Praktický PIR pre domáce použitie: 7 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:55

Rovnako ako mnohí z vás, ktorí pracujú s projektmi automatizácie domácnosti, hľadal som postaviť funkčný PIR senzor na automatizáciu niektorých rohových zákrut vo svojom vlastnom dome. Napriek tomu, že senzory PIR s vypínačom svetla by boli optimálne, nemôžete zahnúť roh. Tento projekt prešiel niekoľkými iteráciami a pokusy som previedol mnohými ďalšími dostupnými návodmi online a nenašiel som ten, ktorý by mi vyhovoval. Ak sa chcete dostať priamo k tvorbe, preskočte na krok 3, v opačnom prípade pokračujte krokom dva, kde budem diskutovať o vývoji.

Zásoby:

Spájkovačka

Spájka a tavidlo pre elektroniku

Náhradný zapojovací drôt

3D tlačiareň

Breadboard

Základné porozumenie Hassiovi

Základné programovacie schopnosti Arduino

Krok 1: Vývoj

Home Assistant je skvelý nástroj na prepojenie niektorých komplikovanejších nastavení, ktoré by ste mohli chcieť. Počiatočný záujem o projekt pre mňa bolo získanie svetla na schodisku s rohom. Nájsť správneho sprievodcu k vybudovaniu efektívneho PIR senzora pre domáce použitie bolo náročné. Iste existuje veľa jednoduchých spôsobov, ako to zaistiť, ale energetická účinnosť a efektívnosť pri každodennom používaní bol iný príbeh. Vyskytol sa aj problém s latenciou alebo s tým, ako rýchlo sa svetlo zapne, keď dostane signál. Je to zložitý projekt, akonáhle som sa do toho všetkého poriadne pustil. Čo sa stalo, prišiel som k dvom hlavným bodom, prečo bol tento dizajn účinný.

Latencia

Začal som s ESPHome, aby som navrhol tento senzor. Má všetky zvončeky a píšťalky, ale tiež veľmi priateľské rozhranie. Protokol a rámcová práca ESPhome je bohužiaľ dosť veľkým spotrebiteľom energie, keď počítate mWh. Je tu tiež trochu problém s latenciou, keď hovory na zapnutie svetla musia prejsť bootovaním ESPhome, Hassio, potom vašim ovládačom svetla. Zistil som, že tieto skončia v rozmedzí 10 sekúnd. Už ste vyšli po schodisku (alebo kráčate veľmi pomaly, pretože nie je svetlo). To, čo sa stalo energeticky najefektívnejším a najrýchlejším spôsobom, ako priniesť pohybový signál do Hassia, bolo MQTT.

Použitie MQTT so statickou vytvorenou IP skracovalo čas na menej ako 2 sekundy. Signál MQTT by dosiahol Hassio v rozmedzí približne 800 ms - 1200 ms. Celkom dobré.

Životnosť batérie

Ako už bolo spomenuté, prechod na MQTT tiež veľa ušetril na spotrebe energie. Priemerný snímač bez hlbokého spánku na ESPHome by vydržal menej ako jeden deň na batériách s kapacitou približne 800 mWh. S hlbokým spánkom asi 3-5 dní v závislosti od aktivácie. WeMos D1 Mini nie je bláznivý energetický prasa, ale nie je ani najefektívnejší pri riadení výkonu, takže bolo dôležité stlačiť každý kúsok batérie. Zníženie každej konzumnej časti bolo najdôležitejším krokom.

Existuje veľa PIR senzorov, ale nie všetky sú si rovné. Jeden z prvých bodov, ktoré som si všimol, bola rýchlosť, uhol a rýchlosť streľby každého testovaného PIR senzora. Z použitých senzorov som zistil, že širokopásmový PIR Simplytronics je najúčinnejší z hľadiska dosahu a nákladov na energiu. Je to širokouhlý PIR snímač s vynikajúcim dosahom a beží iba na 3 V, čo je na to, čo som potreboval, úplne úžasné.

Krok 2: Materiály

WeMos D1 Mini

Nabíjačka T4056 Lipo/Li-Ion USB

Širokouhlý PIR snímač Simplytronics

Lipo batéria 3,7v, 1000 mWh

2x 10k rezistory

120K odpor

5k odpor

Usmerňovacia dióda 1N4001

1uF kondenzátor

2N2222 tranzistor

Krok 3: Základný kód a Arduino

Jednoducho si stiahnite súbor arduino a upravte ho tak, aby fungoval s vašim nastavením. Najdôležitejším aspektom, ktorý je potrebné mať na pamäti, je zaistiť, aby sa vaše nastavenia zhodovali s tým, čo je uvedené v programe Hassio.

V mojom prípade používam Mosquitto Broker. Tieto nastavenia som zadal do svojho arduino kódu. Pre môj server MQTT, pretože bol hostený v Hassio, som zadal IP adresu svojho Hassio.

Ďalšia vec, ktorú musíme urobiť, je nastaviť niekoľko senzorov šablón, ktoré budú uchovávať naše údaje MQTT, takže bude o niečo priateľskejší voči rozhraniu Hassio. Ak sa chcete dozvedieť viac o šablónach a šablónach, hodím sem tento odkaz na Hassio.

Náš pohybový MQTT bude šablónovým binárnym senzorom a naše úrovne batérie budú senzorom v Hassio.

