Pemetaan Suhu Indoor Hemat Biaya dengan Sensor Hemat Biaya
Story
Apa yang Ingin Saya Lakukan
Pilih komponen yang paling terjangkau, terukur, dan ramah pengguna yang tersedia.
Program dan terapkan jaringan sensor suhu padat, semuanya mengirimkan data ke satu gateway web.
Aprovechan data tersebut untuk membuat otomasi yang lebih cerdas—termostat pintar, aktuator jendela, deteksi kehadiran, kontrol pencahayaan, manajemen pellet stove, dan lainnya.
Bangun buku besar energi master yang menggabungkan data suhu tercatat dengan API smart meter, riwayat cuaca, dan konteks lainnya.
Latar Belakang
Sepuluh tahun terakhir telah melihat lonjakan dingin ekstrim coupled dengan biaya pemanasan yang melonjak. Responnya, banyak pemilik rumah beralih ke alternatif seperti furnace pellet kayu dan perangkat hemat energi seperti termostat Nest.
Percobaan awal saya ke dalam Internet of Things (IoT) dan perangkat keras open-source berasal dari keinginan untuk mengoptimalkan burner pellet sederhana yang saya pasang beberapa tahun lalu. Meski minat saya telah meluas, saya terus kembali ke proyek pertama itu setiap kali suhu menurun.
Singkatnya, rumah tangga membuang energi yang banyak saat memanaskan atau mendinginkan tanpa gambar yang jelas berbasis data tentang bagaimana panas sebenarnya bergerak melalui bangunan. Bergantung pada intuisi saja tidak lagi cukup.
Bukan Inti dari Termostat?
Baik model "bodoh" konvensional atau sistem pembelajaran canggih seperti Nest, termostat hanya menawarkan satu pembacaan suhu lokal. Untuk memetakan transfer panas dari basement ke kamar tidur di lantai ketiga, Anda membutuhkan banyak sensor yang tersebar di seluruh rumah. Sementara termostat pintar rata-rata berkisar sekitar $250, titik harga itu di luar banyak anggaran. Alur kerja yang dijelaskan di sini dirancang untuk berfungsi dengan atau tanpa termostat yang dapat diprogram.
Ketika Kuantitas Punya Kualitas Sendiri
Dalam konteks ini, data mentah adalah kunci wawasan—sama seperti produksi munisi waktu perang yang menunjukkan bahwa kualitas berskala dengan kuantitas. Saya menemukan bahwa setidaknya lima sensor yang tersebar di seluruh rumah diperlukan untuk data yang relevan secara statistik.
Percobaan awal menderita biaya komponen yang tinggi dan setup jaringan yang kompleks. Misalnya, Arduino Pro Mini ($7) + DS18B20 ($4) + XBee ($17) per node mendorong biaya per sensor di atas $30, tidak termasuk biaya gateway dan server. Meskipun modul RF murah seperti NRF24L01 tersedia, mengonfigurasinya dengan perpustakaan yang tersedia sulit.
Kesempatan
Hukum Moore membuat chip Wi-Fi seperti ESP8266 terus menurun harga.
Proyek open-source seperti MySensors menyederhanakan penggunaan modul RF murah.
Platform IoT—Node-RED, Home Assistant, EasyIOT, dan lainnya—dapat berjalan pada Raspberry Pi untuk hanya $5, menawarkan jaringan plug-and-play, otomasi, dan integrasi layanan web.
Ekosistem otomasi rumah telah matang, dengan API yang kuat yang memungkinkan pengembang dan hobiis untuk membuat solusi kustom.
Persyaratan Perangkat Keras Awal
Fleksibilitas adalah hal terpenting; jaringan harus menampung komponen baru dan mencabut yang usang. Prototipe saat ini menggunakan:
4 × modul RF NRF24L01 + 1 × gateway MySensors
2 × modul Wi-Fi ESP8266
5 × sensor suhu digital DS18B20
2 × sensor suhu analog TMP36
1 × Arduino Nano
1 × Arduino Fio
3 × Arduino Pro Mini
Sensor Suhu
Teknologi pemantauan suhu bervariasi secara luas. Dari termistor analog sederhana yang menghitung suhu dari resistensi, hingga sensor inframerah kontak nol yang sangat akurat seperti MLX90614, setiap tipe memiliki trade-off-nya. Saya berfokus pada dua opsi yang terbukti: sensor digital DS18B20 dan sensor analog TMP36.
DS18B20 menawarkan akurasi tinggi dan komunikasi satu kabel tetapi memerlukan firmware yang lebih kompleks. TMP36 murah dan mudah digunakan tetapi memerlukan kalibrasi. Panduan komprehensif tersedia di halaman TMP36 Adafruit dan tutorial DS18B20 Adafruit.
Modul Nirkabel
Secara historis, komunikasi nirkabel merupakan hambatan yang signifikan. Dua kemajuan terbaru telah secara dramatis menurunkan hambatan tersebut:
Komunitas MySensors telah menyederhanakan konfigurasi modul RF murah.
Modul Wi-Fi ESP8266 telah menjadi alat dasar untuk konektivitas Wi-Fi langsung yang murah.
Untuk memaksimalkan fleksibilitas, jaringan mengintegrasikan pendekatan RF dan Wi-Fi.
Jaringan RF NRF24L01
Sementara modul RF telah lama tersedia dengan harga murah, mereka pernah terkenal karena konfigurasi yang sulit dan keandalan rendah. NRF24L01 dari Nordic Semiconductor menawarkan kemampuan transmit/diterima ganda, menyederhanakan topologi jaringan dan memungkinkan arsitektur pohon sederhana seperti yang diilustrasikan dalam diagram MySensors di bawah.
Sumber: Mapping Household Temperature Flow with Cheap Sensors
