חיישן דלת ומנעול לסככה המופעלת באמצעות סוללות, סולארי, ESP8266, ESP-Now, MQTT: 4 שלבים (עם תמונות)

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

במדריך זה אני מראה לך כיצד יצרתי חיישן המונע באמצעות סוללה כדי לעקוב אחר מצב הדלת והנעילה של מחסן האופניים המרוחק שלי. אין לי כוח חשמל, ולכן יש לי את זה באמצעות סוללה. הסוללה נטענת על ידי פאנל סולארי קטן.

המודול מיועד להפעלת צריכת חשמל נמוכה ופועל על ESP-07S בשינה עמוקה המתעורר ובודק את מיקום הדלת והנעילה בכל דקה. עם זאת, כאשר הדלת נפתחת, המודול מתעורר על ידי מעגל חומרה פשוט כדי לשלוח מיד את המידע 'הדלת פתוחה'. המודול מתקשר באמצעות ESP-Now, שבו זמן השידור קצר מאוד, הדורש כמות קטנה של אנרגיה.

האוטומציה הביתית שלי הפועלת ב- Openhab ו- Mosquitto מטפלת בהודעות ושולחת לי הודעה מדאיגה באמצעות טלגרם אם האזעקה מופעלת.

אספקה

כל הרכיבים נקנים מ- Aliexpress.

• מודול ESP-07S נבחר לחיבור קל של אנטנה חיצונית כדי להגדיל את טווח ה- ESP-Now.
• לוח מטען TP4056 עם הגנה על סוללה
• סוללת LiPo 18650
• מתג קנים (לא לצג את מיקום הדלת)
• מתג מגע (מיקום נעילת צג)
• פאנל סולארי (6V, 0.6W)
• טרנזיסטורים, נגדים, דיודה, מחברים (ראה סכמטי)

שלב 1: חומרה

התרשים הבנוי כלול כתמונה. ראשית עשיתי אב טיפוס למעגל על קרש לחם. ואז הלחמתי את כל הרכיבים על לוח פרפ.

אני משתמש במודול ESP-07S ESP8266 מכיוון שיש לו חיבור לאנטנה חיצונית. מכיוון שמחסן האופניים שלי נמצא בחוץ, אות ה- WiFi צריך לעבור דרך קיר בטון. גיליתי שאנטנה חיצונית מגדילה מאוד את טווח ה- ESP-Now. די הגיוני, מכיוון שמדובר באות WiFi.

עבור חיישן הדלת השתמשתי במתג קנים עם חיבורי Bot ו- NO. כאשר הדלת סגורה, מגנט המחובר למתג פותח את המתג. המודול בודק את מצב הדלת והנעילה כל 60 שניות, אולם כאשר הדלת נפתחת, אני רוצה לקבל הודעה מיידית, לכן יישמתי מעגל איפוס, ראה להלן.

עבור חיישן הנעילה השתמשתי במתג מגע עם חיבורים botn NO ו- NC. כאשר המנעול סגור, סיכת הנעילה פותחת את המתג. אז, גם חיישן הדלת וגם חיישן הנעילה נפתחים בדרך כלל (NO).

הסוללה נטענת באמצעות לוח מטען TP4056 עם הגנת סוללה המחובר לפאנל סולארי קטן של 6V.

אני אסביר כמה חלקים מהמעגל להלן.

אפס מעגל

מעגל האיפוס עם מוספת 2N7000 מחובר לסיכת האיפוס של ה- ESP8266. אם הדלת סגורה, איש הקשר פתוח, גם השער וגם מקור הטרנזיסטור גבוהים והמשפט כבוי. הקבל המחובר לשער בעל מטען חיובי. ה- ESP8266 קנים GPIO12 כ- HIGH = סגור.

כאשר הדלת נפתחת, מקור המושפט מחובר לאדמה. מכיוון שהשער גבוה, מפעיל את המפטפת ומושך את סיכת האיפוס לקרקע, וכתוצאה מכך איפוס ה- ESP8266. הקבל משתחרר באמצעות R7 ולאחר מכן מכבה את ה Mosfet. עיין בצילום המסך של האוסילוסקופ שלי לדופק הנמוך של 50 אלפיות השנייה. לאחר הדופק, ה- ESP8266 עולה. ה- ESP8266 קנים GPIO12 כ- LOW = פתוח.

כאשר הדלת סגורה שוב, הנגד R6 מושך את המקור ו- GPIO12 למעלה.

