描述

您有沒有想過您的鍋爐何時(shí)以及為什么要運(yùn)行并為您的家供暖？你想用 Arduino 自動(dòng)化你的加熱系統(tǒng)嗎？OpenTherm 防護(hù)罩專為您設(shè)計(jì)。它將允許您使用 Arduino 監(jiān)控和控制您的 OpenTherm 鍋爐。

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可能的 OpenTherm 屏蔽設(shè)置

背景

去年，我想將我的燃?xì)饧訜徨仩t與壁爐調(diào)節(jié)器結(jié)合起來。我的 BAXI 鍋爐和恒溫器非常智能，所以我很自然地想擴(kuò)展鍋爐來控制壁爐。我厭倦了所有那些允許我這樣做的昂貴的官方 BAXI 擴(kuò)展。

因此，我為自己構(gòu)建了一個(gè)OpenTherm 網(wǎng)關(guān)，它允許我攔截恒溫器和鍋爐之間的通信，并放置一個(gè)可以點(diǎn)燃鍋爐或使用壁爐熱量的算法——[關(guān)于調(diào)節(jié)器的更多信息]。

由于有很多人想要類似的東西，我決定創(chuàng)建一個(gè)模塊——Arduino shield——這將使任何人都可以很容易地控制他們的房子供暖。

盾牌有什么用？

• 使用現(xiàn)有的 OpenTherm 恒溫器創(chuàng)建您自己的基于 Arduino 的鍋爐。最不可能有人會(huì)這樣做，但這是可能的。
• 使用防護(hù)罩構(gòu)建您自己的基于 Arduino 的恒溫器，以完全接管您的鍋爐和家庭供暖。非常適合家庭自動(dòng)化。此應(yīng)用只需要一個(gè)外部 5V 電源。
• 在現(xiàn)有鍋爐和恒溫器之間的管道中放置一個(gè) OpenTherm 防護(hù)罩，并創(chuàng)建一個(gè)監(jiān)視器來觀察鍋爐何時(shí)以及如何為您的家供暖。您甚至可以攔截通信，例如無線控制加熱。
• OpenTherm 允許擁有一個(gè)與鍋爐和恒溫器通信的中間人（網(wǎng)關(guān)）設(shè)備。這就是我使用屏蔽創(chuàng)建OpenTherm 調(diào)節(jié)器的方式。

可用數(shù)據(jù)和命令

• 室內(nèi)溫度
• 室溫設(shè)定點(diǎn)
• 加熱水溫度
• 回水溫度
• 生活熱水溫度*
• 生活熱水壓力*
• 生活熱水流量*
• 室外溫度*
• 鍋爐狀態(tài)（運(yùn)行/未運(yùn)行/錯(cuò)誤）
• 調(diào)制電平
• 排氣溫度*
• 統(tǒng)計(jì)鍋爐運(yùn)行了多長時(shí)間

* 請(qǐng)注意，這些僅在您的鍋爐配備了必要的附件時(shí)可用

建造盾牌

電子電路基于使用 PIC 微控制器的OpenTherm 網(wǎng)關(guān)項(xiàng)目。我已經(jīng)為 Arduino 進(jìn)行了調(diào)整，并創(chuàng)建了一個(gè)很好的 Arduino UNO 兼容布局。

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OpenTherm 屏蔽示意圖

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您可以使用上述原理圖和Gerber 文件自行創(chuàng)建屏蔽。我正在通過PCBWay制造我的電路板- PCB Prototype the Easy Way。您可以讓他們?cè)谝恢軆?nèi)創(chuàng)建和運(yùn)送這些漂亮的藍(lán)色美女。藍(lán)色阻焊層與基礎(chǔ)綠色同價(jià)！我也喜歡他們的客戶服務(wù)，沒有什么問題。或者您可以訂購預(yù)先包裝好的DIY 套件。

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使用防護(hù)罩創(chuàng)建恒溫器

第一個(gè)示例將向您展示如何使用防護(hù)罩創(chuàng)建您自己的自定義恒溫器。你需要什么：

• OpenTherm 鍋爐
• Arduino UNO、WeMos D1 或任何 Arduino UNO 兼容板。該板的唯一要求是支持引腳 2 和 3 上的引腳中斷。
• 5V電源。在此設(shè)置中不需要 24V 電源，因?yàn)橹挥性谂c恒溫器通信時(shí)才需要它。

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OpenTherm 護(hù)罩作為恒溫器

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如上圖所示將您的鍋爐與 Arduino OpenTherm 屏蔽連接，將屏蔽連接到您的 Arduino 上，您就可以開始編程了。Arduino OpenTherm IO 庫包含以下示例，向您展示如何與鍋爐進(jìn)行通信。

void loop() {
 if (OPENTHERM::isIdle()) {
   message.type = OT_MSGTYPE_READ_DATA;
   message.id = OT_MSGID_SLAVE_CONFIG;
   message.valueHB = 0;
   message.valueLB = 0;
   Serial.print("-> "); 
   OPENTHERM::printToSerial(message); 
   Serial.println();
   OPENTHERM::send(BOILER_OUT, message); // send message to boiler
 }
 else if (OPENTHERM::isSent()) {
   OPENTHERM::listen(BOILER_IN, 800); // wait for boiler to respond
 }
 else if (OPENTHERM::getMessage(message)) { // boiler responded
   OPENTHERM::stop();
   Serial.print("<- ");
   OPENTHERM::printToSerial(message);
   Serial.println();
   Serial.println();
   delay(100); // minimal delay before next communication
 }
 else if (OPENTHERM::isError()) {
   OPENTHERM::stop();
   Serial.println("<- Timeout");
   Serial.println();
 }
}

