Raspberry Pi RF שקעי חשמל בשליטה מרחוק (תקעי חשמל): 6 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:14

שליטה בשקעי חשמל זולים של 433MHz באמצעות שקעי קיר באמצעות פטל פטל. ה- Pi יכול ללמוד את קודי הבקרה המופקים מהשלט הרחוק של השקעים ולהשתמש בהם תחת בקרת התוכנית כדי להפעיל כל או את כל השקעים המרוחקים ברחבי הבית.

העיצוב אינו מסתמך על קישוריות אינטרנט חיצונית (כלומר) 'האינטרנט של הדברים' ולכן הוא (IMHO) הרבה יותר בטוח מאשר בקרים מבוססי אינטרנט. עם זאת, ניסיתי להשתלב עם Google Home אך מהר איבדתי את הרצון לחיות כאשר הפקודות לקחו לפעמים כמה עשרות שניות לביצוע או שלא בוצעו כלל.

יישום ברור סביב זמן חג המולד הוא שליטה על אורות עץ חג המולד ו (אם אתה נוטה כך) אורות תצוגה חיצוניים. למרות שזה שימוש פשוט, על ידי בניית מדריך זה תגיע לבקר שקעים סופר גמיש שיכול להגיב לכניסות חיישן ולמכשירים אחרים ברשת הביתית שלך, כגון Raspberry Pis המריץ Linux Motion.

לדוגמה, יש לי קבוצה של אורות מטבח הדולקים כאשר מצלמה המריצה 'תנועה' מזהה תנועה במטבח ולאחר מכן מכבה אותם לאחר חמש דקות ללא פעילות. זה עובד ממש טוב!

עם 'Tasker' ו- 'AutoTools SSH' מחנות Google Play, תוכל להגדיר כל מיני שלטים מפוארים מבוססי טלפון.

הפרויקט מסתמך על מקלט ולוחות משדרים 433MHz זולים הזמינים באופן נרחב ב- eBay. אלה תואמים לשקעי חשמל מרחוק של 433MHz (בבריטניה לפחות) הנמכרים עם שלט רחוק. הפרויקט שלי כולל מקלט כך שניתן לשלב ערכות פקודות חדשות לשלט רחוק בקלות ובמהירות. נקודה אחת שחשוב לשים לב - נראה כי שקעים מרחוק הקיימים בבריטניה מגיעים בשני טעמים - אלה עם תעודת זהות המתוכנתת על ידי מתג בשקע ואלו התלויים בתכנות מהשלט הרחוק. פרויקט זה תואם את שניהם אך הראשונים אינם מאבדים את זהותם בעת הפסקת חשמל ולכן עדיפים.

הפרויקט משתמש במארז נתב ישן - יש לי כמה כאלה ויש להם מאוד ביעילות את רוב המחברים החיצוניים הדרושים, כגון מתח, אתרנט, USB ואנטנות. מה שאתה משתמש בו יהיה תלוי במה שיש לך, כך שההנחיה הזו היא כנראה שימושית יותר כמדריך כללי ולא כמכלול הוראות שלב אחר שלב.

למרות שזה לא הכרחי לפרויקט הזה, הוספתי גם מאוורר קירור ולוח בקר. ללא מאוורר, הפי יכול להתחמם למדי (בערך 60 מעלות צלזיוס). פרטים עשויים להימסר במדריך מאוחר יותר.

אני צריך לציין שאני לא מתכנת. התוכנה כתובה (בעיקר) ב- Python והדברים החכמים מועתקים מאנשים שיודעים מה הם עושים. זיהיתי את המקורות שבהם אני יכול - אם פספסתי, אנא יידע אותי ואתקן את הטקסט.

The Instructable מניח יכולת הלחמה כלשהי והכרות חולפת עם Python, Bash ושיחה עם ה- Pi שלך באמצעות SSH (אם כי אנסה להפוך את ההוראות למקיפות ככל שניתן). הוא כתוב גם באנגלית בריטית, כך שאם אתה קורא בצד השני של הבריכה, אנא התעלם מהאותיות הנוספות במילים ומהשמות המוזרים לדברים (כגון 'שקעי חשמל', אותם תדע כדוגמת 'שקעי קיר').

כל הערה, הצעה לשיפורים ושימושים וכו 'תתקבל בברכה גם!

שלב 1: הכנת תיק

השתמשתי בנתב TP-Link TD-W8960N ישן לפרויקט זה. זה גודל נחמד וברגע שהבנתי איך להיכנס אליו, די קל לעבוד עליו.

שמרתי גם על ספק הכוח של הנתב 12v @ 1A, שהוא מעט תחת כוח אבל בפועל הוא בסדר עבור יישום זה.

