Добовий таймер, з глобальним керуванням "HomeTimerV1"

Шановне співтовариство яким подобається збирати схеми власноруч, пропоную до вашої уваги черговий аматорський варіант схеми – таймера.

Під час розробки цієї програми, ідея була використати цей таймер у пташнику.

Проте цей таймер не є специфічним, с можливістю застосування лише для пташника.
Цю схему з таймерами та термостатами , можна використовувати для різних напрямків.
За функціональністю програму можна застосовувати як для пташника так і гідропоніки. 

Включати освітлення, підсвічування, обігрівачі, насоси, та і загалом які завгодно електроприлади, яким потрібно керування від таймера та термостата.

При бажанні, можна буде погодувати кілька разів на день, собачку або єдиного курчати,
також можна багаторазово щось поливати або вмикати вимикати світло.
Із загальним застосуванням цієї схеми все як би просто,
а ось можливості управління,
налаштувань та спостереження за процесами, це тут уже реалізовано цікавіше.
У наявному мобільному додатку "HomeTimerV1", функції налаштування та керування всі виконуються з мобільного телефону.
Спостерігати за процесом праці таймера можна також з мобільного телефону,
ще інформація частково дублюється на підключений до схеми РК-дисплей.

Є 2 варіанти зв'язку з мобільним додатком у телефоні, Bluetooth та WiFi.
По bluetooth каналу, цей варіант гарний, так би мовити при першому пуску схеми, і локальному використанні,
його перевага – це простота.
Найбільш цікавий варіант Wi-Fi зв'язку, для глобального спостереження та управління.
Але для користування Wi-Fi не так все просто як з Bluetooth каналом, доведеться трохи більше витратити час на налаштування Wi-Fi з'єднання , та на мою думку це того варте.

Це вже моя друга схема глобального керування (перша "термостат для газового котла"), досвідтрохи є, всі етапи налаштувань, які тут потрібні, я вже кілька разів випробував сам, і далі про це розповім Вам також.

І так, спочатку пропоную розглянути схему.

Fuse:

 

Информация на дисплее

Інформації тут небагато.
р.1 Поточний час.
р.2 Позначення Зачинено або Відчинено “Дверцята” (за датчиками G1,G2)
р.3 Позначення стану датчика освітлення FR-1.
р.4 Стан реле таймерів
р.5 Поточна температура термометрів-термостатів №1, №2.

Компоненти схеми, модуль U-2:
Для Bluetooth з'єднання, підійде будь-який модуль Bluetooth SPP (Serial Port Protocol), типу НС05 або JDY31, підключається до UART на швидкості 9600. (встановлюється швидкість командою “AT+BAUD=9600”).
Модуль ESP-01(U-2), перед установкою, у нього все потрібно перевіряти через термінал, швидкість спілкування 9600 (встановлюється командою “AT+UART_DEF=9600,8,1,0,0”).
І якщо у схемі не використовуватиметься мікросхема реального часу DS1307.

Тоді додатково потрібно перевірити, чи підтримує ESP-01 запити реального часу.
Перевіряється все парою команд “AT+CIPSNTPCFG=1,2” та “AT+CIPSNTPTIME?”
Приклад отриманої відповіді модуля “+CIPSNTPTIME:Thu Dec 29 15:52:48 2023”
Якщо відповіді немає, то можливо, потрібно зробити перепрошивку ESP-01.
Як перепрошити новою прошивкою описано тут, також там є архів із програмою та потрібною прошивкою.
SDK версію прошивки модуля ESP-01, перевірити командою “AT+GMR”.
Прошивка із архіву версії “SDK version:2.1.0(116b762)“.
Ще раз, якщо в схемі буде використовуватися U-3 (DS1307), тоді яка версія SDK у ESP-01 можна не цікавитися )).
У чому сенс підключати DS1307, або не підключати?
Адже ESP-01 і без того стабільно контролює реальний час!
Але ідея в тому, що не виключено варіант, що таймер може тривалий час працювати без інтернету, тобто автономно.
А якщо у схемі є DS1307, за стабільність роботи таймера можна не перейматися. Таймер увесь час продовжуватиме виконувати свої функції .

PWM канал у схемі;
Таймер №4 керує паралельно двома виходами.
Перший на роз'ємі XR-3 →4 пряме керування увімкнення вимкнення реле.
Другий XR-3 → 5 PWM керування, призначений для створення ефекту “сутінки-світанок”. Принцип роботи при вмиканні PWM каналу таймера №4
яскравість освітлення збільшується протягом 5 хв. від 0 до 100%,
при вимиканні від 100% до 0% за 10 хв.
Як приклад, схема підключення PWM ключа до XR-3 →5 може бути така.

