Home-Ambient: Integración con Home Assistant y ESPHome

El sensor BME680 depende de un canal I2C como interfaz de comunicación. Se especifican los pines físicos, la velocidad y la activación de un escaneo automático al iniciar. Este escaneo es muy útil para diagnóstico y depuración. La asignación de un identificador sirve para referenciar sin lugar a dudas este bus.

A continuación, se establece la configuración específica del sensor ambiental, sin incluir nada que merezca especial atención.

Finalmente, se describen las magnitudes ambientales que serán publicadas, ajustando las cifras significativas. El filtro ‘delta’ ayuda a reducir el tráfico de datos al obviar cambios de estado inferiores al indicado.

‘text_sensor:’ podría excluirse sin problema, aunque aporta información que podría resultar vistosa en algunos dashboards de Home Assistant.

# BME68X I2C bus
i2c:
  sda: GPIO6
  scl: GPIO7
  frequency: 400kHz
  scan: true
  id: i2c_a

# BME68X Device
bme68x_bsec2_i2c:
  i2c_id: i2c_a
  address: 0x77
  model: bme680
  operating_age: 28d
  sample_rate: ULP
  supply_voltage: 3.3V
  state_save_interval: 6h

sensor:
  # BME68X Sensor reading
  # Temperature, humidity, pressure air quality sensor
  - platform: bme68x_bsec2
    temperature:
      id: temperature_sensor
      name: "Temperature"
      accuracy_decimals: 1
      filters: 
        - delta: 0.2
    pressure:
      id: pressure_sensor
      name: "Pressure"
      unit_of_measurement: mbar
      accuracy_decimals: 0
      filters: 
        - delta: 1
    humidity:
      id: humidity_sensor
      name: "Humidity"
      accuracy_decimals: 0
      filters: 
        - delta: 1
    co2_equivalent:
      name: "CO2 Equivalent"
      accuracy_decimals: 0
    breath_voc_equivalent:
      name: "Breath VOC Equivalent"

text_sensor:
    - platform: bme68x_bsec2
      iaq_accuracy:
        name: "IAQ Accuracy"

    - platform: template
      name: "IAQ Classification"
      lambda: |-
        if ( int(id(iaq).state) <= 50) {
          return {"Excellent"};
        }
        else if (int(id(iaq).state) >= 51 && int(id(iaq).state) <= 100) {
          return {"Good"};
        }
         else if (int(id(iaq).state) >= 101 && int(id(iaq).state) <= 150) {
            return {"Lightly polluted"};
        }
        else if (int(id(iaq).state) >= 151 && int(id(iaq).state) <= 200) {
            return {"Moderately polluted"};
        }
        else if (int(id(iaq).state) >= 201 && int(id(iaq).state) <= 250) {
            return {"Heavily polluted"};
        }
        else if (int(id(iaq).state) >= 251 && int(id(iaq).state) <= 350) {
            return {"Severely polluted"};
        }
        else if (int(id(iaq).state) >= 351) {
            return {"Extremely polluted"};
        }
        else {
            return {"error"};
        }

sensor:
  # Analog temperature monitor
  - platform: adc
    id: temperature_sensor
    pin: GPIO0
    name: "Temperature"
    attenuation: 12db
    unit_of_measurement: "°C"
    accuracy_decimals: 1
    update_interval: 10s
    filters:
      - sliding_window_moving_average:
          window_size: 12
          send_every: 12
      - multiply: 1000
      - lambda: return (1575 - x) / (8.1f);
      - delta: 0.2

Es prácticamente obligatorio filtrar una lectura analógica de un ESP32-C3. El filtro utilizado es una media móvil de dos minutos, con muestras cada 10 segundos. Solo se publican variaciones de temperatura superiores a 0,2°C.