פתיחת המארז היא הסרה של שני ברגים בתחתית המארז ולאחר מכן שימוש בכלי סקרני סביב קצה המארז כדי להקל על פתיחת הקליפים. שני הברגים נמצאים מתחת לרגלי הגומי בחלק האחורי של המארז (ראה חצים אדומים). הקליפים הכי קשים לפתיחה הם אלה שבחזית אבל הייתה לי אמונה והם התכופפו אל הכלי החטטני שלי.

לאחר שהתיק נפתח, בטל את שני האומים שעל מחברי האנטנה וניתן להרים את הלוח.

כפי שתשתמש בשתי האנטנות מאוחר יותר, בטל את הלחמות השואליות בלוח המעגלים והנח אותן לצד אחד.

אם אתה מרגיש אמיץ (כמו שהייתי), תוכל להסיר את מתג הדחיפה, שקע ה- DC ושקעי RJ45 מלוח המעגלים. הדרך הטובה ביותר שמצאתי לעשות זאת היא להדק את הלוח בספסל ולהחיל חום מאקדח חום תוך התייחסות בכלי מתאים לפתיחת מארז דק או מברג. ההגיון הוא שכל חיבורי ההלחמה נמסים בו זמנית, ומפחיתים את עומס החום הכולל על מארז הפלסטיק של הרכיב בהשוואה לשימוש במגהץ בכל צומת. זו התאוריה לפחות. בפועל, מעורב קצת מזל! כמה חום למרוח הוא עניין של שיקול דעת, אך היזהר וטעה בצד מעט מדי. אם הכל ילך כשורה, בסופו של דבר תמצא הרכיבים השימושיים המוצגים בתמונה (עם זאת תבחין בידית המתג המומסת ורצועת השקע RJ45 המעוותת במקצת!).

אחרת, זה יוצא לאינטרנט כדי לקנות את הביטים שלך.

שלב 2: רשימת חלקים

פטל פאי - אני חושד שכל טעם יעשה אבל השתמשתי ב -3B+

לוח משדרים 433MHz - חפש ב- eBay אחר '433MHz RF משדר עם ערכת מקלט עבור Arduino Arm Mcu Wireless' או דומה

לוח מקלט 433MHz - כך גם. בדרך כלל 1.98 ליש"ט לזוג

ווסת באק LM2596 - eBay, בדרך כלל 1.95 ליש"ט. כדי להמיר כוח 12v ל 5v עבור ה- Pi

צינור אור - חפש ב- eBay אחר 'כבל סיבים אופטיים - 0.25 / 0.5 / 0.75 / 1 / 1.5 / 2 / 2.5 / 3mm Dia - מדריך אור' - השתמשתי בצינור 2 מ"מ אבל 1.5 מ"מ היה קל יותר לעבוד איתו (שילמתי £ 2.95 עבור 1 מ ')

מתג מיניאטורי דו -קוטבי (נחמד שיש אך אופציונלי)

שקע USB מסוג A מסוג 180 ° - באמצעות eBay שילמתי 1.90 ליש"ט עבור עשרה

מתג דחיפה במוט כפול (נחמד שיש אך אופציונלי) - את שלי קיבלתי מלוח המודם/נתב

שקע RJ45 - התאושש מלוח המודם/נתב

שקע חשמל DC - באמצעות eBay (10X שקע שקע ספק כוח DC נקבה מחבר הרכבה ללוח 5.5 x 2.1 מ"מ £ 0.99)

אנטנות 430MHz - המרת אנטנות 2GHz של המודם/נתב

ספק כוח 12 וולט DC (מינימום) - באופן אידיאלי, זה יגיע עם המודם/הנתב. אם לא אתה צריך לוודא ששקע החשמל של DC למעלה תואם אחד שאתה משתמש בו. דרישת 12v נקבעת על ידי משדר 433MHz

החלקים עבור מודול מאוורר הקירור יפורטו במדריך מאוחר יותר.

שלב 3: חומרים מתכלים וכלים

תזדקק לחומרים המתכלים הבאים:

הלחמה (כנדרש)

דבק חם (לפי הצורך)

חוט מחובר - (למשל) 22 & 24AWG (כנדרש)

שרוול כיווץ חום (כנדרש)

חתול קורבן. 5 כבל תיקון Ethernet

כבל תיקון USB 2.

כלים:

חשפניות חוטים

חותכי חוטים (רצוי חותכי שטיפה)

כלי פרסים

מברג מתאים לפרק את המארז.

