ESP8266-01 IoT Smart Timer for Home Automation: 9 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:26

ЖАҢАРТУЛАР

2018-09-30: микробағдарлама Ver 1.09 жаңартылды. Енді Sonoff негізгі қолдауымен

2018-10-01: Firmware Version 1.10 сынақ нұсқасы ESP8266-01 тестілеу үшін қол жетімді

Интернеттегі заттар (IoT) және үй автоматикасы деген жаңа сөздерді қолдана отырып, мен үйдегі және оның айналасындағы қандай да бір құрылғы арқылы басқарылатын ағымдағы заттарды қарастыруды шештім. Ерекше назар аударатын заттар мыналар:

• Бассейн сорғысы
• Бассейндегі су толтырғыш
• Бассейн және айналадағы шамдар
• Теледидар/ойын -сауық жүйесінің шкаф шамдары

Бұл құрылғыларды басқару үшін қолданылатын қарапайым элемент - бұл қабырғадағы штепсельдік таймерлер. Әр құрылғы өз таймерімен жабдықталған және барлығы әр түрлі жерде орналасқан. Неліктен мен бұл заттарды Интернеттегі заттардан немесе үйдегі автоматтандырудан бастау үшін таңдадым?

Оңтүстік Африкада тұру электр энергиясының үзілуі үнемі болып тұрады. Үйімнің статистикасына сүйенсек, менде өткен жылы 35 сағат электр қуаты үзілген, барлығы 40 сағат. Әдетте бұл мәселе емес, өйткені қазіргі уақытта орнатылған барлық таймерлерде қуат үзілген кезде уақытты сақтау үшін резервтік батарея орнатылған. Бірақ кейбір мәселелер бар:

• Бұл резервтік батареялар бір-екі жылға ғана жетеді, содан кейін таймерді ауыстыру қажет. Таймер ішкі Ni-Cad батареясына қол жеткізу үшін таймерді жою қажет болатындай етіп жасалған.
• Қуат үзілген сайын, ақаулы батареялары бар таймерлерді қайта бағдарламалау және уақытты орнату қажет.
• Таймердің физикалық орналасуы, розеткаға қосылған кезде, таймерді жоғарыдан қарайтын LCD дисплейлерін оқуға мүмкіндік бермейді. Бұл таймерді электр желісінен ажырату керектігін білдіреді немесе электр сөнгеннен кейін таймерлерді орнату немесе реттеу үшін еденге жатуым керек.

Жоғарыда аталған себептерге байланысты мен таймерлерді жергілікті үй желісіне қосылған IoT Smart Timer -ге ауыстыру мүмкіндігін тексеруді шештім.

Идея автономды таймерді құру болды, ол:

• Интернет арқылы ағымдағы уақытты автоматты түрде реттеу (IoT)
• Пайдаланушының ешқандай әрекетінсіз жұмыс істейді (Smart)
• Белгіленген уақытқа сәйкес шығуды қосу/өшіру (Таймер)
• Бағдарламаланатын және желі арқылы басқарылатын (үй автоматикасы)

1-қадам: ESP8266-01 дизайны

Дизайн ESP8266-01 WiFi модулінің көмегімен жасалды, себебі менде бар. Қарапайым түрде ESP8266-01-де төрт енгізу-шығару түйреуі бар:

• GPIO0
• GPIO2
• TX
• RX

ESP8266-01 Қуат режимдері

Енгізу-шығару түйреуіштерінің логикалық күйі ESP8266-01 қай режимде жүктелетінін анықтау үшін қолданылады. Бірінші қадам енгізу -шығару түйреуіштерінің қайсысы шығыс релесін басқаруға болатынын анықтау болды.

• Қалыпты түрде қосу үшін GPIO0 мен GPIO2 логикалық HIGH мәніне орнатылуы керек. Бұл екі түйреуішті сандық шығыс ретінде қолдануға болмайтыны түсінікті.
• Tx түйреуіші қуатты қосқанда шығыс ретінде орнатылады және шығыс деңгейі жоғары болады. Бұл Tx түйреуіші қосылу кезінде кейбір сериялық деректерді жібереді. Осылайша, бұл түйреуішті шығыс ретінде пайдалануға болмайды.

Қалған жалғыз түйреуіш - Rx штыры. Бұл істікшені қосу кезінде кіріс ретінде орнатылады және оны қосу кезінде жоғары тартуға тура келмейді. Бұл штырь шығыс түйреуіш ретінде қолдануға ең қолайлы.