Термостати: працюють окремо і автономно, ніяких програмних зв'язків із таймерами немає. У випадку віддаленого керування, показання температури на дисплеї, щонайменше добре допомагають оцінювати температурну ситуацію у приміщенні та на вулиці.
Світлодіод SL-1 у схемі виконує роль “індикатора” встановленого зв'язку з глобальною мережею (повільно блимає).

Перемикач S-1, можна перемкнути, якщо ESP-01 не використовується (але це не обов'язково, просто була думка, щоб запити до ESP-01 не формувалися “марно”, вимикати їх, проте практично, такі "порожні" команди до ESP-01
ніяк не впливають на працю таймера).
Кнопки:
Кн-1 включає реле таймера №5 (керування дверцятами), за схемою вихід на контакт XR-3 →6.
Кн-2 при утриманні включає вихід таймера №1 (годівниця) , за схемою вихід контакту XR-3 →1.
Кн-3 вмикає-вимикає вихід таймера №3 (режим. тригер), за схемою вихід на контакт XR-3 →3.

Мобільна програма:
У програмі кількість добових таймерів становить 5 шт.
Кожен таймер має меню налаштувань, у якому робиться налаштування часових проміжків, є можливість тимчасового програмного перемикання (реверс реле) і опция постійного відключення кожного реле каналу таймера.
Також таймери №2….№5 взаємодіють із датчиком освітлення, і опция розрахунку часу настання сутінків та світанку - “астро-час”.
Таймер №1 з чотирма тимчасовими періодами (крок 1 хв.), та увімкнення - вимкнення кожного періоду від 1 до 600 сек., вихід XR-3 →1.
Таймер №2, №3 мають три добові періоди (крок 1 хв.), встановлення часу кожного періоду може проводитись у будь-яких комбінаціях, “між добовий” перехід передбачений програмно .
Таймер №3 від Кн-3 може керуватися вручну, вихід XR-3 →2 і вихід XR-3 →3.
Таймер №4, має два добові періоди (дискретність установки 1 хв.), що налаштовуються, релейний вихід XR-3 →4, PWM вихід XR-3 →5.
Таймер №5, у цій схемі вмикає реле відкриття-закриття "дверцята", зупинка по датчиках кінцевих положень (у разі несправності кінцевих датчиків, зупинка по таймеру 3 хв.).
Термометри термостати 2шт.

Далі опис мобільного додатка "HomeTimerV1".
На екрані відображено всі дані, які становлять інтерес для аналізу та оцінки стану справ у реальному часі.
При користуванні додатком, написи та графічні малюнки, розраховую що вони мають бути зрозумілі будь-якому користувачеві.

Стисло про меню налаштувань.
Кнопка “EDIT” має дві функції,
п.1 – при короткому натисканні активується для редагування (п.3, п.4) сенсорний екран телефону.
п.2 - при тривалому натисканні (близько 2х сек) відбувається вхід у загальні налаштування зовнішніх комунікацій.
п.5 Відображає режим з'єднання WiFi або Bluetooth .
п.6 Відомості про час останнього оновлення.

п.2.1 Користувач робить вибір методу зв'язку до схеми таймера, WiFi або Bluetooth
п.2.2 Запис у пам'ять телефону Channel ID - Write API для зв'язку з хмарним сервісом ThingSpeak™ (для запису в мікроконтролер ID - API, використовуйте мобільну програму "AT-tester" з підключенням схеми таймера через Bluetooth ).
п.2.3 Можливість відправлення даних мобільного додатка в месенджер (інфа може становити цікавість тільки для першого запуску або налагодження програми)
п.2.4 Під час роботи з хмарним сервісом “ThingSpeak™” , може знадобитися коригування часового поясу (потрібно це чи ні , побачите у рядку п.6)
п.2.5 Посилання на публікацію від автора та обговорення у форумі.
п.2.6 Можливість дистанційної встановлення та перевірки реального часу у схемі таймера.
п.2.7 У цьому пункті можна відредагувати рядок заголовка на головному екрані.
п.2.8 Внесіть відомості, чи використовується у схемі DS1307.

Після короткого натискання п.1 кнопки “EDIT”, буде доступне меню п.3.

