Xiao ESP32C3 ESPHome スマートサーモスタット

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https://github.com/Seeed-Studio/wiki-documents/issues

Xiao ESP32C3 ESPHome スマートサーモスタット

このWikiでは、Xiao ESP32C3 ESPHome スマートサーモスタットを作成する手順をステップバイステップで説明します。それでは始めましょう！

ハードウェアの準備

このチュートリアルをすべて通して実行する場合、以下のものを準備する必要があります。

Seeed Studio XIAO ESP32C3	Seeed Studio 拡張ボード	Home Assistant デバイス 例: Seeed Studio Home Assistant Yellow
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Grove センサー

Grove - 温湿度センサー Pro (DHT22/AM2302)	Grove - 2チャンネルSPDTリレー	Grove - 高電流リレー 5V/10A	Grove - OLEDディスプレイ 0.96" (SSD1315)	モーメンタリーボタン (任意の種類で可)
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ソフトウェア準備

Home Assistant のインストール

Home Assistant がすでに動作していることを確認してください。ここでは、製品に Home Assistant をフラッシュする方法を紹介する複数の Wiki があります。私は Raspberry Pi CM4 を搭載した Home Assistant Yellow を使用しているため、公式の方法を使用して OS を Home Assistant Yellow にフラッシュすることができます。

Home Assistant に ESPHome をインストール

ESPHome は Home Assistant Add-On として利用可能で、アドオンストアから簡単にインストールできます。

• ステップ 1. INSTALL をクリック

• ステップ 2. すべてのオプションを有効にして START をクリック

ESPHome が正常にロードされると、以下のウィンドウが表示されます。

始めるにあたって

すべてのソフトウェアとハードウェアが準備できたら、作業を開始できます。

1. Seeed Studio XIAO ESP32C3 を ESPHome に追加

• ステップ 1. + NEW DEVICE をクリック

• ステップ 2. CONTINUE をクリック

• ステップ 3. デバイスの 名前 を入力し、ネットワーク名 や パスワード などの WiFi 認証情報を入力します。その後、NEXT をクリック

• ステップ 4. ESP32-C3 を選択してクリック

• ステップ 5. このボードを手動で設定するため、SKIP をクリック

2. YAML 設定を作成してアップロード

• ステップ 1. 新しく作成したボードの下にある EDIT をクリック

• ステップ 7. YAML 設定を作成してアップロード

  以下のコードの説明:

  • 名前: "thermostat"

  • ボード設定:
    フラッシュモードを DIO に設定。
    ボードを "seeed_xiao_esp32c3" として指定し、Arduino フレームワークを使用。

  • 起動時のアクション:
    ログメッセージを表示: "Booting thermostat."
    3 つのリレー (暖房、冷却、ファン) をオフにする。
    500 ミリ秒の遅延。
    "boot_beep" という名前のスクリプトを実行。

  • スクリプト設定:
    起動ビープスクリプト:
    ブザーをオンにし、ビープ音を生成する周波数を設定し、300 ミリ秒後にオフにする。

  • API と OTA 設定:
    API:
    暗号化キーを指定。
    OTA:
    OTA 更新用のパスワードを "13371337" に設定。

  • ブザー出力:
    LEDC プラットフォームを使用してピン 5 を設定。

  • WiFi 設定:
    Wi-Fi に接続するための SSID とパスワードを指定。
    フォールバックホットスポット (キャプティブポータル) を "Xiao-Esp32C3" という SSID と "13371337" というパスワードで設定。

• I2C設定:
  SDAピン6とSCLピン7を使用してI2C通信を設定します。

• フォント設定:
  異なるサイズの2つのフォントをディスプレイ用に定義します。

• ディスプレイ設定:
  SSD1315 I2Cディスプレイを使用し、情報をフォーマットして表示するためのラムダ関数を利用します。
  華氏温度、湿度、Wi-Fi信号強度、およびIPアドレスを表示します。

