Температура мен ылғалдылық мониторы: 6 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:27

Бұл нұсқаулықта мен сіздің қонақ бөлмеңізге температура мен ылғалдылықты қалай бақылау керектігін көрсетемін. Сондай -ақ, құрылғы WiFi мүмкіндіктеріне ие, бұл деректерді қашықтағы серверде тіркеу үшін (мысалы, Raspberry Pi) және оған кейін қарапайым веб -интерфейс арқылы қол жеткізу үшін.

Құрылғының негізгі бөліктері - ESP8266 микроконтроллері, DHT11 температура мен ылғалдылық сенсоры және 16x4 таңбалы СКД. Жоба толықтай ашық көзі болып табылады, сондықтан қоршаудың схемасын, тақтаның орналасуын және дизайн файлдарын жүктеп алыңыз және сізге ұнайтын өзгерістер енгізіңіз.

1 -қадам: құралдар мен бөлшектер

Мониторды құру үшін сізге келесі бөліктер қажет:

1 x ESP-12F [2 €]-Менің білуімше, ESP-12E мен ESP-12F негізінен ұқсас, айырмашылығы ESP-12F жақсы антеннаға ие.

1 x DHT11 температура мен ылғалдылық сенсоры [0.80 €] - DHT22 де жұмыс істейді, бірақ корпустың 3D үлгісіне кейбір өзгерістер енгізу қажет, DHT22 бағасы да біршама қымбат.

1 x 16x4 таңбалы СК 5В [3.30 €] - Иә, сізге 5В кернеу қажет, себебі ПХД жасалған, сондықтан СКД кернеу реттегішінен емес, 5В -тан тікелей қуат алады. Бұл кернеу реттегішіне жүктемені азайту үшін жасалды, бірақ сонымен қатар 5В дисплейі арзан болады. Бірақ уайымдамаңыз, ESP8266 3.3 В жұмыс жасаса да, ол бәрібір жақсы жұмыс істейді.

1 x LD1117V33 SMD кернеу реттегіші, LD33 ретінде де белгілі (SOT223 пакеті) [0.80 €]

1 x 100nF керамикалық SMD конденсаторы (0603 пакеті)

1 x 10uF Tantalum SMD конденсаторы (3528 пакет)

1 x 10K SMD резисторы (0805 пакеті)

1 x 10K кескіш қазан (тесік арқылы)

1 x 47Ω SMD резисторы (0805 пакеті) - бұл СКД артқы жарығына түсетін токты шектеу үшін ғана. Әр түрлі қарсылық мәндерімен тәжірибе жасаңыз және өзіңіз қалаған қарқындылықты таңдаңыз.

1 x SMD лездік қосқышы [0.80 €] - Мен қолданған ерекшелігі - бұл сіз қалаған кез келген қосқышты сол ізмен қолдана аласыз. Мен сонымен қатар eBay -дегі бірдей қосқыштарды біреуден көп алу арқылы таба алдым.

1 x 5,5x2,1мм тұрақты ток ұяшығы (панельге бекіту) [0,50 €] - Мен қолданған элементтің диаметрі 8 мм, ұзындығы 9 мм. Оны eBay -де «DC Mount Jack Panel Panel» іздеу арқылы оңай табуға болады (қосымшадағы суретті қараңыз).

1 x 2,54 мм (100 миль) 40 істікшелі ер түйреуіштің үстіңгі тақтасы (тесік арқылы)

1 x 2,54 мм (100 миль) 40 істікшелі әйел түйреуішінің үстіңгі тақтасы (тесік арқылы)

1 x 2,54 мм (100 миль) секіргіш - бұл компьютерлік аналық платаларда қолданылатынға ұқсас.

4 x M3 8 мм болттар

4 x M3 4x4мм бұрандалы кірістірулер - оларды eBay -ден «M3 баспайтын жез мыс кірістірулерін» іздеу арқылы оңай табуға болады (қосымшадағы суретті қараңыз).

