Monitorues i temperaturës dhe lagështisë: 6 hapa (me fotografi)

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

Në këtë udhëzues do t'ju tregoj se si të bëni monitoruesin tuaj të temperaturës dhe lagështisë për dhomën tuaj të jetesës. Pajisja gjithashtu përmban aftësi WiFi, me qëllim të regjistrimit të të dhënave në një server të largët (p.sh. një Raspberry Pi) dhe qasjes në to më vonë përmes një ndërfaqeje të thjeshtë në internet.

Pjesët kryesore të pajisjes janë një mikrokontrollues ESP8266, një sensor i temperaturës dhe lagështisë DHT11 dhe një LCD me karakter 16x4. Projekti është plotësisht me burim të hapur, kështu që mos ngurroni të shkarkoni skematik, skedarin e skicës dhe skicimin e skedarëve për rrethimin dhe të bëni çdo ndryshim që ju pëlqen.

Hapi 1: Mjetet dhe pjesët

Për të ndërtuar monitorin do t'ju duhen pjesët e mëposhtme:

1 x ESP-12F [2 €]-Me sa di unë ESP-12E dhe ESP-12F janë në thelb identike, me ndryshimin se ESP-12F ka një antenë më të mirë.

1 x Sensori i temperaturës dhe lagështisë DHT11 [0.80 €] - DHT22 gjithashtu do të funksionojë, por disa ndryshime do të duhet të bëhen në modelin 3D të rrethimit, DHT22 është gjithashtu pak më i shtrenjtë.

1 x 16x4 Karakter LCD 5V [3.30 €] - Po, do t'ju duhet një 5V pasi PCB është projektuar kështu që LCD do të mundësohet drejtpërdrejt nga 5V në vend të rregullatorit të tensionit. Kjo është bërë për të zvogëluar ngarkesën në rregullatorin e tensionit, por edhe sepse ekranet 5V priren të jenë më të lirë. Por mos u shqetësoni, edhe pse ESP8266 funksionon në 3.3V ai ende do të funksionojë mirë.

1 x Rregullator i tensionit LD1117V33 SMD, i njohur gjithashtu si LD33 (paketa SOT223) [0.80 €]

1 x 100nF Kondensator qeramik SMD (pako 0603)

1 x 10uF Tantal SMD Capacitor (pako 3528)

1 x 10K SMD Resistor (pako 0805)

1 x Tenxhere Trimmer (përmes vrimës)

1 x 47Ω SMD Resistor (pako 0805) - Kjo është vetëm për të kufizuar rrymën që shkon në dritën e pasme të LCD. Mos ngurroni të eksperimentoni me vlera të ndryshme të rezistencës dhe zgjidhni intensitetin që preferoni.

1 x SMD Momentary Switch [0.80 €] - Veçantia që kam përdorur është kjo, por ju mund të përdorni çdo çelës momental që dëshironi me të njëjtën gjurmë. Unë gjithashtu isha në gjendje të gjeja të njëjtat ndërprerës në eBay për më pak duke marrë më shumë se një.

1 x 5.5x2.1mm Jack Jack (montim në panel) [0.50 €] - Ai që kam përdorur ka një diametër të prerjes së panelit 8mm dhe një gjatësi 9mm. Mund të gjendet lehtësisht në eBay duke kërkuar "Panel Mount DC Jack" (shiko foton e bashkangjitur).

1 x 2.54mm (100mil) 40-pin kokë mashkullore Pin (përmes vrimës)

1 x 2.54mm (100mil) 40-pin kokë Femra e përpunuar me kokë (përmes vrimës)

Jumper 1 x 2.54mm (100mil) - theshtë e njëjtë me ato të përdorura në pllakat amë të kompjuterit.

4 x M3 Rrufe 8mm

4 x M3 Futje me fije 4x4mm - Ato mund të gjenden lehtësisht duke kërkuar për "Futëset e bakrit prej bronzi M3 Shtypës" në eBay (shiko foton e bashkangjitur).

