Om temperaturen te kunnen meten en een apparaat te kunnen schakelen heb ik voor mezelf een klein printje met een kastje ontworpen waarmee op eenvoudige wijze een sensor/schakelaar module voor domotica systemen gebouwd kan worden. Om deze module te bouwen heb je een soldeerbout nodig, zul je een PCB moeten laten maken en een behuizing moeten (laten) 3D-printen.
Temperatuur meten
Om de temperatuur te meten gebruik ik een DS18b20 temperatuur opnemer, dit is een opnemer die met een nauwkeurigheid van + of – 0,5 °C temperatuur kan meten in 9 of 12 bits resolutie. Hij is verkrijgbaar in vele vormen, de bekendste zijn de “kale” TO-92 en een versie die al voorzien is van aansluit draden in een waterdichte behuizing voor het meten van vloeistof temperaturen.
De opnemer maakt gebruik van het 1-wire protocol wat inhoudt dat je meerdere opnemers via dezelfde draden kunt aansluiten en apart kunt uitlezen.
Zoals is te zien heeft de ds18b20 maar 3 draden nodig, twee voor voeding (tussen 3V en 5,5V) en een voor de data. Om deze opnemers aan te sluiten op een microprocessor heb je verder alleen een 4,7 kΩ pull-up weerstand nodig. dus dat zier er dan ongeveer als hieronder uit.

Van links naar rechts:
- μP poort
- Pull-up weerstand van 4,7 kΩ
- pen 2 (middelste) van de TO-92 versie van de ds18b20 voor de data
- pen 1 (links) voor GND
- pen 3 (rechts) voor +3.3V
- en door naar de volgende temperatuur opnemer (of ander 1-Wire apparaat)
Schakelen
Schakelen is ook niet heel moeilijk, maar je moet wel weten wat je gaat schakelen. In mijn geval was het zo dat het apparaat wat ik wil schakelen een potentiaal-vrij contact nodig heeft dus ik kan niet direct vanaf de μP poort schakelen en ook niet met een transistor er tussen. De beste manier om dit te realiseren is door een relais aan te sturen, maar dat kan niet zomaar op de poort van de μP aangesloten worden.
Een relais is namelijk een spoel en zolang een spoel bekrachtigd is, is er niet zoveel aan de hand. Valt de spanning/stroom echter weg, dan wil de spoel zijn magnetisch veld in stand houden met als gevolg dat de polariteit van de stroom omdraait en daarmee kun je gemakkelijk een μP poort of een transistor opblazen.
Vaak hebben relais ook vrij hoge spanningen nodig om daadwerkelijk ta gaan schakelen dus om dat met een μP voor elkaar te krijgen heb je een transistor nodig die de juiste spanning op het relais kan zetten. Om te voorkomen dat de transistor opgeblazen wordt zet je vervolgens ook nog een diode “tegen de stroom in” over het relais; hierdoor wordt het relais als het ware kortgesloten als het niet langer bekrachtigd is.
Het uiteindelijke schema ziet er dan als volgt uit, hierbij is nog wel een extra LED toegevoegd als indicatie dat het relais bekrachtigd is.

D2 dient dus als “vrijloop diode” om ervoor te zorgen dat het relais de transistor niet opblaast. Met dit circuit kunnen we dus met de 3,3V uitgang van de μP poort (dit vaak ook slechts 20 mA kan leveren) een 5V relais op een veilige manier aansturen.
De microprocessor
Om het geheel aan te sturen gebruiken we een ESP8266 die zich bevind op een Wemos D1 Mini bordje, dit is een zeer klein bordje waar de μP, geheugen een USB interface en WiFi al op aanwezig zijn evenals een 5V naar 3,3V converter. aan de randen van het bordje zijn een behoorlijk aantal IO-aansluitingen beschikbaar die we kunnen gebruiken om de 1-wire bus aan te sluiten en ons relais (of een paar relais als je dat wil) mee aan te sturen.
Over het algemeen wordt dit bordje geleverd met diverse soorten headers die je er zelf op kunt solderen naargelang je behoefte, in ons geval zullen we de male headers op de Wemos solderen en de female versie op de PCB waar de basis componenten op komen. De voeding voor de Wemos komt namelijk van die basis-PCB en het is wel zo veilig om de voedende kant in female uit te voeren; de spanningen en stromen zullen normaliter niet van dien aard zijn dat ze onveilige situaties opleveren voor mens of dier, maar kortsluiting is zo gemaakt en een klein brandje kan toch ernstige gevolgen hebben!
De basis print
Het laatste onderdeel is dan de basisprint die het geheel bij elkaar moet brengen. Hierop komen straks het relais en de bijbehorende componenten, ook de 1-wire bus wordt hierop voorbereid zodat er verder alleen maar opnemers aangesloten hoeven te worden. Verder zal er op de print dus een paar headers komen zodat de Wemos op de basis print geprikt kan worden als de initiele configuratie voltooid is. Als laatste heeft de print een voedings-aansluiting waar een 5V voeding op aangesloten kan worden met een LEDje ter indicatie dat de voeding actief is.
Het volledige schema waarbij alle bovenstaande wordt samengevoegd ziet er als volgt uit:

Links dus de voedings-aansluiting (J4) met indicatie LED (D3), rechts het relais (boven) en de 1-wire bus (onder). Wat hier ook te zien is, is een 4-pin header op de SCl/SDA pennen van de Wemos, die gebruik ik voor het aansturen van een SSD1306 OLED display, maar dat is niet strict noodzakelijk (wel leuk om mee te spelen overigens) en stelt ook niet zo heel veel voor.
Het uiteindelijke print-ontwerp ziet er dan als volgt uit;

Deel 2: https://www.oostveen.tv/2025/02/15/meten-en-schakelen-met-esp-2/
Geef een reactie