Heizungsthermostatsteuerung mit ESP8266 für unter 5,- EUR

Um mir die Zeit zu vertreiben, bis die Teile für den 3D-Drucker eintreffen, habe ich mich ein bisschen mit chinesischen Chips beschäftigt.

Hierbei fiel mir der ESP8266 auf, den es in verschiedenen Versionen gibt.

Es ist ein Mikrocontrollermodul, welches WLAN eingebaut hat und sich ähnlich wie ein Arduino programmieren lässt. Er wird auch oft hergenommen, um dem Arduino WLAN beizubringen. Wenn es dann um simple Schaltvorgänge oder Auslesen von Sensoren geht, ist der Arduino oft überflüssig, denn das kann der 8266 auch, und das zum erstaunlichen Preis!

Out-of-the box besitzt er einen AT-Befehlssatz, ähnlich wie Modems. Bequemer geht es aber, wenn man die NodeMCU – Firmware flasht. Dann kann man das Modul mit lua-Scripten füttern, was bequemer ist und mehr Möglichkeiten bietet.

Das tolle: Der 8266 kann im 2,4 GHz WLAN wahlweise als LAN-Client, als WLAN-Accesspoint oder sogar beides gleichzeitig sein. Die Bedienung ist dabei kinderleicht. Er gibt z.B. eine Liste der Accesspoints in der Nähe aus und man verbindet ihn mit einem davon (wenn das Kennwort bekannt ist). Oder er wird als Accesspoint sichtbar und man verbindet z.B. sein Handy mit diesem und erhält von seinem integrierten DHCP-Server eine IP-Adresse. Mit ein paar Zeilen Code lässt sich ein simpler Webserver realisieren, über den man dann mit ihm interagiert. Sogar die WLAN-Reichweite ist beeindruckend. Sie entspricht zu hause etwa meinem Mobiltelefon.

Da es Varianten mit bis zu 9 GPIOs (Ein- und Ausgänge für Sensoren oder Schalter) gibt, ist z.B. denkbar, ihn im Hausflur zu installieren. Er überwacht per Taster oder Reedkontakt, zu welchen Zeiten die Tür geöffnet wird, besitzt einen Temperatur- und Lichtsensor und berichtet alle 15 Minuten die Messdaten zu einem SQL-Server im Netz. Daneben läuft ein Webserver, der auf Button-Action per Relais den Haustürsummer betätigt. All dies ist mit wenigen Codezeilen möglich und benötigt eben keinen zusätzlichen Arduino.

Die kleinste Variante ESP8266-01 hat 2 GPIOs und kostet in China ca. 1,70 EUR.

Nachteil des ganzen ist sein durch das ständig aktive WLAN sein Stromverbrauch, der immer um die 100 mA liegt. Damit würden 2 AA-Batterien nach zwei Tagen leer sein. Der 8266 benötigt also ein Netzteil. Außerdem läuft er mit 3,3V (auch an den Kommunikationspins!), was noch etwas an Bauteilen benötigt, aber nicht schlimm.

Inspiriert durch ein Youtube Video von Allan Turing habe ich an einen eq-3 Heizungsthermostat Model K 3 Leitungen an den Drehimpulsgeber, mit dem man den Thermostat manuell steuern kann, gelötet und nach außen geführt. Die nötigen Impulse auszugeben, um den Thermostat zu steuern, ist für den 8266 ein leichtes.

Mit einer einfachen Weboberfläche kann der Thermostat manipuliert werden. Also auch vom Smartphone aus, oder eben von der ganzen Welt aus.

In diesem Video ist der erste Versuchsaufbau zu sehen, noch ohne Webinterface, sondern nur selbstlaufend in einem Demo-Modus:

Hier die Schaltung dazu:

Es wurde ein ESP8266-EX benutzt, was aber nicht nötig ist, da nur 2 Ausgänge benötigt werden. An diesen hängt übrigens ein NPN-Transistor, der den jeweiligen Drehgeberausgang im Rhytmus nach Masse schaltet.

Das rote Modul rechts ist bloß der USB-to-Serial-Converter zum Aufspielen des Scriptes. Zum Betrieb fällt es weg Zu sehen ist außerdem noch ein 5V to 3,3V Modul, was aus 5V 3,3V macht, wenn man kein Netzteil hat, was direkt 3,3V liefert.

Vielleicht mache ich noch ein Video mit dem laufenden Webinterface.

Wen das lua-Script interessiert, das auf dem 8266 werkelt, hier ist es:

p1=1 -- GPIO05 ganz aussen
p2=2 -- GPIO4
gpio.mode(p1, gpio.OUTPUT);
gpio.mode(p2, gpio.OUTPUT);
wt=21
srv=net.createServer(net.TCP)
print ("WEBSERVER started.")
srv:listen(80,function(conn)
 conn:on("receive", function(client,request)
 local c = ""
 local buf = "";
 local _, _, method, path, vars = string.find(request, "([A-Z]+) (.+)?(.+) HTTP");
 if(method == nil)then
 _, _, method, path = string.find(request, "([A-Z]+) (.+) HTTP");
 end
 local _GET = {}
 if (vars ~= nil)then
 for k, v in string.gmatch(vars, "(%w+)=(%w+)&*") do
 _GET[k] = v
 end
 if(_GET.t ~= nil)then
 wt = _GET.t
 gt = wt
 if _GET.p == "on" then
 gt=wt + 0.5
 c = " checked"
 end
 print("Argument 't' was "..gt);
 settemp(gt)
 end
 end
 buf = buf.."<html><center><h1> ESP8266 Thermostatsteuerung</h1>";
 buf = buf.."<p><form action=\"?\">Temp: <input style=\"height:50px;width:60px;font-size:40px;\" type=\"text\" name=\"t\" value=\""
 buf = buf..wt
 buf = buf.."\">&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;<input style=\"transform: scale(3); -webkit-transform: scale(3);\" type=\"checkbox\" name=\"p\" value=\"on\""
 buf = buf..c
 buf = buf..">&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;+ 0.5°<br><br><input style=\"height:60px;width:100px;\" type=\"submit\" value=\"Set\"></form></p></center></html>";

 client:send(buf);
 client:close();
 collectgarbage();

 end)
end)

function pulse(dir, anz)
 z=gpio.read(p1)
 for i=1, anz*2, 1 do
 if z == 0 then
 z=1
 else
 z=0
 end
 if dir == "+" then
 gpio.write(p1, z);
 tmr.delay(5000); -- 10ms
 gpio.write(p2, z);
 tmr.delay(5000);
 else
 gpio.write(p2, z);
 tmr.delay(5000);
 gpio.write(p1, z);
 tmr.delay(5000);
 end

 end
end

function settemp(temp)
 print("Setting Temp to "..temp..".")
 tt = (temp*2)-10;
 pulse("-", 60) --init
 pulse("+", tt)
end


Es fehlt nur das init.lua, was bei Inbetriebnahme der Schaltung zu meinem WLAN verbindet; das sind aber nur 5-6 langwelige Zeilen.