מערכת אוטומציה ביתית עם צריכת חשמל נמוכה במיוחד: 6 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:11

בפרויקט זה אנו מראים כיצד ניתן לבנות מערכת אוטומציה ביתית בסיסית בסיסית בכמה צעדים. אנו הולכים להשתמש ב- Raspberry Pi אשר ישמש כמכשיר WiFi מרכזי. ואילו עבור צמתים קצה אנו הולכים להשתמש ב- IOT Cricket לייצור התקני WiFi המופעלים באמצעות סוללה, למשל. חיישן הטמפרטורה וחבר אותו ל- RPi מבלי לכתוב שורת קוד אחת.

המערכת שלנו תתבסס על פרוטוקול תקשורת MQTT, המאומץ מאוד ברוב מערכות האוטומציה הביתיות. כדי להגדיר אותו אנו בוחרים ברוקר Mosquitto MQTT (שרת) ומתקינים אותו ב- Raspberry Pi (הרכזת המרכזית שלנו).

IOT קריקט מגיע גם עם תמיכה בפרוטוקולי HTTP (S) ו- MQTT. אנו מגדירים אותו לשימוש ב- MQTT כדי לתקשר ישירות עם מתווך RPi MQTT שלנו.

פרויקט זה יכול להתממש על ידי יוצרים בכל רמות המיומנות. הוא עשוי לדרוש הלחמה בסיסית כלשהי אולם אין צורך בקידוד או תכנות. בסופו של פרויקט זה תקבל מושג מוצק כיצד תוכל לבנות בקלות מערכת משלך ולהרחיב במהירות על ידי הוספת בלוטות קצה IOT משלך למערכת.

אספקה:

• Raspberry Pi (השתמשנו בגרסה 3 לפרויקט זה)
• מודול WiFi קריקט IOT
• מחזיק סוללה 2xAAA
• סוללות 2xAAA

שלב 1: מהו MQTT?

פרוטוקול MQTT מספק שיטה קלה לביצוע הודעות באמצעות מודל פרסום/הרשמה. זה הופך אותו מתאים למסרים של Internet of Things כגון חיישני הספק נמוך או מכשירים ניידים כגון טלפונים, מחשבים מוטבעים או מיקרו -בקרים. (מקור: mosquitto.org)

אנו יכולים להשתמש בכמה מכשירים שרק נרצה להירשם לנושאים ולהאזין להודעות שיגיעו. אם מכשירים מסוימים מפרסמים הודעה בנושא זה, כל המכשירים הרשומים לנושא מקבלים את ההודעה באופן מיידי. הנושא יכול להיות כל מחרוזת שרירותית המשולבת בדרך כלל עם / תווים כדי לאפשר לבנות נושאים הירארכיים. השימוש האופייני ביותר ל- MQTT הוא שרת מרכזי אחד שאליו התקנים יכולים להירשם ולפרסם הודעות. הוא מקל על כל התקשורת בין מכשירים המחוברים לשרת זה. בפרויקט זה נשתמש ב- RPi כדי לשמש כמתווך MQTT המרכזי שלנו וכל המכשירים האחרים ישלחו הודעות באמצעות מתווך זה. הדרך הטובה ביותר ללמוד עליה היא כמובן לעשות זאת בעצמנו. יש הרבה משאבים זמינים באינטרנט ב- MQTT. עם זאת, עבור פרויקט זה אתה צריך להיות בסדר עם הקדמה בסיסית, שסיפקנו לעיל.

שלב 2: התקנת ברוקר MQTT ב- Raspberry Pi

לפרויקט זה אנו משתמשים ברוקר קוד פתוח של Mosquitto MQTT. הוא קל משקל ומתאים לשימוש בכל המכשירים החל ממחשבי לוח יחיד בעוצמה נמוכה ועד שרתים מלאים.

לפני שנתחיל בהתקנה, ראוי לעדכן את רכיבי המערכת תחילה:

$ sudo apt-get update $ sudo apt-get upgrade

התקן את מתווך Mosquitto. פתח מסוף והקלד את הפקודה הבאה:

$ sudo apt -get להתקין יתוש -y

הגדר את מתווך Mosquitto. ערוך קובץ תצורה:

$ sudo vi /etc/mosquitto/mosquitto.conf

והוסף את השורות הבאות למעלה:

port 1883allow_anonymous נכון

הפעל מחדש את RPi כדי להחיל שינויים:

$ sudo אתחול מחדש

זהו זה! מתווך MQTT שלנו פועל כעת!

הערה: לשם פשטות הפרויקט הזה אנו לא יוצרים חשבונות. כך שכל אחד בתוך הרשת המקומית שלנו יכול להתחבר לברוקר MQTT הזה ללא אישורים. אם אתה רוצה להוסיף אימות משתמש ולהפוך אותו לאבטח יותר, יש הרבה הדרכות באינטרנט כיצד לעשות זאת.