Do môjho hlavného súboru configuration.yaml som pridal niekoľko riadkov, ktoré zahrnujú binárne senzory šablón aj senzory šablón do samostatných súborov yaml. Nemusíte to robiť týmto spôsobom, ale myslím si, že to robí veci trochu organizovanejšími. Ak to chcete urobiť jednoducho, pomocou editora súborov vytvorte nový súbor yaml a pomenujte ho niečím, na čo sa môžete odkazovať v konfigurácii.yaml. V mojom prípade používam templatesensor.yaml a templatebinarysensor.yaml

To, čo je potrebné zaistiť, je nastaviť témy a užitočné zaťaženie MQTT tak, aby zodpovedali vášmu nastaveniu arduina alebo naopak.

V neposlednom rade nastavte položku na palubnej doske, ktorá bude vidieť úrovne batérie a snímač pohybu.

Krok 4: Schéma a testovanie

Podľa schémy zapojenia zapojte komponenty na testovanie na doske. Dôležitými poznámkami k zapojeniu je uistiť sa, že uzemňovacie vodiče sú vhodné pre sťahovací efekt. Vďaka tomu tranzistor po prebudení resetuje WeMos D1 Mini. Mali by ste byť schopní otestovať funkciu prebudenia a resetovania zapojením WeMos D1 Mini do USB portu. Malo by sa resetovať, akonáhle mávnete rukou pred PIR. Toto je voliteľné, ale môžete tiež odpojiť svetlá smd LED od snímača pohybu, aby ste predĺžili výdrž batérie. Odporúčal by som to urobiť potom, čo ste vyskúšali, či snímač pohybu funguje podľa očakávania. Ak máte USB zapojené v počítači, dvakrát ho skontrolujte pomocou arduino IDE, ktoré sa spustí a resetuje spúšťačom z pohybu.

Na hlavnom paneli Hassio by ste mali vidieť, ako sa vypínajú niektoré hodnoty z batérie a tiež pohybového senzora. Ak všetko zatiaľ prebieha dobre, mali by ste začať podnikať! Môžete si vziať tento malý prototyp dosky a premiestniť ho po svojom dome a bude fungovať ako váš nový domáci pohybový senzor. Môžete to použiť na spustenie čohokoľvek v Hassio, a ak by ste to všetko hľadali, boli by ste hotoví. Ale dajme tomu konečný lesk, aby to bolo niečo, čo si v domácnosti zaslúži oporu.

Niekoľko tipov na riešenie problémov

- stlačením resetovacieho tlačidla na WeMos D1 Mini by ste mali spustiť MQTT pomocou arduino kódu

- Odkomentujte časť kódu arduino, aby ste zistili, kde sú jednotlivé kroky a čo robí s hardvérom

- nezabudnite prepojiť všetky záporné body vedenia

Krok 5: Pripojenie k prepínaču svetla Wifi

Našťastie má Hassio skutočne skvelého sprievodcu automatizáciou, ktorý vám môže pomôcť s nastavením. Nebudem sa zaoberať pridávaním svetiel alebo doplnkov, ale uvidím, že ľudia v Hassiu skutočne uľahčili pridávanie integrácií a ďalších platforiem, ktoré je možné ovládať pomocou Hassia. Prejdite a zistite, ako pridať vybraný prepínač svetiel wifi.

V tomto sprievodcovi automatizáciou chceme venovať pozornosť jednej dôležitej veci, ktorá je spúšťačom. Ako spúšťač by ste mohli pridať šablónový binárny snímač, ale zistil som, že snímač pohybu bol o niečo „svižnejší“, keď som išiel priamo s užitočným zaťažením MQTT. V neposlednom rade nakonfigurujte svoj výber svetla alebo zariadenia a senzor by mal byť v prevádzke.

Krok 6: Projektové bývanie

Keď ste si istí svojou doskou, presuňte všetky diely na prototypovú dosku plošných spojov a všetky spoje spájkujte s najmenšou doskou, akú nájdete. Káble som ponechal krátke, ale flexibilné v prípade obnovy/úpravy/opravy. Dizajn puzdra je minimálny prípad, ktorý je možné vložiť do rohu alebo na rovný povrch. Funguje to naozaj dobre aj s nepoškodzujúcimi lepiacimi pásikmi 3M =)

Všimol som si, že som trochu zabudol, kde som vzal tento podivný formát prototypu DPS, takže by som odporučil len skrátiť DPS na veľkosť a vyvŕtať dieru alebo dve. Ak bude táto príručka populárna, vydám upravenú verziu s bežnejšou veľkosťou (potreboval som iba dva snímače pohybu a tie podivné dosky som mal presne dve)

Krok 7: Zatváranie

Dúfam, že vám tento dizajn pomohol pri realizácii niektorých projektov automatizácie domácnosti. Trvalo mi dlho, kým som získal všetky pohyblivé diely na výrobu tohto návodu, ale som rád, že som si našiel čas na to, aby som to zvládol. Tento projekt mi ukázal trochu limity používania niektorých z prístupnejších spôsobov programovania mojich ESP. To neznamená, že by ste nemali používať ESPHome, ale pri projektoch, ktoré sú prísnejšie v energetickom manažmente, možno budete musieť ísť inou cestou. Senzory boli dokončené okolo mája alebo júna a odvtedy nepotrebujú nabíjanie. Doteraz prešli asi 4 až 5 mesiacov bez toho, aby museli byť účtovaní. Ako vedľajšiu poznámku som sa tiež zaoberal vývojom nového rozloženia DPS na základe WeMos D1 Mini. WeMos D1 Mini má v sebe zabudovaný prevodník 5v na 3v a napájacie USB programovacie IC. To znamená, že ak by sme odstránili tieto dva faktory, mohli by sme tlačiť na ESP8266, aby nasal ešte menej energie.

Ešte raz vám ďakujem za to, že ste mi dopriali moje táraniny a pokračovali v tomto projekte.