Bluetooth-slimme thermostaat en verlichtingsbesturing met Arduino Nano

Onderdelen en benodigdheden

Apps en online services

• Morich Serial Bluetooth Terminal (Android)
• Arduino Bluetooth Control Device (Android)

Over dit project

Inleiding

Een eenvoudig maar nuttig DIY Arduino-thermostaatproject met Bluetooth. Een intelligente thermostatroutine regelt de cv-ketel, en het systeem schakelt keukenverlichting en badkamer-ventilator via relais – bedienbaar via knoppen en Android-apparaat of computer via Bluetooth. Zowel Celsius als Fahrenheit versies beschikbaar! Alle onderdelen zijn handgemaakt.

Ontwikkeld op Arduino Nano (of hoger), gebruikt Dallas DS18B20 temperatuursensor, HC-05/06 Bluetooth-adapter, I2C 128x64 bicolor OLED-display – je kunt verschillende LCD/OLED-displays kiezen, de u8glib-bibliotheek ondersteunt veel typen.

Video

De video toont alle belangrijke werkwijzes en geeft ideeën hoe het project van het begin af aan te bouwen.

Verwarmingsmodi

1. Eenmalige verwarming (15 min) tijdmodus, handig voor lente/herfstavonden
2. Thermostaatmodus (hogere prioriteit), de ingestelde doeltemperatuur wordt opgeslagen in EEPROM-geheugen

Ketelbespaaralgoritme

Frequency, kortdurend schakelen zou de levensduur van de cv-ketel verkorten. Om dit te voorkomen gebruikt het programma correctiewaarden die de mate van oververhitting en afkoeling bepalen. Lagere temperatuur vraagt grotere correctiewaarden, omdat de muren kouder zijn en de warmte van de net verwarmte lucht beter absorberen, waardoor het effect sterker is.

Open-raamdetectie

Het programma detecteert of een raam openstaat: als de temperatuur minimaal -0,2°C (-0,36°F) per minuut daalt, stopt de verwarming of start niet, en de ventilator gaat aan om de lucht te verfrissen. Wanneer de lucht door de warmtecapaciteit van de omgeving minstens +0,12°C (+0,216°F) stijgt, schakelt het systeem terug naar normale modus en wordt de 'Raam-waarschuwing' genegeerd.

Foutdetectie

Gemeten temperatuur onder 0°C (32°F) of boven 40°C (104°F) wordt geëvalueerd als defect of ander probleem (fout, gebroken raam, brand, etc.), en alle apparaten worden uitgeschakeld.

Bluetooth-communicatie

De Android GUI-app heeft 8 knoppen en stuurt hoofd- en kleine letters om de tijdsverwarming ('A' aan, 'a' uit), ventilatie ('B'/'b'), verlichting ('C'/'c') te besturen.

Een sterke kant is de gebruiksvriendelijke Bluetooth-seriële terminal. Je kunt gewoon 'chatten' met het systeem via Bluetooth met een seriële terminal – een Android-app, maar ook een normale PC (bijv. Seriële Monitor van Arduino IDE).

De controller stuurt elke minuut automatisch temperatuurrapporten en direct rapporten over alle gebeurtenissen, zoals een apparaat in/uitgeschakeld, thermostatroutine geactiveerd, etc.

Besturingscodes

Het systeem accepteert besturingscodes en stuurt bevestigingsberichten. De commando-structuur is gebaseerd op twee-cijferige nummers 'XY' – waar 'X' de apparaatcode is en 'Y' de operatorcode:

• 30, 31, 32: Verlichting Uit / Aan / logische status omkeren
• 40, 41, 42: Ventilatie Uit / Aan / logische status omkeren
• 50, 51, 52: Eenmalige verwarming (15 min) Uit / Aan / logische status omkeren
• 10 – 24: Doeltemperatuur voor thermostaatfunctie (Celsius)
• 'r' – Rapport over werkstatus van bestuurde apparaten
• 'w' – Handmatig 'raam-waarschuwing' uitschakelen
• 'A, a… H, h' – Letters zoals de GUI-app zou sturen

Fahrenheit-versie

Alle correctievariabelen, referentie- en verhoudingswaarden zijn omgerekend naar Fahrenheit, zodat de berekeningen en werking behouden blijven.

Nieuwe apparaatcodes voor Fahrenheit-versie:

• 1 - Verlichting (10: uit, 11: aan, 12: omkeren)
• 2 - Ventilatie
• 3 - Verwarming
• 50 - 76: Doeltemperatuurwaarden

Het vervolg

UPDATE: Een compleet Home Automation-systeem met interne Bluetooth-link en spraakbesturing!

Bibliotheken & Links

• DallasTemperature, elapsedMillis, OneWire, SoftwareSerial, olikraus/u8glib
• Voor verschillende knopweerstanden of A0-uitlezing controleren: Tutorial: Multiple Buttons on 1 Analog Pin

Code

Twee versies beschikbaar:

• Thermostat v11 - Celsius version.ino
• Thermostat v11 - Fahrenheit version.ino

De code is goed gecommentarieerd, beschrijft elke belangrijke stap (wat, waarom, hoe) en is ingedeeld in modules per functie, waardoor het overzichtelijk is. De volledige code is te lang om hier volledig weer te geven, maar bevat alle logica voor temperatuurmeting, ketelbesturing, raamdetectie, foutafhandeling, Bluetooth-communicatie, display-updates en EEPROM-opslag.

Schema's

Voor testen met draadjes... (foto's van breadboard-opstelling en gesoldeerde versie)