• センサー設定:
  DHT22センサーを使用して温度と湿度を測定し、10秒ごとに更新します。
  また、Wi-Fi信号センサーを20秒ごとに更新します。

• テキストセンサー設定:
  サーモスタットのIPアドレスとESPHomeバージョンを表示します。

• スイッチ設定:
  relay_heat、relay_cooling、relay_fan用の3つのGPIOスイッチを設定します。

• バイナリセンサー設定:
  循環ファンボタンの押下を検出するバイナリセンサーを設定します。
  押下時に気候システムのファンモードを制御します。

• 気候設定:
  指定された温度センサーを使用してサーモスタット制御を実装します。
  加熱、冷却、ファンモード、アイドルのアクションを定義します。
  温度制限、ステップサイズ、デフォルトプリセットを設定します。

  この設定をESPHomeデバイス構成のyamlファイルに貼り付けてください。完全な.yamlファイルはこちらからダウンロードできます。

esphome:
  name: ecostat
  platformio_options:
    board_build.flash_mode: dio
  on_boot:
    priority: 750
    then:
      - logger.log: "EcoStatを起動中"
      - delay: 500ms
      - lambda: |-
          id(relay_heat).turn_off();
          id(relay_cooling).turn_off();
          id(relay_fan).turn_off();
          id(ecostat_control_heat).mode = CLIMATE_MODE_OFF;
          id(ecostat_control_cooling).mode = CLIMATE_MODE_OFF;
      - script.execute: boot_beep

esp32:
  board: seeed_xiao_esp32c3
  variant: esp32c3
  framework:
    type: arduino
    platform_version: 5.4.0

#logger:
 # level: VERY_VERBOSE

api:
  encryption:
    key: "YOURKEYHERE"

ota:
  password: "13371337"

script:
- id: boot_beep
  then:
    # 最初の ^E
    - output.turn_on: buzzer
    - output.ledc.set_frequency:
        id: buzzer
        frequency: 659.25Hz  # E
    - output.set_level:
        id: buzzer
        level: "50%"
    - delay: 150ms
    - output.turn_off: buzzer
    - output.turn_on: buzzer
    - output.ledc.set_frequency:
        id: buzzer
        frequency: 1000Hz
    - output.set_level:
        id: buzzer
        level: "50%"
    - delay: 150ms
    - output.turn_off: buzzer
output:
  - platform: ledc
    pin: 5
    id: buzzer

wifi:
  ssid: YOURWIFINAME
  password: YOURWIFIPASS

  # Wi-Fi接続が失敗した場合のフォールバックホットスポット（キャプティブポータル）を有効化
  ap:
    ssid: "Xiao-Esp32C3 Fallback Hotspot"
    password: "13371337"

i2c:
  sda: 6
  scl: 7
  scan: False

font:
  # gfonts://family[@weight]
  - file: "gfonts://Roboto"
    id: roboto
    size: 20

  - file: "gfonts://Poppins@700"
    id: inter
    size: 10

display:
  - platform: SSD1315_i2c
    id: oled
    model: "SSD1315 128x64"
    address: 0x3C
    lambda: |-
      float temp_celsius = id(temp).state;
      float temp_fahrenheit = (temp_celsius * 9.0 / 5.0) + 32.0;
      char temp_str[6]; // 温度文字列用バッファ
      dtostrf(temp_celsius, 4, 1, temp_str); // 摂氏を文字列に変換（小数点以下1桁）

      it.print(28, 0, id(inter), id(ip_address).state.c_str());
      it.printf(0, 18, id(roboto), "T: %.1f  ", temp_fahrenheit);
      it.printf(70, 18, id(roboto), "H: %d", int(id(humidity).state));
      it.printf(31, 45, id(inter), "RSSI: %d", int(id(rssi).state));

climate:
  - platform: thermostat
    name: "EcoStat Heating"
    id: ecostat_control_heat
    sensor: temp
    heat_deadband: 2 °F
    heat_overrun: 0
    min_heating_run_time: 60s
    min_heating_off_time: 120s
    min_idle_time: 3min
    visual:
      min_temperature: 60 °F
      max_temperature: 80 °F
      temperature_step:
        current_temperature: 0.1
        target_temperature: 1.0
        target_temperature_low: 65 °F
    heat_action:
      - switch.turn_on: relay_heat
    idle_action:
      - switch.turn_off: relay_heat
    default_preset: Normal
    preset:
      - name: Normal
        default_target_temperature_low: 65 °F


