Дело было так. Сначала все было хорошо. Но потом подорожал газ. Поэтому жильцы дома скинулись на теплосчетчик и стали регулировать подачу тепла в квартиры. Для сохранения того тепла окна были заменены на пластиковые и свежего воздуха стало не хватать, а постоянно дергать окно на проветривание быстро надоело. Да и возникающий при этом сквозняк не радовал.

Было решено соорудить приточную вентиляцию производительностью 50-150 м³ в час. Но не простую, а с возможностью регулировки мощности в зависимости от уровня CO₂ в помещении с целью поддержания оптимального для дыхания состава воздуха. Так как в окружающем воздухе иногда возникают заметные концентрации запахов было решено добавить датчики недопускающие их проникновения в помещение. Из этой затеи получилась:

Интелектуальная система управления климатом на контроллере ESP8266

Которая решает задачи:

• Изменения температуры, влажности и давления вне помещения.
• Измерения загазованности по показателям метана, сероводорода, аммиака.
• Измерения уровня углекислого газа CO₂, температуры и влажности в помещении.
• Управление приточной вентиляцией в ручном и автоматическом режимах.
• Мониторинга параметров и управления через Web-интерфейс.

ESP8266 был выбран из-за доступности, простоты сопряжения и богатого успешного опыта отраженного в открытых источниках. Все ожидания он оправдал и очень в нем обрадовала возможность обновления прошивки прямо из среды разработки Arduino IDE через WiFi.

Внешние датчики

С наружней стороны подвешен датчик температуры, влажности и давления BME280 подключенный к шине i2c и питанию +3.3v, торчит датчик температуры и влажности AM2315 также подключенный к i2c и 3.3v и сенсоры датчиков аммиака, сероводорода и метана. Все это прикрыто утеплителем на клейкой основе для отсечения тепла из помещения. Датчики дублируются для верификации показаний от AM2315 иногда наглухо виснущего.

С внутренней стороны расположены:

• Датчик метана (CH4) MQ4
• Датчик сероводорода (H2S) MQ136
• Датчик аммиака (NH3) MQ137
• Модуль барометр датчик давления BMP180
• Датчик температуры и влажности I2C AM2315
• АЦП модуль ADS1115 I2С, 4 канала, 16 бит
• 4-х канальний преобразователь логических уровней 5-3.3В, 3.3-5В для согласования сигналов устройств с разными напряжениями питания.

Датчики MQ запитаны от 5 вольт и их аналоговые выходы подключены к аналого-цифровому преобразователю ADS1115. Коммутация выполнена гибкими проводами и сведена на клемник для подключения межблочного пятижильного кабеля. Кабель сечением 0.75mm2 (можно было и потоньше, но только такой был), назначение жил: напряжения 0V, +5V, +3.3V и сигналы i2c шины SCL, SDA.

Место установки - панель ограждения балкона, в которую врезана установочная электрическая коробка без дна.

Изнутри и снаружи модуль прикрыт съемными пластиковыми вентиляционными колпаками.

Питание и реле

• Модуль питания AC/DC 220В/5В 0,6А HLK-PM01
• Модуль питания TSP-03 220В - 3.3В 3Вт
• I2C модуль для расширения выводов Arduino на PCF 8574T - управляет реле
• 8-ми канальний модуль реле

На клемник приходит кабель от блока наружних датчиков и уходит витая пара внутрь помещения на контроллер. По витой паре аналогично идет 0V, +5V, +3.3V и сигналы i2c шины SCL, SDA. Из верхнего шкафчика поступает 220в на преобразователи 5в и 3.3в, через реле подключен двухскоростной вентилятор TD-160/100 Silent.

Блок помещен в отдельный металлический шкафчик на одну DIN рейку.

Контроллер

Контроллер изначально был на макетной плате.

Контроллер оказался в установочной электрической коробке без дисплея.

Контроллер с датчиками установлен в углу комнаты.

• Wi-Fi модуль NodeMcu ESP8266 CP2102
• Датчик CO2 MH-Z19
• Датчик и температуры HTU21
• Модуль датчика температуры и влажности DHT22
• OLED Дисплей 1.3” 128x64 I2C

Код прошивки на github. Помимо рабочих функций в коде остаются закомментированные рудименты от часов реального времени, синхронизации их по NTP, датчика пыли.

Сохранение и мониторинг погодных показателей online

Данные с XML интерфейса контроллера складываются в MySQL и могут отображаться на сайте в виде графиков за день/неделю/месяц.

Также данные отправляются на сайт народного мониторинга, осуществляется выгрузка в сервис ThingSpeak и отображение на сервисе FreeBoard.

Веб-интерфейс управления, доступный на 80 порту по IP адресу контроллера, выглядит так:

Слева переключатели скоростей вентилятора (была реализована версия для двух вентиляторов в сумме дающих 4 скорости, но сейчас в наличии только 2 скорости одного вентилятора). В режиме AUTO скорости выбираются по заложеным в прошивке уровням показания датчика CO2. По показаниям датчиков MQ (аммиак, сероводород, метан) можно устанавливать уровни загазованности для отключения вентилятора.

Отдельный скрипт на домашнем сервере строит графики всех отслеживаемых показателей, а не только уличных:

Система приточной вентиляции

Воздух забирается через отверстие в наружней стене лоджии, прикрытое колпаком. На входе стоит фильтр класса G3, затем карманный фильтр класса G4 и оставлено место для установки угольного фильтра. Все это прокачивается вентилятором TD-500/150 производительностью 500 м³/час. Управление скоростью этого вентилятора происходит от двухканального реле темпаретуры. Датчики реле температуры расположены над вентилятором. На контроллер эта часть вентиляции не завязана и управляется исключительно из настенного щитка.

Подача воздуха в помещение осуществляется вентилятором TD-160/100 и управляется контроллером через блок реле. На воздухозаборнике установлен обратный клапан для пресечения потоков при выключенном вентиляторе.

Регулируемая анемостатом часть свежего воздуха остается в смежной с лоджией комнате, остальное уходит по вентканалу через стенку во вторую жилую комнату. Начиная с этих двух комнат вся квартира продувается и воздух удаляется через естественные вытяжки.