Stavba domácich zariadení pre IoT alebo domácu automatizáciu: 7 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:59

Tento návod je súčasťou série DIY Home Automation. Pozrite si hlavný článok „Plánovanie systému domácej automatizácie pre domácich majstrov“. Ak ešte neviete, čo je to Homie, pozrite sa na homie-esp8266 + homie od Marvina Rogera.

Existuje mnoho senzorov. Pokrývam úplne tie základné, aby som čitateľovi poskytol požiadavky, aby mohol začať „niečo“stavať. Možno to nie je žiadna raketová veda, ale v skutočnosti by to malo fungovať.

Ak nemáte diely, dajte si pozor na moju pripravovanú inštrukciu „Sourcing Electronic Parts from Asia“.

Dovoľte mi pridať niekoľko hláškových slov: IoT, ESP8266, Homie, DHT22, DS18B20, domáca automatizácia.

Téma by mala byť teraz celkom jasná:-)

Tento návod je teraz k dispozícii aj na mojej osobnej stránke:

Krok 1: Začíname

Konvencie

Tento návod používa klony D1 Mini. Jedná sa o ovládače kompatibilné s Arduino s podporou WiFi s čipom ESP8266. Dodávajú sa vo veľmi malom formáte (~ 34*25 mm) a sú lacné (~ 3-4 $ za klony).

Každú zostavu ilustrujem pomocou D1 Mini, nepájivej dosky a niektorých senzorov. Ku každému uvádzam kusovník (kusovník), ale preskočím zrejmé veci, ako sú prepojovacie káble a nepájivé pole (mini alebo plné). Zameriam sa na „aktívne časti“.

Na vodiče/káble v schémach (knižnica Fritzing + AdaFruitFritzing) som použil:

• Červená/oranžová pre napájanie, zvyčajne 3,3 V. Niekedy to bude aj 5V, pozor.
• Čierna na zem.
• Žltá pre digitálne dátové signály: Bity sa prenášajú a je ich možné čítať tak, ako sú, na čipe.
• Modrá/fialová pre analógové dátové signály: Tu nie sú žiadne bity, iba obyčajné napätie, ktoré je potrebné zmerať a vypočítať, aby ste pochopili, čo sa deje.

Homie pre ESP8266 dodáva tucet príkladov, tam som začal stavať tento návod.

Breadboard

D1 je celkom šetrný k doske, ale ušetrí iba jeden rad kolíkov hore a dole. Každý príklad bude mať D1 na pravej strane a komponenty na ľavej strane. Horné a dolné napájacie koľajnice budú slúžiť na prenášanie buď 3,3 V alebo 5 V.

Poznámka

Homie príklady sú postavené ako náčrty „.ino“pre Arduino IDE. Môj vlastný kód je však pre PlatformIO vytvorený ako „.ccp“.

To bude veľmi malý rozdiel, pretože náčrty sú dostatočne jednoduché na to, aby ste ich mohli skopírovať/prilepiť bez ohľadu na to, aký nástroj si vyberiete.

Krok 2: Teplota a vlhkosť: DHT22 / DHT11

Stavba zariadenia

DHT22 používa:

• Jeden digitálny pin na komunikáciu s ovládačom, pripojte ho k D3
• Dva vodiče na napájanie (3,3 V alebo 5 V + GND)
• Digitálny pin musí byť udržiavaný vysoko (pripojený k napájaniu), preto používame odpor medzi napájacou lištou a dátovým pinom

Kód

Projekt PlatformIO si môžete stiahnuť z:

Pôvodný príklad Homie je tu (ale nepoužíva snímač):

Pre DHT22 použite knižnicu snímačov DHT (ID = 19)

BOM

• Ovládač: Wemos D1 Mini
• Odpor: 10KΩ

• Senzor: (jeden z nich)

  • DHT22: Použil som typ 4 pinov, ktorý vyžaduje ďalší odpor. K dispozícii sú 3 moduly pinov dodávané ako SMD, ktoré obsahujú odpor.
  • DHT11: Toto je lacnejšie, ale menej presné, skontrolujte svoje požiadavky

Krok 3: Vodotesná teplota: DS18B20

Zostavenie zariadenia Zariadenie DS18B20 používa:

• Jeden digitálny pin na komunikáciu s ovládačom, pripojte ho k D3
• Dva vodiče na napájanie (3,3 V alebo 5 V + GND)
• Digitálny pin musí byť udržiavaný vysoko (pripojený k napájaniu), preto používame odpor medzi napájacou lištou a dátovým pinom

DS18B20 je 1-vodičový snímač. Používa zbernicu, a ako taký môže viacero senzorov využívať jeden dátový kolík.