ניטור סוללות

מתח הסוללה נקרא באמצעות מחלק מתח בין VBat ל- GND. עם זאת, אני לא רוצה חיבור קבוע בין VBat ל- GND, מכיוון שהוא מנקז את הסוללה. לכן אני מניח פוסט ערוץ P בצד הגבוה של מחלק המתח ושער הנגרף נמשך כלפי מעלה, כך שהפוסט כבוי. רק כאשר GPIO14 נמוך, ה- mosfet מופעל וה- ESP8266 יכול לסובב את המתח באמצעות ה- ADC.

שלב 2: תוכנה

מודול ESP8266 נמצא בעיקר במצב שינה עמוקה כדי לחסוך בחשמל.

כל 60 שניות, המודול מופעל כאשר WiFi מושבת ומודד את מיקום הנעילה והדלת ובודק אם מיקומים אלה השתנו בהשוואה לערכים המאוחסנים בזיכרון RTC. אם המיקום השתנה, המודול ישן למשך זמן מינימלי ומתעורר כאשר WiFi מופעל לשליחת המיקום החדש באמצעות ESP-Now. וכמובן שהמיקומים החדשים מאוחסנים בזיכרון ה- RTC. אם שום דבר לא השתנה, המודול פשוט ישן שוב ומתעורר עם WiFi כבוי.

עיין במדריך אחר שבו אני מסביר כיצד אני משתמש ב- ESP-Now כדי להעביר הודעה ולהפוך אותן להודעות MQTT.

אם 'מעגל OTA' נסגר באופן ידני באמצעות מגשר, המודול מתעורר ומתחבר לרשת ה- WiFi שלי כדי לחכות לעדכון OTA באמצעות ESP8266HTTPUpdateServer.

כל 30 דקות המתח של הסוללה נמדד ומתפרסם.

הוא פועל כמכונה מדינה. המדינות מוגדרות בתוכנית המתפרסמת ב- Github שלי.

STATE_CHECK: התעורר כשהרדיו כבוי (WiFi כבוי), רק בדוק אם משהו השתנה

STATE_INIT: התעורר עם רדיו מופעל (WiFi פועל) ושדר מצבי דלת ונעילה

STATE_DOOR: התעורר עם רדיו מופעל, פרסם את הדלת בפעם הבאה שהוא יתחיל

STATE_LOCK: תתעורר עם רדיו מופעל, פרסם את lockstate בפעם הבאה שהוא יתחיל

STATE_VOLTAGE: התעורר עם רדיו מופעל, פרסם מתח בפעם הבאה שהוא יתחיל

STATE_OTA 5: התעורר עם רדיו מופעל, עבור למצב OTA

שלב 3: הרכבה

אני משתמש במסופי בורג ובמחברי זכר/נקבה DC כדי להיות מסוגל להרכיב ולפרק את הפרויקט שלי. שמתי את כל החלקים בקופסת ABS קטנה, ראו את התמונות. עניתי את החלקים בקלטת קפטון לבידוד חשמלי

אני מחבר את הפאנל הסולארי באמצעות תקע DC זכר (5.5 x 2.1) עם דיודה 1N5817 בעלת מתח קדימה נמוך.

מתג הקנה מודבק בתיבה ומגנט מודבק על הדלת במיקום הנכון.

מגע המנעול נכנס מהצד, ראו את התמונה.

שלב 4: מודול עבודה

הנתונים שהתקבלו נקראים על ידי האוטומציה הביתית שלי ב- Openhab. אני אוהב, אני יכול לפרסם את קבצי Openhab.

אני עוקב:

• מתח הסוללה (בהתמדה כך שאני רואה את המתח לאורך זמן בגרף).
• עמדות הדלת והנעילה.
• הזמנים שהעמדה השתנתה.

בדרך זו, כשאני הולך לישון, אני יכול לראות בקלות אם כל הסככות נעולות.

בתחילת השימוש, הסוללה נטענת ביום בהיר, ולאחר כשבוע בערך סוללה tge טעונה במלואה. עכשיו בסתיו, הסוללה נשארת טעונה. כנראה שהמודול כלכלי מאוד ומשתמש בהרבה פחות אנרגיה מאשר פאנל סולארי קטן מייצר. הסוללה הבשרנית כנראה בעלת כוח לכמה חודשים של חושך. נראה כיצד הביצועים של המודול בחורף הזה, כאשר הטמפרטורה במחסן נמוכה בהרבה.