מלחם

אקדח דבק

מייבש שיער (לכופף את הצינורות הבהירים ולכל הפרעה במספרת מאולתרת)

מקלט תקשורת FM 433MHz (אופציונלי - לפתרון בעיות של משדרים) - (למשל) AR1000

שלב 4: הרכבה

אופן הרכבת הפיי והלוחות הנלווים תלוי במקרה בו אתה משתמש. התמונות מראות מה עשיתי.

ה- Pi יושב בערך באמצע התיק, ומאפשר מספיק מקום לשימוש במחברים השונים (שים לב כי ה- HDMI אינו משמש כאשר מתקשרים איתו ה- Pi באמצעות SSH (כלומר) 'חסר ראש').

חיברתי את ה- Pi לבסיס בעזרת כמה מחברים מפלסטיק שהציל (ראו תמונה). מכיוון שהקופסא אינה מיועדת לשימוש נייד, תוכל להיחלץ רק משני מחברים. אתה יכול בקלות להשתמש בברגים 2.5 מ מ עם סטנדים או אפילו דבק חם (שבו השתמשתי בעבר-רק הקפד לא להשתמש יותר מדי והימנע מכל רכיבי הר משטח בצד התחתון כפי שיהיה בהכרח כדי להסיר את הלוח מתישהו (חוק הבנייה הראשון - תצטרך לפרק אותו)).

השתמשתי בדבק חם כדי לתקן את הלוחות השונים לצידי המארז. אותם שיקולים כמו לעיל חלים.

ברגע שהכל במקום אתה יכול לחבר דברים.

תרשים הבלוק מציג את תכנית החיווט בה השתמשתי. שים לב שאני משתמש במתג המתג האופציונאלי כדי להחליף כוח בין לוח המשדר והמקלט - כנראה שיש סיכון קטן לכך אבל לא רציתי לטגן את המקלט בעת השידור.

גם עלה בדעתי שניתן היה להשתמש במתג הדחיפה בכדי לכבות בחינניות את הפי (יש מספר עיצובים זמינים באינטרנט). לא טרחתי - במקרה זה הוא משמש כמתג הפעלה/כיבוי פשוט. אני רק צריך להיזהר לסגור את ה- Pi באמצעות SSH לפני לחיצה על המתג.

תוכל לציין את צינורות האור המשמשים לניתוב האור משתי הנורות ב- Pi ומנורת המצב של אספקת החשמל לחזית המארז. השתמשתי בחום ממייבש שיער כדי לכופף את הצינורות (אתה בהחלט לא רוצה להשתמש באקדח חום!). זה מאוד ניסוי וטעייה אבל כדאי בסופו של דבר מכיוון שאתה יכול לראות ישירות מה הנוריות מסמנות ולא להסתמך על תוכנות ולדים חיצוניים. זו בחירה שלך כמובן. חיתוך הצינורות מתבצע בעזרת זוג חותכי חוטים חדים (חותכי שטיפה הם הטובים ביותר) אך ניתן גם להשתמש במספריים חדים. שוב, ניתן להשתמש בדבק חם כדי לתקן את הצינורות במקומם, אך היזהר משימוש בכמות קטנה בלבד - המתקררת במהירות - מכיוון שהדבק עלול לעוות את הצינורות.

באופן אידיאלי עליך לשנות את האנטנות. הם בדרך כלל יהיו בגודל לפעול ב -2 גיגה -הרץ וייצרו אנטנות מאוד לא יעילות בשימוש ב -433 מגה -הרץ.

לשם כך, ראשית עליך להסיר את מכסה האנטנה כדי לחשוף את חוט האנטנה. אני חושב שהיה לי מזל מכיוון שהכריכה ירדה מכל אנטנה עם כמות קטנה של פרסים.

גזור היכן שמוצג כדי להסיר את האנטנה המקורית של 2GHz ולחשוף את הגרזן המשותף. גש בזהירות לגרעין הפנימי, הסר את הצמה היטב והלחם אותה לפיסת חוט חדשה כפי שמוצג. אורכו של החוט החדש הוא בערך 1/4 אורך גל של 433MHz (כלומר) אורך = 0.25 * 3E8/433E6 = 17 ס מ. ניתן לסובב את החלק התחתון בעזרת מקדחה קטנה או דומה כדי לאפשר לכל אורכו להתאים את מכסה האנטנה.

לפני ההרכבה מחדש, ודא שאין קצר בין מגעי האנטנה הפנימית והחיצונית.

שיניתי רק את אנטנת המשדר כיוון שמקלט 'חרש' הוא כנראה יתרון בעת למידת קודי השלט הרחוק של RF (ראה בהמשך).