  - platform: thermostat
    name: "EcoStat Cooling"
    id: ecostat_control_cooling
    sensor: temp
    cool_deadband: 2 °F
    cool_overrun: 0
    min_cooling_off_time: 20s
    min_cooling_run_time: 60s
    min_idle_time: 3min
    visual:
      min_temperature: 60 °F
      max_temperature: 80 °F
      temperature_step:
        current_temperature: 0.1
        target_temperature: 1.0
        target_temperature_low: 70 °F
    cool_action:
      - switch.turn_on: relay_cooling
    idle_action:
      - switch.turn_off: relay_cooling
    min_fan_mode_switching_time: 20s
    fan_mode_on_action:
      - switch.turn_on: relay_fan
    fan_mode_off_action:
      - switch.turn_off: relay_fan
    default_preset: Normal
    preset:
      - name: Normal
        default_target_temperature_high: 70 °F

sensor:
  - platform: dht
    pin: 20
    model: DHT22
    update_interval: 10s
    temperature:
      name: "EcoStat Temperature"
      id: temp
    humidity:
      name: "EcoStat Humidity"
      id: humidity
  - platform: wifi_signal
    name: "Wi-Fi Signal Strength"
    id: rssi
    update_interval: 20s

text_sensor:
  - platform: wifi_info
    ip_address:
      name: "EcoStat IP Address"
      id: ip_address
  - platform: version
    name: "EcoStat ESPHome Version"

switch:
  - platform: gpio
    id: relay_heat
    pin:
      number: 10
      mode: OUTPUT
  - platform: gpio
    id: relay_cooling
    pin:
      number: 9
      mode: OUTPUT
  - platform: gpio
    id: relay_fan
    pin:
      number: 21
      mode: OUTPUT

binary_sensor:
  - platform: gpio
    id: tempup
    pin:
      number: 8
      mode: INPUT_PULLUP
    filters:
      - delayed_on: 50ms
      - delayed_off: 50ms
    on_press:
      then:
        - lambda: |-
            if (id(ecostat_control_heat).mode == esphome::climate::CLIMATE_MODE_HEAT) {
              auto current_target_temp = id(ecostat_control_heat).target_temperature_low;
              id(ecostat_control_heat).target_temperature_low = current_target_temp + 0.56;
              auto current_target_temp_high = id(ecostat_control_heat).target_temperature_high;
              id(ecostat_control_heat).target_temperature_high = current_target_temp_high + 0.56;
            } else if (id(ecostat_control_cooling).mode == esphome::climate::CLIMATE_MODE_COOL) {
              auto current_target_temp = id(ecostat_control_cooling).target_temperature_low;
              id(ecostat_control_cooling).target_temperature_low = current_target_temp + 0.56;
              auto current_target_temp_high = id(ecostat_control_cooling).target_temperature_high;
              id(ecostat_control_cooling).target_temperature_high = current_target_temp_high + 0.56;
            }

  - platform: gpio
    id: tempdown
    pin:
      number: 2
      mode: INPUT_PULLUP
    filters:
      - delayed_on: 50ms
      - delayed_off: 50ms
    on_press:
      then:
        - lambda: |-
            if (id(ecostat_control_heat).mode == esphome::climate::CLIMATE_MODE_HEAT) {
              auto current_target_temp = id(ecostat_control_heat).target_temperature_low;
              id(ecostat_control_heat).target_temperature_low = current_target_temp - 0.56;
              auto current_target_temp_high = id(ecostat_control_heat).target_temperature_high;
              id(ecostat_control_heat).target_temperature_high = current_target_temp_high - 0.56;
            } else if (id(ecostat_control_cooling).mode == esphome::climate::CLIMATE_MODE_COOL) {
              auto current_target_temp = id(ecostat_control_cooling).target_temperature_low;
              id(ecostat_control_cooling).target_temperature_low = current_target_temp - 0.56;
              auto current_target_temp_high = id(ecostat_control_cooling).target_temperature_high;
              id(ecostat_control_cooling).target_temperature_high = current_target_temp_high - 0.56;
            }

