Sensori i derës me bateri me integrim të automatizimit në shtëpi, WiFi dhe ESP-TANI: 5 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:18

Në këtë udhëzues ju tregoj se si kam bërë një sensor të derës me bateri me integrimin e automatizimit të shtëpisë. Kam parë disa sensorë të tjerë të bukur dhe sisteme alarmi, por doja ta bëja vetë.

Qëllimet e mia:

• Një sensor i cili zbulon dhe raporton hapjen e shpejtë të derës (<5 sekonda)
• Një sensor që zbulon mbylljen e derës
• Një sensor i cili funksionon me bateri dhe funksionon për disa muaj me një bateri

Hardueri dhe softueri janë të frymëzuar nga

• Tabela e provës së Kevin Darrah (TPL5111 dhe TPS73733).
• Kjo video

Kam bërë një sensor për derën time të përparme dhe atë të pasme. Dallimi i vetëm është pozicioni i drejtuar dhe ndërprerësi i jashtëm i energjisë (në sensorin e derës së pasme).

Kam bërë disa përmirësime gjatë zhvillimit në harduer dhe softuer, kjo mund të shihet në foto.

Furnizimet

Bleva përbërësit elektronikë nga Aliexpress, pjesët kryesore:

• Bateri LiPo
• TPS73733 LDO
• TPL5111
• Ndërprerës kallami
• Mosfet i kanalit P: IRLML6401TRPBF
• Magnet
• Pllaka e përshtatësit PCB për përbërësit SMD dhe një tjetër.

Hapi 1: Hardware - Qarku

Shihni skemat e bashkangjitura për qarkun. I bashkova pjesët SMD në një pllakë PCB përshtatës dhe i bashkova të gjithë përbërësit në një tabelë perf të dyfishtë. E lidha ESP-01 përmes titujve femra, kështu që mund ta hiqja atë për ta programuar përmes përshtatësit të treguar në hapin 3 të këtij Udhëzuesi.

Qarku funksionon si më poshtë:

• Kur dera hapet, TPL5111 merr një goditje në kunjin Vonesë/M_DRV dhe mundëson TPS73733 LDO i cili fuqizon ESP-01. Për këtë operacion, EN/ONE_SHOT duhet të tërhiqet poshtë, Shih fletën e të dhënave të TPL5111.
• Pasi programi të funksionojë (shiko hapin Softuer), ESP-01 dërgon një sinjal të përfunduar në TPL5111 i cili më pas çaktivizon TPS73733 duke rezultuar në një gjendje shumë të ulët të energjisë për TPL5111 dhe TPS73733.

Unë përdor ndërprerës kallami me lidhje NO dhe NC. Unë lidha prizën NC, pasi kaloni i kallamit duhet të mbyllë qarkun kur magneti hiqet (dera është e hapur) dhe hapet kur magneti është afër (dera e mbyllur).

Për sensorin e derës së pasme shtova disa kondensatorë dhe rezistorë kur zbulova disa paqëndrueshmëri, megjithatë paqëndrueshmëria u shkaktua nga softueri (esp_now_init) siç zbulova më vonë.

Hapi 2: Hardware - Shtojcë

Unë projektova rrethimin në Autodesk Fusion360, i frymëzuar nga kjo video nga "djali me theks zviceran".

Skedarët STL të tre pjesëve:

• Kuti
• Kapak
• Mbajtës magneti

janë botuar në faqen time Thingiverse.

Hapi 3: Softuer

Programi është në Github tim.

Rrjedha e programit tregohet në figurë. Shih udhëzuesin tim tjetër për shpjegimin se si e përdor ESP-TANI.

Kur moduli është i ndezur, ai së pari përpiqet të dërgojë mesazhin "HAPUR" përmes ESP-TANI. Nëse kjo nuk ka sukses, kalon në një lidhje WiFi dhe MQTT.

Kam zbuluar se, të paktën në konfigurimin tim, mesazhi "Mbyllur" nuk u dërgua me sukses përmes ESP-TANI, kështu që e hoqa këtë nga programi dhe përdor vetëm WiFi dhe MQTT.

