Llambë DIY IoT për automatizimin e shtëpisë -- ESP8266 Tutorial: 13 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:27

Në këtë tutorial do të bëjmë një llambë të zgjuar të lidhur me internetin. Kjo do të hyjë thellë në internetin e gjërave dhe hap një botë të automatizimit të shtëpisë!

Llamba është e lidhur me WiFi dhe e ndërtuar për të pasur një protokoll mesazhi të hapur. Kjo do të thotë që ju mund të zgjidhni çfarëdo mënyre kontrolli që dëshironi! Mund të kontrollohet përmes një shfletuesi në internet, aplikacioneve të automatizimit të shtëpisë, asistentëve të zgjuar si Alexa ose Google Assistant, dhe shumë më tepër!

Si bonus kjo llambë shkon së bashku me një aplikacion për të kontrolluar projektin. Këtu mund të zgjidhni mënyra të ndryshme ngjyrash, të zbehen midis ngjyrave RGB dhe të vendosni kohëmatës.

Llamba përbëhet nga një bord LED dhe një bord kontrolli. Pllaka LED përdor tre lloje të ndryshme LED për një total prej pesë kanalesh LED! Kjo është RGB së bashku me të bardhë të ngrohtë dhe të ftohtë. Për shkak se të gjithë këta kanale mund të vendosen individualisht, ju keni gjithsej 112.3 kombinime peta!

Le të fillojmë!

[Luaj videon]

Hapi 1: Pjesët dhe mjetet

Pjesët

• Wemos D1 Mini
• 15 x LED të bardhë të ngrohtë 5050
• 15 x LED të bardhë të ftohtë 5050
• 18 x RGB 5050 LED
• 6 x 300 ohm 1206 rezistorë
• 42 x 150 ohm 1206 rezistorë
• Rezistenca 5 x 1k ohm

• 5 x NTR4501NT1G

  MOSFETs

• Rregullatori linear i tensionit, 5V

• PCB

  Shkarkoni skedarët gerber në hapin e qarkut për të bërë PCB -të tuaja

• PSU 12V 2A

Mjetet

• Makine per ngjitjen e metalit

  • Kallaji i saldimit
  • Fluksi i saldimit të lëngët
• Shirit maskues
• Shirit i dyanshëm
• Printer 3D
• Zhveshëset e telave

Hapi 2: Plani

Projekti i plotë përbëhet nga katër pjesë kryesore:

1. Qarku

   Qarku është bërë në një PCB. Qarku i përfunduar do të përbëhet nga më shumë se 100 përbërës individualë. Reliefshtë një lehtësim i madh të mos i lidhësh të gjithë ata me dorë në një dërrasë shpine

2. Kodi Arduino

   Unë jam duke përdorur Wemos D1 Mini i cili përdor një ESP8266 si një mikrokontrollues të lidhur me WiFi. Kodi do të fillojë një server në D1. Kur vizitoni adresën e këtij serveri, D1 do ta interpretojë këtë si komanda të ndryshme. Mikrokontrolluesi vepron në këtë komandë për të vendosur dritat në përputhje me rrethanat

3. Telekomandë

   • Kam bërë një aplikacion vetëm për këtë projekt për ta bërë sa më të lehtë kontrollin e llambës sipas dëshirës tuaj
   • Llamba e zgjuar me të vërtetë mund të kontrollohet nga çdo gjë e aftë për të dërguar një kërkesë http GET. Kjo do të thotë që llamba pranon komanda nga gati një grup pajisjesh pa kufi

4. Shtypje 3D

   Kjo llambë e zgjuar meriton një kasë të bukur. Dhe si shumë projekte që ju nevojiten një kuti e bukur, printimi 3D vjen në shpëtim

Hapi 3: Qarku

Kam porositur PCB -të e mia nga jlcpcb.com. Koha e zbulimit të plotë: ata gjithashtu sponsorizuan këtë projekt.

