Bluetooth-fähiger Smart-Thermostat & Beleuchtungssteuerung mit Arduino Nano

Komponenten und Materialien

Komponente	Menge
Arduino Nano R3	1
HC-05 Bluetooth-Modul	1
Maxim Integrated DS18B20 1-Wire Digitalthermometer	1
OLED 1306 I2C bicolor (128×64)	1
4-Kanal-Relais-Controller für I2C	1

Apps und Online-Dienste

• Morich Serial Bluetooth Terminal (Android)
• Arduino Bluetooth Control Device (Android)

Projektbeschreibung

Einführung

Ein einfaches, aber nützliches DIY-Arduino-Thermostat-Projekt mit Bluetooth. Eine intelligente Thermostat-Routine steuert die Gasheizung, während das System Küchenbeleuchtung und Badezimmer-Lüfter per Relais schaltet – bedienbar über Tasten und Android-Gerät oder PC via Bluetooth. Celsius- und Fahrenheit-Version verfügbar! Alle Teile sind handgefertigt.

Entwickelt auf Arduino Nano (oder höher), verwendet Dallas DS18B20 Temperatursensor, HC-05/06 Bluetooth-Adapter, I2C 128×64 bicolor OLED-Display – andere LCD/OLED-Typen sind über die u8glib ebenfalls nutzbar.

Video

Das Video demonstriert alle wichtigen Funktionen und gibt einen Überblick zum Nachbau.

Heizungs-Betriebsarten

1. Einmalheizung (15 Min) – Zeitschaltmodus, nützlich an Frühjahr/Herbst-Abenden
2. Thermostat-Modus (höhere Priorität), die eingestellte Zieltemperatur wird im EEPROM gespeichert

Kessel-Schon-Algorithmus

Häufiges, kurzzeitiges Schalten würde die Lebensdauer der Gasheizung verkürzen. Um dies zu vermeiden, nutzt das Programm Korrekturwerte – sie definieren den Grad des Überhitzens und Abkühlens. Niedrigere Temperaturen erfordern größere Korrekturwerte, da kältere Wände die Wärme der frisch erwärmten Luft stärker absorbieren, was den beschriebenen Effekt verstärkt.

Offenes-Fenster-Erkennung

Das Programm erkennt ein offenes Fenster, wenn die Temperatur innerhalb einer Minute um mindestens −0,2 °C (−0,36 °F) fällt – die Heizung stoppt oder startet nicht, und der Lüfter schaltet sich ein, um die Luft zu erneuern. Sobald die Luft durch die Wärmekapazität der Umgebung um mindestens +0,12 °C (+0,216 °F) wärmer wird, schaltet das System in den Normalmodus zurück und das „Fenster-Alarm“-Ereignis wird zurückgesetzt.

Fehlererkennung

Gemessene Temperaturen unter 0 °C (32 °F) oder über 40 °C (104 °F) werden als Fehlfunktion oder Problem (Defekt, offenes Fenster, Brand etc.) gewertet – alle Geräte werden abgeschaltet.

Bluetooth-Kommunikation

Die Android-GUI-App hat 8 Tasten und sendet Groß- und Kleinbuchstaben zum Ein-/Ausschalten: ‚A‘/‚a‘ für Zeitschalt-Heizung, ‚B‘/‚b‘ für Lüfter, ‚C‘/‚c‘ für Beleuchtung.

Zusätzlich unterstützt das System einen „Geek-freundlichen“ Bluetooth-Serial-Terminal-Modus. Man chattet einfach per Bluetooth mit dem System – per Android-App oder PC (z. B. Arduino IDE Serial Monitor). Der Controller sendet automatisch jede Minute Temperaturberichte und sofortige Meldungen zu allen Ereignissen (Gerät ein/aus, Thermostat aktiviert etc.).

Steuercodes

Das System akzeptiert Steuercodes und sendet Bestätigungen. Die Befehlsstruktur basiert auf zweistelligen Zahlen ‚XY‘ – wobei:

• ‚X‘ = Gerätecode, ‚Y‘ = Operationscode
• 30, 31, 32: Beleuchtung Aus / Ein / Zustand umschalten
• 40, 41, 42: Lüfter Aus / Ein / Zustand umschalten
• 50, 51, 52: Einmalheizung (15 Min) Aus / Ein / Zustand umschalten
• 10–24: Zieltemperatur für Thermostat-Funktion (Celsius)
• ‚r‘: Statusbericht der gesteuerten Geräte
• ‚w‘: Manueller Reset des „Fenster-Alarm“-Ereignisses
• ‚A, a … H, h‘: Buchstaben wie von der GUI-App gesendet

Fahrenheit-Version

Alle Korrekturvariablen, Referenz- und Verhältniswerte wurden umgerechnet, die Berechnungslogik bleibt erhalten. Geänderte Gerätekodes:

• 1 – Beleuchtung (10: aus, 11: ein, 12: umschalten)
• 2 – Lüfter
• 3 – Heizung
• 50–76: Zieltemperaturwerte

Fortsetzung

UPDATE: Ein vollständiges Home-Automation-System mit internem Bluetooth-Link und Sprachsteuerung!

Bibliotheken & Links

• DallasTemperature, elapsedMillis, OneWire, SoftwareSerial, olikraus/u8glib
• Bei anderen Tastenwiderständen oder zum Prüfen der A0-Werte: Tutorial: Multiple Buttons on 1 Analog Pin

Quellcode

Zwei Versionen liegen vor:

• Thermostat v11 – Celsius-Version.ino
• Thermostat v11 – Fahrenheit-Version.ino

Der Code ist gut kommentiert, modular in Funktionen gegliedert und für Einsteiger verständlich. Er erklärt jeden wichtigen Schritt: Was, Warum, Wie.

Schaltplan

Für Jumper-Wire-Test und Lötversion sind Bilder im Projekt enthalten.