4 x M2 12 мм болттар

4 x M2 жаңғақтар

1 x USB түрі - 5,5х2,1мм тұрақты ток сымы [1,5 €] - Бұл құрылғыны стандартты телефон зарядтағышынан немесе USB порты бар кез келген компьютерден қуаттандыруға мүмкіндік береді. Құрылғы ең нашар жағдайда 300мА және орташа 250мА алады, сондықтан тіпті USB 2.0 порты жасайды.

1 x ПХД - тақтаның қалыңдығы маңызды емес, сондықтан 1,6 мм -ге барыңыз, бұл әдетте ПХД өндірушілерінің көпшілігінде ең арзан нұсқа.

3 x бұрандалы сым (әрқайсысы шамамен 60 мм)

3 x Heatshrink түтікшелері (әрқайсысы шамамен 10 мм)

Және келесі құралдар:

Пісіру темірі

USB -ден сериялық түрлендіргіш - сізге тақтада ESP8266 бағдарламалау үшін қажет болады.

Филлипс бұрағыш және/немесе он алтылық кілт - қолданылатын бұрандалардың түріне байланысты.

3D принтері - Егер сізде 3D принтерге қол жетімділік болмаса, сіз әрқашан жалпы пластикалық жобалар қорабын қолдана аласыз және Dremel көмегімен қиықтарды өзіңіз жасай аласыз. Мұндай қораптың минималды ішкі өлшемдері биіктігі 24 мм, ұзындығы 94 мм және ені 66 мм болуы керек. Сондай-ақ, СКД монтаждау үшін 8 мм M2 тіреуіштерді пайдалану қажет болады.

Dremel - Егер сіз 3D басып шығарылған корпусқа бармасаңыз ғана қажет.

2 -қадам: ПХД жасау

Бірінші қадам - ПХД жасау. Сіз мұны өзіңіз жасай аласыз немесе сүйікті ПХД өндірушісінің веб -сайтына кіріп, тапсырыс бере аласыз. Егер сіз тақтаның орналасуына қандай да бір өзгеріс енгізуді жоспарламасаңыз, сіз осы қадамда бекітілген гербер файлдары бар ZIP файлын алып, оны тікелей өндірушіге жібере аласыз. Егер сіз өзгертулер енгізгіңіз келсе, KiCAD схемасы мен тақтаның орналасу файлдарын мына жерден табуға болады.

Тақталарға қолыңызды тигізгеннен кейін, компоненттерді дәнекерлеу уақыты келді. Бұл өте қарапайым болуы керек, бірақ ескеру қажет бірнеше нәрсе бар. Біріншіден, СКД үстіңгі тақтасында ПХД -ны дәнекерлеуге әлі кіріспеңіз, бұл қоршаудың жобалануына байланысты соңғы құрастыру кезінде жасалуы керек. Егер сіз өзіңіздің қоршауыңызды жасасаңыз, бұл кеңесті елемеңіз.

U3 коннекторы - DHT11 сенсоры қосылатын жер. Ең дұрысы, бұл үшін 90 ° бұрышты өңделген аналық түйреуішті қолдану керек. Бірақ егер сіз маған ұнамаса, оны таба алмасаңыз, тура біреуін алыңыз және оны өзіңіз бүгіңіз. Егер сіз кейінірек жасасаңыз, DHT11 сымдары да қысқа болады, сондықтан сізге кейбір кеңейтімдерді дәнекерлеу қажет болады. Іске қосқыш пен сенсор арасындағы қашықтық шамамен 5 мм болуы керек.

Сіз өңделген түйреуішті қолданғыңыз келетіндіктің себебі, тесіктердің әдеттегі аналық түйреуіштермен салыстырғанда кішірек болуы. Осылайша, сенсордың сымдары мықтап отыра алады, бұл берік байланыс жасайды. Сонымен қатар, сіз DHT11 -ді еркек түйреуіштің бір бөлігіне дәнекерлеп көре аласыз және оны дәл осылай жұмыс істейтін тұрақты бұрышты аналық түйінге қосуға болады.

3 -қадам: қоршау жасау

ПХД дәнекерленген кезде, қоршауды жасау уақыты келді. Басып шығаруды қажет ететін екі түрлі бөлік бар, қоршаудың негізгі корпусы мен қақпақ. Қақпақта қабырғаға бекітуге арналған тесіктер бар.