PCB përbëhet nga dy pjesë. Ka bordin LED dhe bordin e kontrollit. PCB mund të ndahet për t'i lidhur më vonë këto dy pjesë me tela fleksibël. Kjo është e nevojshme për të mbajtur llambën e printuar 3D të hollë, dhe për të vendosur bordin LED për të përhapur dritën në mënyrë të barabartë nëpër dhomën e vrimave.

Bordi i kontrollit strehon mikrokontrolluesin D1 së bashku me pesë MOSFET për zbehjen e LED -ve dhe një rregullator të tensionit për t'i dhënë mikrokontrolluesit një 5V të qetë.

Bordi LED ka pesë kanale LED në tre lloje të ndryshme LEDs. Për shkak se ne përdorim një burim energjie 12V, LED -të janë konfiguruar si tre LED në seri me një rezistencë dhe pastaj përsëriten 16 herë paralelisht.

Një LED i zakonshëm i bardhë zakonisht tërheq 3.3 V. Në një segment të tabelës, tre nga këto LED janë në seri, që do të thotë se rënia e tensionit është e grumbulluar në qark. Tre LED që tërheqin 3.3 V secila do të thotë se një segment i LED -ve tërheq 9.9 V. Qarku mundësohet nga 12 V në mënyrë që të lërë 2.1 V.

Nëse segmenti do të përbëhej vetëm nga tre LED ato do të merrnin më shumë tension sesa shpërndaheshin. Kjo nuk është e mirë për LED dhe mund t'i dëmtojë ato shpejt. Kjo është arsyeja pse secili segment gjithashtu ka një rezistencë në seri me të tre LED. Ky rezistencë është atje për të rënë 2.1 V -në e mbetur në kryqëzimin serik.

Pra, nëse secili segment llogaritet për 12 V, kjo do të thotë që secili segment është i lidhur paralelisht me njëri -tjetrin. Kur qarqet lidhen paralelisht të gjithë marrin të njëjtin tension dhe rryma grumbullohet. Rryma në një lidhje seri është gjithmonë e njëjtë.

Një LED i rregullt tërheq 20 mA në rrymë. Kjo do të thotë një segment, i cili është tre LED dhe një rezistencë në seri ende do të tërheqë 20 mA. Kur lidhim disa segmente paralelisht, shtojmë rrymën. Nëse prisni gjashtë LED nga shiriti, keni dy nga këto segmente paralelisht. Kjo do të thotë që qarku juaj i përgjithshëm tërheq ende 12 V, por ato tërheqin 40 mA në rrymë.

Hapi 4: Lidhja e LED -ve

Nga provimi i disa gjërave kam gjetur kasetë të thjeshtë maskimi është vetëm më efektive dhe fleksibël për të mos lejuar që PCB të lëvizë.

Për pjesët me kunja të shumëfishta, si 6 kunjat në një LED 5050, filloj duke vendosur lidhësin në një nga pllakat e PCB. Atëherë është vetëm një çështje për ta mbajtur këtë saldim të shkrirë me hekurin e saldimit ndërsa rrëshqitni përbërësin në vendin e tij me një palë piskatore.

Tani jastëkët e tjerë mund të lidhen lehtësisht me disa saldime. Sidoqoftë, për të përshpejtuar këtë punë unë sugjeroj marrjen e një fluksi të saldimit të lëngshëm. Unë me të vërtetë nuk mund ta rekomandoj mjaft këtë gjë.

Aplikoni një pjesë të fluksit në copat e saldimit, pastaj shkrini disa saldime në majë të hekurit tuaj të saldimit. Tani është vetëm një çështje për të sjellë saldimin e shkrirë në pads dhe gjithçka rrjedh në vendin e vet. E bukur dhe e thjeshtë.

Kur është fjala për rezistorët dhe përbërësit e tjerë me dy shtresa, nuk ka nevojë për ndonjë fluks saldimi. Aplikoni saldimin në njërën prej jastëkëve dhe sillni rezistencën në vend. Tani thjesht shkrini disa saldime në bllokun numër dy. Peasy lehtë.