Las operaciones matemáticas sirven para convertir la lectura en milivoltios del ADC a temperatura en grados centígrados para el sensor LMT85.

sensor:
  # Virtual power sensor
  - platform: template
    name: "Power"
    id: thermostat_power
    state_class: measurement
    device_class: power
    unit_of_measurement: "W"
    accuracy_decimals: 0

  # Virtual energy sensor
  - platform: integration
    name: "Energy"
    sensor: thermostat_power
    time_unit: h
    state_class: total_increasing
    device_class: energy
    unit_of_measurement: "kWh"
    accuracy_decimals: 3
    integration_method: left
    filters:
      - multiply: 0.001

# Heating relay
switch:
  - platform: gpio
    id: heater_switch
    pin: GPIO4
    name: "Heater"

    on_turn_on:
      - sensor.template.publish:
          id: thermostat_power
          # Heating power
          state: 2300

    on_turn_off:
      - sensor.template.publish:
          id: thermostat_power
          state: 0

Obligatoriamente solo es necesario declarar un switch para que el termostato funcione, por lo que todo lo demás es totalmente opcional.

Se crea un sensor de potencia basado en template que no mide un valor físico real, sino un valor asignado internamente. Se configura como una magnitud de potencia y con clase measurement, lo que permite que Home Assistant lo interprete correctamente dentro de la aplicación de energía.

Un segundo sensor calcula la energía consumida. Al integrar la potencia instantánea se tiene la energía total expresada en kilovatios hora. Se aplica un factor de conversión para adaptar la escala de unidades y se asigna la clase energy.

Cuando el calentador se enciende, se publica un valor fijo de potencia que representa el consumo nominal del equipo.

climate:
  - platform: thermostat
    name: "Thermostat"
    id: ha_thermostat
    sensor: temperature_sensor
    visual:
      min_temperature: 10
      max_temperature: 28
      temperature_step: 0.2

    min_heating_off_time: 30s
    min_heating_run_time: 5s
    min_idle_time: 30s
    heat_deadband: 0.3
    heat_overrun: 0.5
    
    heat_action:
      - switch.turn_on: heater_switch
      - light.turn_on:
                  id: rgb_led
                  red: 1.0
                  green: 0.0
                  blue: 0.0
                  brightness: 0.5
    idle_action:
      - switch.turn_off: heater_switch
      - light.turn_off: rgb_led

    default_preset: Home
    preset:
      - name: Home
        default_target_temperature_low: 12 °C

Este bloque configura un termostato digital que utiliza la temperatura medida como referencia para controlar automáticamente el sistema de calefacción.

Se define un tiempo mínimo entre encendidos, así como un tiempo mínimo de funcionamiento una vez encendida. También se fija un periodo mínimo en estado inactivo y un margen de histéresis alrededor de la temperatura objetivo.

Como depuración, se enciende el RGB en rojo para mostrar que la calefacción está funcionando.

Finalmente, default_preset define una temperatura inicial baja cuando el sistema arranca o tras reinicios.

spi:
  id: spi_a
  clk_pin: GPIO2
  mosi_pin: GPIO5

image:
  - file: "P_FC.bmp"
    type: binary
    id: floor_plan
    invert_alpha: true

display:
  - platform: waveshare_epaper
    spi_id: spi_a
    model: gdey042t81
    cs_pin: GPIO3
    busy_pin: GPIO18
    dc_pin: GPIO10
    reset_pin: GPIO19
    reset_duration: 2ms
    update_interval: 60s
    full_update_every: 1

    lambda: |-
      auto color_back = COLOR_OFF;
      auto color_print = COLOR_ON;
      it.fill(color_back);
      it.image(0, 0, id(floor_plan));

La interfaz con el display se realiza a través de un canal SPI.

El siguiente paso es la propia implementación del display con la directiva display: seguida de la configuración hardware básica. Importante a tener en cuenta es el modelo de driver declarado. Solo ha funcionado el ‘gdey042t81’, y no con ninguno de la familia ‘4.20in’.

Finalmente se muestra como ejemplo la visualización de una imagen, que en este caso es el plano de una planta de un piso, sobre la que se irá mostrando información con las herramientas que proporciona el componente display que se irán mostrando a continuación.