п.3.1 Інформація налаштування від “фотодатчика” та його стан.
п.3.2 Інформація про стан за розрахунковим “астро-часом”.
п.3.3 Стан у якому перебувають “дверцята” (визначається схемою МК , по датчикам схеми G1-G2)
п.3.4 Інформація у якому стані знаходяться реле (5 шт.) у схеми таймера (приклад на малюнку, п.3.4.1 не включено, але в очікуванні команди на включення, п.3.4.2 канал відключено програмно, п.3.4.3 включено, та в очікуванні команди на включення)
п.3.5 Візуальна інформація налаштувань та поточної температури, термометрів термостатів №1 та №2.
п.3.6 Подання дистанційної команди на закриття або відкриття "дверцят".
п.3.7 п.3.8 Меню налаштувань для термостатів №1 та №2
п.3.9 Встановлення порога датчика освітлення (п.3.1).
п.3.10 Запит на відображення “історії включення, астро та фото датчиків” (мах. 10 останніх записів)
п.3.11 Вихід в головний екран.
п.3.12 Встановлення температурного порога термостату.
п.3.13 Налаштування дельти термостату.
п.3.14 Програмне вимкнення термостата (вимкнення керуванням реле)
п.3.15 Тимчасове перемикання реле термостату (інверсія) .

Меню таймеров п.4 .

п.4.1 Відображуваний графічний сектор встановленого часового відрізку. (тимчасовий відрізок №1 червоний, №2 зелений, №3 помаранчевий)
п.4.2 Місце відображення включених параметрів , таких як "програмне вимкнення", "реверс", "взаємодія з астро-фото".
п.4.3 Жовта рисочка - реальний час на цей момент на циферблаті.
п.4.4 Перехід у наступне меню до налаштувань (які далі будуть відображені у п.4.2)
п.4.5 Установки тимчасових відрізків таймерів, включення (час №1) та відключення (час №2) кожного періоду.
п.4.6 Тимчасове перемикання (інверсія) реле таймера
п.4.7 Програмне вимкнення каналу таймера (вимкнення керуванням реле)
п.4.8 Програмна взаємодія роботи таймера з п.4.8.1 розрахунковим “астро-часом” п.4.8.2 з датчиком освітлення (п.3.1)

Ось так, майже все головне про додаток "HomeTimerV1", я і описав вище.
Ще для глобального керування таймером потрібно зареєструвати, та використовувати тут обліковий запис у сервісі “ThingSpeak™” .
Про реєстрацію я не робитиму покрокового опису, цієї інформації достатньо і без мене в інтернеті.
Тут я лише наведу приклад малюнками, як у мене зроблено налаштування каналів зв'язку.

У Вашому профілі буде 4 канала, два з них задіються в цьому пристрої

Перше налаштування, встановити потрібну кількість ячеек.

Друге, надати спільний доступ до каналів.

Зі сторінки ключі API, використовувати таку систему підбору пар ID – API, як на малюнку нижче.

Це потрібно щоб обмін інформацією, працював реверсом як на малюнку нижче

У мікроконтролері також потрібно записувати для WiFi ім'я та пароль, і для ThingSpeak™ свій Channel ID і API Key. Щоб спростити цю процедуру, використовуємо мобільну програму "AT-tester", там є меню з полями для запису всіх цих даних у мікроконтролер.

Щоб додатком "AT-tester" записати інформацію в МК, для цього до схеми ATmega32 замість ESP-01 підключити модуль Bluetooth (тимчасово).

Тепер фінальний вердикт, до всього, що я описав і намалював вище.
Схема та програма таймера на цей момент пройшла налагодження та всі випробування тільки в симуляторі.
В реальному залізі ця схема ще не працювала!
Зі свого боку маю оптимізм, що буде все гаразд.
Однак це нічого не означає, і якщо Вас таки зацікавила ця схема,
і Ви наважитеся її зібрати, я все ж  хочу Вас попередити, що працюючого примірника цього таймера ще немає "на світі" :(.
Так шо дуже ризикуєте, виконуючи роль першопроходця :).

Подяка всім архітекторам та розробникам:
*Массачусетському технологічному інститутові, за підтримку середовища візуальної розробки android-застосунків —MIT App Inventor.
*Компанії Labcenter Electronics пакет ( САПР ) Proteus Design Suite.
*HP InfoTech S.R.L. інтегроване середовище розробки CodeVisionAVR.

Посилання на тему таймера:
Мобільний додаток "HomeTimerV1" (файл .АРК)
Мобільний додаток "AT-tester" (файл .АРК).
Прошивка та протеус до схеми таймера (архів)
Повідомлення  в форумі із засобами перепрошивці SDK ESP-01.
Тема в форумі  "HomeTimerV1"