Жүктеу

Қосылу кезінде ESP8266-01 дұрыс жүктеу режимін қамтамасыз ету үшін келесі түйреуіштер 10К резисторлар көмегімен жоғары тартылады:

• GPIO0
• GPIO2
• RST
• CH_PD

Бұл құрылғының әр уақытта дұрыс жүктелуін қамтамасыз етеді.

Шығу релесі

RX - бұл шығыс ретінде қолдануға жарамды жалғыз түйреуіш. Бұл түйін NPN транзисторы арқылы шығыс релесін басқару үшін қолданылады. Стандартты маховик диоды мен транзисторлық базалық резисторлар қосылды.

MODE/SET батырмасы

Түйме GPIO2 -ге қосылған, ал батырманы босатқанда, 10K резистор GPIO2 -ді жоғары тартады. Түйме басылғанда, GPIO2 0В -қа тартылады.

Бұл түйме екі функция үшін қолданылады:

• Құрылғыны жергілікті WiFi желісіне қосу үшін бастапқы орнату
• Қалыпты жұмыс кезінде шығуды қолмен басқару үшін

Жарықдиодты индикатор

Жарық диоды GPIO0 -ға қосылған және келесіні көрсетеді:

• Бастапқы қуат көзі қосылған кезде, Wi -Fi орнату режимін көрсету үшін FAST жыпылықтайды
• Құрылғының уақыты орнатылмаған кезде баяу жыпылықтайды
• шығыс релесінің Қосу/Өшіру күйін көрсетеді

2 -қадам: Қуат көзі

Мен IoT Smart Timer -ді кернеудің әр түрлі деңгейінде қолданатын боламын, сондықтан қуат көзінің екі нұсқасы бар:

12 - 24В тұрақты ток

Тұрақты тұрақты ток түрлендіргіші 28В тұрақты кернеуге дейін жеткізуге жарамды. Түрлендіргіштің шығысы реттеледі және 5 В -қа орнатылады. Бұл ESP8266 модулі қосылудан бұрын жасалуы керек.

Жеткізу кірісіндегі кері полярлықтан қорғау үшін диод қосылды.

Бұл опция үшін мен eBay -де шағын 220В/5В қосқыш режимінің қуат көзін ала алдым.

Кіріс кернеуіне қарамастан, IoT Smart Timer екі қуат көзін қажет етеді:

5В рельс

Екі нұсқада да 5В тұрақты ток желілік реттегіштен емес, ауыспалы режимдегі қуат көзінен алынады. Бұл қуат көзінен алынатын ең аз жылу бар екенін білдіреді. 5В шығыс релесін жүргізу үшін қолданылады

3.3В рельс

ESP8266-01 үшін 3.3V ASM1117 3.3 реттегішінен алынады. ASM1117 3.3 - желілік реттегіш және 500 мА дейін жұмыс істей алады. Дегенмен, шығарылатын жылу ASM1117 кіріс кернеуімен анықталатын болады. Жылуды азайту үшін ASM1117 5В рельсінен қуат алады.

Шуды сүзу

ESP8266-01 кернеуінің толқынын азайту үшін 3.3В рельске 100 - 1000уф конденсаторы орнатылған. 5В және 3.3В рельстері де 0.1ф конденсаторлармен жоғары жиілікті кедергілерден қорғалған.

3 -қадам: ДК тақтасын жинау

ДК тақтасы Eagle -дің ақысыз нұсқасы арқылы жасалған. Бұл тонерді беру әдісімен үйде оңай жасалатын бір жақты тақта.

ДК тақтасы жасалғаннан кейін ДК тақтасын келесі ретпен жинаңыз:

• ASM1117 реттегішін және үш 0.1uf SMD компоненттерін тақтаның дәнекерлеу жағына дәнекерлеңіз
• Жалғыз секіргішті тақтаның компоненттік жағына қосыңыз
• Резисторлар мен диодтарды дәнекерлеңіз
• ESP8266-01 модулінің тақырыптарын қосыңыз
• Жарық диоды мен түймеге арналған тақырып түйреуіштерін қосыңыз
• Бұрандалы терминалдарды қосыңыз
• Тақырып түйреуіштерін қолдана отырып, DC/DC түрлендіргішін тақтаға қосыңыз.
• Эстафетаны орнына дәнекерлеңіз
• Транзистор мен 100ф конденсаторды дәнекерлеу арқылы тақтаны толтырыңыз.

