Автор текста: CyberexTech
Приветствую, уважаемые читатели! Поддержание здорового микроклимата в ванной комнате — задача первостепенной важности. Избыточная влажность — главный враг, ведущий к появлению плесени на стенах, швах плитки и других поверхностях. Самый эффективный способ борьбы с сыростью — качественная принудительная вентиляция. Однако обычный вытяжной вентилятор, работающий по таймеру или вручную, часто не справляется с поддержанием оптимальных условий. Решением становится его интеллектуальная автоматизация. В этой статье я подробно расскажу, как своими руками превратить обычный вентилятор в «умное» устройство, способное самостоятельно поддерживать комфортную влажность и интегрироваться в систему умного дома. Вас ждет подробный гайд с фотографиями каждого этапа работы.
❯ Выбор устройства для модернизации
В качестве основы для нашего проекта был выбран вытяжной вентилятор AURAMAX OPTIMA 5 от бренда «ЭРА».
Его ключевые технические параметры:
Внешний вид устройства представлен на фото ниже:
Конструкция вентилятора оказалась очень удобной для доработки: на лицевой панели есть специальная прорезь, идеально подходящая для установки датчика температуры и влажности. Однако внутреннее пространство корпуса сильно ограничено, что стало основным вызовом при проектировании управляющей электроники. Это потребовало создания компактной и эффективной платы, о разработке которой пойдет речь далее.
❯ Проектирование и схемотехника
Сердцем будущего умного устройства выбран популярный и недорогой микроконтроллер ESP8266, обладающий встроенным модулем Wi-Fi. Это позволяет устройству работать как автономно, так и в составе экосистемы умного дома.
Из-за жестких ограничений по пространству для блока питания было применено бестрансформаторное решение на основе импульсного стабилизатора LNK306GN. Для коммутации нагрузки (самого вентилятора) используется схема на симисторе с оптопарой. Полная принципиальная схема системы управления представлена ниже.
В схеме задействованы следующие ключевые компоненты:
• Датчик DHT22 для измерения температуры и влажности.
• Пьезоэлектрический зуммер для звуковой индикации включения/выключения.
• Датчик перехода через ноль на оптопаре (U2). Изначально он планировался для реализации плавного регулирования скорости (симисторной фазовой регулировки), но вычислительной мощности ESP8266 для этой задачи в реальном времени оказалось недостаточно. Для такой функции лучше подойдет отдельный маломощный MCU (например, Attiny). В текущей реализации датчик используется для точного включения симистора в момент перехода сетевого напряжения через ноль, что увеличивает срок службы вентилятора и снижает помехи.
Осциллограмма сигнала с этого датчика:
Сигнал датчика перехода через ноль
Блок питания на LNK306GN формирует стабильное напряжение 3.3В, необходимое для ESP8266 и периферии. Выходное напряжение задается делителем на резисторах R1 и R5. Силовая часть для управления вентилятором собрана по классической и надежной схеме: оптопара MOC3052 (U3) обеспечивает гальваническую развязку, а симистор BT136 (Q1) коммутирует нагрузку. Ниже показаны результаты разводки печатной платы и ее 3D-визуализация.
Топология печатной платы:
3D-рендеринг готовой платы:
❯ Изготовление платы в домашних условиях
Для создания прототипа платы был использован метод лазерной ЛУТ (лазерно-утюжной технологии) с применением компактного лазерного гравера. Это позволяет получить качественные дорожки даже дома.
На фото ниже — процесс экспонирования фоторезиста лазером с длиной волны 445 нм:
После экспонирования плата проявляется в растворе кальцинированной соды (карбоната натрия).
Вот как выглядит плата после проявления фоторезиста:
После травления и монтажа всех компонентов по схеме была проведена обязательная отладка и тестирование. Поскольку плата содержит цепи под высоким напряжением 220В, для безопасности и повышения надежности на силовую часть была нанесена паяльная маска. Крайне важно перед установкой в корпус провести нагрузочное тестирование, например, с лампой накаливания на 60Вт, включенной последовательно в цепь. Не забывайте о мерах электробезопасности при работе с сетевым напряжением!
Обратите внимание: Как узнать свой номер телефона у разных операторов с помощью ussd-команды?.
❯ Сборка и монтаж в корпусе вентилятора
После успешных испытаний собранная плата аккуратно размещается внутри корпуса вентилятора AURAMAX OPTIMA 5. Датчик DHT22 выводится в специальную прорезь на лицевой панели для точного измерения параметров воздуха в помещении.
Финальное расположение платы управления внутри корпуса:
❯ Программная часть и интеграция
Устройство работает на собственной прошивке, написанной в среде Arduino IDE. Исходный код будет доступен по ссылкам в конце статьи.