Екі бөлікті де 0,4 мм қабат биіктігінде стандартты 0,4 мм саптамамен басып шығаруға болады, менің жағдайда екі бөлікті біріктіру үшін басып шығару уақыты шамамен 4 сағатты құрады. Қақпақ корпустың негізгі бөлігін тіреуді қажет етпейді, бірақ негізінен бұрандалы розеткалардың астындағы бөлік үшін. Басып шығарғаннан кейін тіректерді алып тастағанда өте абай болыңыз, мен СКД-дің тұрақтандырғыштарының бірін бұза алдым және оны қайтадан желіммен жабыстыруға тура келді.

Қоршау FreeCAD -та жасалған, сондықтан егер сіз қандай да бір өзгертулер енгізгіңіз келсе, ол өте қарапайым болуы керек. Корпусты басып шығаруға арналған STL файлдары мен FreeCAD дизайн файлдарын Thingiverse сайтынан табуға болады.

4 -қадам: мониторды жинау

Қоршау басып шығарылған кезде, бәрін біріктірудің уақыты келді. Алдымен, СКД -ны корпустың ішіне қойып, оны солға қарай сырғытыңыз, осылайша сенсорға арналған тесік пен саңылау арасында бос орын болады.

Әрі қарай, ПХД -ді сенсор түйреуіштің үстіңгі жағына бекітіп қойған үстіне қойыңыз.

Осыдан кейін сенсорды саңылауға итеріп, СКД -ны орнына жылжытыңыз және ПХД -ны түйреуіштің жоғарғы жағына салыңыз. Енді М2 гайкалары мен болттарын қолдана отырып, СКД орнында бекітіңіз және түйреуіштің жоғарғы жағындағы ПХД дәнекерлеңіз.

Содан кейін, қуат ұясын орнына қойыңыз, оған бірнеше сымдарды бекітіп, екінші ұштарын ПХД -ге дәнекерлеңіз. Мұнда ыстыққа төзімді түтіктерді қолдану жақсы идея болар еді.

Соңғы қадам - металл бұрандалы кірістіруді орнату, сондықтан қақпақты M3 болттарымен бұрап алуға болады. Ол үшін оларды дәнекерлеу үтікпен қыздыру қажет, сондықтан оларды тесіктерге итеріп жіберуге болады. Егер сізге 3D басып шығаруға металл жіптерді қосу туралы қосымша ақпарат қажет болса, сіз бұл нұсқаулықты қарай аласыз.

5 -қадам: Серверді орнату

Микробағдарламаны ESP8266 -ге жүктемес бұрын, құрылғы қабылдаған деректерді тіркеу үшін серверді орнату қажет тағы бір нәрсе бар. Ол үшін сіз өзіңіздің жеке желіңіздегі Raspberry Pi -ден DigitalOcean тамшысына дейін кез келген Linux машинасын қолдана аласыз. Мен кейінірек бардым, бірақ сіз таңдағаныңызға қарамастан, процесс бірдей.

Apache, MySQL (MariaDB) және PHP орнату

Алдымен бізге LAMP орнату керек, немесе басқаша айтқанда серверге Apache, MySQL (MariaDB) және PHP орнату керек. Ол үшін сізге дистрибутивтің пакет менеджерін қолдану қажет, мысал үшін мен кез келген Debian негізіндегі дистрибутивтер, соның ішінде Raspbian қолданатын пакет менеджері болып табылатын apt қолданамын.

sudo apt жаңарту

sudo apt install apache2 mysql-server mysql-клиент php libapache2-mod-php php-mysql

Осыдан кейін, егер сіз сервердің IP -мекен -жайын шолғыштың мекен -жай жолына қойсаңыз, сіз Apache -дің әдепкі бетін көре аласыз.

