Description

Imported from GitHub: circool/IOT_Device · commit d423c45 · license MIT

Description

Universal Smart Home Device

README

Universal Smart Home Device

Универсальное устройство для умного дома с поддержкой датчиков температуры/влажности, ШИМ-управления вентилятором, MQTT и веб-интерфейсом. Идеально подходит для автоматизации вытяжной вентиляции в ванной и туалете.

Особенности

Три типа устройств в одной прошивке:
- Вентилятор с датчиками (автоматическое управление)
- Автономный датчик температуры/влажности
- Управляемый выключатель
Smart-управление:
- Автоматическое включение по температуре/влажности
- Ручное управление через MQTT и Web
- Таймер отложенного включения
- Аварийное отключение по таймеру
Тихий режим (ШИМ):
- Регулировка скорости 0-100%
- Адаптивный режим — автоматическая подстройка мощности
- Стартовый импульс для надёжного запуска
Поддержка платформ:
- ESP8266 (NodeMCU, ESP-12F)
- ESP32 (любые версии)
Датчики:
- AHT10 (I2C)
- DHT11/DHT22 (1-Wire)
Связь и управление:
- MQTT с LWT и autodiscovery-ready топиками
- Веб-интерфейс для настройки
- OTA обновления прошивки
- Точка доступа (AP) для первоначальной настройки
- Сброс настроек кнопкой / MQTT / Web
Надёжность:
- Хранение настроек в EEPROM с CRC16
- Watchdog Timer (WDT)
- Автоматическое восстановление после потери связи

Поддерживаемые устройства

Тип	DEVICE_TYPE	Компоненты	Применение
Вентилятор	1	Датчик + ШИМ + реле	Вытяжка в ванной/туалете
Датчик	2	Только датчик	Мониторинг микроклимата
Выключатель	3	Реле (без датчика)	Управление освещением/нагрузкой

Аппаратные требования

Компоненты (максимальная конфигурация)

Компонент	Модель	Примечание
Микроконтроллер	ESP8266 (NodeMCU) или ESP32	Любая плата с WiFi
Датчик (опционально)	AHT10 или DHT11/DHT22	I2C или 1-Wire
Исполнительное реле	Твердотельное реле G3MB-202P	Для реализации ШИМ
Питание	AC-DC 220V → 3.3V	Подключается параллельно освещению
Кнопка сброса	Тактовая на замыкание	GPIO0 → GND
Светодиод индикации	Любой	С резистором 220-470 Ом (GPIO2* → GND, инверсия)

Назначение пинов

Функция	ESP8266	ESP32
Управление (PWM)	GPIO14	GPIO4
AHT10 SDA	GPIO4	GPIO21
AHT10 SCL	GPIO5	GPIO22
DHT11/22	GPIO4*	GPIO16*
Кнопка сброса	GPIO0	GPIO0
Светодиод индикации связи	GPIO2**	GPIO2**

Важно: Для работы ШИМ-регулировки обязательно используйте твердотельное реле (SSR), а не механическое!

* DHT11/22 можно подключать к любым свободным пинам, кроме GPIO0, GPIO2, GPIO15 (ESP8266) из-за особого поведения при загрузке. Рекомендуемые пины: GPIO4, GPIO5, GPIO16 (ESP8266) или GPIO16, GPIO17, GPIO18 (ESP32).

** На многих модулях NodeMCU и ESP32-devkit на GPIO2 уже установлен встроенный синий светодиод. При использовании DHT на GPIO2 возникнет конфликт — выберите другой пин для датчика или отключите LED.

