LEIDS - Nízkoenergetický dverný senzor IOT: 8 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:58

Čo je LEIDS?

LEIDS je senzor IOT, ktorý je založený na ESP8266. Tento senzor využíva túto dosku, obvod s mäkkou západkou, jazýčkový spínač a niektoré magnety na vytvorenie dverného senzora, ktorý vás upozorní na otvorenie a zatvorenie dverí. Tento senzor je možné pripojiť k vášmu serveru MQTT, IFTTT alebo k mnohým ďalším rámcom, ktoré podporujú ESP8266. Tento návod použije IFTTT na ľahké vytvorenie senzora, ktorý pošle upozornenie na vaše mobilné zariadenie bez ohľadu na to, kde sa nachádzate. Senzor môže byť tiež nastavený tak, aby umožňoval viacnásobné upozornenia od oddelených dverí, poštových schránok, pecí a čohokoľvek iného, čo má fyzickú polohu otvorenia/zatvorenia alebo zapnutia/vypnutia. Výhodou LEIDS je, že používa minimálny výkon a používa ho iba vtedy, keď sú dvere otvorené, potom keď sú dvere zatvorené, odošle správu s upozornením, že dvere boli zatvorené a vypnú sa. Je to lepšie ako hlboký spánok modulu, pretože ak neotvoríte dvere, nespotrebuje žiadnu energiu.

Krok 1: Spotrebný materiál

Nasledujúce zoznamy uvádzajú nástroje a diely, ktoré som použil pre tento projekt. Senzor môže byť prepracovaný tak, aby používal rôzne časti a inak vyzeral/fungoval a používal iba podobné koncepty.

Náradie:

• Spájkovačka
• ESP01-UART alebo Arduino Uno (programátor pre ESP8266)
• 3D tlačiareň (voliteľné)
• Prepojovacie káble (voliteľné)
• Breadboard (voliteľné)

Diely:

• ESP8266 ESP-01S x 1
• Jazýčkový spínač x 1 (najlepšie NC, našiel som iba normálne otvorený, takže na normálne zatvorené použitie dvoch magnetov)
• Regulátor AMS1117 3,3v
• 2n3904 NPN tranzistor x 1
• P-Channel Mosfet x 1 (chceme niečo, čo má nízky VGS, najlepšie NDP6020P)
• 3,7v 100 mAh batéria Lipo x 1
• Rôzne rezistory (100 kOhm, 10 kOhm, 220 Ohm, 3k3 Ohm)
• Magnety 6 x 3 mm x 2
• Obojstranná montážna páska
• Drôt
• Spájka
• Perfboard

3D tlačené diely:

Puzdro na senzor

Krok 2: Okruh s mäkkou západkou - hardvér

Obvod mäkkej západky, ktorý používam, je modifikáciou schémy, ktorú som našiel online. Nie som odborník a verím, že existujú lepšie spôsoby, ako tento obvod postaviť, ale na tento účel tento obvod robí svoju prácu!

Funguje to tak, že keď je jazýčkový spínač uzavretý magnetickým poľom, prepúšťa prúd do tranzistora NPN. Tranzistor NPN potom uzemňuje mosfet PNP, ktorý umožňuje tok prúdu do ESP8266. ESP8266 sa zapína a používa jeden zo svojich kolíkov, aby bol mosfet PNP uzemnený, čo naďalej napája ESP8266. Potom, keď je ESP8266 hotový so svojimi úlohami, nastaví výstupný kolík na LOW, čo preruší tranzistor NPN a zatvorí bránu na mosfete PNP.

Použitím tohto obvodu je možné ESP8266 zapnúť vypínačom a potom sa úplne vypnúť pomocou signálu. To umožňuje obvodu čerpať žiadny prúd, keď je snímač zatvorený/vypnutý.

