Xiao ESP32C3 ESPHome スマートサーモスタット

pir

このwikiでは、Xiao ESP32C3 ESPHome スマートサーモスタットの作り方を段階的に説明します。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実行したい場合は、以下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 - Temperature & Humidity Sensor Pro (DHT22/AM2302)	Grove - 2-Channel SPDT Relay	Grove - Relay High current 5V/10A	Grove - OLED Display 0.96" (SSD1315)	モーメンタリーボタン（どのような種類でも可）

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ソフトウェアの準備

Home Assistant のインストール

Home Assistant が既に稼働していることを確認してください。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で動作するHome assistant Yellowを使用しているため、公式のものを直接使用してHome assistant YellowにOSをフラッシュできます。

Home Assistant に ESPHome をインストール

ESPHome は Home Assistant アドオンとして利用でき、アドオンストアから簡単にインストールできます。

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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 が正常に読み込まれると、以下のウィンドウが表示されます

はじめに

すべてのソフトウェアとハードウェアが準備できたら、開始できます。

1. Seeed Studio XIAO ESP32C3 を ESPHome に追加する

ステップ 1. + NEW DEVICE をクリックします

ステップ 2. CONTINUE をクリックします

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

ステップ 4. ESP32-C3 を選択してクリックします

ステップ 5. このボードを手動で設定するため、SKIP をクリックします

2. YAML設定の作成とアップロード

ステップ 1. 新しく作成されたボードの下にある EDIT をクリックします

ステップ 7. YAML設定の作成とアップロード

以下のコードの説明：
- 名前： "thermostat"
- ボード設定：
  フラッシュモードはDIOに設定。
  ボードはArduinoフレームワークで「seeed_xiao_esp32c3」として指定。
- 起動時のアクション：
  ログメッセージを表示：「Booting thermostat.」
  3つのリレーをオフにする：heat、cooling、fan。
  500ミリ秒遅延。
  「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、ビープ音を出すために周波数を設定し、300ミリ秒後にオフにする。
- APIとOTA設定：
  API：
  暗号化キーが指定されている。
  OTA：
  無線アップデート用にパスワードが「13371337」に設定されている。
- ブザー出力：
  ピン5でLEDCプラットフォームを使用して設定。
- WiFi設定：
  Wi-Fi接続用の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）がSSID「Xiao-Esp32C3」とパスワード「13371337」で設定されている。
- I2C設定：
  SDAピン6とSCLピン7でI2C通信を設定。
- フォント設定：
  異なるサイズのディスプレイ用に2つのフォントを定義。
- ディスプレイ設定：
  ラムダ関数を使用してSSD1315 I2Cディスプレイを利用し、情報をフォーマットして表示。
  華氏温度、湿度、Wi-Fi信号強度、IPアドレスを表示。
- センサー設定：
  10秒の更新間隔でDHT22センサーを使用して温度と湿度の読み取りを行う。
  20秒の更新間隔でWi-Fi信号センサーを含む。
- 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。
- スイッチ設定：
  relay_heat、relay_cooling、relay_fan用に3つの GPIO スイッチを設定。
- バイナリセンサー設定：
  循環ファンボタン押下用のバイナリセンサーを設定。
  押されると、気候システムのファンモードを制御。
- 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。
  暖房、冷房、ファンモード、アイドル用のアクションを定義。
  温度制限、ステップサイズ、デフォルトプリセットを設定。
これを ESPHome デバイス設定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: "Booting EcoStat"
      - 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:
    # First ^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

  # Enable fallback hotspot (captive portal) in case wifi connection fails
  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]; // Buffer for temperature string
      dtostrf(temp_celsius, 4, 1, temp_str); // Convert Celsius to string with 1 decimal place

      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用のSTLファイルがあります。

EcoStatV2 ecostatcase

EcoStatV2 ecostatlid

お好みに応じて自由に使用または変更してください。個人的に3Dプリンターをお持ちでない場合は、お好みの材料でこれらのファイルを印刷してくれるオンラインサービスがたくさんあります。

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4. コンポーネントの取り付け

ステップ1 リストされたすべてのコンポーネントをケースに取り付ける

M2x4およびM2x6ネジを使用して、前述の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センサーは単純に圧入で所定の位置に収まります）。

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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

接続プロセス中に使用した方法は次のとおりです：

DHT22/SSD1315 - JSTコネクタを使用： 適切な取り付けのために、DHT22とSSD1315のコネクタをはんだ除去し、PCBの反対側に反転させます。

2種類のリレー - JST/DuPontコネクタを使用： リレーについては、片側にJSTを使用し、もう片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、メイン電源の停電時のバックアップバッテリーとして使用するため、拡張ボードのバッテリー接続に3.7Vリチウムセルを接続しています。

pir

ステップ3. お好みのスタイルのモーメンタリーボタンをケースの内側前面に接続する

これは、ボタンを少量のホットグルーで取り付けることで実現しました。次に、モーメンタリーボタンの対角線上の対向するピンにワイヤーをはんだ付けし、ワイヤーの反対側にDuPontコネクタを配置して、拡張ボードの正しいブレークアウトGPIOヘッダーに接続しました。

pir

ステップ4. スクリーンをフロントカバーの背面に組み立てる

スクリーンをフロントカバーの背面に組み立てます（少量のホットグルーで所定の位置に固定します）。次に、下図のように3本のM4x6ネジでフロントカバーをケースに固定します。

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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！既存の家庭用サーモスタットを取り外し、下の写真を使用して正しいワイヤーをEcoStatの対応するリレーに接続するだけです！

✨ 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の努力に感謝し、あなたの作業は展示されます。

技術サポート & 製品ディスカッション

私たちの製品をお選びいただき、ありがとうございます！私たちは、お客様の製品体験が可能な限りスムーズになるよう、さまざまなサポートを提供しています。異なる好みやニーズに対応するため、複数のコミュニケーションチャンネルを提供しています。

ハードウェアの準備​

ソフトウェアの準備​

Home Assistant のインストール​

Home Assistant に ESPHome をインストール​

はじめに​

1. Seeed Studio XIAO ESP32C3 を ESPHome に追加する​

2. YAML設定の作成とアップロード​

3. 選択したケースの組み立て（オプション）​

4. コンポーネントの取り付け​

ステップ1 リストされたすべてのコンポーネントをケースに取り付ける​

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​

ステップ3. お好みのスタイルのモーメンタリーボタンをケースの内側前面に接続する​

ステップ4. スクリーンをフロントカバーの背面に組み立てる​

5. EcoStatの対応するリレーにワイヤーを接続する​

✨ コントリビュータープロジェクト​

技術サポート & 製品ディスカッション​