Схема подключения

220V AC →→→ AC-DC 3.3V →→→ ESP
           ↓
         Свет
           
220V AC →→→ SSR (реле) →→→ Вентилятор
           ↑
        GPIO (PWM)
           
ESP →→→ I2C →→→ AHT10 (SDA/SCL)

Принцип работы:

Свет включён → устройство получает питание
Устройство решает: включать вентилятор или нет (по датчикам)
Если нужно — подаёт ШИМ-сигнал на реле
Свет выключен → устройство обесточено → вентилятор выключен

Установка прошивки

Способ 1: PlatformIO (рекомендуется)

# Клонировать репозиторий
git clone https://github.com/circool/IOT_Device.git
cd IOT_Device

# Собрать для ESP8266
pio run -e esp8266 -t upload

# Или для ESP32
pio run -e esp32 -t upload

Способ 2: Arduino IDE

Установите поддержку ESP8266/ESP32 через Boards Manager
Установите библиотеки:
- PubSubClient by Nick O'Leary
- Adafruit AHTX0
- DHT sensor library
- ElegantOTA
Откройте main.cpp, выберите плату и загрузите

Первоначальная настройка

Первый запуск — устройство создаст точку доступа Fan_XXXX (или Sensor_XXXX/Switch_XXXX)
Подключитесь к этой WiFi сети (пароль отсутствует)
Откройте браузер по адресу http://192.168.4.1
Заполните настройки:
- WiFi SSID и пароль
- MQTT брокер (адрес и порт)
- Параметры управления (при необходимости)
Сохраните — устройство перезагрузится и подключится к вашей сети

Конфигурация

Настройки в коде (config.h)

// Тип устройства
#define DEVICE_TYPE 1  // 1=Fan, 2=Sensor, 3=Switch

// Датчик (для TYPE 1,2)
#define SENSOR_TYPE 1  // 1=AHT10, 2=DHT

// Аппаратные пины
#define SWITCH_PIN 4     // Пин управления (ESP32)
#define STATUS_LED_PIN 2 // LED индикации (0 = отключён)
#define RESET_PIN 0      // Кнопка сброса

// Функционал
#define WIFI_ENABLED 1
#define MQTT_ENABLED 1
#define WEB_ENABLED 1
#define OTA_ENABLED 1
#define WDT_ENABLED 1

// Тайминги
#define WDT_TIMER_MS 5000           // Watchdog таймер
#define AP_FALLBACK_TIMEOUT_MS 12000 // Таймаут до перехода в AP

// ШИМ параметры (для TYPE 1)
#define PWM_FREQUENCY 5      // Частота ШИМ (Гц)
#define PWM_RESOLUTION 8     // Разрешение (бит)
#define PWM_STARTING 200     // Стартовый импульс (мс)
#define DEFAULT_SPEED_PERCENT 50 // Скорость по умолчанию (%)

// Адаптивный режим
#define ADAPTIVE_EPSILON_TEMP 0.5   // Чувствительность температуры
#define ADAPTIVE_EPSILON_HUM 2.0    // Чувствительность влажности
#define ADAPTIVE_STEP_SIZE 10       // Шаг адаптации (%)
#define MIN_SPEED_PERCENT 10        // Минимальная скорость при адаптации

// Пороги по умолчанию (для TYPE 1)
#define DEFAULT_LOW_TEMP 27.0
#define DEFAULT_HIGH_TEMP 29.0
#define DEFAULT_LOW_HUM 55.0
#define DEFAULT_HIGH_HUM 60.0

Настройки в среде (platformio.ini)

Файл platformio.ini содержит все параметры сборки для разных платформ. Раздел разделён на общие настройки ([common]) и специфичные для каждой платформы ([env:esp32], [env:esp8266]).

Структура файла

[common]                           # Общие настройки для всех платформ
framework = arduino                # Фреймворк
monitor_speed = 115200             # Скорость Serial порта
upload_speed = 460800              # Скорость загрузки прошивки
build_flags =                      # Флаги компиляции (общие)
    -DMAGIC_VALUE=0x5A6B          # Магическое число для EEPROM
    -DDEVICE_TYPE=1               # Тип устройства (1=Fan, 2=Sensor, 3=Switch)
    -DVERSION=\"1.4\"             # Версия прошивки
    -DSTATUS_LED_PIN=2            # Пин статусного LED (0=отключён)