Hidhini një sy fotografisë së pestë në këtë hap. Kushtojini vëmendje orientimit të LED -ve. LED -et e ngrohta dhe të ftohta të bardha kanë notën e tyre të orientuar në këndin e sipërm të djathtë. LED -të RGB kanë nivelin e tyre në këndin e poshtëm të majtë. Ky është një gabim i projektimit nga ana ime, sepse nuk mund të gjej fletën e të dhënave për LED -të RGB të përdorura në këtë projekt. Epo, jeto dhe mëso dhe të gjitha këto!

Hapi 5: Bordi i Kontrollit të Saldimit

Pas përfundimit të maratonës së bordit LED, bordi i kontrollit është një fllad për t'u bashkuar. I vendosa poshtë pesë MOSFET dhe rezistencat përputhen me burimin e portës, para se të kaloja në rregullatorin e tensionit.

Rregullatori i tensionit ka hapësira opsionale për zbutjen e kondensatorëve. Ndërsa i bashkova ato në këtë fotografi përfundova duke i hequr sepse nuk ishin vërtet të nevojshme.

Truku për të marrë një tabelë të hollë kontrolli është të vendosni titujt e kunjave që nxjerrin nga lart poshtë. Pasi të jenë vendosur kunjat, gjatësia e papërdorur mund të hiqet nga pjesa e pasme së bashku me plastikën e zezë. Kjo e bën anën e poshtme plotësisht të lëmuar.

Me të gjithë përbërësit në vend është koha për t'i bashkuar të dy bordet. Sapo hodha dhe hoqa gjashtë tela të vegjël 2.5 inç (7 cm) dhe lidha dy PCB -të.

Hapi 6: Konfigurimi i WiFi

Ekzistojnë gjashtë rreshta të thjeshtë në kodin që duhet të ndryshoni.

1. ssid, rreshti 3

   Emri i ruterit tuaj. Sigurohuni që rasti i shkronjave të jetë i saktë kur e shkruani këtë

2. wifiPass, rreshti 4

   Fjalëkalimi juaj i ruterit. Përsëri, kushtojini vëmendje zorrës

3. ip, rreshti 8

   Adresa statike ip e llambës tuaj të zgjuar. Zgjodha një adresë IP të rastësishme në rrjetin tim dhe u përpoqa ta ping në dritaren e komandës. Nëse nuk ka përgjigje nga adresa, mund të supozoni se është në dispozicion

4. porta, linja 9

   Kjo do të jetë porta hyrëse në ruterin tuaj. Hapni një dritare komande dhe shkruani "ipconfig". Porta dhe nën -rrjeta janë të rrethuara me të kuqe në figurë

5. nënrrjeta, rreshti 10

   Ashtu si me hyrjen, ky informacion rrethohet në figurë për këtë hap

6. Zona kohore, rreshti 15

   Zona kohore ku jeni. Ndryshoni këtë nëse doni të përdorni funksionet e integruara të kohëmatësit për të ndezur dhe fikur dritat në kohë të caktuara. Ndryshorja është një plus i thjeshtë ose minus GMT

Hapi 7: Kodi i Mikrokontrolluesit

Pasi të keni ndryshuar të gjitha cilësimet përkatëse në hapin e mëparshëm, më në fund është koha për të ngarkuar kodin në Wemos D1 Mini!

Kodi arduino kërkon disa biblioteka dhe varësi. Ndiqni së pari këtë udhëzues nga sparkfun nëse nuk keni ngarkuar kurrë kod nga arduino IDE në një ESP8266.

Tani shkarkoni bibliotekën Time dhe bibliotekën TimeAlarms. Zbërtheni këto dhe kopjoni në dosjen e bibliotekës arduino në kompjuterin tuaj. Ashtu si instalimi i çdo biblioteka tjetër arduino.