Krok 3: ESP8266 - hardvér

ESP8266, ktorý používam, bude odosielať správu na upozornenie, keď sú dvere (alebo iné veci) otvorené, a potom počká, kým sa dvere zatvoria, aby odoslal správu o zatvorení a sám sa zavrel. ESP8266 bude napájaný obvodom s mäkkou západkou a bude používať jeden pin na čítanie jazýčkového spínača a druhý pin na udržanie napájania a následné vypnutie. Rozhodol som sa použiť ESP-01, pretože má malý formát. ESP odošle webovú žiadosť, ktorá nás upozorní, keď sa senzor zmení na „otvorený“a „zatvorený“. Najľahšou metódou, ktorú som našiel, bolo použitie IFTTT a Tabuliek Google. Toto je vysvetlené v nasledujúcich krokoch.

Krok 4: IFTTT pre vzdialené oznámenia - časť 1

V tomto návode sa bude používať IFTTT a implementácia webhookov a listov Google na získanie vzdialených upozornení na našom mobilnom zariadení. Na používanie týchto služieb budete potrebovať nasledujúce:

• Účet Google
• Účet IFTTT (môže/mal by sa prihlásiť pomocou účtu Google)
• Aplikácia IFTTT pre vaše mobilné zariadenie

Akonáhle vytvoríte/prihlásite sa do svojich účtov, vytvoríme dva aplety. Fotografie v hornej časti tejto sekcie ukazujú, ako manévrovať s webovou stránkou. Nasledujúce kroky sú pre prvý aplet, žiadosť o spustenie udalosti. Tento applet dostane správu od senzora a uloží udalosť do dokumentu hárkov Google. Potom si môžete prezrieť históriu svojho senzora a zistiť, kedy bol otvorený a zatvorený.

1. Prejdite na odkaz „Moje aplety“umiestnený v hornej časti
2. Kliknite na tlačidlo „Nový aplet“
3. Kliknite na modré tlačidlo „+toto“
4. Vyhľadajte výraz „webhooks“a kliknite naň
5. Na ďalšej stránke vyberte kartu „Prijať webovú žiadosť“
6. Potom nastavte názov udalosti na čokoľvek, čo chcete, rozhodol som sa pomenovať ju „senzor_aktivovaný“
7. Na nasledujúcej stránke kliknite na modré tlačidlo „+to“
8. Vyhľadajte službu „hárky Google“a vyberte ju
9. Na nasledujúcej stránke vyberte funkciu „Pridať riadok do tabuľky“

10. Akciu vyplňte nasledovne:

    • Názov tabuľky, pomenoval som svoju „História senzorov“

    • Formátovaný riadok musí vyzerať nasledovne

      {{OccurredAt}} ||| {{Value1}} ||| {{Hodnota2}}

    • Nechajte posledné pole tak, ako je, pokiaľ nechcete zmeniť, kam applet uloží stav senzora
11. Potom kliknite na „Vytvoriť akciu“
12. Nakoniec na záverečnej obrazovke kliknite na „Dokončiť“

Teraz vyskúšajme, či to funguje

1. Prejdite na tento odkaz
2. Potom kliknite na tlačidlo „Dokumentácia“(túto stránku „Dokumentácia“použijeme znova neskôr)
3. Teraz budete vo svojej osobnej sekcii pre aplet IFTTT Webhooks
4. Vyplňte pole, kde je uvedené „{event}“, názvom vašej udalosti. V tomto prípade je názov udalosti „sensor_activated“
5. Teraz vyplňte pole „hodnota1“, toto je pole, ktoré bude obsahovať umiestnenie vášho senzora, vyplním ho „Predné dvere“
6. Teraz vyplňte pole "hodnota2", toto je pole, ktoré bude mať stav senzora, vyplním ho "otvoreným" len na testovanie
7. Potom kliknite na modré tlačidlo „Vyskúšať“
8. Ak všetko prebehlo dobre, mali by ste dostať zelenú „Udalosť bola spustená“. správa v hornej časti
9. Teraz, ak chcete vidieť, ako uložila vašu správu, môžete otvoriť svoje hárky Google a nájsť tabuľku, ktorú pridala. Priložil som obrázok, ktorý ukazuje, ako tabuľka bude vyzerať.

Teraz prejdeme k ďalšiemu kroku pridaním apletu, ktorý nás upozorní na zmenu stavu.

