IoT ай шамы: 5 қадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:24

Бұл нұсқаулықта мен қарапайым аккумуляторлық жарықдиодты шамды IoT құрылғысына қалай айналдыру керектігін көрсетемін.

Бұл жобаға мыналар кіреді:

• дәнекерлеу;
• Arduino IDE көмегімен ESP8266 бағдарламалау;
• MIT App Inventor көмегімен Android қосымшасын жасау.

Қызығушылық тудыратын объект - бұл мен ай сайынғы шамды gearbest -тен сатып алдым. Бірақ шын мәнінде бұл оқулықты кез келген төмен кернеулі құрылғыға бейімдеуге болады (айнымалы токпен жұмыс істейтін құрылғылар қосымша схеманы қажет етеді).

Жабдықтар

1. Android смартфоны (Android 7-9 нұсқалары тексерілген).
2. Дәнекерлеу құралдары.
3. ПХД прототипін жасау (протободар).
4. ESP-12E тақтасы (немесе ESP8266 микроконтроллері бар басқа девборт).
5. Бағдарламалауға арналған USB сериялық түрлендіргіші.
6. Пассивті компоненттердің әр түрлі мәндері (резисторлар мен конденсаторлар).

(Қосымша. «Блок диаграммасы» бөлімін қараңыз)

1. 3.3V@500mA LDO IC.
2. 3.3V-5V логикалық деңгейдегі түрлендіргіш тақтасы.
3. 5В тұрақты ток көзі.

1 -қадам: Идея

Ай шамы бір Li-ION 18650 ұяшығымен жұмыс істейді және оның 3 жұмыс режимі бар:

• өшірулі;
• нұсқаулық;
• автоматты.

Қол режимінде шам басу түймесімен басқарылады, әр басу жарықдиодты күйді өзгертеді (көк қосылады, қызғылт сары қосылады, қосылады, сөнеді), басу түймесін басып тұрып жарық қарқындылығы өзгереді. Автоматты режимде жарықдиодты шам шамның өзін түрту немесе шайқау арқылы өзгереді.

Мен сұраныстарды тыңдайтын және сәйкесінше түймені басуды имитациялайтын веб -сервер ретінде ESP8266 қосуды шештім. Мен шамның түпнұсқалық функциясын бұзғым келмеді, тек WiFi арқылы қосымша басқару мүмкіндіктерін қосқым келді, сондықтан мен светодиоды тікелей басқарудың орнына түймені басуды модельдеу үшін ESP таңдадым. Сондай -ақ, бұл маған бастапқы схемамен минималды өзара әрекеттесуге мүмкіндік берді.

Прототип дайын болған кезде ол батареядан ~ 80мА тұрақты түрде өшірулі күйде (~ 400мА толық жарықта) шығарды. Күту ток жоғары, себебі ESP8266 сервер ретінде жұмыс істейді және әрқашан WiFi желісіне қосылады және сұраныстарды тыңдайды. Батарея бір жарым күннен кейін ғана өшірулі күйде таусылды, сондықтан мен кейіннен барлық электрониканы 5В сыртқы қуат көзінен қуаттандыруға арналған USB зарядтау портын қолдануды шештім.

2 -қадам: блок -диаграмма

Блок -схемада сіз қандай схема қосылатынын және қолданыстағы схеманың қалай өзгертілетінін көре аласыз. Менің жағдайда мен аккумуляторды толығымен алып тастадым және шығысымен IC зарядтағыштарын қысқарттым (тағы да бұл міндетті емес). Диаграммадағы мөлдір блоктар айналып өтетін компоненттерді көрсетеді (дегенмен түйме әлі де бастапқыда жұмыс істейді).

Құжаттамаға сәйкес ESP8266 тек 3,3 В шыдайды, бірақ ESP8266 5В -пен толық жұмыс жасайтын көптеген мысалдар бар, сондықтан логикалық деңгей түрлендіргіші мен 3.3 В LDO -ны шығарып тастауға болады, бірақ мен озық тәжірибемен қалып, сол компоненттерді қостым.

Мен 3 ESP8266 енгізу -шығару түйреуішін және ADC түйреуішін қолдандым. Бір сандық шығыс түйреуіші түймелерді басуды имитациялауға арналған, екі сандық кіріс жарықдиодты шамдардың қандай түсі жанғанын анықтауға арналған (осыдан біз MCU қай күйде және түймені басқаннан кейін келесі күйде болатынын анықтай аламыз). ADC түйіспесі кіріс кернеуін өлшейді (кернеуді бөлгіш арқылы), осылайша біз батареяның қалған заряд деңгейін бақылай аламыз.

Сыртқы қуат көзі ретінде мен ескі телефон зарядтағышын қолданамын 5V@1A (тез зарядтағыштарды қолданбаңыз).

3 -қадам: бағдарламалау

Қысқаша айтқанда, бағдарлама келесідей жұмыс істейді (қосымша ақпарат алу үшін кодтың өзін қараңыз):

ESP8266 Wi -Fi кіру нүктесіне қосылады, оған кодты енгізудің алдында кіру керек, ол сіздің DHCP -маршрутизаторыңыздан IP -адресті алады, кейін сізге қажет IP -ті білу үшін, сіз маршрутизатордың веб -интерфейсін тексере аласыз DHCP параметрлері кодты жалаушаны 1 -ге дейін түзету және сіз IP ESP -тің сериялық мониторда не алатынын көресіз (ESP жүктеу кезінде әрқашан бірдей IP -ге ие болу үшін маршрутизатордың параметрлерінде осы IP -ге тапсырыс беруіңіз керек).