Gjatë kohës që dera është hapur dhe moduli është duke pritur që dera të mbyllet, ai e përdor këtë kohë për t'u lidhur me WiFi dhe MQTT, kështu që kur dera është e mbyllur, duhet vetëm të dërgojë tensionin e matur dhe një mesazh të Mbyllur dhe më pas direkt shkon për të fjetur.

Programi kontrollon nëse mesazhi i mbyllur merret nga marrësi përmes dëgjimit të një mesazhi MQTT në temën e duhur.

Hapi 4: Automatizimi i shtëpisë dhe Telegrami

Sensorët e derës sime komunikojnë me Openhab Home Automation në Raspberry Pi Zero.

Aplikimet kryesore:

• Lexoni gjendjen e derës: HAPUR ose Mbyllur.
• Më lajmëro me telegram nëse hapet një derë (Nëse Alarmi është ndezur ose funksioni Monitor është i ndezur).
• Lexoni herën e fundit që një derë u hap ose u mbyll.
• Numëroni numrin e hapjeve që një sensor i derës mund të trajtojë para se të mbarojë bateria.

Për shembull, nëse jemi me pushime dhe fqinji vjen për të ujitur bimët, më vjen një mesazh. Shikoni videon në hyrje.

Artikujt e mi Openhab, rregullat dhe skedarët e sitit janë në Github tim. Në këto skedarë mund të shihni gjithashtu sensorin e derës sime të derdhjes, i cili përdor një çelës kallami të rregullt me tel dhe një çelës të vogël kontakti (fundi) nga një printer 3D në hapjen e kyçjes (shiko fotografitë).

Si të përdorni veprimin Telegram në Openhab është përshkruar këtu.

Hapi 5: Përmirësime dhe Përmirësime të Mëtejshme

Në muajt e kaluar kam bërë përmirësimin e mëposhtëm.

Trajtoni hapjet e gjata të dyerve përmes një sinjali pulsi të vetë-ndërrimit

Në verë, e lëmë derën e hapur për disa orë kur jemi në shtëpi. ESP-01 që funksionon me një lidhje WiFi do të mbaronte baterinë pa nevojë. Për këtë arsye unë përfshiva një çelës ndezës/fikës për të qenë në gjendje të fikni modulin në këto situata.

Sidoqoftë, kjo nganjëherë rezultoi në një modul të fikur përgjithmonë (kur harrova ta ndizja) dhe një bateri të shkarkuar pas disa pasditeve të një dere të hapur dhe një modul drejtimi (Kur harrova ta fikja).

Prandaj unë doja të isha në gjendje të fikja modulin përmes softuerit pasi moduli ishte ndezur për një kohë të paracaktuar (1 minutë).

Sidoqoftë, aty ku impulsi 'E BONR' i ESP-01 fiki TPL5111 kur dera ishte e mbyllur, zbulova se TPL5111 nuk ishte ndezur nga një impuls 'Bërë' ndërsa kunja Vonesë/M_DRV ishte e Lartë. Ky sinjal i Lartë në kunjin Vonesë/M_DRV u shkaktua nga dera e hapur dhe kontakti NC i kallamit të kallamit të lidhur me tensionin e baterisë.

Pra, sinjali në kunjin Vonesë/M_DRV nuk duhet të jetë vazhdimisht LART, por duhet të pulsohet. Në fletën e të dhënave TPL5111 mund të zbuloni se duhet të jetë një impuls> 20 ms. Unë e bëra këtë sinjal të vetë-ndërrimit përmes një mosfet të kanalit P, një kondensatori dhe një rezistencë 10K dhe 300K, shihni skemën e përfshirë.