Барлық компоненттер тақтаға дәнекерленгеннен кейін, барлық дәнекерлеу нүктелерін тексеріңіз және жастықшалар арасында қысқа тұйықталудың болмауын қамтамасыз етіңіз.

! ! ! МАҢЫЗДЫ ЕСКЕРТУ! ! ! ДК тақтасы шығыс контактілеріндегі үлкен токтарды басқара алатындығына көз жеткізу үшін реле контактілері мен бұрандалы терминалдар арасындағы жолдарға лайықты мөлшерде дәнекерлеңіз

4 -қадам: ДК тақтасын тестілеу

! ! ! Қуатты қолданар алдында! ! !

ESP8266-01 модулін құрылғыдан шығарыңыз. Бұл 5В кернеуі реттелмейінше ASM1117 реттегішінің қызып кетуіне жол бермеу үшін.

Құрастырудан кейін жасауға болатын көптеген сынақтар жоқ. Ең маңызды қадам - кернеудің дұрыс деңгейін қамтамасыз ету.

• Құрылғыға 12 - 24В тұрақты ток қосыңыз.
• DC/DC түрлендіргішінің шығыс кернеуін өлшеңіз
• Түрлендіргіштің шығысын 5,0 және 5,5 В аралығында реттеңіз.
• Әрі қарай, 3,3 В кернеуді өлшеңіз.
• Егер жабдық дұрыс болса, құрылғыдан қуатты ажыратыңыз

Енді ESP8266-01 модулін берілген тақырыптарға енгізуге болады.

! ! ! Ескерту !

IoT таймерін тексеріп, ол жұмыс істеп тұрған кезде, ДК тақтасының дәнекерленген жағын жабу үшін мөлдір лак қолданыңыз. Бұл жолдардың тотығуын болдырмайды және реле контактілері мен тізбектің қалған бөлігі арасында қосымша оқшаулауды қамтамасыз етеді

5 -қадам: қоршау

ДК тақтасы мен барлық сымдар оған ұқыпты және қауіпсіз орнатылған жағдайда, қоршау маңызды емес.

Құрылысты жеңілдету үшін мен оған светодиоды мен MODE/SETUP түймесі қосылған кабель жасадым. Бұл маған жарықдиодты және түймені корпусқа орнатуда икемділікті берді. Содан кейін бұл кабель ДК тақтасындағы тақырыпқа қосылады.

Фотосуреттерде жарықдиодты шамдар үшін қолданылатын 12В бірліктері көрсетілген.

6-қадам: ESP8266-01/NodeMCU бағдарламалау

ESP8266-01 бағдарламалау үшін алдымен Arduino IDE орнату керек. Мен бұл туралы егжей -тегжейлі айтпаймын, өйткені бұл тақырыпта көптеген нұсқаулықтар бар. Мен нұсқаулықтар бойынша келесі сілтемелерді авторларға арнайы тапсырыссыз таңдадым. Жеке нұсқауларға рахмет.

ESP8266 модуліне Arduino IDE орнату үшін осы ESP8266 және Arduino IDE нұсқауларын орындаңыз.

Содан кейін сізге ESP8266 бағдарламалау үшін бағдарламашы қажет болады. Мұнда екі сілтеме бар:

Arduino Uno пайдалану

DIY бағдарламалау тақтасы

Кітапханалар

Кодты құрастыру үшін сізге қосымша кітапханаларды орнату қажет болады. Тағы да осы Нұсқаулыққа жүгініңіз:

Arduino кітапханаларын орнатыңыз және қолданыңыз

Мен қандай кітапханаларды орнатуым керек екенін есіме түсіре алмаймын, бірақ мен WiFiManager -ді бөлек жүктеу керектігін білемін.. Мен оларды Libraries.zip файлына қостым.

7 -қадам: Бірінші рет орнату

IoT Smart Timer бірінші рет қолданылған кезде WiFi желісіне қосылуы керек. Бұл тапсырма WiFiManager кітапханасының көмегімен жасалады, сондықтан кодқа SSID немесе құпия сөздерді енгізу қажет емес.