[env:esp32]                        # Сборка для ESP32
platform = espressif32             # Платформа
board = esp32dev                   # Тип платы
extends = common                   # Наследование общих настроек
lib_deps = ...                     # Зависимости (библиотеки)
build_flags =                      # Специфичные флаги для ESP32
    ${common.build_flags}         # Включить общие флаги
    -DSWITCH_PIN=4                # Пин управления для ESP32
    -DLED_INVERTED=0              # Инверсия LED (0=нормальная логика)

[env:esp8266]                      # Сборка для ESP8266
platform = espressif8266           # Платформа
board = nodemcu                    # Тип платы
extends = common                   # Наследование общих настроек
build_flags = 
    ${common.build_flags}
    -DSWITCH_PIN=14               # Пин управления для ESP8266
    -DLED_INVERTED=1              # Инверсия LED (1=инвертированная)
board_build.flash_size = 4MB      # Размер flash памяти
board_build.flash_mode = dout     # Режим flash (для ESP8266)

Основные параметры сборки

Параметр	Значение	Описание
`-DMAGIC_VALUE`	`0x5A6B`	Идентификатор корректной конфигурации в EEPROM
`-DDEVICE_TYPE`	`1`, `2`, `3`	Тип устройства (см. таблицу ниже)
`-DVERSION`	`"1.4"`	Версия прошивки (отображается в веб-интерфейсе)
`-DSTATUS_LED_PIN`	`2`	Пин для LED индикации (`0` = отключить)
`-DSWITCH_PIN`	`4` (ESP32) / `14` (ESP8266)	Пин управления реле/вентилятором
`-DLED_INVERTED`	`0` или `1`	Инверсия логики LED (`1` = HIGH выключает)

Типы устройств (DEVICE_TYPE)

# Вентилятор с датчиками (полная функциональность)
-DDEVICE_TYPE=1

# Только датчик (без управления нагрузкой)
-DDEVICE_TYPE=2

# Управляемый выключатель (без датчика)
-DDEVICE_TYPE=3

Включение/отключение функционала

# Основные модули (по умолчанию ВСЕ включены)
-DWIFI_ENABLED=1          # WiFi поддержка
-DMQTT_ENABLED=1          # MQTT клиент
-DWEB_ENABLED=1           # Веб-сервер
-DOTA_ENABLED=1           # OTA обновления
-DWDT_ENABLED=1           # Watchdog Timer

# Отключение ненужного функционала (экономия памяти)
; -DMQTT_ENABLED=0        # Пример отключения MQTT
; -DWIFI_ENABLED=0        # Полностью отключить WiFi
; -DWDT_ENABLED=0         # Отключить Watchdog (только для отладки)

Настройка отладки (логирование)

# Глобальное включение отладки
-DDEBUG_ENABLED=1

# Детальное логирование компонентов (работает только при DEBUG_ENABLED=1)
-DLOG_SENSOR=1            # Логи датчика
-DLOG_CONFIG=1            # Логи конфигурации
-DLOG_FAN=1               # Логи вентилятора
-DLOG_MQTT=1              # Логи MQTT
-DLOG_WIFI=1              # Логи WiFi
-DLOG_WEB=1               # Логи веб-сервера
-DLOG_AP=1                # Логи режима точки доступа
-DLOG_OTA=1               # Логи OTA обновлений
-DLOG_LED=1               # Логи LED индикации

Пример включения полной отладки:

build_flags =
    ${common.build_flags}
    -DDEBUG_ENABLED=1
    -DLOG_SENSOR=1
    -DLOG_MQTT=1
    -DLOG_WIFI=1

Настройка MQTT функционала

# MQTT возможности (требуют MQTT_ENABLED=1)
-DMQTT_RESET_ENABLED=1            # Разрешить сброс через MQTT
-DMQTT_PUBLISH_RSSI=1             # Публиковать RSSI WiFi
-DMQTT_PUBLISH_RESET_REASON=1     # Публиковать причину перезагрузки
-DMQTT_IGNORE_PUBLISH_NORMAL_RESET_REASONS=1  # Не публиковать штатные перезагрузки

