Memetakan Aliran Suhu Rumah Tangga dengan Sensor Murah
Cerita
Apa yang Ingin Saya Lakukan
- Pilih komponen yang paling murah, skalabel, dan mudah dikonfigurasi yang tersedia
- Program dan terapkan sensor suhu sebanyak mungkin dan sambungkan ke gateway web
- Gunakan data ini untuk otomatisasi yang lebih efisien melalui perangkat termostat cerdas, pengontrol jendela, deteksi keberadaan, pencahayaan cerdas, pengontrol kompor pelet, dll...
- Buat catatan energi master menggunakan data suhu yang dicatat yang terintegrasi dengan API smart meter, riwayat cuaca, dll…
Latar Belakang
Bahkan bagi kita yang terbiasa hidup dalam cuaca dingin, dekade terakhir telah ditandai dengan kombinasi suhu dingin yang ekstrem dan harga pemanasan yang luar biasa tinggi. Maka tidak mengherankan jika bahan bakar alternatif seperti pelet kayu dan perangkat hemat energi seperti Nest Thermostat sangat diminati.
Faktanya, minat saya sendiri pada IOT dan OSHW secara keseluruhan sebagian terinspirasi oleh keinginan untuk memaksimalkan efisiensi pembakar pelet kecil yang saya pasang di ruang bawah tanah saya beberapa tahun yang lalu. Sementara minat saya pada IoT telah bercabang ke arah baru, saya mendapati diri saya kembali ke proyek asli setiap kali cuaca mulai semakin dingin.
Singkatnya, energi yang sangat besar terbuang baik untuk mendinginkan atau memanaskan rumah tangga individu dan ketika penghuni mencoba meningkatkan ventilasi atau insulasi, prosesnya lebih mengandalkan intuisi daripada data ilmiah.
Bukankah ini gunanya Termostat?
Baik model lama standar "bodoh", atau model "pembelajaran" yang dapat diprogram seperti NEST, termostat hanya dapat memberikan pembacaan suhu umum berdasarkan lingkungan terdekatnya. Untuk memetakan secara akurat berapa banyak panas yang berpindah dari ruang bawah tanah ke kamar tidur lantai tiga misalnya, Anda akan memerlukan beberapa sensor di seluruh rumah. Sebagai catatan pribadi, harga termostat pintar rata-rata sebesar $250 mungkin lebih masuk akal daripada gadget "Rumah Terhubung" lainnya seperti Phillips Hue, tetapi itu masih lebih dari pendapatan saya yang memungkinkan… Pada titik tertentu saya berharap untuk mendapatkannya, sehingga alur kerja telah dirancang untuk bekerja dengan atau tanpa termostat yang dapat diprogram.
Ketika kuantitas memiliki kualitas tersendiri.
Data mentah seperti produksi senjata di WW2… Dalam hal itu kualitas berbanding lurus dengan kuantitas. Dalam kasus khusus ini, saya telah memutuskan bahwa saya memerlukan setidaknya 5 sensor individual yang diterapkan di seluruh rumah, agar data menjadi relevan.
Pada tahun-tahun sebelumnya, biaya atau aksesibilitas komponen jaringan nirkabel yang tersedia menjadi kendala utama. Saya sudah mencoba menggunakan modul XBee dan klien WiFi individu di masa lalu tetapi setelah menambahkan Mikrokontroler (Arduino Pro Mini =$ 7), sensor suhu ($ 4) dan modul nirkabel (XBee =$ 17) total biaya per sensor tidak pernah diizinkan untuk penerapan pada skala yang diperlukan. Dikombinasikan dengan biaya gateway dan server, pengaturan minimal dapat dengan mudah menghabiskan lebih dari $250 sebelum memperhitungkan waktu dan biaya untuk menyiapkan server dan layanan web. Berbagai Modul RF seperti nrf24l01 tersedia dengan biaya yang sangat rendah, tetapi konfigurasi selalu terbukti terlalu rumit menggunakan software dan pustaka kode yang tersedia saat itu.
Peluang.
Beberapa perkembangan terakhir telah membuat jaringan seperti itu jauh lebih layak daripada sebelumnya.
- Hukum Moore terus berlaku untuk komponen Wi-Fi yang lebih murah seperti ESP8266 khususnya.
