描述

介紹

這個故事是關于如何構建一個愚蠢的廉價但非常酷的模塊化 WiFi 智能恒溫器。

我設計了這個恒溫器的架構，牢記“無服務器”方法。通信基礎設施、集成流程和 UI 可以部署和運行在：

• 免費云服務的任意組合
• 任何私有云平臺
• 任何 Raspberry Pi（在最小的零 W 上測試）或其他家庭服務器：提供docker指令讓您也可以測試此設置

核心模塊：外部單元+內部單元

我的智能恒溫器的“核心模塊”很便宜，但仍然有：

• 超酷的顯示器
• 基本物理控制
• 通過 MQTT完成wifi 控制

它由三部分組成：一個 Shelly 1（10 美元）、一個 M5Stack ATOM 矩陣（9 美元）和一個 M5Stack ENV 單元（5 美元），材料清單總計 24 美元。

沒有面包板和電線，沒有原型板，不需要焊料。它必須是一個干凈的工作，準備生產！

我的恒溫器的外部裝置是Shelly 1 。它是控制加熱鍋爐的理想遠程繼電器。易于連接（MQTT + 云 API），結構緊湊，可通過 AC 或 DC 供電，清潔觸點。我保留了原始固件并將其連接到加熱鍋爐，如上圖所示。

我的恒溫器的內部單元，即這個系統的“大腦”，需要有一個很酷的顯示器和一些基本的物理控制（關閉/自動模式+離開預設就足夠了）：所以我選擇了Atom Matrix ，最近的 M5Stack 產品，帶有 ESP32、LED 矩陣、wifi 和大量傳感器接口。為了獲得當前溫度，我將 GROVE ENV 單元 (DHT12+BMP280) 連接到它：它們通過 I2C 進行通信。

這兩個單元通過 MQTT 代理進行通信。您可以選擇任何免費的云 MQTT 代理或本地 MQTT 代理。沒關系。

外部裝置設置

外部單元（Shelly 1 ）可以配置原始固件，通過 Web 界面通過 MQTT 連接到內部單元的同一代理。

去做這個：

• 通過將 L 和 N 連接到主電源來啟動 Shelly1
• 通過wifi連接AP shelly1-xxxxxx
• 在瀏覽器上，192.168.33.1 用于 Shelly Web 界面
• 選擇 Internet 和安全、WIFI 模式 - CLIENTa。選擇將 Shelly 設備連接到現有 WiFi 網絡，輸入 Wifi infob。單擊連接
• 在路由器中查找 Shelly1-xxxxxx 獲取 Shelly 本地 IP，xxxxxx 是每個 Shelly 設備的唯一 ID
• 在瀏覽器上，連接到新的 Shelly 本地 IP
• 選擇 Internet 和安全，高級 - 開發人員設置，a。通過 MQTT 啟用操作執行，輸入 MQTT 服務器信息，b。節省

內部單元設置

為了輕松地為內部單元定制固件（M5Stack ATOM Matrix），

ESPHome 是一個通過簡單而強大的配置文件控制您的 ESP8266/ESP32 并通過家庭自動化系統遠程控制它們的系統。所以我只是編寫了附加的 ( matrix_shelly_thermostat.yaml ) YAML 配置并使用 ESPHome 構建固件并將其上傳到內部單元。

我集成了 LED 矩陣顯示屏，將其用作字幕/滾動文本，顯示當前溫度、加熱時的目標溫度，顏色取決于操作模式/動作。為此，我的工作基于@rnauber 的https://github.com/rnauber/ESPHomeMatrixLED ，我對此做出了貢獻，增加了對 M5Atom 設備的支持。我的更改已被@rnauber 接受并進入上游。萬歲！

因此，構建固件的步驟是：

• 獲取附加的matrix_shelly_thermostat.yaml結束根據您首選的云或本地 MQTT 代理編輯它的第一行（您可以保留預配置的test.mosquitto.org進行測試：它仍然可以工作），以及您的 Shelly 1 的設備 ID您在內部單元設置期間識別的設備（使用您的 devideID 查找/替換“shelly1-32C429”）
• 添加以下文件（放在.yaml的同一目錄下）

wget https://github.com/rnauber/ESPHomeMatrixLED/raw/master/my_matrixled_display.h
wget https://github.com/rnauber/ESPHomeMatrixLED/raw/master/DejaVuSans.ttf

• 使用 ESPHome https://esphome.io/guides/getting_started_command_line.html構建和上傳固件

上傳固件后，該內部單元將重新啟動并創建自己的 WiFi 網絡 (AP)，名稱 (SSID) 為“Matrix Shelly Thermostat”，密碼為“apolselli”。用您的手機或 PC 連接到它。Web 界面應自動打開（另請參閱登錄到網絡通知）。如果這不起作用，您也可以在瀏覽器中手動導航到http://192.168.4.1/ 。在此 Web 界面中，您可以設置設備的 WiFi 設置。

