Open source vraag gestuurd ventilatie systeem

[__Peter__]

Sinds een tijdje ben ik bezig met een nieuwe controller te ontwikkelen voor het vraag gestuurde ventilatie systeem van Itho. De reden hiervoor is dat de bestaande controller niet goed functioneert en een nieuwe controller erg duur is. Daarnaast zijn er nog installatie kosten en kan je niets Tweaken aan dit ding. Ik heb een print van Arjan Hiemstra om de controller uit te lezen wat handig is.

De basis van dit nieuwe ontwerp is dat de bestaande kleppen van Itho hergebruikt worden en dat de besturing aan te passen is volgens eigen wensen. Hoewel niet alle 12 kanalen gebruikt worden heb ik er toch voor gekozen om een uitvoering te maken van 12 kanalen.

De Itho kleppen zijn unipolaire stappen motoren en iedere stappen motor heeft 4 uitgangen nodig van de controller. Dat zou betekenen dat er 4x12 = 48 I/O nodig zouden zijn. De besturing is een ESP32 welke geen 48 I/O heeft. Ik heb er voor gekozen om 74HC595 ICs te gebruiken om het aantal I/O te vermenigvuldigen. Er zijn 2 sets van 3 74HC595. Dus met 6 I/O van de ESP32 kan ik 12 kleppen sturen. Vanwege het vermogen van de stappen motoren worden ULN2804A darlington transistoren gebruikt. De voeding is 15V en op de print wordt 3.3V en 5V. De 3.3V wordt gebruikt voor de 74HC595 circuits en de 5V om de ESP32 extern te voeden. De ESP32 module is een 30 pins module van Ali Express compatible met de NodeMCU uitvoering. De PCB is dubbelzijdig en ontwikkeld met KiCAD en in Nederland gemaakt door VDR Electronics.

Het itho systeem heeft twee sensoren; een vocht sensor in de buis van de badkamer en een CO2 sensor in de ventilator aanzuig. Op de nieuwe besturing heb ik twee sensoren geintegreerd; 1 SCD40 CO2/temperatuur/RH sensor in de aanzuig van de ventilator en een DHT22 RH/temperatuur sensor. De SCD40 communiceert met I2C en de DHT22 is een one-wire interface.

Hieronder een paar fotos van het geheel.




Ik wil zowel de hardware als de software als open source op Github zetten zodra dit voldoende ontwikkelt is. Op dit moment zit de basis hardware besturing in de ESP32 en de regeling wordt ontwikkeld in Node-red en de communicatie via MQTT. De regeling is echter nog niet helemaal klaar. Ik heb voor ogen om de hele regeling in micropython te ontwikkelen

Mocht iemand belangstelling hebben om dit concept mede verder te ontwikkelen laat het dan even weten als reactie op deze post.

[remotica]

Ik ben mij nog maar aan het verdiepen in ventilatie en WTW in het algemeen dus ik ga jouw avontuur volgen :-)

Maar een vraagje: waarom doe je de logica apart op 3V3 wanneer je dat ook op 5V kan doen?
Succes!

[ Voor 0% gewijzigd door remotica op 09-09-2024 11:29 . Reden: Typo ]

[__Peter__]

De logica is op 3.3V omdat de I/O van de ESP module ook met 3.3V werkt. De ESP32 module maakt intern 3.3V van de 5V voedingsspanning.

Op de ventilatie print en op de ESP module zitten diodes zodat de USB en de 5V parallel kunnen werken. Ik heb er voor gekozen om de diode van de ESP print te verwijderen zodat er geen gebruik meer gemaakt wordt van de 5V USB voeding.

[balk]

Heb je dit al eens gezien? Itho Daalderop - open source wifi control add-on module

Wat maakt jouw project anders? (Oprechte vraag)

[__Peter__]

Ja, ik heb 3 modules van Arjan. 1 voor mijn warmtepomp, 1 voor het sturen van de ventilator snelheid en 1 voor de demandflow controller van itho. Met de print van Arjan kan ik echter niet de kleppen bedienen en heb ik maar deels inzicht in wat er gebeurd in het systeem. Dit is geen add-on maar een complete vervanger van de Itho demandflow controller.

