使用Zigbee设计和构建一个系统，接管手动开关的控制，并以一种智能的自动方式控制WTW

在我们家，WTW已经运行了14年了。它是一种非连接(不在线)的通风机，从房子外面吸收新鲜空气，经过过滤后空运到房子里。新鲜的环境空气是用从房子里大多数房间取出的空气预热的。再加热的能量是通过热交换器从流出的“脏”空气中获取的。这种设置通过重新利用排出的空气中的热量来最大限度地减少与通风有关的能量损失。

WTW是荷兰语的缩写，意思是“温暖的胜利”，或者用英语说就是“温暖的胜利”。(亮)，具有热回收的平衡通风系统。

该项目升级了现有的Brink Renovent Excellent 400 WTW，同时没有失去手动开关控制，并增加了LED指示灯，用于寿命状态反馈。

现有的WTW是通过一楼的三状态手动选择开关手动控制的，而WTW本身位于阁楼上。

开关的3种状态与(用户设置的)风量有关，如下：

·S1：低气流(50m³/小时，长时间无人在家时使用)

·S2：正常气流(150m³/hr，作为昼夜正常流量)

·S3：大气流(300m³/小时，仅在需要时使用)

当红色LED灯亮时，表示WTW过滤器(进口和出口过滤器)应清洗。请注意，这个开关控制整个房子的气流，而不仅仅是浴室。(不是很智能，但是没有单独控制各个房间的阀门)。

在浴室里，有空气吸入到WTW，还有一个电加热毛巾架，由一个定时恒温器和一个Zigbee智能插头控制。为了节约能源，我们减少了加热毛巾架的时间(1200W)。然而，这样做的结果是，淋浴或浴缸后(在正常气流下)湿度在浴室里停留的时间更长。镜子和窗户可能会起雾，霉菌生长的风险也会增加。为了解决这个问题，可以通过手动开关将WTW的气流置于最高位置。然而，在最高通风位置，WTW使用的电能明显多于正常状态。当忘记将手动开关转回正常状态S2时，会浪费大量不必要的能量。

这种情况是创建这个项目的原因：设计和构建一个系统，接管手动开关的控制，并以一种智能的自动方式控制WTW。

该系统通过Zigbee温湿度传感器监测浴室湿度，并使用1通道Zigbee智能开关暂时覆盖Brink WTW的标准手动通风控制。湿度读数触发智能生活场景，控制Zigbee开关。这些场景都可以在智慧生活/途雅APP中制作和修改。

当有人洗澡时，湿度水平超过70%(编程预设值)，Zigbee智能开关模块被激活，将WTW切换到S3(高气流)。一旦浴室内的湿度降到用户设定的水平以下，智能开关中的继电器将返回其NC(常闭)位置并恢复S2(正常速度)。原来的3速墙开关仍然在原地，仍然可用。最低气流(S1)保持手动控制，因为这只有在我们度假时才需要。所有的布线和电子设备都被封装在一个小的3d打印盒(模块)中，该盒(模块)与现有的电缆(来自手动3状态选择开关的公RJ12插头和WTW上的(母)RJ12插头)保持一致。这样做可以很容易地恢复原来的情况。该模块位于wtw机组的顶部。

为了增强其功能，该模块包括：

·镜像滤波器警告LED(红色)

·通风速度指示灯(绿色LED为S2，蓝色LED为S3)

智能WTW控制正在运行

这种设置为WTW提供了有意义的反馈，其中手动开关不在视线范围内。还可以修改智能生活场景，使其包含基于智能CO₂传感器数据的功能，使通风逻辑更加智能(此处未实现)。

1.1市场上现有的解决方案

市场上有相当多的解决方案。大多数商业系统专注于大型楼宇自动化或集成HVAC平台，通常带有专有控制器和云仪表板。

这个项目的独特之处是什么?

这个项目正在弥合制造商级的灵活性和消费者级的简单性之间的差距。大多数解决方案要么完全工业化，要么完全智能家居;这一个是针对改造一个特定但常见的用例：

•无需编码-只需智能生活场景

•保留手动开关控制

•增加视觉反馈(led)

•可扩展的CO₂逻辑

•开源和可复制

•定制3D打印外壳

尽管Brink Renovent Excellent 400在荷兰和西欧部分地区最为常见，但本项目中的控制方法可以应用于其他具有类似多速输入逻辑的通风机组。该项目旨在启发许多类似品牌的平衡机械通风的可复制升级。

