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基于树莓派的开放式智能恒温器
发布时间:2021-08-28
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基于树莓派的开放式智能恒温器
发布时间:2021-08-28
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下面我将介绍HestiaPi Touch,这是一款我独立创作的物联网产品。项目我将全部开源。
HestiaPi Touch 是一款完全开源的家庭智能恒温器,所有数字文件和信息都可以在下面和我们的主网站上找到。

有了它,您可以监控家中的温度、相对湿度和大气压力。您还可以从任何有 Internet 连接的地方控制供暖、通风、空调、热水等。HestiaPi Touch 与许多设备和家庭自动化系统兼容,可以作为一个控制中心,将它们连接在一起。

第 1 步:PCB 组件

有关详细信息,请参阅BOM

  • BME BME280,输出信号数字信号;电源 3.3-5.5V DC
  • K2 – 加热继电器 OMRON PCB 功率继电器 – G5LE 触点额定值 125VAC @ 10 AMP / 30VDC @ 8 AMP;开关电路SPDT;包 THT; 变体变体2;电压12V;零件号 G5LE-1
  • K1 – 热水继电器 OMRON PCB 电源继电器 – G5LE 触点额定值 125VAC @ 10 AMP / 30VDC @ 8 AMP;开关电路SPDT;包 THT; 变体变体2;电压12V;零件号 G5LE-1
  • H 湿度触点 未受保护的 I/O。不要直接连接到继电器!
  • U1 电源 HLK-PM01
  • D1 整流器二极管型整流器;封装 Melf DO-213 AB [SMD];零件编号 1N4001
  • D2整流二极管型整流器;封装 Melf DO-213 AB [SMD];零件编号 1N4001
  • Q1 PNP-晶体管型PNP;封装 SOT-23 [贴片];零件号 2N2222
  • Q2 PNP-晶体管型PNP;封装 SOT-23 [贴片];零件号 2N2222
  • R1 1.2kΩ 电阻容差 ±5%;封装 1206 [贴片];电阻 1.2kΩ
  • R2 1.2kΩ 电阻容差 ±5%;封装 1206 [贴片];电阻 1.2kΩ
  • J1 RaspberryPi 

第 2 步:PCB 准备

所需工具

  • 3mm钻头
  • 钢丝钳

第 3 步:焊接顺序

  1. 如果您的 RaspberryPi 带有预焊的接头,您将需要从右侧移除最后 4 个(2 和 2),如上所示。在底部添加一些焊料并轻轻推入。您不需要完全移除引脚。只要确保它不会突出并平放在 HestiaPi PCB 上。
  2. 将复位按钮焊接在 RaspberryPi 上的 RUN 引脚中,按钮面向 GPIO 引脚,向上。它可能会接触两个 GPIO 引脚,但这不会影响任何事情。它的间距为 2.5 毫米,而 RUN 引脚的间距为 2.54 毫米,因此可能有点紧。小心不要弯曲腿。
  3. 从左侧 RaspberryPi 的引脚 1 开始焊接公 2x18 引脚接头,在右侧留下 4 引脚空间,以便按下重置按钮。要格外小心和正确的焊接温度,以便在引脚上留下最少的焊料。底部的引脚也需要穿过 PCB,所以如果使用过多的焊料。
  4. 从引脚 1 开始,将 PCB 和 RaspberryPi 与已焊接的公头对齐。确保 PCB 的 4 个固定孔与 RaspberryPi 的 4 个固定孔对齐。保持它们紧压,直到在左端焊接 4 个引脚,在右侧焊接 4 个引脚。
  5. 最好按此顺序焊接接线端子、电源和继电器。
  6. 如果您设计自己的外壳并且空间充足,请在 PCB(标记为 BME)和 BME 传感器上焊接 2 个 1x4 母头。否则,将杜邦 1x4 电线弯曲并直接焊接到 PCB 和 BME 传感器。VIN 到 +,GND 到 -,SCL 到 SCL,SDA 到 SDA。Hex 外壳底部有一个紧密的传感器隔间,有些人因意外停止温度读数而将连接器拉开。
  7. 将 LCD 与引脚 1 对齐,然后轻轻地一直向下按。如果您使用的是 Hex 外壳,则需要先将 LCD 固定到外壳上。
  8. LCD 需要在为 HestiaPi 供电之前连接,因为它仅在启动时初始化(否则它看起来是空白的并且触摸事件不会注册)并且它也可能由于电源尖峰而导致冻结或重启。如果您无法控制电源,即在安装过程中一直处于关闭状态,我们的建议是将 SD 卡和 LCD 放在外面,连接所有 4 根电线(中性线至 N、线路至 L、水至 W 和加热至 H ),部分(不完全)插入 SD 并完成外壳安装,LCD 连接到盖子。
  9. 完成所有操作后,从外壳外部,首先将 SD 完全推入(它不会锁定到位),然后插入非金属工具并按下重置按钮。HestiaPi 将启动,大约 10-15 秒后 LCD 将显示一些启动消息。

第 4 步:打印外壳

文件
此处的 Github 下载最新的 .STL 文件集。

灯丝
选择一种灯丝,它在您的房子在没有空调的炎热夏日可能达到的最高温度下保持足够的刚性

我们之所以使用 nGen 灯丝,也是因为它可以轻松可靠地打印。

设置
层高 0.2 毫米

壁厚 1.5 毫米

顶部厚度 1 毫米

底部厚度 1 毫米

涵盖特定设置

方向:正面朝下打印

支持放置接触构建板

支撑悬垂角度 60°

基础特定设置

方向:打印墙朝下

第 5 步:硬件安装

HestiaPi 的外壳分为两部分。贴在墙上且不可见的是背板和前盖。背板应有 4 个小孔、4 个较大的孔和一个用于从墙上引出的电线的开口。

您需要以下一些零件:

  • 4 x 2.5Mx25mm 六角螺丝
  • 4 x 2.5M 六角螺母
  • 4 x 3.5Mx40mm 非沉头螺钉

将六角螺钉穿过面向墙壁的一侧进入的 4 个小孔。将它们固定在六角槽中并确保它们齐平。从 PCB 上拆下 LCD 并单独插入 PCB,引导 4 个螺钉穿过 Pi 的 4 个角孔并用螺母固定。避免使用大型工具。您可以简单地用手拧紧它们,不要拧得太紧。

用剩下的 4 个较大的孔标记您的墙壁并根据电线的位置钻孔,背板的开口应与电线的位置相匹配,用 4 个较大的螺钉固定背板和 ​​PCB。

取下 LCD 上的任何保护膜并从内部将 LCD 锁定在盖子上,确保 LCD 的接头位于顶部。

将 4 根电线穿过盖子底部隔板的狭缝并将传感器固定在其中,使其免受电路其余部分的干扰。

保持前盖与背板对齐并靠近,同时确保 PCB 的排针与 LCD 的排针对齐。从盖板的两侧用力推动,而不是从 LCD 推动,直到它锁定到位。

第 6 步:软件安装

为了让新用户更容易使用,HestiaPi为您的 SD 卡提供了可立即刻录的图像文件。
如果您使用 SD 卡购买 HestiaPi,请跳过此步骤。准备一张新的 SD 卡,下载图像文件后,您需要使用图像写入工具将其安装到 SD 卡上。你不能简单地复制粘贴它。如果您下载的是 ZIP 版本,请先解压缩 .img 文件,然后再进行下一步。

在下面为您的系统选择正确的指南。

第 7 步:首次启动

首先将 HestiaPi 的外壳固定在墙上。如果您只是想在提交之前试驾 HestiaPi,请先连接 LCD,然后将 Micro USB 电缆插入 Pi 的端口。

将 MicroSD 卡插回 Raspberry Pi。只需将其推入即可。它不会发出咔嗒声。它没有锁定到位。如果需要,它的一小部分会伸出足够抓住并拉动它。
将 LCD 插入盖子中。转动并将其推到位。它应该感觉牢固。去除保护膜(如果有)。
在施加电源电压之前采取所有必要的预防措施,所以现在切断电源!
在接线端子的顶部触点上连接加热、冷却、风扇和热水(取决于型号)控制线。
在底部触点上连接电源线,标记为 L 和 N。
将传感器放在盖子的底部隔间,并将 4 根电线放入垂直狭缝中。请注意,传感器,即闪亮的小方块,应朝外放置,最好不要被外壳的任何塑料片挡住。
将盖子轻轻推向底座的 2 个挂钩,同时将针脚与 LCD 连接器对齐。
如果您无法切断电缆上的电源,则有可能在连接 LCD 之前 HestiaPi 启动。在这种情况下,LCD 将不会显示任何内容,只会显示一个空白的白屏,您需要重新启动,因为它不像 HDMI 那样。我们建议在施加电源电压之前和即将关闭机箱之前将 SD 卡放在外面,插入它但不要重新启动。它不应该启动。一旦关闭案例,它就有可能重新启动。关闭外壳并等待 20 秒。如果屏幕上没有显示任何内容,则它没有重新启动。使用像螺丝刀一样长但不导电的东西,然后按重置按钮。在某些型号中,它朝上位于 LCD 连接器的右侧。在其他型号中,它位于右侧。
如果您想在任何时候取下顶壳,外壳的顶部和底部边缘都有一个小圆孔,可推动内部挂钩,使顶壳与背板固定在一起。使用别针或回形针一次推动每一侧,但要轻柔。只需推动 2-3 毫米即可释放它们。这是一个 3D 打印的外壳,而不是超级灵活的 ABS。
几秒钟后,屏幕将显示 WiFi 是否已连接以及它获得的本地 IP 是什么 (DHCP)。
第一次完全安装可能需要长达 20 分钟,重启几次是正常的。您始终可以通过 SSH 访问它。使用 pi/hestia
如果可用,SD 卡图像会自动扩展以占据卡的完整大小。
您现在应该能够从应用程序或笔记本电脑控制基本功能。
使用raspi-config命令通过 SSH 配置您的本地时间(默认为 UTC)。
请注意,应用程序、网络和 LCD 的 UI 会随某些软件更新而变化,因此在运行更新之前备份您的自定义设置。

第 8 步:连接 WiFi

使用 HESTIAPI 作为密码将手机连接到“HESTIAPI”网络。连接后,手机会自动提示您选择 WiFi 网络(尚不支持隐藏的 SSID)并输入密码。您的 HestiaPi 将重新启动以连接到您的网络。
如果您只有 Windows 机器,从 v9.2 开始,HestiaPi 已预先配置为连接到具有 SSID:“HESTIAPI”和密码“HESTIAPI”(均不带引号)的默认网络。在将电源连接到 HestiaPi Touch 之前,您需要做的就是使用这些详细信息创建一个 WiFi 网络。启动后,HestiaPi Touch 将自动连接到它,您可以通过 SSH 连接它并将“HESTIAPI”更改为您的常规 WiFi 网络详细信息。确保正确输入您的详细信息。

希望您能喜欢我们这个项目!

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