ESP8266-01 Kohëmatësi inteligjent IoT për automatizimin e shtëpisë: 9 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:22

PPRDITSIM

2018-09-30: Firmware u përditësua në Ver 1.09. Tani me Sonoff Basic Support

2018-10-01: Provë e Firmware Version 1.10 në dispozicion për testim në ESP8266-01 me probleme

Me fjalët e reja që janë Internet Of Things (IoT) dhe Automatizimi i Shtëpisë, vendosa të shikoj artikujt aktualë brenda dhe rreth shtëpisë sime që kontrollohen përmes një lloj pajisjeje. Artikujt që u dalluan, janë si më poshtë:

• Pompë pishine
• Mbushës uji i pishinës
• Pishina dhe dritat përreth
• Dritat e kabinetit të sistemit TV/Argëtimit

Artikulli i zakonshëm i përdorur për të kontrolluar këto pajisje, janë kohëmatësit standardë të prizës në mur. Çdo pajisje është e pajisur me kohëmatësin e saj, dhe të gjitha janë të vendosura në vende të ndryshme. Pra, pse i zgjodha këto artikuj për të filluar me projektet e Internetit të Gjërave ose Automatizimit të Shtëpisë, mund të pyesni?

Epo, të jetosh në Afrikën e Jugut, do të thotë që ndërprerjet e energjisë janë një dukuri e rregullt. Me statistikat e shtëpisë sime, kam pasur 35 ndërprerje të energjisë në vitin e kaluar, gjithsej 40 orë. Kjo zakonisht nuk është një çështje, pasi të gjithë kohëmatësit e instaluar aktualisht janë të pajisur me një bateri rezervë për ruajtjen e kohës gjatë ndërprerjeve të energjisë. Por ka disa çështje:

• Këto bateri rezervë zgjasin vetëm një vit ose dy, atëherë kohëmatësi duhet të zëvendësohet. Kohëmatësit janë ndërtuar në mënyrë që kohëmatësi të shkatërrohet për të fituar qasje në baterinë e brendshme Ni-Cad.
• Sa herë që energjia dështon, kohëmatësit me bateri të dëmtuara duhet të riprogramohen dhe të caktohet koha.
• Vendndodhja fizike e kohëmatësit, kur lidhet me prizën e murit, e bën pothuajse të pamundur leximin e ekraneve LCD që shikojnë kohëmatësin nga lart. Kjo do të thotë që kohëmatësi duhet të shkëputet, ose duhet të ulem në dysheme për të vendosur ose rregulluar kohëmatësit pas një ndërprerje të energjisë.

Për arsyet e mësipërme, vendosa të testoj mundësinë për të zëvendësuar kohëmatësit me një IoT Smart Timer, të lidhur me rrjetin tim lokal të shtëpisë.

Ideja ishte të hartohej një kohëmatës i vetëm, i cili mund të:

• Rregulloni automatikisht kohën aktuale duke përdorur internetin (IoT)
• Funksionohet pa asnjë veprim të përdoruesit (i zgjuar)
• Aktivizoni/Çaktivizoni daljen sipas kohës së caktuar (Kohëmatësi)
• I programueshëm dhe i kontrollueshëm përmes rrjetit (Automatizimi në shtëpi)

Hapi 1: Dizajni ESP8266-01

Dizajni u bë duke përdorur një modul WiFi ESP8266-01, pasi kjo është ajo që kisha në dispozicion. Në formën më të thjeshtë, ESP8266-01 ka katër kunja I/O:

• GPIO0
• GPIO2
• TX
• RX

ESP8266-01 Mënyrat e fuqizimit

Gjendja logjike e kunjave I/O përdoret për të përcaktuar se në cilën mënyrë do të fillojë ESP8266-01. Hapi i parë ishte përcaktimi se cila nga kunjat I/O mund të përdoret për të drejtuar një stafetë dalëse.

• Për ndezjen normale, GPIO0 dhe GPIO2 duhet të vendosen në logjikën LART. Kështu është e qartë se këto dy kunja nuk mund të përdoren si dalje dixhitale.
• Kunja Tx është vendosur si një dalje në fuqizim, dhe dalja është e lartë. Ky pin Tx gjithashtu transmeton disa të dhëna serike gjatë ndezjes. Kështu, kjo kunj gjithashtu nuk mund të përdoret si dalje.