Krok 5: IFTTT pre vzdialené oznámenia - časť 2

Teraz pridáme aplet, ktorý nás upozorní, keď sa do stavovej tabuľky pridá riadok; inými slovami, keď senzor spustí udalosť. Rovnako ako predtým budeme vytvárať nový applet. Nasledujúce kroky vás prevedú vytvorením druhého apletu. Keďže sme v predchádzajúcom kroku urobili niečo podobné, pridám do tohto kroku iba snímky, ktoré sa líšia.

1. Prejdite na odkaz „Moje aplety“umiestnený v hornej časti
2. Kliknite na tlačidlo „Nový aplet“
3. Kliknite na modré tlačidlo „+toto“
4. Vyhľadajte „hárky Google“a kliknite na ne
5. Na ďalšej stránke vyberte kartu „Nový riadok bol pridaný do tabuľky“

6. Potom vyplňte polia a ukážte na tabuľku, do ktorej druhý aplet píše

   • V tomto prípade je cesta „IFTTT/MakerWebooks/sensor_activated“
   • Názov súboru je "História senzorov"
7. Na nasledujúcej stránke kliknite na modré tlačidlo „+to“
8. Vyhľadajte službu „upozornenia“a vyberte ju

9. Teraz musíme vyplniť polia oznamovacej služby

   • Názov sa zmení na

     {{ColumnB}} bol {{ColumnC}}

   • Správa je nastavená na

     {{ColumnB}} bol {{ColumnC}} v {{ColumnA}}

   • Odkaz zostane sám
10. Potom kliknite na „Vytvoriť akciu“
11. Nakoniec na záverečnej obrazovke kliknite na „Dokončiť“

Na otestovanie druhej časti systému upozornení IFTTT sa uistite, že ste si stiahli aplikáciu IFTTT do svojho mobilného zariadenia a prihlásili sa pomocou svojich poverení. V mojom prípade sa prihlasujem pomocou svojho účtu Google. Teraz to môžeme otestovať tak, že sa vrátime na stránku „Dokumentácia“a spustíme test s názvom udalosti nastaveným ako „senzor_aktivovaný“, poľom „hodnota1“nastaveným na umiestnenie a poľom „hodnota2“nastaveným na stav.

To by vám malo poslať upozornenie. Ak ho nedostanete, uistite sa, že ste prihlásení pomocou rovnakého účtu a že ste aplikácii povolili zasielať vám upozornenia.

Krok 6: Arduino IDE a skica

Softvér použitý pre dosku je zostavený pomocou Arduino IDE.

Logika je nasledovná:

• Jazýčkový spínač sa zatvorí otvorením dverí
• ESP sa potom zapne a pripojí sa k WiFi
• Akonáhle je WiFi pripojenie nadviazané, odošle požiadavku http (pošle príkaz na internet), ktorá nám povie, že boli otvorené dvere alebo niečo iné
• Potom prečíta signál z jazýčkového spínača, aby zistil, či boli dvere zatvorené
• Keď doska ESP zistí, že je jazýčkový spínač otvorený (t. J. Dvere sú zatvorené), odošle ďalšiu požiadavku http, ktorá nám hovorí, že dvere boli zatvorené.
• Potom signalizuje obvod mäkkej západky, aby prerušil napájanie dosky

Stiahnite si Arduino IDE

K tejto časti som priložil arduino kód, ktorý si môžete stiahnuť. Ak nemáte Arduino IDE, môžete si ho stiahnuť online na

Nainštalujte správcu správnej rady

Ak chcete nahrať kód na svoju dosku ESP, musíte do Arduino IDE nainštalovať správcu dosky podľa nasledujúcich krokov.

• Prejdite na Súbor> Predvoľby a otvorte okno predvolieb
• V okne predvolieb nájdite pole „Ďalšie adresy URL správcu“
• Do tohto poľa vložte nasledujúci odkaz https://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json a stlačte tlačidlo „OK“
• Teraz otvorte správcu dosiek tak, že prejdete na položku Nástroje> Doska, potom úplne prvým vstupom bude Správca dosiek
• Do ponuky dosky zadajte „ESP8266“a nainštalujte „esp8266“Vybral som verziu 2.5.0, pretože som mal problémy s novšími verziami
• Teraz sa vráťte a vyberte svoju dosku z ponuky Nástroje> Doska> Generický modul ESP8266
• Potom zatvorte a znova otvorte arduino ide, aby ste sa uistili, že nastali zmeny

