IR + ESP8266 + MQTT + Node-RED = Aire Acondicionado domotizado

Si ya puedes enviar comandos de infrarrojos para el aire acondicionado utilizando un Arduino, ahora toca darle una vuelta y conectarlo vía WiFi, para ello utilizaremos un ESP8266.

Este proyecto de domotización de un split de aire acondicionado lo inicié en una entrada anterior que podéis consultar aquí. La idea es poder controlar de forma remota, utilizando conexión WiFi, un split de aire acondicionado, independientemente de la marca y modelo.

Hardware que vamos a utilizar

Vamos a utilizar un pequeño ESP8266-01, que para lo que necesitamos hacer es mas que suficiente para: emitir códigos mediante un LED infrarrojo, conectar a nuestra WiFi y a un servidor MQTT.

Cómo estos módulos trabajan a 3.3V, voy a utilizar un pequeño convertidor AMS1117 DC-DC de 5V a 3.3V, que lo voy a conectar a un cable USB para que pueda ser utilizado por cualquier cargador y reaprovecharlo. Aquí busca la mejor forma de alimentarlo.

Y cómo ayuda visual al estado del módulo le he colocado un LED RGB WS2812b (Neopixel), porque cómo todos sabemos "donde hay un led, hay alegría". La verdad es que en estos dispositivos, la ayuda visual es de gran ayuda.

El software para el ESP8266

Por suerte tenemos una librería llamada IRremoteESP8266.h que nos va a simplificar la tarea de utilizar un diodo LED de infrarrojos mediante un pequeño ESP8266. Si utilizas Platformio la puedes encontrar sin problema. Dejo por aquí el link a repo Github de la librería:

También vamos a utilizar las librerías: ESP8266WiFi.h para conectarnos a la WiFi, PubSubClient.h para la mensajería MQTT y he utilizado Adafruit_NeoPixel.h para el control del LED RGB.

Todo esto lo podrás ver en el programa que he creado para el proyecto. Código fuente que podrás encontrar en mi repositorio de Github.

Cómo en todo programa de comunicación he dejado una sección para modificar las variables de configuración:

Configura tu conexión WiFi (he dejado el método mas sencillo y rápido), dirección IP del servidor MQTT y su puerto (por defecto 1883). Y si no te gustan los topics de suscripción de la mensajería ahí los puedes modificar. Recuerda que si vas a utilizar mas de un nodo de este tipo, lo ideal es que cada uno genere su propia mensajería. Por ejemplo, si tienes varios splits a controlar, una propuesta sería:

• casa/aire/habitacion/estado
• casa/aire/comedor/estado
• casa/aire/cocina/estado

Otro punto importante en el programa, es donde configuramos los códigos IR en formato RAW que hemos capturado previamente con IRrecvDumpV2.ino y que nos permite clonar los códigos que envía el mando remoto.

Conexión entre IR y el ESP8266

Buscando información sobre proyectos similares con un ESP8266 y un led IR, he encontrado varios donde describen una conexión mediante un transistor tipo N222, 2N3904,BC547.

https://www.instructables.com/id/Universal-Remote-Using-ESP8266Wifi-Controlled/

http://blog.2the.top/2017/08/22/Diy-Ir-Remote-With-ESP8266-01/

En mis pruebas iniciales no tenía ningún problema con conectar el LED IR emisor a un pin de Arduino o al GPIO2 del ESP8266-01 (cuando estaba conectado con el FTDI). Pero cuando monté el prototipo completo en una breadboard entendí porque se proponía utilizar un transistor para controlar el LED IR

El problema de conectar un LED al pin GPIO2 de un ESP8266-01

Aquí invertí bastante tiempo en entender que pasaba: una vez programado el ESP8266 lo conectaba a la breadboard de pruebas y cuando conectaba alimentación el ESP8266 no arrancaba ni ejecutaba el firmware (el led azul se quedaba fijo). Haciendo pruebas, me di cuenta que cuando quitaba el LED IR que estaba conectado al GPIO2, el ESP8266 funcionaba sin problema y arrancaba. Luego le volvía a conectar el LED IR al GPIO2 (una vez había arrancado) y todo funcionaba.

Resulta que los pines GPIO0 y GPIO2 del ESP8266 se utilizan para establecer el modo boot del módulo, es decir, si queremos arrancar en modo normal o en flash para actualizar firmware. Al tener un led conectado en el GPIO2 durante ese proceso de boot, el ESP8266 entendía que tenía que entrar en modo flash y se quedaba ahí.

Por esta razón, en los proyectos que encontré utilizaban un transistor cómo "interruptor" para controlar el LED IR, y de esa forma el GPIO2 no se veía afectado para el boot del ESP8266.

Yo cómo estoy muy loco y soy un maker de andar por casa, he buscado otra opción: utilizar el GPIO3, el que usa el ESP8266 cómo puerto RX, total no se usa durante el boot ni para recibir UART durante el funcionamiento del dispositivo.

Por lo tanto tendremos el GPIO0 para controlar el LED RGB WS2812B y el GPIO3 (URXD/RX) para el LED IR.

Servidor MQTT y Node-RED

No es parte de este tutorial explicar la configuración y uso de Node-RED y Mosquitto.

Cómo servidor MQTT he utilizado Mosquitto y cómo sistema de programación de flujos y eventos voy a utilizar Node-RED.

Ahora hacemos un pequeño flujo en Node-RED para probar la comunicación y todo el circuito:

Vamos a enviar topics con valores fijos que luego nuestro ESP8266 recibirá, ya que está suscrito a estos mensajes.

Una vez que tenemos nuestro ESP8266 conectado a nuestra WiFi y que además es capaz de publicar y suscribir a nuestro servidor MQTT, las posibilidades de integración se disparan y ya podemos, por ejemplo, desde Node-RED generar una planificación para que se apague o encienda según un horario, condiciones de temperatura exterior, etc.

Pero si quieres controlarlo desde de tu móvil, una opción es utilizar una aplicación cómo IOTMQTTPanel que te permite conectarte a tu servidor MQTT y generar un layout interactivo que envía mensajes o se suscribe a publicaciones. La creación de estos layouts interactivos son muy sencillos y fáciles de implementar. Aquí os dejo un ejemplo de mi proyecto:

Por ejemplo, para el botón de "AUTO 27ºC" tengo definido esto (además tiene un icono muy representativo, todo esto viene en la propia App):

Además si tenemos nuestro servidor MQTT debidamente protegido y abierto hacia el exterior, esto lo podríamos hacer desde fuera de nuestra red interna.

Resultado final (WIP)

Aún sigo trabajando en el proyecto. Queda dejarlo un poquito mas bonito de forma externa, tal vez con una carcasa diseñada e impresa en 3D,...pero por ahora es 100% funcional y hace su función. Está claro que para dejarlo en medio del comedor no tiene buena pinta, pero el mío por suerte, no se ve ;)

Artículo anterior: https://akirasan.net/ir-arduino-control-del-aire-acondicionado/

Código en Github: https://github.com/akirasan/esp8266_aa_IR