Elektor Electronics 2018 01 02 469

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PROJET DU LABO thermostat de bureau wifi surveillance de température flexible et programmable Roy Aarts & Clemens Valens (labo d’Elektor) Les thermostats sont partout – dans le frigo, le congélateur, la voiture, sur les murs – partout, sauf sur mon bureau. J’en voudrais un pour commander un ventilateur quand il fait trop chaud dans mon antre. Je pourrais aussi en avoir un pour couper la plaque chauffante quand le liquide que je réchauffe a atteint une certaine température, ou encore un pour démarrer le circulateur du chauffage quand la température chute. Caractéristiques • 6 préréglages • 3 programmes utilisateur • connexion wifi • contacts normalement ouvert (NO) et normalement fermé (NF) • commute jusqu’à 2500 VA Il me faut donc un thermostat autonome, portable et modulable, capable de commuter une charge. Si vous cherchez un peu sur l’internet, vous trouverez ce qu’on pourrait appeler des « thermostats de bureau » qui se rapprochent de cette description. Ces dispositifs avec des températures de démarrage et d’arrêt programmables sont capables de commuter un ventilateur ou une pompe. Malheureusement ils ne font que ça, sans la flexibilité que je recherche. Je décidais donc d’en concevoir un. Pour être honnête, j’ai sous-traité la conception du thermostat à mon stagiaire préféré et l’ai laissé faire le plus dur. Pour rendre le projet plus intéressant, j’ai ajouté le wifi à la liste des spécifications. Pendant que j’étais occupé à d’autres tâches, notre stagiaire Roy travaillait tranquillement dans un coin du labo. Au bout de quelques semaines, il a levé les yeux et annoncé que le thermostat était prêt. La vérification du travail de Roy a montré que son thermostat fonctionnait comme prévu – il avait vraiment fait un excellent travail. Toutefois le thermostat n’était toujours pas pratique pour mon bureau et le logiciel n’était pas aussi souple que souhaité, il fallait revenir sur le projet. Comme Roy était entretemps parti vers de nouvelles aventures, j’ai dû m’y atteler. Le dispositif décrit ici est le résultat de ce processus en deux étapes. Spécifications et fonctions Avant de plonger dans les détails techniques, voyons rapidement les spécifications du thermostat : Tableau 1. Les six préréglages du thermostat. La colonne « n° » se rapporte à la table d’index du logiciel, ce qui explique le nombre 0. n° Démarrage Arrêt 0 T < T BAS T ≥ T BAS 1 T > T HAUT T ≤ T HAUT 2 T > T BAS et T < T HAUT T ≤ T BAS ou T ≥ T HAUT 3 T < T BAS ou T > T HAUT T ≥ T BAS et T ≤ T HAUT 4 T > T HAUT T < T BAS 5 T < T BAS T > T HAUT 86 janvier/février 2018 www.elektormagazine.fr vu sur www.frboard.com
• Relais 250 V CA, 10 A (2500 VA) avec contacts normalement ouvert (NO) et normalement fermé (NF) • 6 préréglages de commutation • 3 programmes utilisateur • Commande manuelle • Interface utilisateur sur ordiphone, tablette ou ordinateur • Connectivité au réseau wifi • Connecteur micro-USB pour alimentation de 5 V Préréglages de commutation Le micrologiciel comporte six « programmes » de commutation qui couvrent les scénarios les plus communs ainsi que certains plus inhabituels. Deux niveaux de température programmables T BAS et T HAUT déterminent les points de commutation de ces programmes. Voir les détails dans le tableau 1. Programmes personnalisés Trois programmes personnalisés ont été prévus pour les situations non couvertes par les six préréglages principaux. Ils sont laissés vides dans le micrologiciel, charge à l’utilisateur de les remplir. Pour rendre cet exercice le moins pénible possible, l’interface entre la page web et le lateur de tension IC1. D2 protège contre les inversions de polarité. Le module ESP consomme beaucoup de courant quand le wifi est actif, ce qui peut provoquer des interférences sur la ligne d’alimenmicrologiciel a déjà été implémentée en réservant trois entrées dans la liste de préréglages de la page web : « Custom 1 », « Custom 2 » et « Custom 3 ». Vous pouvez bien sûr les changer, mais si vous les conservez vous n’aurez pas à réécrire d’HTML ni de Javascript et n’aurez pas à reprogrammer le système de fichiers de l’ESP-12F, travail qui prend du temps. Tout ce qu’il vous reste à faire est, dans l’EDI Arduino, d’ajouter un bout de code dans la boucle principale du programme de l’ESP. Le circuit Au cœur du thermostat se trouve un module ESP-12F (fig. 1). Il est presque identique à l’ESP-12E, mais avec les broches 17 à 22 en plus (dont nous n’avons pas besoin). À l’intérieur de l’ESP-12F se trouve un ESP8266EX, une des rares puces industrielles sans titre ronflant (quelque chose comme Système-sur- Puce à haut niveau d’intégration et capacité wifi aurait été approprié), associé à 4 Mo de mémoire flash sérielle. Le module ESP s’occupe de tout. Il lit les quatre boutons-poussoirs, commande les trois LED, communique avec le capteur de température et active ou relâche le relais. L’alimentation est bâtie autour du régu- INFOS SUR LE PROJET wifi thermostat Arduino Æ débutant env. 4 h EDI Arduino, convertisseur série-USB, soudage CMS, perceuse env. 50 € ESP826 DS18B20 connaisseur expert K1 1 VBUS 2 D– 3 D+ 4 ID 5 GND USB-Micro D2 MBR120 +5V IC1 +3V3 LD1117S33TR C1 100n C3 10u 10V ADJ C4 1u VCC C5 100u 10V R11 * 100R VCC C6 * C7 * 10u 10V 100n TX RX +3V3 0R R12 * 1 2 3 4 5 6 K3 DTR TXO RXI VCC CTS GND VCC 10k R4 S2 1 S4 RESET TOGGLE 4 10k S1 1 4 MANUAL R3 +3V3 MOD1 1 REST ESP-12F TXD 16 2 ADC RXD 15 3 CH_PD GPIO5 14 4 5 6 7 GPIO16 GPIO14 GPIO12 GPIO13 GPIO4 GPIO0 GPIO2 GPIO15 13 12 11 10 R2 8 VCC GND 9 220R CS0 MISO GPIO9 GPIO10 MOSI SCLK 3 S1LED 17 18 19 20 21 22 C2 GND 100n 2 R7 R8 10k 10k R10 R9 10k 220R LED1 S3 FLASH R1 R6 220R 1k 3 S2LED 2 R5 C8 IC2 3 VDD 100n 2 DQ 10k GND 1 DS18B20 +5V D1 1 RE1 K2 S1A 2 T1 3 2 1 2N7002 NC COM NO 160269 - 11 Figure 1. Le cœur du thermostat de bureau n’est pas un Arduino, mais MOD1, un ESP-12F. vu sur www.frboard.com www.elektormagazine.fr janvier/février 2018 87
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