Мәліметтер қорын баптау

Енді бізге деректерді тіркеу үшін мәліметтер базасы қажет. Алдымен MySQL -ке түбір ретінде іске қосу арқылы қосылыңыз, sudo mysql

Мәліметтер қорын және оған қатынасы бар пайдаланушыны келесідей құрыңыз:

ДАТАЛАР БАЗАСЫ `сенсорларын жасау

Сенсорларды қолдану; CREATE TABLE `temperatur` (` id` bigint (20) NOT NULL AUTO_INCREMENT, `client_id` smallint (6) NOT NULL,` value` smallint (6) NOT NULL, `created_at` уақыт белгісі NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP, БАСТАУШЫ Кілт (` id`)) ENGINE = InnoDB; Кесте ылғалдылығын жасау (`id` bigint (20) NULL AUTO_INCREMENT,` client_id` smallint (6) NULL емес, `value` smallint (6) NOT NULL,` created_at` уақыт белгісі NULL DEFULT CURRENT_TIMESTAMP, БАСТАУШЫ Кілт (` id`)) ENGINE = InnoDB; ПАЙДАЛАНУШЫНЫ ЖАСАУ '[username]'@'localhost' IDENTIFIED BY '[password]'; «Датчиктерге» барлық артықшылықтарды беріңіз.* «Сенсорларға»@'localhost'; ШЫҒУ

[Пайдаланушы аты] мен [парольді] өзіңізге ұнайтын MySQL пайдаланушысының нақты пайдаланушы аты мен құпия сөзімен ауыстырғаныңызға көз жеткізіңіз. Сондай -ақ, оларды жазып алыңыз, себебі олар келесі қадамға қажет болады.

Тіркеу және веб -интерфейс сценарийлерін конфигурациялау

Apache әдепкі виртуалды хостының құжат түбірі болып табылатын/var/www/html каталогына ауысыңыз, әдепкі веб -беті бар HTML файлын жойыңыз және журнал мен веб -интерфейс сценарийлерін жүктеңіз.

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

Енді nano көмегімен тіркеу сценарийін өңдеңіз, sudo nano log.php

Сізге [пайдаланушы аты] мен [құпия сөзді] алдыңғы қадамда жасаған MySQL пайдаланушысының пайдаланушы аты мен құпия сөзімен ауыстыру қажет болады. Сондай -ақ, [клиент кілтін] бірегей жолмен ауыстырыңыз және оған назар аударыңыз. Бұл құпия сөз ретінде пайдаланылады, сондықтан монитор серверге аутентификацияланады.

Соңында index.php файлын нано көмегімен өңдеңіз, sudo nano index.php

және [пайдаланушы аты] мен [құпия сөзді] тіркеу сценарийіндегідей MySQL пайдаланушысының пайдаланушы аты мен паролімен ауыстырыңыз.

HTTPS орнату (міндетті емес)

Бұл міндетті емес, бірақ егер ESP8266 мен сервер арасындағы байланыс Интернет арқылы болса, онда кейбір шифрлауды қолдану ұсынылады.

Өкінішке орай, сіз жай ғана сертификатты алу үшін Let Encrypt сияқты нәрсені қолдана алмайсыз. Бұл, кем дегенде, жазу кезінде ESP8266 үшін HTTP клиенттер кітапханасы әлі де http.begin () шақыру кезінде екінші дәлел ретінде сертификаттың саусақ ізін беруді талап етеді. Бұл дегеніміз, егер сіз Let Encrypt сияқты нәрсені қолдансаңыз, әр жаңартудан кейін сертификат саусақ ізін жаңарту үшін әр 3 айда микробағдарламаны чипке жаңарту қажет болады.

Мұны шешудің жолы-өте ұзақ уақыттан кейін (мысалы, 10 жыл) аяқталатын өз қолы қойылған сертификатты жасау және тіркеу сценарийін өзінің ішкі доменімен виртуалды хостта сақтау. Осылайша, сіз жеке қосалқы домендегі деректерге қол жеткізуге арналған веб -интерфейске ие бола аласыз, ол сенімді органның тиісті сертификатын пайдаланады. Бұл жағдайда өздігінен қол қойылған сертификатты пайдалану қауіпсіздік мәселесі болып табылмайды, өйткені оны бірегей анықтайтын сертификаттың саусақ ізі микробағдарламаға қатаң кодталады және сертификатты тек ESP8266 қолданады.

