пятница, 14 июня 2013 г.

Контроль влажности и температуры дома и не только DIY.

Детский кашель двигатель прогресса.

После очередной бессонной ночи и утреннего просмотра лекций д-ра Комаровского стало ясно что влажность, на которую я внимания никогда не обращал, имеет значение для здоровья моего маленького ребенка. Детский кашель очень тесно связан с уровнем влажности (humidity) воздуха, и желательно этот самый уровень отслеживать и им управлять. Собственно для управления уровнем влажности был включен уже давно валявшийся увлажнитель sharp kc-6500e. Но хотелось еще чего нибудь smart, да и увлажнитель один, а комнат много, надо решать где он больше востребован. Температурные показатели легко ощутить без дополнительных приборов. Холодно или тепло в комнате обычно определяешь без градусников, а вот влажность физически ощутить сложнее. Поэтому было принято решение купить/собрать (нужное подчеркнуть) датчики для мониторинга уровня влажности в комнатах.
Побродив по магазинам и просторам сети я понял что не могу купить просто метеостанцию в каком нибудь *Mart, т.к. предлагающиеся устройства никак не вписываются в современность. Ну не буду я бегать каждый час по всем комнатам и записывать показания с экранов метеостанций, хочу чтобы мне эти данные отправлялись куда нибудь, а я потом их проанализирую. На правильную мысль навела статья на Habrhabr. Короче нужно устройство с разъемом Ethernet или wifi или zigbee... Проводные сети я всегда считал более надежными, да и сеть дома проложена с запасом.

Arduino, PoE, DHT11/21/22, narodmon.ru


Постепенно выработались некие требования к решению:

  • сбор данных и передача их в какие либо сервисы (собственные или сторонние)
  • физический интерфейс RJ45 (ethernet) 
  • работа без батареек
  • приглядный внешний вид, отсутствие мотков с проводами вокруг.
  • возможность перетащить в другой дом (с другой сетью и провайдером) без доп настроек.
  • измерение уровня влажности и температуры. При необходимости добавление сенсоров.
  • если собирать самому, то без особых заморочек. Я не дружу с паяльником и программатором.


Исходя из требований к снижению количества проводов и работы без батареек я решил что лучшим решением будет использование PoE (Power over ethernet) для датчика. К тому же незадолго перед этим был заказан коммутатор с PoE под нужды видео-наблюдения. При необходимости, можно подключить и с помощью обычного блока питания.

На данный момент на рынке нашел чешский HWg-STE PoE, отечественный netping, оба вроде отвечают требованиям.

Сервис narodmon.ru предлагает кучу вариантов датчиков и неплохой сервис по отслеживанию их состояния. Средняя стоимость датчиков составляет в среднем 3000 руб., что в общем то меня уже не пугало так сильно как детский кашель. И все бы хорошо, но PoE ни у кого нет. Всем подавай отдельные блоки питания, а это куча лишних проводов, занятая розетка и вообще не интересно.
Самое простое решение которое пришло в голову - взять за основу решение на Arduino и чуть чуть его изменить под свои нужды. Если три платы заменить на одну, и добавить PoE, то получим то что нужно.

Для датчика были заказаны:


  1. Arduino Ethernet Rev3 WITH PoE (A000074)  = €54.90 + доставка  €9 (arduino.cc) В сумме на 2600 руб.
  2. DHT22 2302 Digital Temperature and Humidity Sensor Module = 11$ или 340 руб. (При заказе из Китая их лучше комплектовать с товарами погабаритнее чтобы по почте быстрее шло. Меньше посылка - дольше идет. В моем случае 60 дней).
  3. Как потом оказалось нужен еще USB 2 Serial Converter (A000059) для программирования Arduino, поскольку в этой модели нет USB разъема, его место занял Ethernet. Включать еще €10 в стоимость устройства или нет непонятно, т.к. он нужен только при программировании. В общем плюс еще 400 руб.
Итого требуется электроники на 3340 руб. Если закупать не Made in Italy, а клоны, то будет дешевле, но надо еще найти клоны с PoE модулем. При покупке всего этого добра в России увеличиваем бюджет до 4500 руб. Все элементы доставлялись почтой России, часть дошла за 30 дней, а часть до сих пор в пути, вместо DHT 22 пока установил DHT 11 - они дешевле, но менее точные. Пожалуйста не используйте DHT 11.
С сенсорами вообще вышла какая то неувязка. По идее это должны быть цифровые сенсоры, и распиновка по всем datashit с незадействованным третьим пином.

Но мне с Amperka.ru пришли сенсоры уже с резисторами, с разъемом и работали как аналоговые. При этом судя по пайке в этом варианте не использовался 4й пин (как на картинке справа).



Реализация на DHT 11/21/22 (пожалуйста не покупайте DHT11 - используйте DHT22)

Аналоговое подключение сенсоров.

Скетч который у меня заработал в итоге с аналоговым вариантом DHT11 с библиотекой от амперки (не забываем менять MAC адрес устройства на свой, большая часть кода взята отсюда, отсюда и отсюда ):





У этого решения множество багов:
1. DHT11 в таком исполнении всегда врал. Возможно бракованные сенсоры попались, но врали они безбожно. Влажность почти всегда на одном уровне 33%.
2. Результаты иногда странным образом задваивались, то есть вместо 33% влажности получалось 66%. В код  нужно добавлять контроль результата измерения в сравнении с последними данными.
3. Часть позволяющая устройству работать в качестве веб сервера закоментированна, поскольку я её после отладки не использовал, может надо кому.

Цифровое подключение сенсоров

Схема соединения и код который заработал с цифровым подключением DHT22. Сенсор который был у меня уже имел необходимую обвязку (подтягивающий резистор).

 
Библиотека для DHT здесь  и теперь он поддерживает и DHT21.
Код:


Внимание апдейт - я пересмотрел свое отношение к коду - оказалось что датчик корректно отображал показания только при первом включении. Дальше показания не менялись до следующей перезагрузки. Поэтому исходный код я изменил, и новый вставил в статью на место старого. Кроме того, обращаю внимание - для работы скетча необходимо установить соответствующую библиотеку. Библиотека для DHT не входит в стандартный набор устанавливаемый вместе с IDE Adruino. Библиотеку я использовал не с Amperka.ru. 

готовое устройство:

В качестве корпуса использовал корпуса от FDD и CD.
метеостанция Arduino +DHT22

датчик Arduino + DHT22 в сборе

DHT22 с обвязкой

Кстати, есть новая версия скетча и инструкций.