# Настройки MQTT соединения
-DMQTT_RECONNECT_DELAY_MS=5000    # Задержка переподключения (мс)
-DMQTT_KEEPALIVE_SEC=3            # Keepalive интервал (сек)

Настройка веб-интерфейса

# WEB возможности (требуют WEB_ENABLED=1)
-DWEB_STATUS_ENABLED=1            # Страница статуса
-DWEB_SHOW_RSSI=1                 # Отображать RSSI на странице
-DWEB_RESET_ENABLED=1             # Кнопка сброса в веб-интерфейсе

# Настройки точки доступа (AP)
-DAP_ENABLED=1                    # Включить режим AP
-DAP_FALLBACK_TIMEOUT_MS=12000    # Таймаут до перехода в AP (мс)
-DAP_IP_ADDRESS="192.168.4.1"     # IP адрес в режиме AP

Настройки Watchdog (WDT)

# Параметры Watchdog (требуют WDT_ENABLED=1)
-DWDT_TIMER_MS=5000               # Таймаут WDT (мс)
-DLOOP_WATCHDOG_MULTIPLIER=3      # Множитель для основного цикла

Настройки датчиков

# Тип датчика (для DEVICE_TYPE=1 или 2)
-DSENSOR_TYPE=1                   # 1 = AHT10 (I2C), 2 = DHT11/22 (GPIO)

# Параметры для DHT (если SENSOR_TYPE=2)
-DSENSOR_PIN=2                    # GPIO пин для DHT
-DDHT_TYPE=DHT11                  # Тип DHT (DHT11, DHT22, DHT21)

# Интервал опроса датчика (сек)
-DSENSOR_DURATION=10

Настройки ШИМ (для вентилятора)

# ШИМ параметры (для DEVICE_TYPE=1)
-DPWM_ENABLED=1                   # Включить ШИМ
-DPWM_FREQUENCY=5                 # Частота ШИМ (Гц) — 5 Гц оптимально для SSR
-DPWM_RESOLUTION=8                # Разрешение ШИМ (бит) — 8 бит = 0-255
-DPWM_STARTING=200                # Длительность стартового импульса (мс)

# Адаптивный режим (требует PWM_ENABLED=1)
-DAPAPTIVE_ENABLED=1              # Включить адаптивный режим
-DDEFAULT_SPEED_PERCENT=50        # Скорость по умолчанию (%)
-DMIN_SPEED_PERCENT=10            # Минимальная скорость при адаптации
-DADAPTIVE_EPSILON_TEMP=0.5       # Чувствительность температуры (°C)
-DADAPTIVE_EPSILON_HUM=2.0        # Чувствительность влажности (%)
-DADAPTIVE_STEP_SIZE=10           # Шаг изменения скорости (%)
-DADAPTIVE_SPEED_SENSITIVITY=0.7  # Чувствительность к скорости изменения

Настройки аварийной защиты

# Таймеры безопасности (для DEVICE_TYPE=1 или 3)
-DEMERGENCY_ENABLED=1             # Включить аварийное отключение
-DMAX_ON_TIME_SEC=3600            # Максимальное время работы (сек) — 1 час

# Таймер отложенного включения
-DDEFAULT_DELAY_SECONDS=60        # Задержка по умолчанию (сек)
-DBOOT_SWITCH_STATE=0             # Состояние при старте (0=выкл, 1=вкл)

Настройки WiFi

# Параметры WiFi (требуют WIFI_ENABLED=1)
-DWIFI_CONNECT_TIMEOUT_MS=30000   # Таймаут подключения (мс)
-DWIFI_OUTPUT_POWER=15.0          # Мощность передатчика (0-20.5 dBm)

# Включить сканирование сетей при старте (только для отладки)
; -DSCANING_WIFI_ENABLED=1

Примеры готовых конфигураций

1. Минимальная конфигурация (только датчик, без WiFi):

[env:esp32]
build_flags =
    -DDEVICE_TYPE=2
    -DWIFI_ENABLED=0
    -DMQTT_ENABLED=0
    -DWEB_ENABLED=0
    -DSENSOR_TYPE=1
    -DSTATUS_LED_PIN=0