內部單元將開始生產/消費有關以下主題的消息：

matrix_shelly_thermostat/climate/matrix_shelly_thermostat/current_temperature/state
matrix_shelly_thermostat/climate/matrix_shelly_thermostat/target_temperature_low/state
matrix_shelly_thermostat/climate/matrix_shelly_thermostat/target_temperature_high/state
matrix_shelly_thermostat/climate/matrix_shelly_thermostat/away/state    OFF | ON
matrix_shelly_thermostat/climate/matrix_shelly_thermostat/mode/state    heat | off
matrix_shelly_thermostat/climate/matrix_shelly_thermostat/action/state  heating | idle
matrix_shelly_thermostat/climate/matrix_shelly_thermostat/target_temperature_low/command
matrix_shelly_thermostat/climate/matrix_shelly_thermostat/target_temperature_high/command
...

它將通過以下主題向外部單元發出命令：

shellies/shelly1-32C429/relay/0/command            on | off

它還將在http://matrix_shelly_thermostat.local公開一個 Web 界面

至此，智能恒溫器的核心模塊已經完成，它已經可以工作了 :) 它還將與連接到同一個 MQTT 代理的任何正在運行的 Home Assistant 實例進行原生集成……但是……等等……這必須是一個無服務器項目！！所以我們會假設附近沒有 Home Assistant 實例可用，我們需要在云端定義一個移動 UI。

用戶界面模塊（云端）

這里是“無服務器”方法！為了在云中定義移動Web UI （公共或私有，沒關系），我使用 Node-Red 創建了一個流程，基于優秀的ht??tps://github.com/automatikas/Node-red-Nest-thermostat通過@automatikas。

流使用 JSON 存儲，可以輕松導入和導出，并且可以在任何地方部署。

部署流程的步驟是：

• 獲取附加的matrix_shelly_thermostat.json
• 將其導入任何 Node-Red 實例。您可以使用任何免費的云 Node-Red 服務。沒關系。
• 根據您首選的云或本地 MQTT 代理更改 MQTT 代理節點（或者您可以保留預先配置的test.mosquitto.org或測試：無論如何它都會工作）
• 點擊“部署”

這將為您的 Node-Red 儀表板添加一個漂亮的 Nest 風格 UI，讓您可以遠程控制 Matrix Shelly 恒溫器。

完畢。

享受 Matrix Shelly 恒溫器 :)

以下只是“獎勵”曲目/模塊，超出了本項目的范圍，但是..如果你想提高你的創造力..這不是火箭科學:)

獎勵曲目 #0：您想在私有 Raspberry-Pi-docker-based-cloud 上運行此項目嗎？

十分簡單！

獲取 HypriotOS https://blog.hypriot.com/getting-started-with-docker-on-your-arm-device/或任何其他基于 docker 的機器，ssh 到它并運行：

$ docker run -d -p 1883:1883 --name mybroker --restart always eclipse-mosquitto
$ docker run -d -p 1880:1880 --name mynodered --restart always --link mybroker:broker nodered/node-red
$ docker exec -it mynodered /bin/bash
bash-4.4$ npm install node-red-dashboard
bash-4.4$ exit
$ docker stop mynodered
$ docker start mynodered

而已。

這將運行一個 MQTT 代理 (black-pearl.local:1883) 和一個 Node-Red 實例 ( http://black-pearl.local:1880/ ) 和儀表板 ( http://black-pearl.local:1880/ ui/ ) 來導入和部署 JSON 流。

只需在 esphome yaml 中將 mqtt_broker 設置為black-pearl.local的 ip ，然后在 Node-Red 流中將 mqtt-broker 節點設置為“broker”。

注意：僅對于紅色節點arm32v6（Raspberry Pi 零、零 W 或 1），您必須指定完整的圖像標簽：

$ docker run -d -p 1880:1880 --name mynodered --restart always --link mybroker:broker nodered/node-red:1.0.5-12-arm32v6

獎勵模塊 #1：每周計劃

自由

這是一個每周調度程序，可以將您的恒溫器模式從“關閉”切換到“自動” “對你來說反之亦然！

獎勵模塊#2：語音助手/智能揚聲器集成

免費（如果您已經有一個正在運行的 Home Assistant 實例）或 10 美元以上（如果您必須購買 Raspberry Pi Zero W 或更高版本）

我將恒溫器暴露在：

• 蘋果 HomeKit / Siri
• 亞馬遜亞歷克斯

在 Home Assistant 中，只需配置 MQTT 集成：Matrix Shelly Thermostat 將被自動檢測并添加到您的實體中。

然后，只需添加以下集成：

homekit:

alexa:
  smart_home:

獎勵模塊#3：存在檢測

免費（如果您已經有一個正在運行的 Home Assistant 實例）或 10 美元以上（如果您必須購買 Raspberry Pi Zero W 或更高版本）

您可以使用自動化功能，將您的恒溫器狀態從“真”切換為“假”，反之亦然！

提示：在 Home Assistant 中，從以下配置開始：

device_tracker:
  - platform: bluetooth_tracker