Дорабатываем кондиционер для работы по WiFi в умном доме

Погода снова бьет климатические рекорды.Температура растет, а вместе с ней и наше желание включить кондиционер. Что же может быть проще, чем нажать на кнопку пульта и выбрать комфортную температуру? Разве что не нажимать ни на какие кнопки вообще. В этой статье я расскажу, как подключить кондиционер к умному дому по WiFi, установить комфортную температуру и больше не искать этот злосчастный пульт. Кондиционер сам будет включаться и выключаться при необходимости. Из отличительных особенностей этого решения можно отметить двусторонний обмен данными, включая передачу управляющих команд и температуры с внешних датчиков в кондиционер и получение от кондиционера информации о его текущем состоянии.

Вариантов управления современными кондиционерами на самом деле не так и много: по ИК и по UART.
1. Управление с помощью комплектного пульта по ИК каналу. Принцип работы — каждый раз посылается весь набор команд: режим работы, заданную температуру, скорость вращения вентилятора и пр. ибо пульт понятия не имеет в каком состоянии находится кондиционер.

2. Отдельный ИК модуль, направленный на кондиционер, к примеру Mi Universal Remote (более новая версия Remote Control не работает с кондиционерами). Связь односторонняя. Т.е если кто-то нажмет выключение на родном пульте, умный дом об этом не узнает.

3. Родной Wi-fi интерфейс. Сможете управлять климатом с телефона через облако производителя. Связь двунаправленная, ибо используется, как правило, UART, т.е. мы видим в мобильном приложении текущее состояние кондиционера. К примеру, для Mitsubishi Electric такая штука стоит около 10000руб. Подходит не ко всем моделям.

4. Различные модули управления, к примеру CoolMaster от компании CoolAutomation. Штука умеет интегрироваться с большим количеством HVAC систем и не меньшим количеством систем домашней автоматизации. Связь так же двунаправленная. Стоимость соответствующая.

Мой кондиционер Mitsubishi Electric HJ35 умеет только ИК, но это не надолго! Будем делать полноценную двустороннюю связь с управлением по WiFi, поддержкой MQTT и без всяких облаков.
Внимание, это руководство подходит только для кондиционеров Mitsubishi Electric!

Что понадобится:
ESP8266, в моем случае это Wemos D1 mini
Разъем «папа»: JST pap-05v-s
Ссылка на магазин aliexpress 20шт 654руб
Опционально, если на вашей плате управления он не распаян, разъем «мама»: JST S05B-PASK-2 S05B-PASK-2
Ссылка на магазин aliexpress 20шт 296руб
Пины SPA-001T-P0.5
Ссылка на магазин aliexpress 20шт 231руб
Такие разъемы устанавливаются с завода, но никто не мешает установить любые другие, либо припаять провода вообще без разъемов, что сведет стоимость доработки к 150 рублям за Wemos D1 mini.

Аппаратная часть
Все что вы делаете со своим кондиционером, вы делаете на свой страх и риск. Автор ответственности не несет.

Вскрываем кондиционер


Достаем плату управления. Нас интересует разъем CN105 (выделен красным кружком). На моделях, поддерживающих модули WiFi, разъем установлен. У меня его нет — значит припаиваем.


Теперь внимание. Следующей информации я нигде не видел и, на мой взгляд, это основная причина, из-за которой у людей не получается подключиться к кондиционеру.
Понятно, что производители заинтересованы с одной стороны в унификации изделий, а с другой в широкой линейке моделей и увеличении стоимости изделия за счет дополнительных функций, поэтому на некоторых платах, включая мою, «забыли» припаять сопротивления на TX и RX. Недостающие резисторы подписаны на плате как «R1G2» и «R1G3». Как следствие, даже если вы припаяете разъем CN105 ничего не заработает. Исправляем эту досадную оплошность. Сопротивления я взял, по-моему, на 220Ом. Уже точно не помню. Если столкнетесь с такой же проблемой пишите в личку, разберу кондиционер и пришлю точный номинал.

Обжимаем провода

Припаиваем провода к ESP8266 согласно схеме и подключаем к управляющей плате кондиционера. Wemos D1 mini имеет встроенный dc-dc преобразователь. Паяем питание напрямую на ножку 5v.



Программная часть
Прошиваем микроконтроллер. Ссылка на исходный код прошивки:
Проект на GitHub
Поддерживается прошивка как по проводу, так по воздуху (OTA), что означает, что для обновления прошивки не потребуется разбирать кондиционер.
Передача температуры от внешнего датчика на кондиционер происходит по MQTT топику HA_ROOMTEMP_SET_TOPIC. При получении значения кондиционер отключает считывание значений с внутреннего датчика от следующего отключения от питания.

Исходники библиотеки для работы с кондиционером Mitsubishi Electric
GitHub

Осталось зарегистрировать кондиционер на сервере умного дома в Home Assistant. Убедитесь, что в файле configuration.yaml объект MQTT имеет свойство discovery = true

mqtt:
  broker: !secret mqtt_broker
  username: !secret mqtt_username
  password: !secret mqtt_password
  discovery: true
  discovery_prefix: homeassistant

После включения кондиционер автоматически зарегистрируется в HomeAssistant и будет доступен как стандартный компонент HVAC

На этот раз приводить свои автоматизации не буду, так как они завязаны на остальные устройства. Приведу лишь логику работы кондиционера, реализованную у меня. В основе лежит принцип «Умный дом должен работать сам», т.е. управление с пультов, телефонов и пр. должно быть сведено к минимуму. Все автоматизации сделаны в компоненте Node-red, установленный как addon в Home Assistant.


Каждую минуту проверяется отклонение текущей температуры от целевой. При отклонении более чем в 2 градуса вверх проверяется включен ли переключатель «Климат контроль», есть ли кто-то дома, закрыты ли окна, температура на улице выше -5. Если условия соблюдены кондиционер включается на охлаждение.
Если необходимо охлаждение, но на улице ниже -5 отправляется сообщение на телефон, кондиционер не включается.
Если открыты окна на телефон отправляется сообщение «Температура в зале выше целевой. Окна открыты». При нажатии кнопки «Игнор окон» кондиционер включится.

Выключение кондиционера происходит, когда температура возвращается в коридор +-1 градус от целевой, либо срабатывает ограничивающее условие. Таким образом достигается поддержание комфортной температуры без необходимости держать постоянно включенным кондиционер.
Так же в паре с кондиционером работает терморегулятор радиатора Eurotronic Spirit работающий по протоколу Z-Wave от двух элементов питания типа АА. По опыту, батареек хватает почти на всю зиму.

Логика работы терморегулятора похожая: включение при уличной температуре ниже +10 градусов и отклонении текущей температуры от целевой более чем на 2 градуса вниз.

Кондиционер и терморегулятор имеют возможность управления с кнопок или пульта. Этот режим так же является штатным. Установка температуры на любом устройстве обновит значение целевой температуры, которую система продолжит поддерживать.
При выходе из строя сервера умного дома, кондиционер и терморегулятор продолжат поддерживать заданную температуру и оставят возможность штатного управления как независимые устройства.

Решение поддерживает управление через голосовые помощники Google Home и Yandex Алиса
Пример управления с помощью Алисы