[Septillion]

Altijd leuk als iemand zoiets start

Enige opmerkingen:

Als je de, neem ik aan, SN74HC595 voedt met 3v3 en is de ULN2804A niet echt geschikt. Deze is bedoelt voor een ingangsspanning 6V en 15V. De stroom die je dus nu kunt sturen is erg beperkt. Dus zou zelf de 595 op de 5V gooien en een ULN2803A pakken. Andere kant, V_IH @ 4,5V is 3,15V. Reken je dat om naar 5V zit je op 3,5V. Dus ideaal is dat ook niet Zou je recht kunnen breien met een (Schottky) diode en een pull up in de datalijnen.

Alternatief zou zijn een ULN2801A (en 595 @ 3v3) zijn maar die is een stuk minder gangbaar... Of in ieder geval de ULN2803A pakken ipv de ULN2804A die je nu gebruikt.

Eerste optie zou je wel een (relatief dure) DC-DC converter. Maar op zich kan je de 595 ook wel voeden uit de 3v3 van de NodeMCU.

Geen idee hoe je met de behuizing zit, maar enkele status ledjes zou ik dan wel fijn vinden.

En als je al met een volledig eigen print bezig gaat zou ik dan denk ik ook voorzien in meer sensoren.

Bij het opstarten stuur je gewoon alle ventielen maximaal een kant op zodat je de positie weet? Daar hebben de motoren geen probleem mee?

Is de originele CO2 sensor niet bruikbaar? Daar CO2 sensoren relatief prijzig zijn.

Mijn ervaring met DHT22 is dat ze maar matig nauwkeurig zijn. Zou dus daar wel wat testjes mee doen.

En persoonlijk geen fan van MicroPython...

[__Peter__]

Septillion schreef op maandag 9 september 2024 @ 20:27:
Altijd leuk als iemand zoiets start

Enige opmerkingen:

Als je de, neem ik aan, SN74HC595 voedt met 3v3 en is de ULN2804A niet echt geschikt. Deze is bedoelt voor een ingangsspanning 6V en 15V. De stroom die je dus nu kunt sturen is erg beperkt. Dus zou zelf de 595 op de 5V gooien en een ULN2803A pakken. Andere kant, V_IH @ 4,5V is 3,15V. Reken je dat om naar 5V zit je op 3,5V. Dus ideaal is dat ook niet Zou je recht kunnen breien met een (Schottky) diode en een pull up in de datalijnen.

Alternatief zou zijn een ULN2801A (en 595 @ 3v3) zijn maar die is een stuk minder gangbaar... Of in ieder geval de ULN2803A pakken ipv de ULN2804A die je nu gebruikt.

Eerste optie zou je wel een (relatief dure) DC-DC converter. Maar op zich kan je de 595 ook wel voeden uit de 3v3 van de NodeMCU.

Geen idee hoe je met de behuizing zit, maar enkele status ledjes zou ik dan wel fijn vinden.

En als je al met een volledig eigen print bezig gaat zou ik dan denk ik ook voorzien in meer sensoren.

Bij het opstarten stuur je gewoon alle ventielen maximaal een kant op zodat je de positie weet? Daar hebben de motoren geen probleem mee?

Is de originele CO2 sensor niet bruikbaar? Daar CO2 sensoren relatief prijzig zijn.

Mijn ervaring met DHT22 is dat ze maar matig nauwkeurig zijn. Zou dus daar wel wat testjes mee doen.

En persoonlijk geen fan van MicroPython...