  - platform: gpio
    id: modeswitch
    pin:
      number: 3
      mode: INPUT_PULLUP
    filters:
      - delayed_on: 50ms
      - delayed_off: 50ms
    on_press:
      then:
        - lambda: |-
            auto current_mode = id(ecostat_control_heat).mode;
            if (current_mode == esphome::climate::CLIMATE_MODE_OFF) {
              id(ecostat_control_heat).mode = esphome::climate::CLIMATE_MODE_HEAT;
            } else if (current_mode == esphome::climate::CLIMATE_MODE_HEAT) {
              id(ecostat_control_heat).mode = esphome::climate::CLIMATE_MODE_COOL;
            } else if (current_mode == esphome::climate::CLIMATE_MODE_COOL) {
              id(ecostat_control_heat).mode = esphome::climate::CLIMATE_MODE_OFF;
            }

  - platform: gpio
    id: momentaryswitch0
    pin:
      number: 4
      mode: INPUT_PULLUP
    filters:
      - delayed_on: 50ms
      - delayed_off: 50ms
    on_press:
      then:
        - if:
            condition:
              switch.is_off: relay_fan
            then:
              - climate.control: 
                  id: ecostat_control_cooling
                  fan_mode: "on"
            else:
              - climate.control: 
                  id: ecostat_control_cooling
                  fan_mode: "off"

3. 選択したケースの組み立て（オプション）

このプロジェクトで使用したケースの STL ファイルを以下に示します。

EcoStatV2 ecostatcase

EcoStatV2 ecostatlid

これらのファイルは自由に使用または変更できます。もし個人的に 3D プリンターをお持ちでない場合でも、これらのファイルを任意の素材で印刷してくれるオンラインサービスが多数存在します。

4. コンポーネントの取り付け

ステップ 1 ケース内にすべてのリストされたコンポーネントを取り付ける

M2x4 および M2x6 のネジを使用して、リストされたすべてのコンポーネントをケース内の対応する場所に取り付けます。
（DHT22 センサーは単に押し込むだけで固定されます）。

ステップ 2 すべてのセンサーと周辺機器を前述の YAML 内の対応するピンに接続する

以下は接続プロセスで使用した方法です：

• DHT22/SSD1315 - JST コネクタを使用: DHT22 と SSD1315 のコネクタを PCB の反対側にデソルダリングして反転させ、適切にフィットさせます。

• 2 種類のリレー - JST/DuPont コネクタを使用: リレーについては、一方の側に JST を使用し、もう一方の側には拡張ボードの GPIO ブレークアウトヘッダー用に DuPont コネクタを使用しました。

• バッテリー接続: また、3.7V リチウムセルを拡張ボードのバッテリー接続部に接続し、主電源が失われた場合のバックアップバッテリーとして使用しています。

ステップ 3 ケース前面内側に希望するタイプのモーメンタリボタンを接続する

私はボタンを少量のホットグルーで取り付けました。その後、モーメンタリボタンの対角に位置するピンにワイヤーをはんだ付けし、ワイヤーのもう一方の端に DuPont コネクタを取り付けて、拡張ボードの正しい GPIO ブレークアウトヘッダーに接続しました。

ステップ 4 フロントカバーの背面にスクリーンを組み込む

フロントカバーの背面にスクリーンを組み込みます（少量のホットグルーで固定します）。その後、フロントカバーをケースに取り付け、以下のように M4x6 のネジ 3 本で固定します。

5. EcoStat の対応するリレーにワイヤーを接続する

スマートサーモスタットの完成です！ ご自宅の既存のサーモスタットを取り外し、以下の写真を参考にして、対応するリレーに正しいワイヤーを接続してください。

✨ コントリビュータープロジェクト

• このプロジェクトは Seeed Studio コントリビュータープロジェクト によってサポートされています。
• Chris の尽力に感謝します。あなたの作業は こちら に展示されます。

技術サポート & 製品ディスカッション

弊社製品をお選びいただきありがとうございます！製品をご利用いただく際に、できるだけスムーズな体験を提供するため、さまざまなサポートをご用意しています。異なる好みやニーズに対応するため、いくつかのコミュニケーションチャネルを提供しています。