"Умный" вентилятор для ванной комнаты из Wi-Fi реле Itead Sonoff TH и оптрона

Всем привет! В своем первом посте я постараюсь рассказать как к обычному вентилятору для ванной добавить таймер, датчик влажности и, конечно же, Wi-Fi :)

Для этого нам понадобятся:

• Wi-Fi реле с датчиком температуры/влажности Itead Sonoff TH10 -$7.50
• датчик температуры/влажности Si7021 — $4.30
• unnamed оптрон — $1.46

Итого: ~ $13.3 (без доставки)


Если кто не знает, то Itead Sonoff TH это очень популярное реле 220 В с микроконтроллером ESP8266 который поддерживает управление по Wi-Fi и подключение внешнего датчика температуры/влажности. Это реле имеет установленную заводскую прошивку для управления с мобильного телефона, но позволяет установить любую другую прошивку, если возможностей заводской недостаточно.

Таймер нужен для того, чтобы выключать вентилятор не сразу, после того как выключен свет, а спустя какое-то фиксированное время. Датчик влажности помогает выключить вентилятор только после того, как влажность в ванной упадет ниже какой-то границы после принятия душа.

Для использования wifi-реле, к вентилятору должна быть подведена постоянная фаза (с этим, конечно, могут быть сложности), а фаза от выключателя, думаю, и так уже у всех там есть.
Вот оптрон как раз и нужен для того, чтобы заставить понимать реле когда выключатель включен и выключен. Эта модель выдает на выход 3.3V, когда выключатель выключен и 0, когда включен.

1. Подключение оптрона к Itead Sonoff TH

Как оказалось, оптрон с aliexpress идеально подходит под реле от Itead. Такое чувство, что они даже созданы друг для друга :) Места внутри корпуса для него там достаточно, и даже отверстие на плате у оптрона находится в том же месте, где и столбик выключателя у Itead Sonoff, только пришлось рассверлить отверстие до 3.5 мм и откусить шляпку выключателя (ее можно потом приклеить обратно), чтобы посадить плату оптрона. Также у платы оптрона отпаял заводские клеммы и произолировал снизу несколькими кусочками изоленты, чтобы не возник случайный контакт. Вот мой результат:



Высоковольтные контакты оптрона припаял снизу к контактам нуля и земли (она для вентилятора не используется), а питание и данные подсоединил к VCC, GND и RX на предварительно припаянной гребенке. Тут опять все идеально подошло, даже провода не пришлось перекрещивать. Вид снизу:



После этого можно обратно закрыть корпусом и подсоединить к вентилятору. Контакты реле будут использоваться так (слева направо):
L out — выход фазы на вентилятор
E — вход фазы от выключателя
L in — вход постоянной фазы
N — вход нуля
N — выход нуля на вентилятор

2. Прошивка

Я использую конструктор прошивок espurna для управления реле по протоколу MQTT, но теоретически возможно использовать любой другой конструктор прошивок и даже создать свою, чтобы оставить всю логику в микроконтроллере, а не управлять с отдельного компьютера.

У espurna есть готовая прошивка для Itead Sonoff TH, но ее пришлось немного усовершенствовать, чтобы добавить поддержку входа от оптрона. Для этого контакт оптрона, который подключен к разъему RX (GPIO 3) нужно зарегистрировать как дополнительный выключатель.
Берем файл platformio.ini, в секции [env:itead-sonoff-basic-dht-ota] к элементу build_flags нужно добавить элементы

-DBUTTON3_PIN=3 -DBUTTON3_MODE="BUTTON_PUSHBUTTON+BUTTON_DEFAULT_HIGH"

Прошиваем как обычно (по воздуху):

pio run -t upload -e itead-sonoff-basic-dht-ota --upload-port IP_ADDR_OF_ITEAD_SONOFF_TH

После этого по MQTT топику ESPURNA_xxxxxx/button/2 публикуется «1» когда выключатель включен и 2/3/4 когда выключен (в зависимости от продолжительности, пока выключатель был включен).
Текущая влажность публикуется на топике ESPURNA_xxxxxx/humidity, а включить-выключить реле можно отправляя 1 или 0 на топик ESPURNA_xxxxxx/relay/0/set

Во всех указанных топиках xxxxxx это последние 6 шестнадцатиричных цифр MAC адреса ESP8266.

3. Настройка сценария умного дома (Node-RED)

Существует очень много систем умного дома и практически все из них позволяют работать с устройствами по протоколу MQTT, но я опишу сценарий для своего фаворита — Node-RED.
Эта система позволяет настраивать сценарии используя визуальный редактор, похожий на блоксхемы, практически без использования программирования.

В моем сценарии вентилятор будет включаться через 2 минуты после включения света и выключаться через 5 минут после выключения. Также вентилятор будет работать при превышении граничного порога влажности (75%)

Мой сценарий в визуальном редакторе Node-RED выглядит так:





Краткое описание:
Элементы «collector»/«OR» в правой части обеспечиваю логическую операцию ИЛИ для двух условий включения — выключатель света или повышенная влажность.

Цепочка элементов сверху, начиная от «Switch» запускает таймер на 2 минуты при включении света и 5 минут при выключении. Так же включение света сбрасывает таймер выключения и наоборот. Это сделано для того, чтобы при включении света сразу после того как он был выключен не было лишнего выключения-включения.

Цепочка от элемента «Humidity» реализует логику гистерезиса и включает вентилятор при достижении влажности 75% и выключает, когда влажность опускается ниже 70%.

Результат

Прячем реле в вентиляционную шахту и выводим наружу датчик влажности. Вот как это получилось у меня:



Думаю что этого достаточно для повторения моей системы или просто для того чтобы понять, что вам такое не нужно :)

Ссылки еще раз:

Wi-Fi реле Itead Sonoff TH с датчиком влажности
Unnamed оптрон с aliexpress
Конструктор прошивок ESP8266 Espurna
Визуальная систем умного дома Node-RED