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淮北蔬菜大棚管如图所示,这是一个种多肉的大棚,为了控制温度,需要通过图中这个卷帘机收放“棉被”。卷帘机是一个三相异步交流电机。通过控制电机正反转,可以实现棉被的收放。本来,这个大棚卷帘是用一个正反转开关来控制的。
就是上图这种机械开关,原理非常简单,就是切换其中两相的线序,来实现正反转。显然,这个开关必须有人现场操作。
冬天气温低,每天日落后,需要下棉被,把棚子盖住,以便维持温度。第二天太阳出来后,再把棉被升上去。也就是说,这两个时间,必须有人到大棚来操作。日常还好,如果遇上节假日不在本地,就只能找个人来帮忙干这事情了。所以希望实现远程操作。
首先先去万能的淘宝搜一搜有没有成品,确实有各种品牌的电机正反转遥控开关,可以控制三相异步电机(需要接触器),但都是近距离无线遥控, 长也就几百米。不符合要求。
如图这种,控制范围标称1000米,空旷地(图来自这家淘宝店)。
考虑了一下,可以用智能插座控制接触器,搭一个互锁电路就可以,但这个配电箱里面没有零线,只有三个相线,没法用220V的设备(在另一个配电箱里,我用小米智能插座搭配一个三相接触器控制了暖风机启停)。另外我的水平也就是纸上谈兵,直接还是尽量少碰380V的配电箱为好。
综上所述,决定先装一个无线遥控开关,然后试着改造一下遥控器,遥控器这边是12V电池供电的,好改,也比较安全。于是买了一个遥控开关和两个遥控器,一个用于手动控制,一个用于改造。
请无视这混乱的接线,并相信这已经是我整理过一次的, 早来安装的电工接的比这还乱。
遥控器拆看看了一下,里面有四个按钮(只用到其中三个), ,和 @lordary 讨论了一下(同时得到了 @Tariel 和 synsun 的帮助),设计了电路:ESP8266,GPIO接三个继电器,继电器的常开触点接在原来开关的位置,这样继电器动作就相当于按下了按钮。剩下的就是写程序了。
焊元件过程中如上图。
硬件搞定了,接下来是软件部分,大棚所在地是个局域网,而且没有管理权,没法在路由器上做端口映射之类的。所以软件要分两部分,客户端在 ESP8266 上运行,连接到服务器上,上报状态并等待指令。服务端在一台有公网 IP 的 VPS 上运行,和 ESP8266 通信,并且提供一个 HTTP 接口,供 UI 调用。
客户端程序是一个状态机,状态转移图如下:
“按下”、“松开”实际上是操作继电器,达到按下、松开遥控器按钮的目的。本来还想做得复杂一点,在 ESP8266 上用实时时钟实现定时自动升降,但是由于没有安装限位开关,怕出问题也就算了。客户端用 lua 写成,除了上述这个状态机以外,还额外处理一下 wifi 连接,断线重连之类的事情,服务端 IP 硬编码在代码里,除非是在同一个局域网内篡改数据,否则应该不会被黑。服务端是用 golang 写的,刚学不久,就当练练手了,TCP 这边同一时刻只接受一个连接,提供的 HTTP 接口监听在 localhost,外面用 nginx 提供一个 HTML 页面用于控制,加上 HTTPS 和密码登录,安全性应该是足够了。
前面说到没有限位开关,于是在棚里装了一个摄像头专门来拍这个卷帘,操作的时候人工视频监控就好了。
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