HackerBox 0054: בית חכם: 8 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:13

ברכות להאקרים של האקרבוקס ברחבי העולם! HackerBox 0054 בוחן את האוטומציה הביתית באמצעות מתגים חכמים, חיישנים ועוד. הגדר את המתגים החכמים של Sonoff WiFi. שנה מתגים חכמים כדי להוסיף כותרות תכנות וחומרי תוכנה חלופיים. הגדר את עוזר הבית, MQTT ושלב רכזות בית חכמות כמו אמזון Alexa או Google Home. הרכיב צמתים חכמים מסוג WiFi באמצעות מודולי Wemos ESP8266. הגדר צמתים חכמים WiFi כנקודות בקרה של מתג, נקודות חיישנים או שניהם. חקור אפשרויות חיישן מרובות לפעולות בית חכם. ניסוי באוקסימטריה של הדופק ובניטור קצב הלב.

מדריך זה מכיל מידע לתחילת העבודה עם HackerBox 0054, אותו ניתן לרכוש כאן עד גמר המלאי. אם תרצה לקבל HackerBox כזה בכל חודש בתיבת הדואר שלך, אנא הירשם ב- HackerBoxes.com והצטרף למהפכה!

HackerBoxes הוא שירות תיבות המנויים החודשי להאקרים לחומרה וחובבי אלקטרוניקה וטכנולוגיית מחשבים. הצטרף אלינו וחי את האק לייף.

שלב 1: רשימת תוכן עבור HackerBox 0054

• שני מתגים חכמים מסוג Sonoff Basic WiFi
• שני מודולי Wemos D1 מיני ESP8266
• שתי מגיני ממסר מיני Wemos D1
• שני מגני אב טיפוס של Wemos D1 מיני
• שני מתאמי חשמל AC עד 5V DC
• מודול USB סידורי FTDI
• מודול קצב לב MAX30100 דופק אוקסימטר
• מודול חיישן תנועה MH-SR602 PIR
• מודול חיישן מים
• שני חיישני טמפרטורה דיגיטליים DS18B20
• שני נגדים 4.7K
• מגשרים דו-פונטיים לגבר 10 ס"מ
• גיליון חוסם ריגול מצלמת ויניל בלעדית
• תיקון בלעדי של HackerBox HackLife Iron-On

עוד כמה דברים שיהיו מועילים:

• אחד או שניים כבלים מאריכים AC
• מלחם, הלחמה וכלי הלחמה בסיסיים
• מחשב להפעלת כלי תוכנה

והכי חשוב, תזדקק לתחושת הרפתקה, רוח האקרים, סבלנות וסקרנות. בנייה והתנסות באלקטרוניקה, למרות שהיא מתגמלת מאוד, יכולה להיות מסובכת, מאתגרת ואפילו מתסכלת לפעמים. המטרה היא התקדמות, לא שלמות. כאשר אתה מתמיד ונהנה מההרפתקה, ניתן להפיק סיפוק רב מהתחביב הזה. קח כל צעד לאט, הקפד על הפרטים, ואל תפחד לבקש עזרה.

כמו תמיד, אנו מבקשים שתעיין בשאלות הנפוצות של HackerBoxes. שם תוכלו למצוא שפע של מידע לחברים בהווה ובעתיד. כמעט כל הודעות הדוא ל של תמיכה לא טכנית שאנו מקבלים כבר נענות בשאלות הנפוצות, ולכן אנו מעריכים זאת מאוד אם תסתכל מהר.

שלב 2: אוטומציה ביתית עם מתגים חכמים של Sonoff

מתגי החכם הבסיסיים של Sonoff הם מתגי חשמל בשלט רחוק התומכים בפונקציונליות הבית החכם על ידי החלפת כוח כמעט לכל מכשיר חשמלי בהתאם להודעות שנשלחות באמצעות WiFi. מתגי החכם הבסיסיים של Sonoff כוללים מיקרו -בקר WiFi ESP8266, ממסר מתח להפעלה וכיבוי של העומס וממיר חשמל זעיר ל- DC לאספקת המיקרו -בקר וממסר מאותו הקו המופעל.

זהירות: התקני מתגים חכמים מתחברים לחשמל הביתי. כוח החשמל יכול להיות מסוכן. עליך להבין את ההשלכות של חיבור התקנים לחשמל. לעולם אל תעבוד על מכשיר כשהוא מחובר למקור החשמל. אל תנסה להתאים, לשנות או לתכנת מכשיר כשהוא מחובר למקור חשמל. אם חסר לך הניסיון או הנוחות לעבוד בבטחה עם חשמל, אנא פנה למישהו בעל המומחיות המתאימה שיעזור לך. בטיחות קודמת לכול

נקודת התחלה טובה היא להרכיב "כבל מאריך להחלפה" כפי שמוצג בשרטוט. שים לב כי לקו חשמל AC יש מוליך N (נייטרלי) שהוא בדרך כלל לבן. יש לו גם מוליך L (LINE, LIVE, HOT) שהוא בדרך כלל שחור. ייתכן שיש גם מוליך G (GROUND) שהוא בדרך כלל מתכת ירוקה או BARE. ה- N CONDUCTOR מתחבר ללהב התקע הרחב יותר ולז'קט הבידוד המצולע או המסומן. זכור זאת בעת חיבור למסופי הבורג L ו- N של מתג החכם Sonoff.