4 x M2 Bulona 12mm

4 x Arra M2

1 x USB Type A deri në 5.5x2.1mm kabëll prizë DC [1.5 €] - Kjo do të lejojë që pajisja juaj të furnizohet me energji ose nga një karikues standard i telefonit ose pothuajse çdo kompjuter me një port USB. Pajisja tërheq vetëm 300mA në rastin më të keq dhe 250mA mesatarisht, kështu që edhe një port USB 2.0 do të bëjë.

1 x PCB - Trashësia e bordit nuk është kritike, kështu që thjesht shkoni për 1.6 mm që është zakonisht opsioni më i lirë me shumicën e prodhuesve të PCB.

3 copë tela të bllokuar (rreth 60 mm secila)

3 x Copë tubash të nxehtësisë (rreth 10 mm secila)

Dhe mjetet e mëposhtme:

Makine per ngjitjen e metalit

Konvertuesi USB në Serial - Do t'ju duhet kjo për të programuar ESP8266 në tabelë.

Kaçavidë Phillips dhe/ose Çelës Hex - Në varësi të llojit të vidhave që do të përdorni.

Printer 3D - Nëse nuk keni qasje në një printer 3D, gjithmonë mund të përdorni një kuti të përgjithshme të projektit plastik dhe të bëni prerjet vetë me një Dremel. Dimensionet minimale të brendshme për një kuti të tillë do të duhet të jenë 24 mm lartësi, 94 mm gjatësi dhe 66 mm gjerësi. Ju gjithashtu do të duhet të përdorni çelësa 8 mm M2 për montimin e LCD.

Dremel - E nevojshme vetëm nëse nuk shkoni për rrethimin e printuar 3D.

Hapi 2: Bërja e PCB

Hapi i parë është krijimi i PCB. Ju mund ta bëni këtë duke e gdhendur vetë, ose thjesht duke shkuar në faqen e internetit të prodhuesit tuaj të preferuar të PCB dhe bëni një porosi. Nëse nuk planifikoni të bëni ndonjë ndryshim në paraqitjen e tabelës, thjesht mund të kapni skedarin ZIP që përmban skedarët gerber të bashkangjitur në këtë hap dhe t'ia dërgoni drejtpërdrejt prodhuesit. Në rast se dëshironi të bëni ndryshime, skedarët skematikë dhe paraqitjen e bordit të KiCAD mund të gjenden këtu.

Pasi të keni duart në dërrasa është koha për të bashkuar përbërësit. Kjo duhet të jetë shumë e drejtpërdrejtë, por ka disa gjëra që duhet të theksohen. Së pari, mos vazhdoni të bashkoni PCB -në në kokën LCD akoma, kjo do të duhet të bëhet gjatë montimit përfundimtar për shkak të mënyrës së krijimit të rrethimit. Nëse jeni duke bërë rrethimin tuaj edhe pse mos ngurroni ta injoroni atë këshillë.

Lidhësi U3 është vendi ku do të lidhet sensori DHT11. Në mënyrë ideale, ju duhet të përdorni një kokë pin të përpunuar me një kënd prej 90 ° për atë qëllim. Por nëse ju pëlqen mua nuk jeni në gjendje të gjeni një, thjesht merrni një të drejtë dhe përkuleni vetë. Nëse e bëni më vonë, drejtimet e DHT11 gjithashtu do të jenë pak të shkurtra, kështu që do t'ju duhet të lidhni disa shtesa. Distanca midis kokës së pin dhe sensorit pasi të jetë lidhur duhet të jetë afërsisht 5 mm.

Arsyeja pse doni të përdorni një kokë me majë të përpunuar, është sepse vrimat janë më të vogla në krahasim me titujt e zakonshëm të kunjave femra. Pra, drejtimet e sensorit mund të ulen aty fort duke krijuar një lidhje të fortë. Por ju gjithashtu mund të provoni të bashkoni DHT11 në një copë kokë me majë mashkullore dhe ta lidhni atë në atë mënyrë me një kokë të rregullt me kunja femërore me kënd, e cila duhet të funksionojë po aq mirë.

Hapi 3: Krijimi i rrethimit

Tani që PCB është ngjitur është koha për të bërë mbylljen. Ekzistojnë dy pjesë të ndryshme që duhet të printohen, trupi kryesor i rrethimit dhe kapaku. Kapaku gjithashtu përmban vrima për montimin e tij në murin tuaj.