2. 这个项目中用到的东西

在这个项目中使用了以下东西：

软件应用程序和在线服务

•智能生活/ Tuya

•Autodesk Fusion 360

•看台

•简单的EDA

3. 设计

智能WTW控制系统的设计基于以下要求：

•它应与3状态手动选择开关与现有WTW机组的现有连接在一条线上。

•它应该基于Zigbee智能交换模块的使用。

•我应该用智能生活APP来管理。

系统示意图如下：

接线图

手动选择开关接口、LED逻辑、Zigbee继电器集成和RJ12连接的完整接线图如下：

它是如何工作的

•默认模式：手动墙开关设置通风为S2。

•湿度> 70%：智能生活将Zigbee继电器转到NO，断开S2并启动S3。

•湿度< 60%：继电器转NC，系统返回S2。

•速度和过滤器led: 3个led显示活跃风扇模式和过滤器维护状态。

3.1硬件搭建

循序渐进的指导

准备组件

-收集“使用过的物品”部分列出的所有物品。

连接所有组件

-原理图所示的面包板式PCB上的导线组件。

—使用6线扁线挂接RJ12 (6P6C)插头。

-绿色和蓝色LED的24V电源来自WTW X2连接器。

-使用安全电源线将230V的L和N连接到继电器上。确保交流电源极性正确(L和N)。一些Zigbee中继模块可能会故障，如果这些反向。

安装指示灯led

-红色LED：连接阳极过滤LED信号从X2连接器和阴极(-)通过一个电阻到GND

—绿色LED (S2)：阳极3.3 kΩ至+ 24v，阴极至S2线。

-蓝色LED (S3)：阳极通过3.3 kΩ到+24 V，阴极到S3线。

组装外壳

—3D打印机箱部件。stl文件。我使用了银色的PLA，在2200℃下填充15%。

-将所有部件固定在3d打印外壳内。

—230v线路必须绝缘。

测试和检查所有线路

-检查所有接线(使用万用表)

-测试后，将所有开关和Brink WTW之间的Box直线连接。

对设备

-将Zigbee模块和湿度传感器添加到智能生活应用程序中。

-测试场景行为并根据需要调整阈值。

监控系统

—检查LED状态和湿度触发通风。

RJ12 Pinout和Color Code Details

LED电阻选择

为了确保适当的亮度和led的寿命，电阻是根据以下计算的：

•红色LED(滤波器)：5V从WTW，→电阻= 220Ω

•绿色LED (S2)：来自WTW的24v→电阻= 3.3 kΩ

•蓝色LED (S3): 24V从WTW→电阻= 4.7 kΩ

为绿色和蓝色LED选择不同电阻值的原因是由于它们不同的正向电压特性。

3.2装配工作的结果

下面是原型面包板上所有组件(电源线除外)的完成组装图：

一旦所有东西都安装在3D打印外壳中，结果如下所示：

注意电源插头上有“L”和“N”标记，以免误接到230V墙上插座上。也可见在盒子的内侧，是应变救济电力电缆。3D打印的外壳可以很容易地将RJ12母入口连接器插入盒子的底部。公RJ12插头的出线扁平电缆很容易夹在底部和顶部之间。Zigbee模块的复位按钮可通过盒子正面的打印孔访问。

最后，盒子的顶部被扣在底部。顶部可以很容易地用一字螺丝刀在顶部的插槽中拆卸。

将顶盖安装在盒子上后，结果如下所示：

3.3智能生活自动化

为了使用智能生活并使用其自动化功能，您需要在移动设备上安装智能生活APP并创建一个帐户。打开应用程序并按照说明设置新帐户。

要设置这个集线器，请遵循其附带的手册中的说明。

完成后，您可以继续添加湿度传感器和1通道智能交换模块。

要设置自动化，请进入智能生活主界面底部，选择“场景”：

然后点击“创建场景”

然后你会看到下面的屏幕，选择“当设备状态改变时”

然后出现如下屏幕：

从显示的列表中，选择已经添加的温湿度传感器：

选择“当前湿度”

按照红色箭头的指示进行设置，最后单击“确认”。

然后返回“创建场景”屏幕。

点击“然后”框中的“+”，添加一个动作。

请注意，“前置条件”设置为“全天”，但您可以选择不同的时间段，例如白天，当您的太阳能电池板(过度)产生电能时。

作为操作，选择Device：

在“设备”中选择“单个设备”。然后从设备列表中选择你的1CH智能开关，不管你之前给它的名字是什么：

然后你会看到下面的屏幕，你可以按照红色箭头的指示进行设置：

别忘了确认。然后返回“创建场景”屏幕。检查一下是否一切正常。在“显示区域”中，您可以选择要分配此智能场景的房间。

当返回到这个屏幕时，确保你“保存”你的场景：

给你的场景起一个名字并确认：

现在您已经完成了自动化的第一部分(场景A)，这是将智能开关置于“ON”模式的部分，如果浴室中的湿度高于70%，内置继电器将切换到S3(高通风量)。

场景设置

场景一:

IF湿度> 70%

→然后打开Zigbee中继(强制S3)

场景2:

IF湿度< 60%

→然后关闭Zigbee中继(返回S2)

您可以在智能生活APP中调整湿度阈值的所有值。稍后也可以增强逻辑，例如，基于房间内的二氧化碳水平。

现在你应该能够自己制作场景B，并应用与场景a相同的过程。结果应该是这样的：

4. 最后的评论

这个项目展示了如何在保留人工控制的同时，用智能自动化来增强现有的通风系统。通过集成Zigbee设备和智慧生活场景，实现节能控湿，改善空气质量。

这个项目是为特定类型的WTW量身定制的，但是它可以很容易地适应不同类型的通风系统，甚至其他设备，需要一个简单的选择开关来自动化，使其“智能”。

本文编译自hackster.io