Pina e vetme e mbetur është kunja Rx. Ky kunj është vendosur si një hyrje në fuqizim dhe nuk ka pse të tërhiqet lart gjatë ndezjes. Ky pin është kështu më i përshtatshmi për t'u përdorur si një pin dalës.

Boot-up

Për të siguruar modalitetin e saktë të nisjes së ESP8266-01 gjatë ndezjes, kunjat e mëposhtëm tërhiqen lart duke përdorur rezistorë 10K:

• GPIO0
• GPIO2
• RST
• CH_PD

Kjo siguron që njësia të ngrihet saktë çdo herë.

Stafetë e daljes

RX është kunja e vetme e përshtatshme për t'u përdorur si dalje. Ky pin përdoret kështu për të drejtuar stafetën e daljes përmes një tranzistori NPN. U shtuan dioda standarde e volantit dhe rezistencat e bazës së tranzistorit.

Butoni MODE/SET

Butoni është i lidhur me GPIO2, dhe me butonin e lëshuar, një rezistencë 10K do të tërheq GPIO2 lart. Me butonin e shtypur, GPIO2 tërhiqet në 0V.

Ky buton përdoret për dy funksione:

• Konfigurimi fillestar për të lidhur njësinë me një rrjet WiFi lokal
• Për të kontrolluar manualisht daljen gjatë operacioneve normale

Tregues LED

LED është i lidhur me GPIO0 dhe tregon sa vijon:

• Me ndezjen fillestare, pulson FAST për të treguar modalitetin e konfigurimit të WiFi
• Pulson ngadalë kur koha e njësisë nuk është caktuar
• tregon statusin e ndezjes/fikjes të stafetës së daljes

Hapi 2: Furnizimi me energji elektrike

Unë do të përdor IoT Smart Timer në nivele të ndryshme të tensionit, prandaj ekzistojnë dy mundësi furnizimi me energji:

12 - 24V DC

Konvertuesi DC-DC i përdorur është i përshtatshëm për furnizime deri në 28V DC. Dalja e konvertuesit është e rregullueshme dhe është vendosur në 5V. Kjo duhet të bëhet para se të lidhet moduli ESP8266.

Një diodë iu shtua për të mbrojtur kundër polaritetit të kundërt në hyrjen e furnizimit.

Për këtë opsion, unë kam qenë në gjendje të marr një furnizim të vogël të modalitetit të ndërrimit 220V/5V në eBay.

Pavarësisht nga tensioni i hyrjes, IoT Smart Timer ka nevojë për dy furnizime me energji:

Hekurudha 5V

Me të dy opsionet, 5V DC merret nga një furnizim me energji i modalitetit të ndërruar, dhe jo nga një rregullator linear. Kjo do të thotë se ka një nxehtësi minimale të gjeneruar nga furnizimi me energji elektrike. 5V përdoret për të drejtuar stafetën e daljes

Hekurudhë 3.3V

3.3V për ESP8266-01 merret nga një rregullator ASM1117 3.3. ASM1117 3.3 është një rregullator linear dhe mund të trajtojë deri në 500mA. Sidoqoftë, nxehtësia e gjeneruar do të përcaktohet nga tensioni i hyrjes në ASM1117. Për të zvogëluar nxehtësinë, ASM1117 mundësohet nga hekurudha 5V.

Filtrimi i zhurmës

Për të zvogëluar valëzimin e tensionit në ESP8266-01, shina 3.3V është e pajisur me një kondensator 100 - 1000uf. Të dy binarët 5V dhe 3.3V mbrohen gjithashtu nga ndërhyrjet me frekuencë të lartë nga kondensatorët 0.1uf.

Hapi 3: Montimi i Bordit të PC

Bordi i PC është krijuar duke përdorur versionin falas të Eagle. Boardshtë një dërrasë e njëanshme, e cila mund të bëhet lehtësisht në shtëpi duke përdorur metodën e transferimit të tonerit.

Pasi të bëhet Bordi i PC, mblidhni Bordin e PC në rendin e mëposhtëm:

• Ngjitni rregullatorin ASM1117 dhe tre përbërës SMD 0.1uf në anën e saldimit të bordit
• Shtoni bluzën e vetme në anën përbërëse të tabelës
• Lidhni rezistencat dhe diodat në vend
• Shtoni titujt për modulin ESP8266-01
• Shtoni kunjat e kokës për LED dhe butonin
• Shtoni terminalet e vidave
• Duke përdorur kunjat e kokës, lidhni konvertorin DC/DC në tabelë.
• Ngjiteni stafetën në vend
• Plotësoni bordin duke bashkuar transistorin dhe kondensatorin 100uf.