חיבור ה- ethernet מתבצע באמצעות חיווט של חתול קורבן. 5 כבל קישור לשקע RJ45 שחולץ מהמודם. חותכים את הכבל כך שיתאים למרחק בין שקע אתרי פי לבין שקע מארז RJ45 וחשוף את כל שמונה החוטים. השתמש בבוחן המשכיות כדי לוודא שאתה מחבר את סיכת הכבל 1 אל פין השקע 1 וכו '. דרך פשוטה לעשות זאת היא לחבר את המחבר לשקע שאליו אתה מחווט ולצלצל בין מגעי השקע לקצות הכבלים החשופים. מכיוון שנעשה שימוש רק באחד מארבעת שקעי RJ45 החיצוניים, סמן את השקע החוטי בהתאם כדי למנוע טעויות מביכות מאוחר יותר.

כמו כן, מחבר ה- USB מחובר באמצעות כבל תיקון מסוג USB 2, סיכה חוטית 1 לסיכה 1 וכו '. מחבר ה- USB החיצוני מודבק בחום על המקרה, תוך שימוש בחור בתיק שהותיר על ידי שקע קו הטלפון.

שלב 5: הערות משדר

לוחות השידור והקבלה של 433 מגהרץ שהשתמשתי בהם נמצאים בכל מקום באינטרנט ומאחר שהם כל כך זולים הזמנתי שני זוגות מכל אחד (כדי לאפשר ניסויים ניסיוניים). גיליתי שהמקלטים אמינים, אבל המשדר שבו השתמשתי צריך לשנות כדי שהוא יעבוד בצורה אמינה.

המעגל של משדר FS1000A שקניתי* מוצג בתרשים. גיליתי בניסוי וטעייה כי יש צורך להתקין קבל 3pF בעמדת C1 SoT (בחירה בבדיקה) כדי שהדבר יעבוד. מכיוון שיש לי מקלט פס רחב המכסה 430MHz היה קל יחסית לפתור את הבעיה. איך אתה יכול לבדוק בלי מקלט היא שאלה מעניינת …

*הערה: קניתי הרבה משדרים לאחר שלא הצלחתי לגרום לשני הראשונים לעבוד. כל אלה נעלמו מסליל האספנים. המממ!

היה לי קבל 3pF בתיבת הזבל שלי אבל זה לא יהיה המקרה עבור רוב האנשים אני מניח ובכל מקרה, הערך הדרוש עשוי להיות יותר, נניח 7pF. ניתן לבצע החלפה גסה בשתי סיביות של חוט מעוות (כבל זוג מעוות של מכר שלי בעל קיבול של סביב 100pF לרגל כדי לתת לך מדריך אורך) אבל זה לא מומלץ מכיוון שיכולות להתעורר בעיות אחרות. אני מקווה שיהיה לך מזל ולא תהיה לך בעיה כזו. תמיד תוכל לקנות משדר יקר יותר (ולכן כנראה) עשוי יותר טוב.

שים לב גם שתדירותו של המשדר אינה מדויקת או יציבה במיוחד אך בפועל הייתה טובה מספיק כדי להפעיל את השקעים המרוחקים בצורה מהימנה.

שימו לב גם שהחור המצופה הסמוך למילה 'ANT' במשדר אינו חיבור האנטנה - הוא זה בפינה ללא סימון (ראו תמונה). זו הייתה הטעות הראשונה שעשיתי….

חיבור הפינים המסומן בצורה מועילה 'ATAD' אמור לקרוא את 'DATA' כמובן.

שלב 6: סקירת תוכנה

אנא זכור כי אינני מתכנת. כאמור, הדברים החכמים הם קוד של אנשים אחרים אבל אני יודע מספיק כדי לצבוט אותו ולהתאים אותו כך שיעבוד ביחד. זהו גם המדריך הראשון שפרסמתי עם קוד, אז סליחה אם עשיתי את זה לא נכון! אם יש לך שאלות, אנא זכור זאת…

התוכנה הבסיסית בה השתמשתי היא כדלקמן:

• Raspbian Stretch Lite
• PiGPIO (ספרייה נהדרת לנהיגת סרוו וכו ')
• קוד _433.py (לקודד ולפענח קודי בקרת RF) - מקושר אליו מאתר PiGPIO.
• Python3 (מגיע עם Raspbian)

תוכנות נוספות בהן אני משתמש:

• pyephem (מחשב זמני שחר ושקיעה - שימושי עבור החלפת אור)
• 'Tasker' ו- 'AutoTools SSH' המעולים ליצירת שלט רחוק בטלפון האנדרואיד שלי - ראו תמונה (שניהם זמינים בחנות Google Play). [איך ליצור 'סצנה' של טסקר הוא מחוץ להיקף המדריך הזה מכיוון שיש בו עקומת למידה תלולה למדי, אבל אני שמח לדון במה שעשיתי]