Настройка осуществляется через веб-интерфейс. При первом включении устройство создает открытую точку доступа CYBEREX-SmartFAN. Подключившись к ней, пользователь попадает на страницу авторизации (пароль по умолчанию «admin»). В интерфейсе можно задать параметры автоматической работы (пороги влажности для включения/выключения), настроить подключение к домашней Wi-Fi сети и параметры MQTT.
Страница входа и главный экран веб-интерфейса:
Настройки автоматического режима и передачи данных:
Настройка параметров Wi-Fi подключения:
Устройство поддерживает работу по протоколу MQTT, что позволяет легко встроить его в популярные системы умного дома, такие как Home Assistant. Данные передаются в удобном JSON-формате. Пример сообщения в топик «yourrootname»/jsondata:
{
"с": "закрыть",
«Температура»: «29.00",
«Хм»: «49,70",
«Один 1",
"h_on": "65.00",
"h_off": "52.00",
«Уровень вентилятора»: «0,00"
}
Управление вентилятором осуществляется отправкой команд в топик «yourrootname»/control:
0 – переключить состояние вентилятора (вкл/выкл);
1 – Включить автоматический режим;
2 – Выключить автоматический режим.
Для удобства в Home Assistant реализован механизм автообнаружения (MQTT Discovery), который автоматически создает все необходимые сущности. Пример карточки для панели управления:
График изменения влажности, записанный системой:
Код для создания аналогичной карточки в интерфейсе Home Assistant:
Тип: Сущность
сущность:
- Сущность: switch.f_onoff
Название: Управление вентилятором
- Сущность: Sensor.smart_fan_temp
Название: Температура
- Сущность: Sensor.smart_fan_hum
Название: Влажность
- Сущность: switch.smart_fan_auto_switch
Название: Автоматический режим
- Сущность: Sensor.smart_fan_hum_on
Название: На пороге
- Сущность: Sensor.smart_fan_hum_off
Название: порог отключения
Название: вентилятор для ванной комнаты
❯ Итоги и экономическое обоснование
В результате мы получили полностью функциональную систему автоматизации вентиляции, которая эффективно поддерживает влажность в заданных пределах, предотвращая появление плесени.
Главные преимущества решения:
• Работа как в автономном режиме, так и в составе умного дома.
• Значительная экономия по сравнению с готовыми коммерческими аналогами.
Давайте посчитаем примерную стоимость проекта (цены ориентировочные):
Микроконтроллер ESP8266 — 1 штука: 94 рубля или $1,07 USD
Контроллер питания LNK306GN-TL — 1 шт.: 95 рублей или $1,09 USD
Датчик температуры и влажности DHT22 (AM2320) — 1 шт: 98 рублей или 1,12 доллара США
Оптопара MOC3052 с симисторным выходом — 1 шт: 141 рубль или 1,61 USD
Силовой триак BT136-600(ТО-252) - 1 шт.: 9 рублей или 0,10 доллара США
Вентилятор AURAMAX OPTIMA 5 — 1 шт: 890 рублей или $10,17 USD
Дополнительные комплектующие и материалы: ~200 рублей или 2,29 доллара США
Итого: примерно 1327 рублей или 15,17 долларов США
Для сравнения: стоимость готовых вентиляторов со встроенным датчиком влажности (без возможности интеграции в умный дом) начинается от 2900-3000 рублей (~$33). Таким образом, DIY-подход позволяет сэкономить более 50% средств, получив при этом устройство с гораздо broader функционалом и возможностью глубокой интеграции.
Если материал был вам полезен, поддержите проект лайком. Ваши вопросы и дополнения жду в комментариях. Удачи в творчестве!
Полезные ссылки по теме:
Лазерный DIY или как сделать качественные платы с помощью дешевого гравировального станка;
Проект GitHub;
Проектирование печатных плат (KiCAD);
Исходный код Microsoftware (прошивка).
Статья подготовлена для читателей Timeweb Cloud и Pikabu. Больше интересных материалов и новостей из мира технологий вы найдете в нашем блоге на Хабре и Telegram-канале.
Если у вас есть интересный опыт или проект, которым вы хотите поделиться с аудиторией, мы всегда рады новым авторам. Напишите нам!
Используя рекомендуемую ссылку на облачный сервис Timeweb Cloud, вы можете поддержать автора этого проекта.
[Мой] Гаджет Умный дом Сеть времени Arduino Электронные технологии DIY Самодельная сборка Long Post 9Больше интересных статей здесь: Гаджеты.
Источник статьи: Делаем вентилятор умным или как улучшить микроклимат в ванной комнате с помощью домашней автоматизации.