首先，使用OPENTHERM::isIdle檢查是否沒有掛起的命令。如果沒有，您可以發(fā)送下一個(gè)。在此示例中，您請(qǐng)求從屬配置標(biāo)志。如果命令成功發(fā)送，您必須開始使用OPENTHERM::listen調(diào)用監(jiān)聽來自鍋爐的回復(fù)。方法OPENTHERM::getMessage只要有來自從站的待處理回復(fù)，并且如果出現(xiàn)問題或發(fā)生超時(shí)，方法OPENTHERM::isError 就會(huì)返回 true。該庫包含 OpenTherm 消息結(jié)構(gòu)，其中包含來自協(xié)議的解碼數(shù)據(jù)，因此您根本不需要關(guān)心格式。簽出源代碼這是有據(jù)可查的。所有類型的消息都列在常量中，或者您可以查看OpenTherm 文檔。

struct OpenthermData {
 byte type;
 byte id;
 byte valueHB;
 byte valueLB;
  
 float f88();
 void f88(float value);
  
 uint16_t u16();
 void u16(uint16_t value);
  
 int16_t s16();
 void s16(int16_t value);
}

使用屏蔽創(chuàng)建監(jiān)視器、網(wǎng)關(guān)或調(diào)節(jié)器

第二個(gè)示例將向您展示如何將中間人設(shè)備連接到 OpenTherm 總線以監(jiān)控鍋爐和恒溫器或攔截它們的通信。你需要什么：

• OpenTherm 恒溫器
• 24V 500mA 電源

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OpenTherm shield 作為網(wǎng)關(guān)/調(diào)節(jié)器

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如上圖所示，將屏蔽連接到鍋爐和恒溫器之間的總線。您可以看到它中斷了這兩個(gè)設(shè)備之間的總線。現(xiàn)在您的通信中斷了，除非您將網(wǎng)關(guān)軟件上傳到您的 Arduino 中，該軟件會(huì)將命令和回復(fù)從恒溫器轉(zhuǎn)發(fā)到鍋爐，反之亦然。在Arduino OpenTherm IO 庫中再次有一個(gè)很好的例子。

void loop() {
 if (mode == MODE_LISTEN_MASTER) {
   if (OPENTHERM::isSent() || OPENTHERM::isIdle() || OPENTHERM::isError()) {
     OPENTHERM::listen(THERMOSTAT_IN);
   }
   else if (OPENTHERM::getMessage(message)) {
     Serial.print("-> ");
     OPENTHERM::printToSerial(message);
     Serial.println();
     OPENTHERM::send(BOILER_OUT, message); // forward message to boiler
     mode = MODE_LISTEN_SLAVE;
   }
 }
 else if (mode == MODE_LISTEN_SLAVE) {
   if (OPENTHERM::isSent()) {
     OPENTHERM::listen(BOILER_IN, 800); // reply need to be send back in 800ms
   }
   else if (OPENTHERM::getMessage(message)) {
     Serial.print("<- ");
     OPENTHERM::printToSerial(message);
     Serial.println();
     Serial.println();
     OPENTHERM::send(THERMOSTAT_OUT, message); // send message back to thermostat
     mode = MODE_LISTEN_MASTER;
   }
   else if (OPENTHERM::isError()) {
     mode = MODE_LISTEN_MASTER;
     Serial.println("<- Timeout");
     Serial.println();
   }
 }
}

網(wǎng)關(guān)只是開始監(jiān)聽恒溫器命令。如果檢測到請(qǐng)求，它將對(duì)其進(jìn)行解析并將其轉(zhuǎn)發(fā)給鍋爐。網(wǎng)關(guān)現(xiàn)在將開始監(jiān)聽鍋爐回復(fù)。如果在 800 毫秒內(nèi)收到回復(fù)，網(wǎng)關(guān)會(huì)將回復(fù)轉(zhuǎn)發(fā)回恒溫器。恒溫器和鍋爐都不會(huì)知道它們之間有什么額外的東西。正如您所看到的，有足夠的空間來編寫您自己的代碼，這些代碼可以捕獲消息并從中讀取有用的信息（狀態(tài)、溫度、壓力、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)……）。您甚至可以覆蓋或丟棄您不喜歡的請(qǐng)求或回復(fù)。

如您所見，與您的智能供暖系統(tǒng)進(jìn)行通信并使其更加智能非常容易。在下一篇文章中，我將在我的OpenTherm 調(diào)節(jié)器中向您展示該硬件的更多實(shí)際用法。