Je tiež možné NEPOUŽÍVAŤ 3,3 V/5 V na napájanie senzora, toto sa nazýva parazitický režim napájania. Podrobnosti nájdete v technickom liste.

Kód

Projekt PlatformIO si môžete stiahnuť z:

Rovnako ako pre DHT22 je tu pôvodný príklad Homie (ale nepoužíva snímač):

Pre 1-Wire zbernicu použite balík OneWire (ID = 1)

Pre DS18B20 použite DallasTemperature (ID = 54)

BOM

• Ovládač: Wemos D1 Mini
• Odpor: 4,7 KΩ
• Senzor: DS18B20, na obrázku je vodotesný
• 3 kolíkové skrutkové svorky uľahčujú pripojenie kábla k doske

Krok 4: Svetlo: Fotorezistor / fotobunka (digitálne: zapnuté / vypnuté)

Stavba zariadenia

(Ospravedlňujeme sa, nemáte komponent Fritzing pre digitálnu fotobunku)

Digitálny modul fotobunky používa:

• Jeden digitálny pin na komunikáciu s ovládačom, pripojte ho k D3
• Dva vodiče pre napájanie (3,3 V + GND)

Je možné použiť analógovú fotobunku, ale nie je to tu zdokumentované, pozri vynikajúci článok Adafruit „Použitie fotobunky“.

Poznámka: V tomto prípade je na doske snímača potenciometer. Slúži na nastavenie limitu medzi „svetlým“a „tmavým“okolitým svetlom. Keď indikátor 1 nesvieti, znamená to, že čítanie 0 znamená svetlo, ak svieti.

Kód

Projekt PlatformIO si môžete stiahnuť z:

BOM

Ovládač: Wemos D1 Mini

Senzor: fotosenzitívny / modul detekcie svetla

Krok 5: Svetlo: Fotorezistor / fotobunka (analógové)

Stavba zariadenia

Analógový snímač fotobunky funguje ako odpor. Pripojí sa medzi analógovým vstupom a 3,3 V.

Medzi GND a dátový kolík je vložený odpor, aby sa vytvoril delič napätia. Cieľom je vytvoriť známy rozsah hodnôt:

• Ak nie je svetlo, fotobunka v zásade zablokuje VCC, čím spojí GND s vašim dátovým pinom: Pin bude čítať takmer 0.
• Je tu veľa jasného svetla, fotobunka nechá VCC prúdiť na dátový kolík: Pin bude čítať takmer úplné napätie a ako také sa blíži max (1023).

Poznámka: Hodnoty analógových pinov sa čítajú v rozsahu 0-1023 pomocou analogRead. Nie je praktické zaoberať sa hodnotami 1 bajtu, preto funkcia mapy Arduino pomôže znížiť z 0-1023 na (napríklad) 0-255.

Na kalibráciu minimálnych/maximálnych hodnôt pre váš senzor použite skicu, ako je táto, od Arduina.

Kód

Projekt PlatformIO si môžete stiahnuť z:

BOM

• Ovládač: Wemos D1 Mini
• Senzor: svetlo závislý odpor (LDR) / fotorezistor
• Rezistor: 1K alebo 10K, je potrebné kalibrovať podľa bunky

Referencie

• Zdrojový kód servera PiDome pre osvetlenie miesta
• „Použitie fotobunky“spoločnosti Adafruit
• „Fotorezistory“tu na pokynoch
• Ak chcete matematiku a grafy, nejaký šialený „návod pre fotobunku“

Krok 6: Optický detektor: QRD1114

Stavba zariadenia

Kód

BOM

Referencie

• Fyzické výpočty: QRD1114 obsahuje vzorový kód na čítanie senzora a použitie prerušenia pre rotačný snímač + presný návrh DPS
• Sprievodca zapojením optického detektora QRD1114 na Sparkfun

Krok 7: Záverečné slová

Tento návod je veľmi krátky na vysvetlenie základného monitorovania.

Aby sme mohli ísť ďalej, budeme musieť pripojiť relé, IR žiarič … To bude dúfajme pokryté neskôr, ako mi to voľný čas dovolí. Hlavný rozdiel je v tom, že nebudeme len „čítať“(je tam svetlo?), Ale aj „písať“(zapnite svetlo!).