PVHeating

Beschreibung

PVHeating ist ein intelligentes Steuerungssystem für Heizungsanlagen in Kombination mit Photovoltaik-Systemen. Das Projekt wurde für ESP32-basierte Hardware entwickelt und optimiert den Eigenverbrauch von Solarenergie durch dynamische Heizungssteuerung.

⚠️ Haftungsausschluss

Die Nutzung dieser Software und der zugehörigen Hardware-Implementierung erfolgt auf eigene Gefahr. WARNUNG: Arbeiten an elektrischen Anlagen können lebensgefährlich sein! Der Autor übernimmt keine Haftung für Personen-, Sach- oder Vermögensschäden, die durch die Nutzung dieser Software oder der damit verbundenen Informationen entstehen. Jeder Anwender ist für die sichere Installation und den ordnungsgemäßen Betrieb selbst verantwortlich. Sämtliche Arbeiten dürfen nur von qualifizierten Fachkräften unter Beachtung aller geltenden Vorschriften durchgeführt werden.

Hardware

• ESP32 (AZ-Delivery DevKit v4)
• ENC28J60 Ethernet-Modul
• Dallas OneWire Temperatursensoren (DS18B20)
• Modbus RTU Schnittstelle (Max 485)
• SCR (Silicon Controlled Rectifier) für Heizungssteuerung (Tyco 3)

Durchflussmesser YFB5

• Status-LEDs und Bedientaster

Hauptfunktionen

• Ethernet-Konnektivität mit automatischer Reconnect-Funktion
• OTA (Over-the-Air) Updates via ElegantOTA
• Home Assistant Integration
• Modbus RTU Kommunikation
• Temperaturüberwachung via Dallas Sensoren
• Intelligente Pumpensteuerung
• LED-Statusanzeige
• Mehrere Betriebsmodi über Taster wählbar

graph TD
    ESP32 <--> SPI(SPI)
    ESP32 <--> I2C(I²C)
    I2C --> Display(OLED Display<br> SH1107) 
    SPI <--> ENC28J60(Ethernet<br>ENC28J60)
    Flow[Flow Meter] --> DigitalIn
    DigitalIn(Digital Input) --> ESP32
    Mode[Mode / Start Btn.] --> DigitalIn
    Reset[Reset Btn.] --> DigitalIn
    ESP32 --> DigitalOut(Digital Output)
    ENC28J60 <--> HA(HomeAssistant)
    ENC28J60 <--> TCP(Modbus TCP<br>SmartMeter)
    DigitalOut --> ErrorLed[Error LED]
    DigitalOut --> ModeLed[Mode LED]
    DigitalOut --> Pump[Relais Pump]
    DigitalOut --> SCR[SCR Relais]
    ESP32 <--> Serial(Serial)
    Serial <--> Max485(Modbus<br>MAX485)
    Max485 <--> SmartMeter[Easton SmartMeter]
    OneWire(OneWire) --> ESP32
    DS18B20(DS18B20) --> OneWire
    TempIn[Temp. In] --> DS18B20
    TempOut[Temp. Out] --> DS18B20
    ESP32 --> Analog(Analog Output)
    Analog --> PWM(SCR PWM)
    PWM --> Tyco(Tyco 3 + Heater)

Loading

Voraussetzungen

• PlatformIO IDE
• VS Code oder CLion
• Git (optional)

Dashboard

Das HomeAssistant Dashboard Template befindet sich unter homeassistant-dashboard.yml

Bekannte Probleme

In meinem Projekt nutze ich den ENC28J60 Ethernet Treiber, leider gibt es Verbindungsprobleme mit der EthernetESP32 Lib, dies ist aber die einzige funktionierende Lib die ich gefunden habe im Zusammenhang mit dem ENC28J60.

Als Workarround prüfe ich die Verbindung zum MQTT Broker und starte die Ethernet Verbindung nach 2 Versuchen neu, leider hatte ich keine IOs mehr frei um meinen JTAG Adapter anzuschließen.

Installation

1. Projekt klonen oder herunterladen:

2. Projekt in PlatformIO öffnen

3. Abhängigkeiten werden automatisch installiert (definiert in platformio.ini):

   • EthernetESP32
   • ElegantOTA
   • ArduinoHA
   • eModbus
   • OneWire
   • DallasTemperature
   • OneButton
   • LEDFader
   • SimpleTimer
   • FlowSensor
   • WebSerial

4. Projekt compilieren und hochladen

Pin-Belegung

• Ethernet

  • CS: GPIO5
  • SCK: GPIO18
  • MISO: GPIO19
  • MOSI: GPIO23

• Modbus

  • TX: GPIO17
  • RX: GPIO16
  • RE: GPIO4

• Sensoren & Steuerung

  • OneWire: GPIO2
  • Durchfluss: GPIO39
  • Pumpe: GPIO13
  • SCR Enable: GPIO4
  • SCR PWM: GPIO26

• Bedienelemente

  • Fehler-LED: GPIO32
  • Fehler-Taster: GPIO34
  • Modus-LED: GPIO33
  • Modus-Taster: GPIO35

Konfiguration

Die Grundkonfiguration erfolgt in der platformio.ini. Hier können Sie:

• Board-Typ ändern
• Bibliotheken hinzufügen/entfernen
• Build-Flags setzen
• Upload-Einstellungen anpassen

OTA Updates

Das System unterstützt Over-the-Air Updates über den integrierten Webserver. Zugriff erfolgt über: http://[IP-Adresse] /update

Sonstiges

Debug

Da der ESP32 mehr oder weniger aktuell nur über JTAG gedebugt werden kann (ganz anders als beim ESP8266), habe ich versucht meine eigene Methode zu implementieren.

Dafür habe ich die handleHeap() Methode in der Main geschrieben.

Mit pio device monitor oder pio debug --interface=gdb kann man dem Seriellen Monitor attachen und mit

C:\Users\<User>\.platformio\packages\toolchain-xtensa-esp32\bin\xtensa-esp32-elf-addr2line.exe -pfiaC -e .pio\build\az-delivery-devkit-v4\firmware.elf 0x400d12ab 0x400d2345 bspw. das Exception Analysieren.

Andernfalls kann ich https://esphome.github.io/esp-stacktrace-decoder/ sehr empfehlen.