Otvorte skicu v Arduino IDE

Potrebujeme upraviť štyri riadky kódu, aby vám senzor fungoval

1. Zmeňte SSID na svoj WiFi SSID alias názov vašej wifi
2. Zmeňte heslo tak, aby zodpovedalo heslu pre vašu wifi
3. Zmeňte URL tak, aby sa zhodovalo s URL zo stránky „Dokumentácia“služby „webhook“
4. Zmeňte umiestnenie senzora na miesto, kde ho plánujete umiestniť, môžu to byť predné dvere, zadné dvere, poštová schránka atď.

Teraz, keď ste kód upravili tak, aby vyhovoval vašim potrebám, musíme ho načítať na dosku. V mojom prípade používam programátor USB a postupujem podľa jeho pokynov. To si môže vyžiadať veľa riešení problémov, preto navrhujem, aby ste si online vyhľadali podrobnejší návod. V mojom prípade zapojím ESP-01 do programátora, potom ho zapojím do počítača, potom prepnem prepínač z uart do prog a nakoniec programátor odpojím a znova zapojím. Tým sa ESP ponechá v režime programovania. Teraz už len kliknem na tlačidlo nahrávania a nechám nahrávanie dokončiť. Ak chcete zistiť, či sa pripája, môžete otvoriť sériový monitor a pozrieť sa na stavové správy. Po nahraní náčrtu všetko spojíme, vložíme do puzdra a namontujeme na požadované miesto.

Krok 7: Príloha (vytlačená 3D)

Nasledujúci kryt som navrhol tak, aby pojal všetky komponenty, umožnil umiestnenie magnetu a zarovnal jazýčkový spínač. Druhá časť slúži iba na uloženie druhého magnetu, ktorý umožní otvorenie a zatvorenie spínača.

Akonáhle sú všetky súčasti spájkované dohromady, môžeme ich zatlačiť do puzdra, ak chcete, môžete na spodok pridať trochu horúceho lepidla, aby sa do neho všetko zmestilo. Potom musíme zatlačiť jeden magnet do puzdra s elektronikou a zarovnať jazýčkový spínač podľa potreby. Druhý magnet by mal byť zatlačený do druhého krytu. Akonáhle sú oba kryty dokončené, môžeme to otestovať tak, že dva kryty spojíme, potom ich oddelíme a spojíme. Teraz by sme mali dostať dve oznámenia, jedno pre otvorený senzor a druhé pre zatvorený senzor. Držte ich spolu, aby sa batéria nevybila.

Na zadnú stranu senzorov pripevnite montážnu pásku a prilepte ich na požadované miesto. Svoju som namontoval na svoju poštovú schránku. Teraz vyskúšajte, či je zarovnanie správne a či je senzor schopný odoslať otvorenú a zatvorenú správu.

Voilá, teraz máte vlastný senzor, ktorý vás upozorní na otvorenie a zatvorenie. Dajte mi vedieť, či sa vám to páči a či je niečo, čo by ste mohli zlepšiť.

Tento pokyn tiež odosielam do súťaže IOT, takže dajte lajk a hlasujte za tento a všetky ďalšie projekty IOT, ktoré sa vám páčili

Krok 8: Budúce zlepšenia

Pri tomto projekte som narazil na niekoľko problémov. Prvý problém, s ktorým som sa stretol, bolo použitie mosfetu, ktorý mal príliš vysoké Vgs, takže som musel prejsť na iný. Za druhé, jazýčkový spínač, ktorý som použil, je normálne otvorený a v mojom prípade by sa normálne zatvorený spínač ľahšie implementoval a ušetril by veľa miesta. Nakoniec s esp 01s bolo veľmi ťažké pracovať a musel som sa popasovať s pinmi gpio, aby správne fungoval, ale stále som mal nejaké problémy. Myslím si, že tento projekt ma dokázal naučiť veľa konceptov a pomohol mi prísť s ďalšími nápadmi a implementáciami pomocou dosiek esp8266 a IFTTT.

Druhý vo výzve IoT