Pasi të gjithë përbërësit të jenë ngjitur në tabelë, verifikoni të gjitha pikat e lidhjes dhe sigurohuni që të mos ketë qarqe të shkurtra midis pads.

! ! ! SH NOTNIM I RORTNDSISHM! ! ! Për të siguruar që Bordi i PC -së mund të trajtojë rryma të mëdha në kontaktet e daljes, aplikoni një sasi të mirë lidhësish në shinat midis kontakteve të stafetës dhe terminaleve të vidhave

Hapi 4: Testimi i Bordit të PC

! ! ! Para aplikimit të energjisë! ! !

Hiqni modulin ESP8266-01 nga njësia. Kjo është për të parandaluar mbinxehjen e rregullatorit ASM1117 para se të rregullohet furnizimi me 5V.

Nuk ka shumë teste që mund të bëhen pas montimit. Hapi më i rëndësishëm është të siguroni nivelet e sakta të tensionit.

• Aplikoni 12 - 24V DC në njësi.
• Matni tensionin dalës të konvertuesit DC/DC
• Rregulloni daljen e konvertuesit në mes 5.0 dhe 5.5V.
• Tjetra, matni furnizimin me 3.3V.
• Nëse furnizimet janë në rregull, hiqni energjinë nga njësia

Tani mund të futni modulin ESP8266-01 në titujt e dhënë.

! ! ! Shënim ! !

Pasi të keni testuar Kohëmatësin IoT dhe ai po funksionon, përdorni llak të qartë për të mbuluar anën e saldimit të Bordit të PC. Kjo do të parandalojë oksidimin e gjurmëve dhe do të sigurojë izolim shtesë midis kontakteve të stafetës dhe pjesës tjetër të qarkut

Hapi 5: Mbyllja

Mbulimi nuk është aq i rëndësishëm, për aq kohë sa bordi i PC dhe të gjitha instalimet elektrike të përshtaten me kujdes dhe të sigurt në të.

Për ta bërë më të lehtë ndërtimin, kam krijuar një kabllo me butonin LED dhe MODE/SETUP të lidhur me të. Kjo më dha më shumë fleksibilitet në montimin e LED dhe butonit në rrethim. Ky kabllo lidhet më pas me kokën në Bordin e PC.

Fotografitë tregojnë një nga njësitë 12V të përdorura për dritat LED.

Hapi 6: Programimi i ESP8266-01/NodeMCU

Për të programuar ESP8266-01, së pari duhet të konfiguroni Arduino IDE. Unë nuk do të hyj në këto detaje, pasi ka shumë udhëzime të shkëlqyera në dispozicion për këtë temë. Unë kam zgjedhur lidhjet e mëposhtme në Instructables për referencë, pa ndonjë urdhër specifik për autorët. Faleminderit për udhëzimet e tyre individuale.

Ndiqni këtë ESP8266 dhe Arduino IDE për të konfiguruar Arduino IDE për modulin ESP8266..

Tjetra, do t'ju duhet një programues për të programuar ESP8266. Këtu janë dy lidhje:

Duke përdorur Arduino Uno

Bordi i Programimit DIY

Bibliotekat

Ju do të duhet të instaloni biblioteka shtesë për të qenë në gjendje të përpiloni kodin. Përsëri, referojuni këtij Udhëzuesi:

Instaloni dhe përdorni Bibliotekat Arduino

Nuk më kujtohet se cilat biblioteka duhej të instaloja, por e di që WiFiManager duhet të shkarkohet veçmas.. Unë i kam përfshirë këto në skedarin Libraries.zip.

Hapi 7: Konfigurimi për herë të parë

Kur përdoret për herë të parë, IoT Smart Timer duhet të lidhet me një rrjet WiFi. Kjo detyrë bëhet duke përdorur bibliotekën WiFiManager, kështu që asnjë kod SSID ose fjalëkalim nuk duhet të futen në kod.