Të dyja pjesët mund të printohen me një hundë standarde 0.4mm në lartësinë e shtresës 0.2mm, për rastin tim koha e printimit ishte rreth 4 orë për të dyja pjesët e kombinuara. Kapaku nuk kërkon ndonjë mbështetës pjesën kryesore të rrethimit megjithatë kërkon, kryesisht për pjesën nën bazat e vidave. Pas shtypjes, tregohuni shumë të kujdesshëm me heqjen e mbështetësve, unë arrita të thyej njërën nga prurjet për LCD-në ndërsa e bëja atë dhe duhej ta ngjisja përsëri me superglues.

Mbyllja është projektuar në FreeCAD, kështu që nëse doni të bëni ndonjë ndryshim, duhet të jetë shumë e drejtpërdrejtë. Skedarët STL për printimin e rrethimit si dhe skedarët e dizajnit FreeCAD mund të gjenden në Thingiverse.

Hapi 4: Montimi i monitorit

Me mbylljen e shtypur, koha për të bashkuar gjithçka. Së pari, vendosni LCD -në brenda kasës dhe rrëshqiteni në të majtë, kështu që do të ketë një hendek midis tij dhe vrimës për sensorin.

Tjetra, vendoseni PCB -në sipër saj, me sensorin tashmë të bashkangjitur në kokën e pinit.

Pas kësaj, shtyjeni sensorin në vrimë, rrëshqisni LCD përsëri në pozicion dhe futni PCB në kokën e pinit. Tani rregulloni LCD -në në vend duke përdorur arra dhe bulona M2 dhe ngjiteni PCB -në në kokën e kunjit.

Tjetra, vendosni prizën e energjisë, ngjitni disa tela në të dhe lidhni skajet e tyre të tjera në PCB. Përdorimi i disa tubave të zvogëlimit të nxehtësisë këtu do të ishte gjithashtu një ide e mirë.

Hapi i fundit është të instaloni futjet metalike të filetuara në mënyrë që kapaku të vidhet në vend me bulona M3. Për këtë qëllim do t'ju duhet të përdorni hekurin tuaj për t'i ngrohur ato, në mënyrë që ato të futen në vrima. Ju mund t'i hidhni një sy këtij udhëzimi nëse keni nevojë për më shumë informacion në lidhje me shtimin e fijeve metalike në printimet tuaja 3D.

Hapi 5: Vendosja e serverit

Para se të ngarkoni firmware -in në ESP8266 ka një gjë tjetër që duhet bërë, e cila është ngritja e një serveri për regjistrimin e të dhënave të marra nga pajisja. Për këtë qëllim ju mund të përdorni pothuajse çdo makinë Linux që dëshironi, nga një Raspberry Pi në rrjetin tuaj privat në një pikë pikësh DigitalOcean. Unë shkova me më vonë, por procesi është pothuajse i njëjtë pa marrë parasysh atë që ju zgjidhni.

Instalimi i Apache, MySQL (MariaDB) dhe PHP

Së pari ne duhet të konfigurojmë LAMP, ose me fjalë të tjera të instalojmë Apache, MySQL (MariaDB) dhe PHP në server. Për këtë ju do të duhet të përdorni menaxherin e paketave të shpërndarjes tuaj, për hir të shembullit unë do të përdor apt i cili është menaxheri i paketave i përdorur nga pothuajse çdo shpërndarje me bazë Debian, përfshirë Raspbian.

sudo apt përditësim

sudo apt instaloni apache2 mysql-server mysql-client php libapache2-mod-php php-mysql

Pasi të bëhet kjo, nëse vendosni adresën IP të serverit tuaj në shiritin e adresave të shfletuesit tuaj, duhet të jeni në gjendje të shihni faqen e paracaktuar të Apache.