Kushtojini vëmendje cilësimeve të ngarkimit në figurë në këtë hap. Zgjidhni të njëjtin konfigurim, përveç portës com. Kjo do të jetë çfarëdo porte me të cilën keni lidhur mikrokontrolluesin në kompjuterin tuaj.

Kur të ngarkohet kodi, hapni terminalin serik për një mesazh të një lidhjeje, me shpresë, të suksesshme! Tani mund të hapni shfletuesin tuaj dhe të vizitoni adresën statike të ip që keni ruajtur në mikrokontrollues. Urime, ju sapo keni ndërtuar serverin tuaj dhe po mbani një faqe në internet në të!

Hapi 8: Hapni Protokollin e Mesazheve

Kur kontrolloni llambën inteligjente me aplikacionin, të gjitha mesazhet do të trajtohen automatikisht për ju. Këtu është një listë e mesazheve që llamba pranon, nëse doni të ndërtoni telekomandën tuaj. Kam përdorur një shembull IP adresë për të ilustruar se si të përdorni komandat.

• 192.168.0.200/&&R=1023G=0512B=0034C=0500W=0500

  • Vendos dritat e kuqe në vlerën maksimale, dritat jeshile në gjysmën e vlerës dhe dritat blu në 34. E bardha e ftohtë dhe e ngrohtë mezi ndizen
  • Kur futni vlera, mund të zgjidhni midis 0 dhe 1023. Gjithmonë shkruani vlerat e dritës si katër shifra në URL

• 192.168.0.200/&&B=0800

  Vendos dritat blu në vlerën 800 ndërsa fikni njëkohësisht të gjitha dritat e tjera

• 192.168.0.200/LED=OFF

  Fik të gjitha dritat plotësisht

• 192.168.0.200/LED=FADE

  Fillon të venitet ngadalë midis të gjitha ngjyrave të mundshme RGB. E përkryer për ambient

• 192.168.0.200/NOTIFYR=1023-G=0512-B=0000

  Pulson ngjyrën e dhënë dy herë për të treguar njoftimin në hyrje. E përsosur nëse doni, të themi, të krijoni një program në kompjuterin tuaj për të ndezur llambën me të kuqe sa herë që merrni një email të ri

• 192.168.0.200/DST=1

  • Përshtat orën në kohën e kursimit të ditës. I shton një orë orës
  • /DST = 0 përdorni këtë për t'u kthyer nga DST, heq një orë nga ora nëse DST është aktive

• 192.168.0.200/TIMER1H=06M=30R=1023G=0512B=0034C=0000W=0000

  Ruan gjendjen për kohëmatësin 1. Ky kohëmatës do të aktivizojë vlerat e dhëna RGB në 06:30 të mëngjesit

• 192.168.0.200/TIMER1H=99

  Vendosni orën e kohëmatësit në 99 për të çaktivizuar kohëmatësin. Vlerat RGB janë akoma të ruajtura, por kohëmatësi nuk do të ndezë dritat kur ora është caktuar në 99

• Llamba ka katër kohëmatës individualë. Ndryshoni "TIMER1" për "TIMER2", "TIMER3" ose "TIMER4" për të rregulluar një nga kohëmatësit e tjerë të integruar.

Këto janë komandat e ndërtuara aktualisht. Lini një koment nëse keni ndonjë ide interesante për komandat e reja për të ndërtuar ose në kodin arduino ose në aplikacionin në distancë!

Hapi 9: Telekomandë

Klikoni këtu për të shkarkuar aplikacionin. Konfigurimi është bërë shumë lehtë, thjesht shkruani adresën IP të llambës tuaj të zgjuar dhe zgjidhni nëse doni të kontrolloni vetëm LED RGB ose RGB + LED të bardhë të ngrohtë dhe të ftohtë.

Siç u shpjegua në hapin e mëparshëm, tani e dini se çfarë protokolli mesazhi po përdor aplikacioni. Po dërgon një kërkesë http GET me URL -të. Kjo do të thotë që ju gjithashtu mund të krijoni qarkun tuaj të mikrokontrolluesit dhe akoma ta përdorni këtë aplikacion për të kontrolluar funksionet që zhvilloni vetë.

