Bluetooth-термостат с управлением освещением и вентиляцией на Arduino Nano

Компоненты и материалы

Компонент	Количество	Примечание
Arduino Nano R3	1	Основной контроллер
Bluetooth-модуль HC-05	1	Беспроводное управление
Цифровой термометр DS18B20 (1-Wire)	1	Датчик температуры
OLED-дисплей 128×64 I2C (двухцветный)	1	Поддерживается библиотекой u8glib
4-канальный I2C релейный модуль (ControlEverything.com)	1	Управление нагрузками

Приложения и сервисы

• Morich Serial Bluetooth Terminal (Android)
• Arduino Bluetooth Control Device (Android)

О проекте

Введение

Простой, но полезный DIY-термостат на Arduino с Bluetooth-управлением. Умный алгоритм термостата управляет газовым котлом, а реле переключают кухонное освещение и вентилятор ванной комнаты. Управление возможно как с кнопок на устройстве, так и с Android-устройства или компьютера через Bluetooth. Реализованы версии для Цельсия и Фаренгейта. Все детали выполнены вручную.

Проект разработан на Arduino Nano (или старших платах), использует датчик Dallas DS18B20, Bluetooth-адаптер HC-05/06, I2C OLED-дисплей 128×64 (поддерживается u8glib — можно использовать другие LCD/OLED).

Режимы работы котла

1. Разовый нагрев (15 мин) — таймерный режим, удобен весна/осенью вечерами.
2. Режим термостата (приоритетный) — целевая температура сохраняется в EEPROM.

Алгоритм защиты котла

Частое кратковременное включение/выключение сокращает ресурс газового котла. Для предотвращения этого используются корректировочные коэффициенты — они задают величину перегрева и остывания. При более низких температурах корректировка больше, так как стены холоднее и интенсивнее забирают тепло от нагретого воздуха, усиливая описанный эффект.

Обнаружение открытого окна

Если за минуту температура падает минимум на 0.2 °C (0.36 °F) — срабатывает «Window Alert»: отопление останавливается или не запускается, вентилятор включается для проветривания. Когда воздух нагревается минимум на 0.12 °C (0.216 °F) за счёт теплоёмкости помещения — система возвращается в нормальный режим, тревога сбрасывается.

Обнаружение ошибок

Температура ниже 0 °C (32 °F) или выше 40 °C (104 °F) трактуется как неисправность (поломка датчика, разбитое окно, пожар и т.д.) — все устройства отключаются.

Bluetooth-коммуникация

Android-приложение с 8 кнопками отправляет буквенные коды: заглавные — включение, строчные — выключение (A/a — таймерный нагрев, B/b — вентиляция, C/c — освещение и т.д.).

Также поддерживается «гиковский» режим: обмен данными через любой Bluetooth-терминал (Android-приложение или Serial Monitor Arduino IDE). Контроллер автоматически отправляет отчёты о температуре каждую минуту и мгновенные уведомления о событиях (включение/выключение устройств, срабатывание термостата и т.д.).

Коды управления

Принимаются двухзначные числовые коды «XY» (X — код устройства, Y — код операции):

• 30, 31, 32 — освещение: выкл / вкл / инверсия
• 40, 41, 42 — вентиляция: выкл / вкл / инверсия
• 50, 51, 52 — разовый нагрев (15 мин): выкл / вкл / инверсия
• 10–24 — целевая температура для термостата (°C)
• r — отчёт о состоянии устройств
• w — ручное отключение «Window Alert»
• A–H / a–h — коды, совместимые с GUI-приложением

Версия для Фаренгейта

Все корректировочные переменные, опорные значения и коэффициенты пересчитаны. Изменены коды устройств:

• 1 — Освещение (10: выкл, 11: вкл, 12: инверсия)
• 2 — Вентиляция
• 3 — Отопление
• 50–76 — целевые температуры (°F)

Продолжение проекта

UPDATE: Полная система домашней автоматизации со встроенным Bluetooth-каналом и голосовым управлением!

Библиотеки и ссылки

DallasTemperature, elapsedMillis, OneWire, SoftwareSerial, olikraus/u8glib

Для настройки кнопок на одном аналоговом входе: туториал

Исходный код

Две версии скетча (Celsius и Fahrenheit) с подробными комментариями, модульной структурой и пояснениями логики работы. Код доступен в разделе Code проекта.

Схемы

Схема сборки на макетной плате и вариант для пайки.