Vendosja e bazës së të dhënave

Tani na duhet një bazë të dhënash për regjistrimin e të dhënave. Së pari, lidheni me MySQL si rrënjë duke ekzekutuar, sudo mysql

Dhe krijoni bazën e të dhënave dhe një përdorues me qasje në të si më poshtë, KRIJONI `Sensorë` të Bazës së të Dhënave

PERDORIM `sensorë`; KRIJONI TABELA `temperatura` (` id` bigint (20) NOT NULL AUTO_INCREMENT, `client_id` smallint (6) NOT NULL,` value` smallint (6) NOT NULL, `time_ampamped` NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP, KRYESOR FILLOR () id`)) ENGINE = InnoDB; KRIJONI TABEL `lagështia` (` id` bigint (20) NOT NULL AUTO_INCREMENT, `client_id` smallint (6) NOT NULL,` value` smallint (6) NOT NULL, `created_at` vulën kohore NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP, KRYESORE PRIMARE (" id`)) ENGINE = InnoDB; CREATE USER '[username]'@'localhost' IDENTIFIKUAR NGA '[password]'; JEPI T ALL GJITHA PRIVILEGJET P'R 'sensorë'.* TO 'sensorë'@'localhost'; EXIT

Sigurohuni që të zëvendësoni [emrin e përdoruesit] dhe [fjalëkalimin] me emrin e përdoruesit dhe fjalëkalimin aktual për përdoruesin MySQL që ju pëlqen. Gjithashtu, mbani shënim ato sepse do t'ju duhen për hapin tjetër.

Konfigurimi i skripteve të regjistrimit dhe ndërfaqes në internet

Ndryshoni në drejtorinë/var/www/html e cila është rrënja e dokumentit të hostit të paracaktuar virtual të Apache, fshini skedarin HTML që përmban faqen e paracaktuar të internetit dhe shkarkoni skriptet e regjistrimit dhe ndërfaqes së uebit brenda tij.

cd/var/www/html

sudo rm index.html sudo wget https://raw.githubusercontent.com/magkopian/esp-arduino-temp-monitor/master/server/log.php sudo wget https://raw.githubusercontent.com/magkopian/esp- arduino-temp-monitor/master/server/index.php

Tani modifikoni skriptin e regjistrimit duke përdorur nano, sudo nano log.php

Ju do të duhet të zëvendësoni [emrin e përdoruesit] dhe [fjalëkalimin] me emrin e përdoruesit dhe fjalëkalimin për përdoruesin MySQL që keni krijuar në hapin e mëparshëm. Gjithashtu, zëvendësoni [çelësin e klientit] me një varg unik dhe mbani shënim. Kjo do të përdoret si fjalëkalim në mënyrë që monitori të vërtetohet në server.

Së fundi, redaktoni index.php me nano, sudo nano index.php

dhe zëvendësoni [emrin e përdoruesit] dhe [fjalëkalimin] me emrin e përdoruesit dhe fjalëkalimin për përdoruesin e MySQL siç bëtë me skriptin e regjistrimit.

Konfigurimi i HTTPS (Opsionale)

Kjo mund të jetë fakultative, por nëse lidhja midis ESP8266 dhe serverit është përmes internetit, rekomandohet shumë që të përdorni disa kriptime.

Fatkeqësisht, nuk mund të shkoni përpara dhe të përdorni diçka si Let's Encrypt për marrjen e një certifikate. Kjo ndodh sepse të paktën në kohën e shkrimit, biblioteka e klientit HTTP për ESP8266 kërkon që gjurma e gishtit të certifikatës të sigurohet si një argument i dytë kur thërret http.begin (). Kjo do të thotë që nëse përdorni diçka si Let's Encrypt, do të duhet të rifreskoni firmware -in në çip çdo 3 muaj në mënyrë që të përditësoni gjurmët e gishtërinjve të certifikatës pas çdo rinovimi.

Një mënyrë për këtë, do të ishte krijimi i një certifikate të vetë-nënshkruar që skadon pas një kohe shumë të gjatë (p.sh. 10 vjet) dhe mbajtja e skriptit të regjistrimit në hostin e tij virtual me nën-domenin e tij. Në atë mënyrë, ju mund të keni ndërfaqen në internet për të hyrë në të dhënat në një nën -domen të veçantë, që do të përdorë një certifikatë të duhur nga një autoritet i besuar. Përdorimi i një certifikate të vetë-nënshkruar në këtë rast nuk është çështje sigurie, pasi gjurma e gishtit e certifikatës e cila identifikon në mënyrë unike do të jetë e koduar në firmware dhe certifikata do të përdoret vetëm nga ESP8266.