Punon si më poshtë:

• Nëse kontakti NC i ndërprerësit të kallamit është i mbyllur, Porta është e UL andT dhe Mosfet ndizet, duke rezultuar në një sinjal të Lartë në kunjin Vonesë/M_DRV i cili aktivizon modulin.
• Kondensatori ngarkohet shpejt, duke rezultuar në një rritje të tensionit në Portë.
• Pas afërsisht 20 ms, tensioni në Portë është 97% e tensionit të baterisë (300K/(300K+10K) i cili është LART dhe Mosfet fiket, duke rezultuar në një sinjal të UL në kunjin Vonesë/M_DRV.
• Kur kunja Vonesë/M_DRV është E ULT, sinjali I BONR i ESP-01 rezulton në mbyllje të modulit.

Kjo zbatohet në softuer; një lak while jo vetëm që kontrollon nëse dera është ende e hapur, por gjithashtu kontrollon nëse moduli nuk është ndezur shumë gjatë. Nëse ndizet për një kohë të gjatë, ai publikon një vlerë NULL (gjendja e pacaktuar e derës). Në këtë rast nuk e di nëse dera është e hapur apo e mbyllur dhe nuk i arrij të gjitha qëllimet e përmendura në hyrje, por jeta e baterisë është më e rëndësishme dhe shumicën e rasteve ne e hapim derën përsëri më vonë atë ditë, duke rezultuar në një gjendje të mbyllur të konfirmuar të derës.

Importantshtë e rëndësishme të përdorni një Mosfet të kanalit P i cili është i përshtatshëm për gamën e tensionit të përdorur këtu. Mosfet duhet të jetë plotësisht i ndezur në një VGS prej rreth - 3.8V dhe plotësisht i fikur në një VGS prej rreth -0.2 V. Provova disa Mosfets dhe zbulova se një IRLML6401TRPBF funksionon mirë për këtë qëllim në kombinim me rezistencat 10K dhe 300K Me Një kondensator 1 uF punon mirë për të marrë një gjatësi impulsi prej rreth 20 ms. Një kondensator më i madh rezulton në një impuls më të gjatë, i cili nuk është i nevojshëm, pasi TPL5111 u aktivizua. Kam përdorur oshiloskopin tim DSO150 për të kontrolluar tensionet dhe gjatësinë e pulsit.

Përmirësimi i planifikuar: Përditësimi i OTA

Unë planifikoj të përfshij një azhurnim OTA përmes procedurës së mëposhtme, e cila tashmë është përfshirë pjesërisht në softuerin aktual

• Nëpërmjet Openhab të NodeRed unë publikoj një mesazh të ruajtur të 'përditësimit' një 'temë azhurnimi'.
• Nëse moduli ndizet dhe lidhet me serverin MQTT dhe regjistrohet në 'temën e përditësimit', ai merr mesazhin e përditësimit.
• Mesazhi i azhurnimit do të parandalojë që moduli të fiket dhe fillon serverin
• Përmes faqes së internetit të HTTPUpdateServer, mund të azhurnoni softuerin.
• Nëpërmjet Openhab të NodeRed unë publikoj një mesazh të ruajtur 'bosh' një 'temë përditësimi'.

Përmirësimi i planifikuar: mbyllja e harduerit pas një kohe të paracaktuar

Në skemën aktuale, unë përdor një rezistencë 200K midis Vonesës/M_DRV dhe GND të TPL5111. Kjo ndez modulin për më shumë se 2 orë (shiko 7.5.3. Të fletës së të dhënave TPL5111). Sidoqoftë, nuk dua që moduli të ndizet kaq gjatë, sepse bateria më pas shkarkohet. Nëse zgjidhja e softuerit (shiko më sipër) nuk arrin të fikë modulin, ose mesazhi i azhurnimit pa qëllim e vendos modulin në modalitetin e përditësimit, moduli mbetet i ndezur për një kohë të gjatë.

Prandaj është më mirë të përdorni një rezistencë më të vogël midis Vonesës/M_DRV dhe GND të TPL5111, kështu që moduli fiket pas një kohe të shkurtër, për shembull një rezistencë 50K që rezulton në një kohë të funksionimit prej 7 minutash.