Hi Septillion,

Bedankt voor je tips mbt the ULN devices. Dit is een beetje raar gegaan want ik had ULN2803A besteld (deze zitten ook op de Itho print) en 2804A gekregen. Ik heb het getest en het werkt goed. Ik zal nog eens de datasheets goed bekijken en de juiste selecteren. Ik kan ze zo vervangen aangezien alles in voetjes zit. Wat dat betreft ben ik redelijk ouderwets en het is lastig om zelf SMD te solderen. De weerstand van de motor spoelen zijn ongeveer 106 Ohm dus de stroom is 140mA. De kleppen werken met een spanning van 15V. Dit is ook de ingangsspanning van de voedingsadapter.

Mbt de DC-DC convertors, ja die zijn duur en te groot op het moment. Ik wist niet precies het verbruik en had het onzekere voor het onzekere genomen De volgende revisie zal dit anders worden. Ik wist ook niet zeker of de nodeMCU voldoende kon leveren, waarschijnlijk wel.

Met de ventielen is het een beetje lastiger. Het is een as die draait met een kunststof busje wat over het draad van de as loopt. Dit busje zit aan de bovenkant in het rubber geklemd. Er zit dus geen enkele beveiliging op de ventielen tegen te ver open of te ver dicht. Te ver open is wel een probleem. Te ver dicht niet want dan loopt de platic bus van de as zonder schade. De positie vanaf initialisatie houdt ik bij in de software. Ik gebruik daarvoor retained messages MQTT. Niet ideaal maar het werkt wel op het moment. Verder kan ik de ventielen handmatig sturen met nodered.

Micropython heb ik nog weinig ervaring mee. Op dit moment is de hardware sturing in C geschreven met platformIO. Ik moet wel eerlijk zeggen dat ik niet zo'n software goeroe ben. Ik zal binnenkort eea wel op Github zetten en hier een update zetten.

Ik heb er expres voor gekozen om er geen LEDs op te zetten omdat ik alles in Grafana en Nodered kan zien en in principe kom je niet vaak bij de controller. Ik zou dit wel als optie kunnen meenemen in de volgende revisie. Je kan dan kiezen of je ze er op zet of niet.

De CO2 sensor is van M5stack en van het type SCD40 welke over I2C werkt. Ik heb deze gekozen omdat deze al in een nette behuizing zit. Deze kost ongeveer 40 Euro dacht ik. Ik heb niet onderzocht of de orginele Itho sensor nog werkt. Ik kreeg niet heel consistente CO2 waarden uit de demandflow controller.

Heel toevallig was mijn ontwerp bijna net zo groot als de orginele print en ik heb de print in de orginele behuizing geplaatst met dubbelzijdige tape Ik zou de print even groot kunnen maken en ook iets aan de locatie van de voedingsstekker kunnen doen zodat het precies in de itho behuizing past.

[Septillion]

Qua ventiel positie, retained MQTT is wel een hele hacky oplossing

En van de as aflopen lijkt me juist ook niet handig. Wel te herstellen lijkt me maar niet automatisch. Kan me voorstellen dat de originele print een vorm van stroom detectie had om vol open te kunnen detecteren.

Qua ledjes bedoel ik niet volledige status ofzo. Maar voor basaal foutzoeken kan wat simpele feedback wel heeeeel handig zijn. Bijvoorbeeld ledje of Wifi en MQTT verbonden is bijvoorbeeld. Of een ledje welk ventiel open (of meer dan gemiddeld open) staat. Of alleen voor identificatie voor aansluiten. Zeg niet dat het allemaal even nuttig is en zeker niet dat je het dagelijks gebruikt, maar basic lijkt me wel handig.

Volledig drop in replacement in de behuizing is wel tof Andere kant is je print wel erg groot voor wat je nodig hebt.

[wouterteepe]

Hey Peter,

Werk je nog aan dit project?
Het lijkt mij echt fantastisch als dit zou lukken.
Zelf ben ik op zoek naar een WTW met de mogelijkheid om een flink aantal zones onafhankelijk op basis van sensoren aan te sturen, en dan is Itho QF/DF het enige systeem wat in de buurt komt. Behalve dan dat het overkomt als een systeem waar, zoals je zegt, erg weinig aan te tunen of in te stellen valt.