Ndiqni këto disa hapa:

• Fuqizoni njësinë
• LED do të fillojë të ndizet me shpejtësi
• Shtypni butonin MODE/SETUP
• Kur LED fiket, lëshoni butonin
• Prisni disa sekonda, pastaj hapni lidhjet WiFi të smartphone -it tuaj ose pajisjes
• Një fjalëkalim i ri WiFi i quajtur IoT Timer do të jetë i dukshëm
• Zgjidhni këtë pikë aksesi
• Hyni në Kohëmatësin IoT (nuk kërkohet fjalëkalim)
• Prisni derisa pajisja juaj të lidhet me rrjetin IoT Timer
• Hapni çdo shfletues interneti
• Në shiritin e adresave, shkruani adresën IP të mëposhtme - 192.168.4.1
• Konsola WiFiManager do të hapet
• Zgjidhni Konfiguro WiFi
• Do të shfaqet një listë me pikat e disponueshme të rrjeteve WiFi
• Zgjidhni rrjetin e kërkuar WiFi dhe shkruani fjalëkalimin
• Tjetra, futni adresën IP që dëshironi të përdorni për t'u lidhur me Kohëmatësin IoT
• Vendosni adresën IP të Default Gateway, e ndjekur nga maska
• Pasi të jenë bërë të gjitha cilësimet, klikoni në butonin Ruaj
• Do të hapet një dritare e re për të konfirmuar se kredencialet e reja janë ruajtur
• Mbyllni shfletuesin tuaj

Pasi të ruhet, rrjeti IoT Timer do të mbyllet dhe njësia do të përpiqet të lidhet me rrjetin tuaj WiFi.

• Lidhni smartphone -in ose pajisjen tuaj me të njëjtin rrjet WiFi siç përdoret për Kohëmatësin IoT.
• Hapni shfletuesin tuaj
• Në shiritin e adresave, shkruani adresën IP të Kohëmatësit tuaj IoT
• Faqja e konfigurimit të Kohëmatësit IoT do të hapet

Kohëmatësi juaj IoT tani është gati për përdorim

Hapi 8: Konfigurimi i Kohëmatësit IoT

Uebfaqja e integruar e Kohëmatësit IoT përbëhet nga pesë seksione:

Statusi

Kjo tregon emrin e pajisjes, si dhe kohën dhe gjendjen aktuale të kohëmatësit

Për më tepër, mënyra e funksionimit të kohëmatësit është vendosur në këtë seksion. Ekzistojnë tre mënyra:

• Auto - Output do të kontrollohet nga programe të ndryshme të kohëmatësit
• On - Dalja është e detyruar ON, dhe do të qëndrojë e ndezur derisa modaliteti të ndryshojë
• Joaktiv - Dalja është e fikur me forcë dhe do të qëndrojë e fikur derisa modaliteti të ndryshojë.

Programet

Ky seksion përmban kohëzgjatjen dhe fikjen e kohëmatësit. Ekzistojnë shtatë programe në dispozicion, dhe secili program mund të vendoset individualisht.

Para se të ndryshoni programin tjetër, shtypni butonin Ruaj për të ruajtur çdo ndryshim të bërë në programin aktual.

Funksioni i butonit

Butoni MODE/SETUP mund të përdoret për të kontrolluar stafetën e daljes gjatë funksionimit normal. Këtu, zgjidhni se çfarë duhet të bëjë butoni kur shtypet.

Shënoni kutinë "Funksioni i butonit të azhurnimit" para se të shtypni butonin Ruaj për të ruajtur cilësimet e reja.

Konfigurimi

Këtu, mund të ndryshoni emrin e Kohëmatësit IoT. Kjo e bën të lehtë identifikimin midis kohëmatësve të shumtë.

Koha në njësi merret nga interneti përmes një serveri kohor NTP. Për të shfaqur kohën e duhur, ju lutemi përditësoni Zonën kohore në rajonin tuaj.

Nëse dëshironi të përdorni një server të ndryshëm kohor NTP, futni adresën e re IP në hapësirën e dhënë.

Shënoni kutinë "Përditëso konfigurimin" para se të shtypni butonin Ruaj për të ruajtur cilësimet e reja.

SHËNIM

Kur ndryshoni Zonën Kohore, koha e re do të vendoset e saktë vetëm gjatë pyetjes së herës tjetër. Njësia është vendosur të përditësojë kohën çdo 5 minuta.

Koha Rregulloni

Ndonjëherë, ndodh që serveri i kohës NTP të mos përgjigjet në çdo pyetje kohore. Nëse duhet shumë kohë që koha të caktohet përmes serverit NTP, mund të futni orën dhe datën me dorë.

Shënoni kutinë "Koha e Përditësimit" para se të shtypni butonin Ruaj për të ruajtur kohën dhe datën e re.

Sinkronizimi i kohës

Pjesa e fundit e faqes tregon kohën dhe datën kur koha e fundit u sinkronizua përmes serverit të kohës NTP.