Para se të fillojmë, unë do të supozoj se ju tashmë zotëroni një emër domain dhe jeni në gjendje të krijoni nën -domene mbi të. Pra, për të gjeneruar një certifikatë që skadon pas 10 vjetësh, ekzekutoni komandën e mëposhtme dhe përgjigjuni pyetjeve.

sudo openssl req -x509 -nyje -ditë 3650 -newkey rsa: 2048 -keyout /etc/ssl/private/sensors.key -out /etc/ssl/certs/sensors.crt

Meqenëse kjo është një certifikatë e vetë-nënshkruar ajo që ju përgjigjeni në shumicën e pyetjeve nuk ka shumë rëndësi, përveç pyetjes që kërkon Emrin e Përbashkët. Këtu do t'ju duhet të siguroni nën -domenin e plotë që do të përdoret për këtë host virtual. Nëndomeni që do të jepni këtu do të duhet të jetë i njëjtë me ServerName që do të vendosni më vonë në konfigurimin tuaj të hostit virtual.

Tjetra krijoni një konfigurim të ri të hostit virtual, sudo nano /etc/apache2/sites-available/sensors-ssl.conf

me përmbajtjen e mëposhtme, ServerName [nëndomain] DocumentRoot/var/www/sensorë SSLEngine ON SSLCertificateKeyFile /etc/ssl/private/sensors.key SSLCertificateFile /etc/ssl/certs/sensors.crt Options +FollowSymlinks -Indexes AllowOverride All ErrorLog $/AP error-ssl.log CustomLog $ {APACHE_LOG_DIR} /sensors-access-ssl.log e kombinuar

Përsëri, sigurohuni që të zëvendësoni [nën -domenin] me të njëjtin nën -domen që keni përdorur me certifikatën. Në këtë pikë do t'ju duhet të çaktivizoni hostin e paracaktuar virtual të Apache, sudo a2dissite 000-default

ndryshoni emrin e drejtorisë rrënjësore të dokumentit, sudo mv/var/www/html/var/www/sensorë

dhe më në fund aktivizoni hostin e ri virtual dhe rinisni Apache, sensorë sudo a2ensite-ssl

sudo systemctl rinis apache2

Gjëja e fundit që duhet bërë është marrja e gjurmës së gishtit të certifikatës, sepse do t’ju duhet ta përdorni në kodin e firmuerit.

openssl x509 -nuk -gjurmë gishtash -sha1 -informoni pem -in /etc/ssl/certs/sensors.crt

Http.begin () pret që ndarësit midis byteve të gjurmës së gishtit të jenë hapësira, kështu që do t'ju duhet të zëvendësoni kolonët me hapësira para se ta përdorni në kodin tuaj.

Tani, nëse nuk doni të përdorni një certifikatë të vetë-nënshkruar për ndërfaqen në internet, vendosni një nën-domen të ri dhe krijoni një konfigurim të ri virtual të hostit, sudo nano /etc/apache2/sites-available/sensors-web-ssl.conf

me përmbajtjen e mëposhtme, ServerName [nëndomain] DocumentRoot/var/www/sensorë #SSLEngine ON #SSLCertificateFile /etc/letsencrypt/live/on'ssubdomain]/cert.pem #SSLCertificateKeyFile /etc/letsencrypt/live/ /letencrypt/live/

Sigurohuni që të zëvendësoni [nën -domenin] me nën -domenin që keni konfiguruar për ndërfaqen në internet. Më pas aktivizoni hostin e ri virtual, rinisni Apache, instaloni certbot dhe merrni një certifikatë për nën -domenin e ri nga Let's Encrypt, sensorë sudo a2ensite-web-ssl

sudo systemctl rinis apache2 sudo apt përditësim sudo apt instaloj certbot sudo certbot certonly --apache -d [subdomain]

Pas marrjes së certifikatës, modifikoni përsëri konfigurimin e hostit virtual për të mos komentuar linjat SSLEngine, SSLCertificateFile, SSLCertificateKeyFile dhe SSLCertificateChainFile dhe rinisni Apache.