הקפד לדפוק את קצות בית הפלסטיק של מתג החכם Sonoff כך שהשיניים בפנים יאחזו במעיל הבידוד של מוליכי החשמל. זה מספק הקלה במתיחות המסייעת במניעת התנתקות של חוט חי שיכול לגרום לנזק או לפציעה. אם לכבל או למכשיר שהוחלף יש מוליך גראונד שלישי, ודא שהקרקע משני צדי המתג החכם Sonoff מחוברים יחד (עוקף את המתג).

אפליקציית ברירת המחדל המתקשרת עם, ושולטת במתגים החכמים של Sonoff היישר מהקופסה היא eWeLink.

שלב 3: לפרוץ את Sonoff

ישנם חורי הלחמה לכותרת על הלוח בתוך המתג החכם של Sonoff. הכותרת כוללת כוח, אדמה, TX ו- RX. אלה יכולים לשמש לתכנות מחדש של ה- ESP8266. הכפתור במתג החכם Sonoff מתחבר ל- GPIO0, כך שניתן להשתמש בו כדי לאתחל את ESP8266 למצב תכנות.

מומלץ להשתמש בכותרת נקבה בלוח המתגים החכם של Sonoff. מכיוון שיש מתח גבוה בלוח בזמן השימוש, איננו רוצים שסיכת כותרת גברית כפופה תקצר דבר.

זכור לנתק לחלוטין את ספק הכוח לפני פתיחת המתג החכם Sonoff. לאחר שתכנת המתג, אטמו אותו לגמרי לתוך ביתו לפני חיבור מחדש של מתח החשמל

וידאו: התחברות לכותרת Sonoff

ישנן מספר תוכנות פירמה שונות שניתן להעלות למתגים חכמים מבוססי ESP8266 להנאת הפריצה שלך. אחד הפופולריים ביותר הוא Tasmota (ראה אודות Tasmota באתר הפרויקט).

וידאו: טוען טסמוטה לסונוף

סרטון: מדריך מלא ל- Tasmota

שלב 4: עוזר הבית ו- MQTT

תוכנת אוטומציה ביתית מאפשרת שליטה במכשירי חשמל נפוצים הנמצאים בבית, במשרד או לעתים במסחר מסחרי, כגון אורות, ציוד HVAC, בקרת כניסה, ממטרות והתקנים אחרים. זה בדרך כלל מספק משימות תזמון, כגון הפעלת ממטרות בזמן המתאים וטיפול באירועים, כגון הדלקת אורות בעת זיהוי תנועה.

שתי פלטפורמות נפוצות של אוטומציה ביתית הן Home Assistant ו- openHAB. שניהם קוד פתוח ומאופיינים במלואם. נבחן יותר את עוזר הבית.

וידאו: מדריך למתחילים של עוזר הבית

MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) הוא פרוטוקול רשת קל לפרסום והרשמה להובלת הודעות בין מכשירים.

וידאו: הבנת MQTT ב- Home Assistant

וידאו: חיבור 8266 התקנים עם MQTT ו- Adafruit.io

וידאו: עוזר הבית עם Alexa ו- Google Home

שלב 5: מתג חכם עשה זאת בעצמך עם Wemos D1 Mini

Wemos D1 Mini הוא מודול ESP8266 פופולרי עם תמיכה מובנית ב- WiFi וממשק USB. ניתן לתכנת אותו בקלות באמצעות Arduino IDE ופלטפורמות אחרות התומכות ב- ESP8266.

ניתן לחבר מודול ESP8266, כגון ה- Wemos D1 Mini לממסר כדי לספק את אותה פונקציונליות כמו המתג החכם Sonoff. תצורה כזו מספקת גם סרוו סיכות GPIO נוספות. סיכות IO אלה יכולות לתמוך בחיבור חיישנים (כניסות), מחוונים/מפעילים (יציאות), ממסרים נוספים והתקנים שונים אחרים.

יתר על כן, ניתן להשתמש בממסר כדי להחליף כל סוג של אות, לא רק את מתח החשמל. החלפת אותות אחרים יכולה לתמוך בבקרת מערכות מיזוג אוויר, השקיה/ממטרות, דלתות מוסך, מנעולי גישה/שער ותאורה במתח נמוך כגון נורות נוף או בריכה. ישנן דוגמאות רבות ברשת לפרויקטים כאלה.