- Proyek komunitas sumber terbuka seperti http://www.mysensors.org/ telah membuat perangkat berbiaya rendah seperti NRF24l01 lebih mudah digunakan.
- Server IOT seperti NodeRED, home-assistant.io, EasyIOT dan banyak lagi yang dapat digunakan di Raspberry Pi (yang sekarang tersedia mulai dari $5!), menyediakan jaringan plug and play, otomatisasi, dan koneksi yang mudah ke layanan berbasis web lainnya.
- Pasar Otomasi Rumah akhirnya menjadi arus utama, yang meskipun harga terlalu tinggi untuk produk seperti Phillips Hue atau (harga yang sedikit lebih wajar dari a) NEST Thermostat telah mengakui pentingnya menyediakan API yang kuat untuk pemrogram dan peretas.
Persyaratan Perangkat Keras Awal.
Satu pelajaran yang saya pelajari dari upaya sebelumnya adalah menghindari ketergantungan pada satu jenis perangkat keras. Jaringan harus cukup fleksibel untuk menambahkan komponen baru dan menghapus yang lama saat peluang baru tersedia. Ini berlaku untuk berbagai modul sumber terbuka yang mencakup sebagian besar jaringan serta perangkat komersial seperti WINK Hub,
Saat ini jaringan saya terdiri dari komponen berikut-
- Modul RF 4x nrf24l01 dan 1x MySensors Gateway
- 2x Modul WiFi ESP8266
- Sensor Suhu 5x ds18b20
- 2x Sensor Suhu TMP36
- 1x Arduino Nano
- 1x Arduino Fio
- 3x Arduino Pro Mini
Sensor Suhu
Perangkat peka suhu datang dalam berbagai bentuk dan berbagai metode pengumpulannya semuanya memiliki kelebihan dan kekurangan. , Akurasinya dapat berkisar dari termosister analog sederhana (baris atas tengah) yang menghitung suhu berdasarkan hambatan listrik hingga sensor inframerah nirkontak yang sangat akurat seperti MLX90614 (baris atas kanan). Opsi populer lainnya termasuk sensor DHT-11 (berwarna biru di bawah) yang mengukur kelembapan dan suhu.
Untuk mencapai keseimbangan terbaik antara biaya, keandalan, dan akurasi, kami telah menggunakan dua jenis sensor utama. Sensor Suhu Digital DS18b20 dan sensor analog TMP36. Seperti sensor lainnya, keduanya memiliki kekurangan. Yaitu sensor Digital memerlukan kode yang lebih kompleks sebelum dapat diprogram, sedangkan sensor Analog memerlukan kalibrasi. Tempat terbaik untuk belajar tentang sensor ini adalah seperti biasa melalui Adafruit-. Tutorial untuk TMP36 dapat ditemukan di sini- https://learn.adafruit.com/tmp36-temperature-sensor sementara mereka memiliki banyak informasi tentang DS18b20 di sini- https://learn.adafruit.com/adafruits-raspberry- pi-lesson-11-ds18b20-penginderaan suhu
Modul Nirkabel
Seperti disebutkan sebelumnya, hambatan utama untuk proyek ini di tahun-tahun sebelumnya adalah dengan komunikasi nirkabel. Dua perkembangan khususnya telah menurunkan hambatan ini secara signifikan.
- Komunitas online open source di mysensors.org telah mempermudah mengonfigurasi jaringan menggunakan modul rf super murah
- Modul wifi murah yang dikenal sebagai ESP8266 telah secara signifikan menurunkan biaya komunikasi langsung ke perangkat keras menggunakan wifi
Untuk membuat jaringan sefleksibel mungkin, saya telah merancang jaringan saya untuk menggabungkan kedua pendekatan tersebut.
Jaringan RF NR24l01
Modul super murah yang menggunakan frekuensi radio selalu tersedia tetapi sangat sulit untuk dikonfigurasi dan jauh dari dapat diandalkan. Modul RF yang diproduksi oleh Nordic Semiconductor dan disebut NRF24L01 sedikit lebih mudah dikonfigurasi karena setiap modul mampu mentransmisikan dan menerima sinyal RF.
Hal ini memungkinkan topologi jaringan “pohon” yang sedikit lebih kompleks seperti yang diilustrasikan dalam sketsa di bawah dari mysensors.org.
Sumber:Memetakan Aliran Suhu Rumah Tangga dengan Sensor Murah