2. Полная конфигурация с отладкой:

[env:esp32]
build_flags =
    ${common.build_flags}
    -DDEBUG_ENABLED=1
    -DLOG_SENSOR=1
    -DLOG_MQTT=1
    -DLOG_WIFI=1
    -DMQTT_PUBLISH_RSSI=1
    -DWEB_SHOW_RSSI=1

3. Выключатель с таймером (без датчика):

[env:esp8266]
build_flags =
    ${common.build_flags}
    -DDEVICE_TYPE=3
    -DSWITCH_PIN=14
    -DDEFAULT_DELAY_SECONDS=30
    -DMAX_ON_TIME_SEC=1800
    -DBOOT_SWITCH_STATE=0

4. Тихий режим с адаптацией:

[env:esp32]
build_flags =
    ${common.build_flags}
    -DDEVICE_TYPE=1
    -DPWM_ENABLED=1
    -DAPAPTIVE_ENABLED=1
    -DPWM_FREQUENCY=5
    -DDEFAULT_SPEED_PERCENT=70
    -DMIN_SPEED_PERCENT=20
    -DADAPTIVE_STEP_SIZE=5

Важные замечания

Приоритет флагов: Специфичные для платформы флаги переопределяют общие
Экономия памяти: Отключайте ненужный функционал (MQTT_ENABLED=0, WEB_ENABLED=0) для ESP8266 (особенно важно при ограниченной flash)
Частота ШИМ: Для твердотельных реле оптимальна 5-10 Гц. Более высокая частота может вызвать перегрев реле
ESP8266 нюансы:
- Требуется -Wno-sign-compare и -Wno-uninitialized для подавления предупреждений
- Режим flash dout обязателен для некоторых плат
- LED часто инвертирован (LED_INVERTED=1)

Изменение параметров без перекомпиляции

Некоторые параметры можно изменить через веб-интерфейс или MQTT без перепрошивки:

Пороги температуры/влажности
Скорость вентилятора
Таймеры (задержка, аварийное отключение)
Режимы работы (ручной/автоматический)

Параметры, требующие перекомпиляции:

Тип устройства (DEVICE_TYPE)
Назначение пинов (SWITCH_PIN, STATUS_LED_PIN)
Частота ШИМ (PWM_FREQUENCY)
Включение/отключение модулей (MQTT_ENABLED, WEB_ENABLED)