Zelf ben ik qua concept wel gecharmeerd van de DucoBox Focus, een ventilatiesysteem (dus geen WTW) waar elke zone los van elkaar op basis van sensoren werkt, en die sensoren gewoon in de centrale box zijn ingebouwd. d.w.z. in de kleppen. Bij een QF/DF plenum zou dat ook prima kunnen, door de sensoren in de "aanvoerbuizen" te monteren. Je moet toch altijd een beetje ventileren, dus helemaal dicht zouden de kleppen toch niet moeten.

Tenminste, is dat zo? Dat je de kleppen in meer standen dan "volledig open" en "volledig dicht" zou kunnen zetten?

Ik hoor graag van je, en denk graag mee.

groet,
Wouter

[__Peter__]

Hey Wouter,

Dank voor je bericht. Ik ben zeker nog bezig met dit project. In principe werkt het al geruime tijd en best goed op basis van de C++ hardware sturing en control in Nodered samen met MQTT (zie comment over hacky MQTT gebruik). Dit is niet echt een setup wat handig is.

Ik ben nu bezig met het ontwikkelen van alle hardware besturing en control op basis van Micropython. Ook dit werkt best al wel goed maar nog niet alle functionaliteit zit er in en ik moet het nog debuggen. Er is ook nog geen web interface. Ik heb voor de besturing in Micropython een statemachine toegepast en dit principe maakt het wel simpel en overzichtelijk. Ook zou het systeem onafhankelijk kunnen werken van de WIFI connectie hoewel het systeem dan niet te monitoren valt. Zie ook onderstaande plaatje, dit is een screenshot van Grafana van de laatste 12 uur van mijn testopstelling. Deze setup heeft twee sensoren, een SCD41 en een DHT22.



Daarnaast ben ik bezig met versie 2 met de volgende verbeteringen:
- Optie om een I2C LCD scherm aan te sluiten om status van het systeem weer te geven.
- Optie voor meerdere sensoren over verschillende I2C bussen met selectie van 3.3V of 5V
- Optie voor externe RTC, ook via I2C
- Afmetingen print hetzelfde als itho print zodat 1:1 vervanging mogelijk is
- Interne voedingen aanpassen, versie 1 was te groot en te duur. Ook zal er een optie zijn om de interne 3.3V voeding te gebruiken van de ESP32

Om je vraag te beantwoorden over de kleppen; de kleppen worden met stappen motoren bestuurd en daarmee kan je kleine stappen maken waardoor je heel nauwgezet de stand van de kleppen kan regelen. Ik heb het systeem zo opgezet dat er 24 posities mogelijk zijn. Als ik het principe van Itho aanhoudt dan staan de kleppen altijd een beetje open naar alle ruimtes en 100% open voor de badkamer.

Met versie 2 zou je in de centrale box meerdere sensoren kunnen aansluiten zodat je zelfs per ruimte zou kunnen meten. Let wel op dat CO2 sensoren duur zijn, zeker 45 euro per stuk voor b.v. de SCD40/41. Voor temperatuur en lucht vochtigheid kan je ook de goedkopere DHT22 sensoren gebruiken, de nieuwere gebruiken ook I2C. Let wel op dat van veel sensoren het I2C adres niet aan te passen is en dus niet op dezelfde bus kunnen

Mijn ervaring is dat lucht vochtigheid heel moeilijk op te regelen valt.Op absolute waarde voor de hele woning gaat niet, dan staat op sommige dagen de hele de fan te loeien maar de luchtvochtigheid neemt niet af. Wat wel goed werkt is automatische verhoogde afzuiging bij hoge luchtvochtigheid in de badkamer. Ik ben nog bezig om de regeling op verandering van luchtvochtigheid te laten reageren. CO2 is echter makkelijker te regelen. Temperatuur is niet zo relevant.