Мына бірнеше қадамдарды орындаңыз:

• Құрылғыны қуаттандырыңыз
• Жарық диоды тез жыпылықтай бастайды
• MODE/SETUP түймесін басыңыз
• Жарық диоды сөнген кезде түймені босатыңыз
• Бірнеше секунд күтіңіз, содан кейін смартфонды немесе құрылғыға WiFi қосылымын ашыңыз
• IoT Timer деп аталатын жаңа WiFi нетворды көрінеді
• Бұл кіру нүктесін таңдаңыз
• IoT таймеріне кіріңіз (пароль қажет емес)
• Құрылғыңыз IoT таймері желісіне қосылғанша күтіңіз
• Кез келген интернет -шолғышты ашыңыз
• Мекенжай жолағына келесі IP мекенжайын енгізіңіз - 192.168.4.1
• WiFiManager консолі ашылады
• WiFi конфигурациясын таңдаңыз
• Қол жетімді WiFi желісінің нүктелері бар тізім көрсетіледі
• Қажетті WiFi желісін таңдап, құпия сөзді енгізіңіз
• Содан кейін IoT таймеріне қосылу үшін пайдаланылатын IP мекенжайын енгізіңіз
• Әдепкі шлюз IP мекенжайын енгізіңіз, содан кейін маска
• Барлық параметрлер орнатылғаннан кейін Сақтау түймесін басыңыз
• Жаңа тіркелгі деректері сақталғанын растайтын жаңа терезе ашылады
• Браузерді жабыңыз

Сақталғаннан кейін IoT Timer желісі өшеді және құрылғы WiFi желісіне қосылуға тырысады.

• Смартфонды немесе құрылғыны IoT таймері үшін пайдаланылатын WiFi желісіне қосыңыз.
• Браузерді ашыңыз
• Мекенжай жолағына IoT таймерінің IP мекенжайын енгізіңіз
• IoT таймерінің конфигурация беті ашылады

Сіздің IoT таймері қазір пайдалануға дайын

8 -қадам: IoT таймерін орнату

IoT таймерінің кіріктірілген веб-беті бес бөлімнен тұрады:

Күй

Бұл құрылғы атауын, сонымен қатар таймердің ағымдағы уақыты мен шығыс күйін көрсетеді

Сонымен қатар, таймердің жұмыс режимі осы бөлімде орнатылған. Үш режим бар:

• Автоматты - шығуды әр түрлі таймер бағдарламалары басқарады
• Қосулы - Шығу міндетті түрде ҚОСУЛЫ болады және режим өзгергенше қосулы қалады
• Өшіру - шығыс мәжбүрлі түрде ӨШІРІЛДІ және режим өзгергенше өшірулі болады.

Бағдарламалар

Бұл бөлімде таймердің Қосу және ӨШіру уақыттары бар. Қол жетімді жеті бағдарлама бар және әр бағдарламаны жеке орнатуға болады.

Келесі бағдарламаны өзгертпес бұрын, ағымдағы бағдарламаға енгізілген өзгерістерді сақтау үшін САҚТАУ түймесін басыңыз.

Түймешік функциясы

MODE/SETUP түймесін қалыпты жұмыс кезінде шығыс релесін басқару үшін пайдалануға болады. Мұнда батырманы басқанда не істеу керектігін таңдаңыз.

Жаңа параметрлерді сақтау үшін Сақтау түймесін баспас бұрын «Жаңарту түймесінің функциясы» ұяшығына белгі қойыңыз.

Конфигурация

Мұнда IoT таймерінің атын өзгертуге болады. Бұл бірнеше таймерлерді анықтауды жеңілдетеді.

Құрылғыдағы уақыт интернеттен NTP уақыт сервері арқылы алынады. Дұрыс уақытты көрсету үшін уақыт белдеуін аймағыңызға жаңартыңыз.

Егер сіз басқа NTP уақыт серверін қолданғыңыз келсе, жаңа орынға жаңа IP мекенжайын енгізіңіз.

Жаңа параметрлерді сақтау үшін Сақтау түймесін баспас бұрын «Конфигурацияны жаңарту» құсбелгісін қойыңыз.

ЕСКЕРТУ

Уақыт белдеуін өзгерткенде, жаңа уақыт тек келесі сұрау кезінде дұрыс орнатылады. Құрылғы әр 5 минут сайын уақытты жаңартуға орнатылған.

Уақытты реттеу

Кейде NTP уақыт сервері әр сұрауға жауап бермейді. Егер NTP сервері арқылы уақытты орнатуға тым ұзақ уақыт кетсе, уақыт пен күнді қолмен енгізуге болады.

Жаңа уақыт пен күнді сақтау үшін Сақтау түймесін баспас бұрын «Уақытты жаңарту» құсбелгісін қойыңыз.

Уақытты синхрондау

Беттің соңғы бөлігі соңғы уақыт NTP уақыт сервері арқылы синхрондалған уақыт пен күнді көрсетеді.