Біз бастамас бұрын, сізде домендік атау бар және сіз оған қосалқы домендер жасай аласыз деп ойлаймын. Сонымен, 10 жылдан кейін мерзімі аяқталатын сертификат алу үшін келесі пәрменді орындап, сұрақтарға жауап беріңіз.

sudo openssl req -x509 -түйіндер -күндер 3650 -жаңа rsa: 2048 -keyout /etc/ssl/private/sensors.key -out /etc/ssl/certs/sensors.crt

Бұл өздігінен қол қойылған куәлік болғандықтан, сіз көптеген сұрақтарға жауап бересіз, бұл жалпы атауды сұрайтын сұрақтан басқа. Бұл жерде сіз осы виртуалды хост үшін қолданылатын субдоменді толық қамтамасыз етуіңіз керек. Бұл жерде қосалқы домен виртуалды хост конфигурациясында орнатылатын ServerName -мен бірдей болуы керек.

Содан кейін жаңа виртуалды хост конфигурациясын жасаңыз, sudo nano /etc/apache2/sites-available/sensors-ssl.conf

келесі мазмұнмен

ServerName [қосалқы домен] DocumentRoot/var/www/sensors SSLEngine ON SSLCertificateKeyFile /etc/ssl/private/sensors.key SSLCertificateFile /etc/ssl/certs/sensors.crt Options +FollowSymlinks -Indexes AllowOverrors All ErrorLog_OrDD_DoRD_D_Gr_d_d_d/ error-ssl.log CustomLog $ {APACHE_LOG_DIR} /sensors-access-ssl.log біріктірілген

Тағы да, [қосалқы доменді] сертификатта қолданған ішкі доменмен ауыстыруды ұмытпаңыз. Бұл кезде сізге әдепкі Apache виртуалды хостын өшіру қажет болады.

sudo a2dissite 000-әдепкі

құжаттың түбірлік каталогының атын өзгерту, sudo mv/var/www/html/var/www/датчиктер

ақырында жаңа виртуалды хостты қосыңыз және Apache -ті қайта іске қосыңыз, sudo a2ensite сенсорлары-ssl

sudo systemctl apache2 қайта іске қосыңыз

Соңғы нәрсе - сертификаттың саусақ ізін алу, себебі оны микробағдарлама кодында қолдану қажет.

openssl x509 -nout -саусақ ізі -sha1 -mem туралы -etc/ssl/certs/sensors.crt

Http.begin () саусақ ізінің байттары арасындағы бөлгіштер бос орын болады деп күтеді, сондықтан оны кодта қолданар алдында қос нүктені бос орынмен ауыстыру қажет.

Енді, егер сіз веб-интерфейске жаңа қосалқы доменді орнату және жаңа виртуалды хост конфигурациясын жасау үшін өздігінен қол қойылған сертификатты қолданғыңыз келмесе, sudo nano /etc/apache2/sites-available/sensors-web-ssl.conf

келесі мазмұнмен

ServerName [қосалқы домен] DocumentRoot/var/www/sensors #SSLEngine ON #SSLCertificateFile /etc/letsencrypt/live/ [subdomain]/cert.pem #SSLCertificateKeyFile /etc/letsencrypt/live/[subdomain]/privkeyFific /ScSSLEngine /letsencrypt/live/ [subdomain]/chain.pem Options +FollowSymlinks -Indexes AllowOverride All ErrorLog $ {APACHE_LOG_DIR} /sensors-web-error-ssl.log CustomLog $ {APACHE_LOG_DIR} /sensors-web-access-ss

[Ішкі доменді] веб -интерфейс үшін орнатылған қосалқы доменмен алмастыруды ұмытпаңыз. Содан кейін жаңа виртуалды хостты қосыңыз, Apache -ді қайта іске қосыңыз, certbot орнатыңыз және «Let Encrypt» бөлімінен жаңа қосалқы доменге сертификат алыңыз, sudo a2ensite сенсорлары-web-ssl

sudo systemctl apache2 қайта іске қосу sudo apt update sudo apt install certbot sudo certbot certonly --apache -d [қосалқы домен]

Сертификатты алғаннан кейін SSLEngine, SSLCertificateFile, SSLCertificateKeyFile және SSLCertificateChainFile жолдарын өшіру үшін виртуалды хост конфигурациясын қайта өңдеңіз және Apache қайта іске қосыңыз.