קוד משלי (בפייתון). גס אך פונקציונלי:

• tx.py - תפריט ו/או תוכנת ארגומנט של שורת הפקודה ששולחת את הקוד המתאים למשדר 433MHz.
• dawn -dusk - מחשב זמני שחר ושקיעה במיקום שלי ומעדכן את crontab המשתמש (משמש לנורות עץ חג המולד וכו ')

ניתן לגשת לקוד האישי לעיל באמצעות GitHub:

הפונקציונליות של הפרויקט מסופקת על ידי קוד PiGPIO ו- _433.py. האחרון כולל פונקציית קבלה המאזינה לפקודות שלט רחוק משלט רחוק ה- RF 433MHz שלך ומפענחת את פולסי התזמון, ומייצרת פלט שניתן לאחסן לשימוש מאוחר יותר על ידי פונקציית השידור. זה מאפשר למערכת ללמוד כל שלט רחוק RF 'רגיל' של 433MHz. באופן עקרוני ניתן להשתמש בו גם כדי ללמוד את שלטי ה- RF של השכן שלך. הייתי ממליץ בחום כי שכנים כמעט ולא רואים את הצד המצחיק של צלצול אקראי בפעמון הדלת. לא הייתי.

להכין

מכיוון שה- Pi ביישום זה מופעל 'ללא ראש' (כלומר) ללא צג או מקלדת, עליך לדבר איתו באמצעות ssh. ישנם הרבה מדריכים הקשורים לאופן הגדרת Pi ללא ראש אך כדי לשמור על דברים פשוטים, אני מניח שתתחיל את ה- Pi עם צג ומקלדת. לאחר האתחול, הפעל את הטרמינל והזן 'sudo raspi-config'. בחר '5. אפשרויות ממשק 'ולאחר מכן' P2 SSH '. הפעל את שרת ssh וסגור את raspi-config (שכנראה יסתיים באתחול מחדש).

לאחר מכן ניתן לבצע שיחות עוקבות עם ה- Pi ממסוף מרוחק באמצעות ssh. שים לב שהקוד אינו מחייב כתובת IP קבועה של ה- LAN עבור ה- Pi אך הוא בהחלט עוזר (ובהחלט הכרחי אם תתעמק בשליטה ב- Tasker). שוב, יש הרבה הדרכות מקוונות שמסבירות כיצד לעשות זאת. הנתב הביתי שלי מאפשר לי להקצות כתובת IP קבועה לכתובת ה- MAC של הפי, אז אני עושה את זה ככה, ולא על ידי עריכת ההתקנה של הפי.

התקנת PiGPIO:

ssh לתוך ה- Pi והזן את הפקודות הבאות:

עדכון sudo apt

sudo apt להתקין pigpio python-pigpio python3-pigpio

sudo apt להתקין git

שיבוט git

sudo apt להתקין python3-RPi. GPIO

להפעלת PiGPIO בעת האתחול:

crontab -e

הוסף את השורה הבאה:

קבל את קוד Python לשידור ופענוח קודי RF רחוק 433MHz:

wget

לפתוח _433_py.zip

העבר את _433.py שלא רוכסן לספרייה מתאימה (למשל) ~/software/apps

הקלדה (בספרייה זו)

_433.py

ממקם את ה- Pi למצב 433 rx, ומחכה לקודי שלט רחוק RF המופחתים על פין 38 של GPIO.

כאשר מקלט 433MHz מחובר, כאשר נעשה שימוש בשלט רחוק של 433MHz בקרבת מקום, משהו כמו הנתונים הבאים ייראה על המסך:

קוד = 5330005 סיביות = 24 (פער = 12780 t0 = 422 t1 = 1236)

נתונים אלה משמשים בתוכנית ה- Python שלך ליצירת שידור מחדש מהשלט הרחוק.

כדי להעביר נתונים אלה לקובץ לשימוש מאוחר יותר, הפעל:

_433.py> ~/software/apps/remotedata.txt

לאחר שקיבלת את הנתונים, השלב הבא הוא להשתמש בהם לעריכת הקוד 'tx.py' שתוכל להעתיק ממאגר GitHub שלי. קוד זה משתמש בנתונים ליצירת צורות גל המובנות על ידי השקע (ים) המרוחק שיועבר על ידי משדר 433MHz. אני מקווה שהעריכות הנדרשות יהיו ברורות למדי והשאר תלוי בך ….