Ik hoop binnen een aantal weken in elk geval voor versie 1 de besturing gebaseerd op Micropython en het hardware ontwerp op Github te zetten. Ik zal hier een update plaatsen. Ik heb helaas niet zo heel veel tijd dus kan het nog wel even duren.

Als je nog ideeen en/of vragen hebt dan hoor ik dat graag.

gr Peter

wouterteepe schreef op zondag 20 oktober 2024 @ 21:43:
Hey Peter,

Werk je nog aan dit project?
Het lijkt mij echt fantastisch als dit zou lukken.
Zelf ben ik op zoek naar een WTW met de mogelijkheid om een flink aantal zones onafhankelijk op basis van sensoren aan te sturen, en dan is Itho QF/DF het enige systeem wat in de buurt komt. Behalve dan dat het overkomt als een systeem waar, zoals je zegt, erg weinig aan te tunen of in te stellen valt.

Zelf ben ik qua concept wel gecharmeerd van de DucoBox Focus, een ventilatiesysteem (dus geen WTW) waar elke zone los van elkaar op basis van sensoren werkt, en die sensoren gewoon in de centrale box zijn ingebouwd. d.w.z. in de kleppen. Bij een QF/DF plenum zou dat ook prima kunnen, door de sensoren in de "aanvoerbuizen" te monteren. Je moet toch altijd een beetje ventileren, dus helemaal dicht zouden de kleppen toch niet moeten.

Tenminste, is dat zo? Dat je de kleppen in meer standen dan "volledig open" en "volledig dicht" zou kunnen zetten?

Ik hoor graag van je, en denk graag mee.

groet,
Wouter

[ Voor 17% gewijzigd door __Peter__ op 24-10-2024 08:23 . Reden: Plaatje toegevoegd ]

[__Peter__]

Zoals beloofd in een van de laatste posts over dit onderwerp, hierbij de eerste versie OSVentilationPy op github: https://github.com/PeterLourens/OSVentilationPy.git.

LET OP: Ik heb een DHT22 sensor gebruikt en moet op 3.3V worden aangelosten en niet op 5V om direct op de ESP32 aangesloten te kunnen worden. Ik heb hiervoor een spoortje op de print moeten krassen en een draadje moeten solderen.

Ik ben inmiddels met versie 2 met de volgende nieuwe features:
- Optie om een I2C LCD scherm aan te sluiten om status van het systeem weer te geven.
- Optie voor meerdere sensoren over verschillende I2C bussen met selectie van 3.3V of 5V
- Optie voor externe RTC, ook via I2C
- Afmetingen print hetzelfde als itho print zodat 1:1 vervanging mogelijk is
- Interne voedingen aanpassen, versie 1 was te groot en te duur. Ook zal er een optie zijn om de interne 3.3V voeding te gebruiken van de ESP32

[__Peter__]

Nog een update; de CO2 sensor van Itho is een MZ-14A van het merk Winsen en heeft een PWM output of UART. Te koop op Ali voor 21 Euro. Ook bij Nederlandse webshops te koop. Orginele Itho is ruim 180 Euro. Ik ga testen of ik deze sensor kan gebruiken zodat deze sensor opnieuw te gebruiken is.

Septillion schreef op maandag 9 september 2024 @ 20:27:
Altijd leuk als iemand zoiets start

Enige opmerkingen:

Als je de, neem ik aan, SN74HC595 voedt met 3v3 en is de ULN2804A niet echt geschikt. Deze is bedoelt voor een ingangsspanning 6V en 15V. De stroom die je dus nu kunt sturen is erg beperkt. Dus zou zelf de 595 op de 5V gooien en een ULN2803A pakken. Andere kant, V_IH @ 4,5V is 3,15V. Reken je dat om naar 5V zit je op 3,5V. Dus ideaal is dat ook niet Zou je recht kunnen breien met een (Schottky) diode en een pull up in de datalijnen.