ניתן להפעיל את ה- Wemos D1 Mini על ידי כל אספקת 5V מתאימה, כגון מטען טלפון "יבלת לקיר", דרך יציאת ה- microUSB. לחלופין, ניתן להשתמש במתאם חשמל קטן ל- DC (בדומה לזה המובנה במתג החכם של Sonoff) לצורך הספק. עם זאת: יש לנקוט משנה זהירות בעת חיבור החשמל החשמלי למתאם המתח. כמו כן, יש לספק מארז כדי להגן ולבודד את מתאם החשמל לפני הפעלת החשמל.

פרויקט: שליטה בממסר מיני Wemos D1 באמצעות WiFi

וידאו: טעינת Tasmota ב- Wemos D1 Mini

שלב 6: חיישנים שימושיים לאוטומציה ביתית

חיישן תנועה

ה- MH-SR602 הוא חיישן אינפרא אדום פסיבי (חיישן PIR). PIR מודדים אור אינפרא אדום (IR) המקרין מאובייקטים בשדה הראייה שלהם. הם משמשים לרוב בגלאי תנועה מבוססי PIR. חיישני PIR משמשים בדרך כלל באזעקות אבטחה ויישומי תאורה אוטומטיים. כל האובייקטים עם טמפרטורה מעל האפס המוחלט פולטים אנרגיית חום בצורה של קרינה. בדרך כלל קרינה זו אינה נראית לעין האנושית מכיוון שהיא מקרינה באורכי גל אינפרא אדום, אך ניתן לאתר אותה על ידי מכשירים אלקטרוניים כגון PIR.

דוגמה זו מדגימה כיצד להשתמש במודול חיישן תנועה PIR בפרויקט Arduino. מכיוון שחיישן התנועה MH-SR602 PIR פועל בטווח המתחים של 3.3V-15V. ניתן להשתמש בו עם אספקת 3.3V ואיתות באמצעות ה- Wemos D1 Mini (ESP8266) או עם Arduino 5V.

חיישן מים

פרויקט הדגמה זה של חיישן המים די מדבר בעד עצמו. מודול החיישנים פועל עם 3.3V או 5V. ניתן לחוש את הפלט באמצעות כל פין קלט אנלוגי והפונקציה Arduino analogRead ().

חיישן טמפרטורה

ה- DS18B20 הוא חיישן טמפרטורה הניתן לשימוש במגוון יישומים. החיישן מתקשר באמצעות האוטובוס 1 חוט (I2C) ודורש רק נגד אחד למעלה של 4.7K להפעיל. פרויקט דוגמה זה מדגים התממשקות ה- DS18B20 עם ה- Wemos D1 Mini.

שלב 7: מד חמצן ודופק

אוקסימטריה של הדופק היא שיטה לא פולשנית לניטור רוויית החמצן של המטופל. למרות שקריאת רוויית החמצן ההיקפית (SpO2) לא תמיד זהה לקריאה הרצויה יותר של רוויית החמצן העורקי (SaO2) מניתוח גז הדם העורקי, השניים מתואמים מספיק טוב כך שהשיטה הבטוחה, הנוחה, הלא פולשנית והזולה של חמצן הדופק. בעל ערך למדידת רוויית חמצן בשימוש קליני.

ה- MAX30100 (או MAX30102) הוא מודול חיישני דופק משולב ודופק דופק. הוא כולל נוריות LED פנימיות, פוטודיטורים, אלמנטים אופטיים ואלקטרוניקה עם רעש נמוך עם דחיית אור הסביבה. ה- MAX30100 מספק פתרון מערכת שלם להקל על תהליך העיצוב של מכשירים ניידים ולבישים.

פרויקט דוגמה זה ממחיש את הממשק של מודול MAX30100 ל- Wemos D1 Mini.

הודעה: מודול MAX30100, כמו בכל פתרון DIY, מיועד אך ורק למטרות ניסוי והדגמה חינוכיות. יחידות ההדגמה אינן מכשור רפואי לחלוטין ואין להסתמך עליהן לאבחון או למטרה קלינית אחרת. התייעץ תמיד עם הרופא המורשה שלך למידע נוסף.

שלב 8: לפרוץ את הפלנטה

אנו מקווים שאתה נהנה מהחודש ההרפתקה של HackerBox בתחום האלקטרוניקה וטכנולוגיית המחשב. הושיט יד ושתף את ההצלחה שלך בתגובות למטה או בקבוצת הפייסבוק של HackerBox. כמו כן, זכור כי תוכל לשלוח דוא ל [email protected] בכל עת אם יש לך שאלה או זקוק לעזרה.

מה הלאה? הצטרף למהפכה. חי את האק לייף. קבל קופסה מגניבה של ציוד לפריצה שנשלח ישירות לתיבת הדואר שלך בכל חודש. גלוש אל HackerBoxes.com והירשם למנוי החודשי שלך ל- HackerBox.