Dhe tani mund të përdorni nën-domenin e parë i cili përdor certifikatën e vetë-nënshkruar për dërgimin e të dhënave nga ESP8266 në server, ndërsa të dytin për të hyrë në ndërfaqen e uebit nga shfletuesi juaj. Certbot gjithashtu do të kujdeset për rinovimin automatik të certifikatës Let's Encrypt çdo 3 muaj, duke përdorur një kohëmatës të sistemuar i cili duhet të aktivizohet si parazgjedhje.

Hapi 6: Programimi i ESP8266

Më në fund, e vetmja gjë që mbetet për të bërë është të ngarkoni firmware -in në mikrokontrollues. Për ta bërë këtë, shkarkoni kodin burimor për firmware -in nga këtu dhe hapeni atë duke përdorur Arduino IDE. Ju do të duhet të zëvendësoni [SSID] dhe [Fjalëkalimin] me SSID aktuale dhe fjalëkalimin e rrjetit tuaj WiFi. Ju gjithashtu do të duhet të zëvendësoni [Client ID] dhe [Client Key] në thirrjen e funksionit sprintf me ato që keni përdorur në skriptin PHP në server. Së fundi, do të duhet të zëvendësoni [Host] me emrin e domain ose adresën IP të serverit. Nëse jeni duke përdorur HTTPS, do t'ju duhet gjithashtu të jepni gjurmët e gishtërinjve të certifikatës tuaj si një argument i dytë në thirrjen e funksionit të http.begin (). Unë kam shpjeguar se si të marrësh gjurmën e gishtit të certifikatës në seksionin "Konfigurimi i HTTPS" në hapin e mëparshëm.

Tjetra, nëse nuk e keni bërë tashmë, do t'ju duhet të instaloni paketën thelbësore të Komunitetit ESP8266 duke përdorur Menaxherin e Bordit të Arduino IDE. Pasi të bëhet kjo, zgjidhni NodeMCU 1.0 (Moduli ESP-12E) nga menyja e bordeve. Tjetra, do t'ju duhet të instaloni bibliotekën SimpleDHT duke përdorur Menaxherin e Bibliotekës. Së fundi, shtypni butonin Verifiko në këndin e sipërm të majtë të dritares tuaj IDE për t'u siguruar që kodi të përpilohet pa gabime.

Dhe tani, më në fund është koha për të djegur firmware -in në mikrokontrollues. Për ta bërë këtë, lëvizni kërcyesin JP1 në të djathtë, kështu që GPIO0 e ESP8266 do të lidhet me tokën, e cila do të mundësojë mënyrën e programimit. Pastaj, bashkëngjitni USB -në tuaj në konvertuesin serik duke përdorur tela kërcyes në kokën e programimit që është etiketuar si P1. Kunja 1 e kokës së programimit është e bluar, kunja 2 është kunja e marrjes së ESP8266 dhe kunja 3 e transmetimit. Ju keni nevojë për marrjen e ESP8266 për të shkuar në transmetimin e konvertuesit tuaj USB në serial, transmetimin në marrjen dhe natyrisht tokën në tokë.

Së fundi, fuqizoni pajisjen me 5V duke përdorur kabllon tuaj USB në fole dhe lidhni konvertuesin USB në serial me kompjuterin tuaj. Tani duhet të jeni në gjendje të shihni portën serike virtuale ku është lidhur ESP8266, sapo të hapni menunë e mjeteve në IDE tuaj. Tani, thjesht goditni butonin Ngarko dhe kjo është ajo! Nëse gjithçka shkoi ashtu siç pritej, duhet të jeni në gjendje të shihni leximet e temperaturës dhe lagështisë në LCD -në e pajisjes. Pasi ESP8266 të lidhet me rrjetin tuaj dhe të fillojë të komunikojë me serverin, data dhe ora aktuale duhet të shfaqen gjithashtu në ekran.

Pas disa orësh kur serveri do të ketë mbledhur një sasi të mirë të të dhënave, duhet të jeni në gjendje të shihni tabelat e temperaturës dhe lagështisë duke vizituar http (s): // [host] /index.php?client_id= [id e klientit]. Aty ku [host] është ose adresa IP e serverit tuaj ose nën -domeni që po përdorni për ndërfaqen në internet, dhe [id e klientit] ID e klientit të pajisjes e cila nëse e lini atë në vlerën e saj të paracaktuar duhet të jetë 1.