Obiectivul Proiectului

Acest proiect si-a propus sa optimizeze confortul termic al unei case cu calorifere electrice. Toate caloriferele aveau termostat, dar unul care ia in calcul doar temperature din interior, nu si diferenta dintre interior si exterior. Obiectivul a fost acela de a ajusta intensitatea temperaturii caloriferelor astfel incat sa se obtina confortul termic optim in fiecare incapere, luand in calcul atat temperatura in exteriorul locuintei, cat si nivelul de temperatura dorit in interior, in functie de destinatia incaperii, momentul zilei, intervalul de timp si conditiile de temperatura in care sunt deschise ferestrele si multi alti factori.

Solutie

Sistemul a fost proiectat astfel incat sa permita controlul de la distanta, programarea in avans pentru vacante si estimarea consumului viitor de electricitate pe baza datelor despre consum din lunile anterioare. De asemenea, este gandit sa fie un proof-of-concept pentru viitoare aplicatii, care sa permita utilizatorilor sa controleze de la distanta senzorii de monoxid de carbon, storuri elctrice, senzori anti-inundatie si sisteme anti-furt, folosind o aplicatie de pe smartphone.


Dezvoltarea acestui sistem a implicat achizitionarea unor statii meteo dotate cu senzori TFA, ce inregistreaza in fiecare minut temperature si umiditatea, si amplasarea uneia in fiecare din incaperile din casa. Apoi un modul RF foloseste un protocol radio 433.92 MHz pentru a comunica wireless cu o unitate centrala, ce consta dintr-un receptor si un emitator Raspberry Pi amplasate intr-o carcasa de router.

temperature2

Senzorul statiei meteo transmite temperatura catre receptorul Raspberry Pi. Unitatea centrala determina apoi daca este necesara oprirea caloriferului electric sau daca sa ajusteze intensitatea caldurii pe o scala de la 1 la 7 pentru a atinge o temperature in interior setata in prealabil. Calorifele sunt conectate la prize controlate la distanta de catre emitatorul Raspberry Pi din unitatea centrala.

 

Una dintre provocari a fost cauzata de interferentele cu protocolul radio, care au necesitat folosirea unui pre-filtru ca sa elimine cea mai mare parte din bruiajul de pe frecventa. Chiar si asa, o parte din bruiaj tot reusea sa treaca de filtru, astfel incat caloriferele nu porneau intotdeauna de la prima comanda venita de la emitatorul Raspberry. Aceasta problema a fost rezolvata printr-o a doua comanda, emisa la 5 secunde dupa prima, pentru asigurarea ca va fi perceputa de catre calorifere.

temperature2

Pilight Software

Versiunea 5 a Pilight a fost software-ul open source instalat pe dispozitivul Raspberry Pi, pentru a permite comunicarea prin protocolul 433 MHz protocol. Pilight a fost utilizat ca un plugin pentru Pimatic, un server si framework pentru automatizari pentru case pentru Raspberry Pi, ce ruleaza pe Node.js.


Aceasta solutie software permite utilizatorului sa defineasca reguli specifice, care reglementeaza felul in care functioneaza caloriferul electric din fiecare incapere, pe baza temperaturii interioare preferate, a diferentei de temperatura dintre interior si exterior, a modurilor preferate pentru dimineata, seara, vacante etc. De asemenea, detecteaza prezenta utilizatorului in casa pe baza smartphone-ului acestuia, astfel incat se pot programa setari suplimentare pentru cand utilizatorul este sau nu acasa.

Un alt senzor plasat la fereastra in fiecare incapere detecteaza daca aceasta este inchisa sau deschisa si aceasta informatie permite sistemului sa comute pe modul de ventilatie si sa opreasca emiterea caldurii pana cand fereastra este inchisa.

In afara de informatiile colectate de catre senzorii de temperatura din exterior, utilizatorul poate obtine si o reprezentare grafica a corelatiei dintre temperaturile exterioara si interioara si o estimare a costurilor viitoare pentru incalzire, pe zi / saptamana / luna / anotimp.

Acest sistem automat este controlat in intregime printr-o cheie wireless. Pentru asta si pentru a se evita ingineria inversa, ce consuma foarte mult timp, pentru prizele electrice, s-a folosit un receptor de antena SDR. Acesta captea, salveaza si cloneaza semnalul de la fiecare buton in parte ce controleaza prizele, apoi transmite semnalul catre cheia radio.

Folosind solutii si echipamente pre-existente, construirea intregului sistem de automatizare a presupus un buget mai mic de 200 de euro si a adus la performante ridicare in termeni de comfort si cost al energiei electrice: variatiile de temperature interioara au fost limitate la +/- 0.3 grade Celsius iar costul energiei pentru incalzire pe parcursul unui an a scazut cu 30%.