, instalei os botões e conectores e os conectei usando fios de cores diferentes para evitar conexões erradas. Eu cuidadosamente conectei as peças de 230V AC. Novamente: 230 V CA pode ser perigoso, certifique-se de saber o que está fazendo ao preparar esta parte do projeto!

A fonte de alimentação de 5 V e o bloco de terminais são mantidos no lugar na parte inferior do gabinete com alguma fita adesiva dupla-face.

Depois de conectar os fios ao NodeMCU, demorou um pouco para consertar a placa de base na caixa com alguns parafusos m3.

Ação final: coloque a tampa transparente e pronto!

Etapa 7: Conclusão

Foi muito divertido construir este termostato para meu propagador e acompanhar meu progresso ao construí-lo e escrever este instrutível.

O termostato funciona perfeitamente, e controlar e monitorar usando o aplicativo Blynk também funciona bem.

Mas sempre há espaço para melhorias. Estou pensando em melhorar o controle de temperatura evitando 'ultrapassar a meta' demais. Provavelmente darei uma olhada na chamada biblioteca PID.

Outra ideia: posso adicionar uma opção OTA 'Over The Air' para atualizar o software NodeMCU sem ter que abrir o gabinete todas as vezes.