Alternatief zou zijn een ULN2801A (en 595 @ 3v3) zijn maar die is een stuk minder gangbaar... Of in ieder geval de ULN2803A pakken ipv de ULN2804A die je nu gebruikt.

Eerste optie zou je wel een (relatief dure) DC-DC converter. Maar op zich kan je de 595 ook wel voeden uit de 3v3 van de NodeMCU.

Geen idee hoe je met de behuizing zit, maar enkele status ledjes zou ik dan wel fijn vinden.

En als je al met een volledig eigen print bezig gaat zou ik dan denk ik ook voorzien in meer sensoren.

Bij het opstarten stuur je gewoon alle ventielen maximaal een kant op zodat je de positie weet? Daar hebben de motoren geen probleem mee?

Is de originele CO2 sensor niet bruikbaar? Daar CO2 sensoren relatief prijzig zijn.

Mijn ervaring met DHT22 is dat ze maar matig nauwkeurig zijn. Zou dus daar wel wat testjes mee doen.

En persoonlijk geen fan van MicroPython...

[wowly]

Ik volg het draadje met aandacht. Heb ook 2 demandflow systemen draaien maar ben niet zo tevreden emt de hogere Co2 waarden die ze aanhouden. 1200PPM is gewoon voor ze, ik zou liever onder de 800 blijven in de praktijk. En dan maar hopen dat de aanzuiggeluiden binnen de perken blijven!

Dus mocht er een enigzins behapbaar DIY controller komen zou dat echt super zijn!!!

[DutchKel]

Kijk eens in deze topic voor tips. Dat project is af en werkt volledig via Home Assistant.

Je kunt de MV bedienen alsmede kleppen bestellen waardoor je elk kanaal afzonderlijk kunt instellen.

Open AIR (open source smart ventilatieaansturing)

[__Peter__]

De ontwikkeling van het alternatief voor de Itho Demandflow controller is nog steeds actief. Als je al een Itho systeem hebt dan is dit simpel om te bouwen om volledige controle te krijgen. Het systeem dat ik op de fotos liet zien werkt nu al maanden goed maar is geprogrammeerd in micropython. Ik meet de CO2 waarde bij de intake van de fan en het is niet moeilijk om deze waarde onder de 800ppm te houden als de fan speed medium of hoog is, zie ook screenshot van Grafana (de licht blauwe lijn).



Het nadeel van micropython is dat de integratie met een webserver erg lastig wordt (tenminste met mijn implementatie) en daarom ben ik nu bezig met een C++ variant die gebruikt maakt van beide cores en functies van freeRTOS. Andere features zijn MQTT integratie en direct schrijven naar InfluxDB. Integratie met HomeAssistant heb ik nog niet over nagedacht maar met MQTT integratie zou dit ook niet heel moeilijk moeten zijn.

Ook vernieuw ik de print naar helemaal SMD en voeg een RTC toe, integreer ik de ESP32-S3 en is er de mogelijkheid om 16 sensoren aan te sluiten via twee i2C multiplexers zodat sensoren met dezelfde I2C adressen geen probleem zijn. Er is ook de mogelijkheid om een I2C LCD aan te sluiten en zijn er twee RGB LEDs en twee drukschakelaars

Ik wil nog iets verder zijn met de software en dan ga ik 5 printen bestellen en testen. De software komt op Github. Ik verwacht dit binnen ongeveer 6 maanden te doen.

wowly schreef op zondag 16 februari 2025 @ 13:33:
Ik volg het draadje met aandacht. Heb ook 2 demandflow systemen draaien maar ben niet zo tevreden emt de hogere Co2 waarden die ze aanhouden. 1200PPM is gewoon voor ze, ik zou liever onder de 800 blijven in de praktijk. En dan maar hopen dat de aanzuiggeluiden binnen de perken blijven!

Dus mocht er een enigzins behapbaar DIY controller komen zou dat echt super zijn!!!