### Файл credentials.h (опционально)

Создайте этот файл для заводских настроек:

```cpp
// credentials.h
#define SSID_NAME "MyWiFi"
#define WIFI_PASSWORD "MyPassword"
#define MQTT_ADDRESS "192.168.1.100"
#define MQTT_PORT 1883
#define MQTT_USER "user"
#define MQTT_PASSWORD "pass"

MQTT топики

Устройство использует префикс вида {Type}_{ID} (например Fan_D84C).

Общие топики

Топик	Направление	Формат	Описание
`{prefix}/status`	Dev → Broker	`Online`/`Offline`	Статус (LWT)
`{prefix}/version`	Dev → Broker	`1.4`	Версия прошивки
`{prefix}/c/system/reset`	Broker → Dev	`1`	Сброс настроек

Для вентилятора (TYPE 1)

Топик	Направление	Описание
`{prefix}/fan/state`	Dev → Broker	`ON`/`OFF`
`{prefix}/c/fan/state`	Broker → Dev	Управление
`{prefix}/fan/speed`	Dev → Broker	Скорость (0-100%)
`{prefix}/c/fan/speed`	Broker → Dev	Установка скорости
`{prefix}/fan/adaptiveMode`	Dev → Broker	Адаптивный режим
`{prefix}/fan/delaySec`	Dev → Broker	Задержка включения
`{prefix}/fan/maxOnTime`	Dev → Broker	Аварийное отключение
`{prefix}/fan/sensorControlMode`	Dev → Broker	Режим датчика
`{prefix}/sensor/temperature`	Dev → Broker	Температура
`{prefix}/sensor/humidity`	Dev → Broker	Влажность
`{prefix}/sensor/lowTemp`	Dev → Broker	Нижний порог T
`{prefix}/c/sensor/highTemp`	Broker → Dev	Верхний порог T

Для датчика (TYPE 2)

Топик	Направление	Описание
`{prefix}/sensor/temperature`	Dev → Broker	Температура
`{prefix}/sensor/humidity`	Dev → Broker	Влажность

Для выключателя (TYPE 3)

Топик	Направление	Описание
`{prefix}/switch/state`	Dev → Broker	Состояние
`{prefix}/c/switch/state`	Broker → Dev	Управление
`{prefix}/switch/delaySec`	Dev → Broker	Задержка включения
`{prefix}/switch/maxOnTime`	Dev → Broker	Аварийное отключение

Логика работы

Режимы работы

Режим датчика (sensorControlMode = 1):
- Включение: температура ≥ highTemp ИЛИ влажность ≥ highHum
- Выключение: температура ≤ lowTemp И влажность ≤ lowHum
Ручной режим (sensorControlMode = 0):
- Игнорирует датчик
- Управление только через MQTT/Web
Адаптивный режим (при speedPercent < 100):
- Автоматически повышает/понижает скорость
- Старается удержать температуру/влажность на уровне момента включения

Таймеры

Отложенное включение (delaySeconds):
- Запускается при выключении вентилятора
- По истечении — принудительное включение
Аварийное отключение (maxOnTime):
- Защита от перегрева
- По истечении — выключение + переход в ручной режим

Приоритеты команд

Ручное управление (MQTT/Web) — наивысший приоритет
Таймер отложенного включения
Режим управления датчиком

Компиляция из исходников

Структура проекта

├── main.cpp           # Основной цикл
├── config.h/cpp       # Настройки и EEPROM
├── mqtt.h/cpp         # MQTT клиент
├── web.h/cpp          # Веб-сервер
├── sensor.h/cpp       # Датчики
├── fan.h/cpp          # Управление вентилятором
├── switch.h/cpp       # Управление выключателем
├── led.h/cpp          # LED индикация
├── ansi.h             # Цветной вывод в Serial
├── web_strings.h      # HTML строки
└── platformio.ini     # Конфигурация сборки

PlatformIO конфигурация

[env:esp32]
platform = espressif32
board = esp32dev
build_flags = 
    -DDEVICE_TYPE=1
    -DMQTT_ENABLED=1
    -DWEB_ENABLED=1
lib_deps = 
    knolleary/PubSubClient @ ^2.8
    adafruit/Adafruit AHTX0 @ ^2.0.5
    ayushsharma82/ElegantOTA @ ^2.2.8
    adafruit/DHT sensor library@^1.4.6

Предупреждение относительно OTA

ESP8266 с 1MB flash (ESP-01, ESP-07) не поддерживают OTA! Несмотря на то, что веб-интерфейс ElegantOTA показывает успешную загрузку, после перезагрузки устройство останется на старой прошивке. Для OTA требуется минимум 2MB flash. Используйте модули с 4MB (NodeMCU, Wemos D1 mini, ESP-12F) или установите константу/флаг OTA_ENABLED=0 / -DOTA_ENABLED=0 для исключения OTA.

Отладка

// В platformio.ini
build_flags = 
    -DDEBUG_ENABLED=1           // Включить отладку
    -DLOG_SENSOR=1              // Логи датчика
    -DLOG_MQTT=1                // Логи MQTT
    -DLOG_WIFI=1                // Логи WiFi
    -DLOG_WEB=1                 // Логи Web

TODO

Реализовать MQTT Discovery для Home Assistant
Добавить поддержку ESP32-C6 (ZigBee/Matter)

Comments

No comments yet. Be the first to ask about this board.

publicMIT

iot_device

@circool

Universal Smart Home Device

31.24 × 59.44 mm · 1.6 mm · 2 layers