Meqenëse ne me të vërtetë kemi shikuar thellë në protokollin e mesazheve, ju gjithashtu mund të kontrolloni llambën e zgjuar me çdo gjë që është në gjendje të dërgojë një kërkesë http GET. Kjo do të thotë çdo shfletues në një telefon ose kompjuter, ose pajisje shtëpiake të mençura ose asistentë si Alexa ose Google Assistant.

Tasker është një aplikacion që në thelb ju lejon të krijoni kushte për të kontrolluar afër çdo gjëje. E kam përdorur atë për të ndezur llambën e zgjuar me ngjyrën e një njoftimi kur e marr atë në telefonin tim. Unë gjithashtu vendosa tasker për të ndezur dritat plotësisht të bardha, kur telefoni lidhet me WiFi në shtëpinë time pas orës 16:00 të ditës së javës. Kjo do të thotë se dritat ndizen automatikisht kur kthehem në shtëpi nga shkolla. Reallyshtë vërtet mirë të kthehesh në shtëpi me dritat automatikisht të ndezura!

Hapi 10: Shtypja 3D

Vetë kutia e llambës mund të printohet pothuajse plotësisht pa mbështetëse. Pjesët e vetme që vërtet kanë nevojë për mbështetje janë kunjat e destinuara për çiftëzim me PCB. Prandaj, unë e bëra stl -në të disponueshme me dhe pa një strukturë të vogël mbështetëse vetëm për këto kunja. Avantazhi i përdorimit të kësaj mbështetjeje të personalizuar është se printimi është shumë më i shpejtë! Dhe ne marrim mbështetje për printim vetëm në pjesët që kanë vërtet nevojë.

Këtu mund të shkarkoni skedarët.stl

Hapi 11: Sillni të gjitha së bashku

Pas printimit 3D filloni duke hequr mbështetjen e printimit. Kabllot e energjisë shkojnë në kanale të veçanta dhe janë të lidhura së bashku. Kjo nyjë do të krijojë lehtësim të tendosjes duke parandaluar që kabllot të shqyhen nga PCB. Ngjitni kabllot e energjisë në pjesën e pasme të PCB dhe sigurohuni që të keni polaritetin të duhur!

PCB e kontrollit fiksohet më pas me një copë kasetë për ta mbajtur atë të skuqur brenda kasës. PCB LED thjesht mund të vendoset në vendin e saj ku shtrihet kundër rastit më vete.

Hapi 12: Varja e llambës

Ka shumë mundësi për ta varur këtë llambë në mur. Për shkak se mund të azhurnoja vazhdimisht kodin për të përmirësuar llambën, doja një mënyrë për ta hequr llambën herë pas here. Ju mund të përdorni zam të nxehtë, por unë rekomandoj disa kaseta të dyanshme. Bestshtë më mirë të përdorni kasetë të trashë dhe të shkumëzuar me dy anë pasi mban llambën më së miri kundër një muri me teksturë.

Hapi 13: Përfundoi

Me llambën e ndezur në mur dhe gati për të pranuar komandat që do të thotë se ke mbaruar!

Paneli LED është i kënduar në një mënyrë që shpërndan dritën në mënyrë të barabartë në dhomë. Shtë një shtesë e këndshme për çdo hapësirë pune dhe aftësia për integrim me automatizimin e shtëpisë është një plus i madh. Më pëlqen shumë aftësia për të vendosur ngjyrat RGB si dhe për të rregulluar ekuilibrat e bardhë midis dritës së ftohtë dhe të ngrohtë. Duket me stil dhe është një ndihmë e madhe për vendosjen e dritave të ambientit ose të punës, për t'iu përshtatur çdo ndriçimi që kam për momentin.

Urime, tani keni bërë një hap të madh në botën e IoT dhe automatizimit të shtëpisë!