Енді сіз ESP8266 деректерін серверге жіберу үшін өздігінен қол қойылған сертификатты қолданатын бірінші қосалқы доменді пайдалана аласыз, ал екіншісін браузерден веб-интерфейске кіру үшін қолдана аласыз. Certbot әдепкі бойынша қосылуы керек жүйелік таймерді қолдана отырып, сертификатты әр 3 ай сайын автоматты түрде жаңартуға қамқорлық жасайды.

6 -қадам: ESP8266 бағдарламалау

Ақырында, микроконтроллерге микробағдарламаны жүктеу ғана қалады. Ол үшін микробағдарламаның бастапқы кодын осы жерден жүктеп алып, Arduino IDE көмегімен ашыңыз. Сізге [SSID] мен [Құпия сөзді] WiFi желісінің нақты SSID және паролімен ауыстыру қажет болады. Сондай -ақ, sprintf функциясының қоңырауындағы [Клиент идентификаторы] мен [Клиент кілтін] сервердегі PHP сценарийінде қолданғандармен ауыстыру қажет болады. Ақырында, сіз [Хостты] домендік атауға немесе сервердің IP мекенжайына ауыстыруыңыз керек. Егер сіз HTTPS қолданып жатсаңыз, сізге http.begin () функциясының қоңырауында екінші дәлел ретінде сертификаттың саусақ ізін беру қажет болады. Мен сертификаттың саусақ ізін қалай алуға болатынын алдыңғы қадамдағы «HTTPS орнату» бөлімінде түсіндірдім.

Әрі қарай, егер сізде әлі жоқ болса, Arduino IDE басқарушы тақтасының көмегімен ESP8266 қауымдастығының негізгі пакетін орнату қажет болады. Бұл аяқталғаннан кейін тақталар мәзірінен NodeMCU 1.0 (ESP-12E модулі) таңдаңыз. Әрі қарай, SimpleDHT кітапханасын Кітапхана менеджері арқылы орнату қажет. Соңында IDE терезесінің сол жақ жоғарғы бұрышындағы Тексеру түймесін басып, код қатесіз құрастырылғанына көз жеткізіңіз.

Ал енді микробағдарламаны микроконтроллерге жазу уақыты келді. Ол үшін JP1 секіргішін оңға жылжытыңыз, сондықтан ESP8266 GPIO0 жерге қосылады, бұл бағдарламалау режимін қосады. Содан кейін, USB -ді сериялы түрлендіргішке P1 деп белгіленген бағдарламалау тақырыбына қосқыш сымдарды пайдаланып қосыңыз. Бағдарламалау тақырыбының 1 -штыры жерге қосылған, 2 -түйін - ESP8266 қабылдау түйреуіші және 3 -түйіс беруші. USB сериялы түрлендіргішке, қабылдауға жіберуге және, әрине, жерге қосу үшін сізге ESP8266 алуы қажет.

Ақырында, құрылғыны USB -DC тұрақты ұясына 5В -пен қосыңыз және USB -ді сериялық түрлендіргішке компьютерге қосыңыз. Енді сіз IDE құралдар мәзірін ашқаннан кейін ESP8266 қосылған виртуалды сериялық портты көре аласыз. Енді «Жүктеу» түймесін басыңыз, сонда! Егер бәрі күткендей болса, сіз құрылғының СКД -де температура мен ылғалдылық көрсеткіштерін көре аласыз. ESP8266 сіздің желіге қосылып, сервермен байланысын бастағаннан кейін дисплейде ағымдағы күн мен уақыт көрсетілуі керек.

Бірнеше сағаттан кейін сервер жақсы мөлшерде деректер жинайтын кезде, сіз http (s): // [host] /index.php?client_id= [клиент идентификаторы] сайтына кіріп, температура мен ылғалдылық диаграммаларын көре аласыз. Бұл жерде [хост] - бұл сіздің серверіңіздің IP -мекенжайы немесе веб -интерфейс үшін пайдаланатын қосалқы домен және [клиент идентификаторы], егер сіз оны әдепкі мәнге қалдырсаңыз, ол 1 болуы керек.