עכשיו, אנחנו רק צריכים להשיג כתובת IP כדי שנוכל לשלוח הודעות לברוקר היתושים שלנו ממכשירים אחרים ברשת:

להשיג כתובת IP:

$ hostname -I

כתובת your_RPi_IP_address שלך (למשל 192.168.1.10)

שלב 3: חבר את קריקט IOT ל- RaspberryPi מעל MQTT

בפרויקט זה אנו משתמשים במודול ה- IOT Cricket WiFi לחיישן פשוט המדווח על טמפרטורה כל 30 שניות למערכת שלנו. הוא יפעל על סוללה כדי שנוכל להדביק אותו בכל מקום בבית או בגינה. מאוחר יותר תוכל להשתמש ב- IOT Cricket כדי לבנות חיישנים שונים, אזעקות, כפתורים, מתגים ולחבר אותם גם לברוקר RPi MQTT שלנו מהקופסה.

בשלב הראשון חבר את הסוללות לקריקט.

קריקט מגיע עם חיישן טמפרטורה מובנה. עלינו רק להגדיר אותו כדי לשלוח ערך טמפרטורה לברוקר MQTT שלנו על ידי הגדרת כתובת ה- IP של RPi. לשם כך פתח את לוח התצורה של קריקט (ראה את השלבים כאן) והחל את ההגדרות הבאות (כפי שמוצג בתמונה למטה, אנא התאם את כתובת ה- IP בתיבה "url" ל- RPi שלך)

כעת נוכל לצאת ממצב התצורה. המכשיר מוכן! קריקט כבר שולחת נתונים לברוקר MQTT שלנו כל 30 שניות.

שלב 4: בדוק את הודעות MQTT

כדי לצפות / לקבל הודעות שנשלחו לברוקר MQTT שלנו אנו יכולים להשתמש בכלים שונים.

הקלה ביותר יכולה להיות כלי שורת הפקודה mosquitto_sub. אנו יכולים להתקין אותו בכל מחשב ברשת שלנו או ב- RPi שלנו באמצעות פקודה זו:

$ sudo apt-get להתקין יתושים -לקוחות -י

כעת נוכל לבצע את הפקודה הבאה להאזנה לכל הנושאים וההודעות הנשלחות באמצעות מתווך MQTT שלנו:

$ mosquitto_sub -v -h your_RPi_IP_address -p 1883 -t '#'

…/59A98F494C/device_name MyTemperatureDev/59A98F494C/device_sn 59A98F494C/59A98F494C/hwc_wake_up 3794/59A98F494C/hwc_wifi_enabled 3763/59A98F494C/hwc_message_sent

האמור לעיל הוא דוגמה לתוצאה של מה ש- IOT קריקט שולח לברוקר שלנו. בין הנתונים האחרים שאנו יכולים לראות יש טמפרטורה:

/59A98F494C/טמפ '26.0

היופי של MQTT הוא בכך שהוא מאפשר לנו להירשם רק לנושאים בהם אנו מעוניינים. אם אנו רוצים לקבל רק טמפרטורה, אנו יכולים להירשם לנושא /59A98F494C /temp על ידי שימוש בפקודה הבאה:

$ mosquitto_sub -h your_RPi_IP_address -t '/59A98F494C/temp'

…26.126.527.227.6…

שלב 5: סיכום

הראינו בפרויקט זה חומרה ותוכנה חיוניות כדי להתחיל לבנות מערכות אוטומציה ביתיות בעלות צריכת חשמל נמוכה, חסכוניות באנרגיה המבוססות על WiFi. MQTT היא המהות עליה ניתן לבנות עבור מערכות מתוחכמות יותר.

המערכת האקולוגית של תוכנות ושירותים הניתנים לשילוב עם MQTT היא ענקית! יש הרבה מערכות נהדרות כגון Home Assistant, Node RED, Grafana וכו 'המאפשרות לך להציע חווית משתמש נהדרת של המערכת שלך. לא רק שאנו יכולים לבצע הדפסים פשוטים של טמפרטורה, אלא יכולים להיות לנו לוחות מחוונים נהדרים המציגים את הנתונים ומנהלים את המכשירים שלך.

כעת, כשיש לנו את תשתית המערכת הבסיסית הזו, השמיים הם הגבול שלנו לאילו התקני WiFi אחרים נוכל לבנות באמצעות מודולי IOT Cricket ולהוסיף למערכת האוטומציה הביתית שלנו.

תודה שהגעת עד לכאן. אנו מקווים שנהנתם מהדרכה זו!

צוות Things On Edge

שלב 6: אודותינו

Things On Edge היא חברה שבסיסה בקיימברידג ', בריטניה. אנו מתכננים מודול Wi-Fi קריקט המונע על ידי סוללה נמוכה במיוחד כדי לאפשר לך לחבר מכשירים אלקטרוניים שונים לסמארטפונים או לשירותי אינטרנט אחרים ממש תוך דקות. זה לא דורש שום תכנות וקידוד. זה מאפשר לך לשלב את המכשירים שלך בשירותי מערכת אקולוגי ענק של IOT על גבי קובצי API של MQTT ו-