Инициализацияланған кезде MCU әрқашан бір процедураны мәңгі орындайды:

1. Әзірге AP -ге қосылғанын тексеріңіз, болмаса, сәтті болғанша қайта қосылуға тырысыңыз.

2. Клиенттің HTTP сұранысын күтіңіз. Сұраныс болған кезде:

   1. Кіріс кернеуін тексеріңіз.
   2. Жарық диодтарының қай күйде екенін тексеріңіз.
   3. Белгілі жарық диодты күйлермен HTTP сұранысын сәйкестендіріңіз (көк қосулы, қызғылт сары қосулы, екеуі де қосулы, өшірулі).
   4. Сұралған күйге жету үшін қажет болса, көптеген түймелерді басуды модельдеңіз.

Мен бағдарламалау нұсқауларын қысқаша сипаттаймын, егер сіз ESP8266 MCU бағдарламасын бірінші рет қолдансаңыз, тереңірек нұсқауларды іздеңіз.

Сізге Arduino IDE және USB сериялық интерфейс түрлендіргіші қажет (мысалы, FT232RL). IDE дайындау үшін мына нұсқауларды орындаңыз.

Бағдарламалау үшін ESP-12E модулін қосу үшін схеманы орындаңыз. Кейбір кеңестер:

• сыртқы 3.3V@500mA қуат көзін қолданыңыз (көп жағдайда USB сериялы қуат көзі жеткіліксіз);
• USB-сериялық түрлендіргіштің логикалық деңгейге 3.3В сәйкес келетінін тексеріңіз;
• USB-сериялық түрлендіргіш драйверлерінің сәтті орнатылғанын тексеріңіз (Windows құрылғы менеджерінен), сонымен қатар оның IDE-ден дұрыс жұмыс жасайтынын тексеруге болады, тек қысқа RX және TX түйрегіштерінен, IDE COM портынан таңдаңыз, сериялық мониторды ашып, бірдеңе жазыңыз, егер бәрі жұмыс істесе консольде сіз жіберетін мәтінді көресіз;
• қандай да бір себептермен мен ESP-ті USB-сериялық түрлендіргішті дербес компьютерге алғаш қосқан кезде, содан кейін сыртқы 3.3V көзінен ESP қосылған кезде ғана бағдарламалай алдым;
• сәтті бағдарламалаудан кейін келесі жүктеу кезінде GPIO0 жоғары көтеруді ұмытпаңыз.

4 -қадам: схемалық және дәнекерлеу

Барлық компоненттерді протон тақтасына дәнекерлеу үшін схеманы орындаңыз. Жоғарыда айтылғандай, кейбір компоненттер міндетті емес. Мен KA78M33 3.3V LDO IC және осы логикалық деңгейдегі конвертерлік тақтаны sparkfun-дан қолдандым, немесе сіз схемада көрсетілгендей түрлендіргішті өзіңіз жасай аласыз (BSS138 орнына кез келген N-арналы мосфетті қолдануға болады). Егер сіз Li-ION батареясын қолдана берсеңіз, +5В қуат желісі батареяның оң терминалы болады. ESP8266 ADC эталондық кернеуі - 1В, мен таңдаған резистор бөлгіш мәндері кіріс кернеуін 5,7 В жоғары өлшеуге мүмкіндік береді.

ПХД түпнұсқалық шамына 5 қосылым болуы керек: +5В (немесе +Батарея), GND, басу түймесі, көк және қызғылт сары светодиодты басқару үшін MCU шамдарынан PWM сигналдары. Егер сіз шамды 5В көзінен қуаттандыратын болсаңыз, мен сияқты, IC VCC зарядтағышын OUTPUT түйіспесімен қысқартқыңыз келеді, осылайша барлық электроника OUTPUT зарядтағышынан емес +5В -тан тікелей қуат алады.

ПХД шамдарында жасау керек барлық дәнекерлеу нүктелері үшін екінші суретті орындаңыз.

ЕСКЕРТПЕ:

1. Егер сіз батарея зарядтау құрылғысының IC шығысымен +5В қысқа тұйықталуды шешсеңіз, батареяны толығымен алып тастаңыз, +5В батареяға тікелей қосқыңыз келмейді.
2. ESP шығысын қандай түйме түйреуішке дәнекерлейтіндігіңізге назар аударыңыз, себебі түйменің 2 түйреуі жерге қосылады және ESP шығысы жоғары болғанда қысқа тұйықталуды қаламайсыз, мультиметрмен екі рет тексерген жөн.

5 -қадам: Android қосымшасы

Android қолданбасы MIT қосымшасының өнертапқышымен жасалды, қосымшаны және/немесе жобаны клондау үшін мына сілтемеге өтіңіз (оған кіру үшін сізге Google есептік жазбасы қажет болады).

Бірінші іске қосу кезінде сіз параметрлерді ашып, ESP8266 IP мекенжайын енгізуіңіз керек. Бұл IP сақталады, сондықтан бағдарлама қайта қосылғаннан кейін оны қайта енгізудің қажеті жоқ.

Қолданба бірнеше Android 9 және Android 7 құрылғыларында сыналған.