מערכת הודעות כביסה מבוססת IoT: 18 שלבים

2025 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2025-01-13 06:57

היי

מדריך זה נותן מבוא צעד אחר צעד כיצד לבנות מערכת התראות כביסה מבוססת IoT.

המכשיר מחובר למגירות ושק הכביסה שלך. למען ההדגמה כאן, לקחנו שתי מגירות ושקית כביסה אחת. הוא מרגיש עד כמה המגירות/שקית הכביסה ריקות/מלאות ומודיע למשתמש שאומר שצריך לעשות כביסה. הוא משתמש בחיישן קולי אשר מודד בעצם את החלל הריק בפחים. החיישן מחובר ל- ESP שבתורו מחובר לשירות ענן. שירות הענן מחובר ל- IFTTT העושה שימוש ביישומונים כדי לשלוח הודעות למשתמש באמצעות דוא ל, SMS, אירוע לוח שנה של גוגל. הענן מגיע עם לוח לוח שעליו ניתן לראות את הסטטוס של כל הפחים. כשהענן רואה שבגדים נקיים נגמרים לך, הוא מורה ליישומים להודיע לך. מלבד זאת, היישומון מורה לענן לבדוק את הנתונים באופן קבוע מדי יום. זה יכול להיות פעם ביום, או לפי שעה, תלוי איך המשתמש רוצה שזה יהיה. הוראות פירוט לבניית מערכת זו מתוארות להלן.

שלב 1: איסוף החומר הדרוש לך

אתה תצטרך:

1. 3 חיישנים אולטרסוניים HC SR04 (5V)

2. 3 ESP8266 12 (5V)

3. 3 סוללות 9V

4. 3 פוטנציומטרים של 5V (להפעלת ה- ESP והחיישנים)

5. חבורה של נקבה לנקבה ומחברים זכר לנקבה

6. מארז סוללות

אתה יכול לקנות את הדברים האלה באמזון בקלות. החיישנים ו- ESP ממש זולים אם אתה קונה חבילה עם 6 מהם.

שלב 2: ארכיטקטורת מערכת

ניתן להבין את הארכיטקטורה של המערכת מהתמונה. החיישנים מחוברים ל- ESPs. ESP שולח את הנתונים (המרחק) ל- Adafruit, ולאחר מכן מעובדים כדי לראות עד כמה המכולות מלאות. תלוי באיזו מגירה היא ריקה וכמה מלאה שקית הכביסה, המשתמש יקבל הודעה על כך ויצטרך לכבס מחר. IFTTT מופעל מ- Adafruit ובצע את הפעולה אם לשלוח דוא ל באמצעות Gmai, ליצור אירוע בלוח שנה או לשלוח הודעה באמצעות אפליקציית IFTTT. מכשיר זה מגיע עם לוח מחוונים שניתן לפתוח אותו בכל דפדפן. לוח המחוונים מחובר לחומרה באמצעות סביבת Adafruit המציגה קריאות מהחיישנים. יתר על כן, מרמה זו ניתן להפעיל ולכבות את מערכות ה- ESP מלוח המחוונים.

שלב 3: הגדרת ה- ESP שלך

אתה יכול להפעיל את ה- ESP שלך בקלות על ידי חיבורו ל- Arduino IDE. כל מה שאתה צריך זה להוריד ולהגדיר את הספריות בשביל זה. תוכל לבצע את השלבים הבאים:

1. הורד את הגירסה העדכנית ביותר של Arduino IDE.

2. פתח את ה- IDE שלך, עבור אל קבצים <העדפות והעתק את הקישור שלהלן במנהל הלוחות הנוספים ולחץ על אישור כדי לסגור את כרטיסיית ההעדפות.

arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266…

3. עבור אל כלים <מנהל לוח <וחפש את ESP8266 והתקן גירסה 2.4.1. אתה יכול להתקין גרסאות אחרות בהתאם לנפח ה- IDE שלך. אבל העבודה שלו הכי טובה.

אחרי כל זה, בחר לוח NodeMCU 1.0. עכשיו אתה מוכן להשתמש ב- ESP שלך בדיוק כמו Arduino (או אפילו טוב יותר).

4. לאחר שתסיים להתחבר ולעבוד את ה- ESP שלך עם המחשב הנייד כמו Arduino, עבור לשלב הבא והתחבר עם ה- WiFi שלך או הנקודה החמה הניידת שלך.

שלב 4: חיבור החומרה שלך: חיישן ל- ESP

כך אתה צריך לחבר את החיישן שלך ולקודד אותו כך שהוא נותן לך את השטח הריק בפחים.

1. חיישן ה- Vcc מחובר ל- NodeMCU VUpin. אם תחבר אותו ל- 3.3V, החיישן שלך לא יפעל, מכיוון שמתח ההפעלה שלו הוא 5V.

2. GND החיישן מחובר ל- NodeMCU GND.

3. סיכת ההדק של החיישן מחוברת ל- NodeMCU דיגיטלי I/O D4.

4. פין הד החיישן מחובר ל- NodeMCU Digital I/O D3.

לאחר מכן תוכל לכתוב את הקוד שלהלן כדי לראות אם הקולי שלך פועל. לאחר שהבנת כי החיישנים, הקוד ו- ESP שלך עובדים תקין, תוכל לחבר את ה- ESP ל- WiFi ולבדוק אם הוא פועל. אך פעולה זו, חיבורי החומרה ישתנו מעט כמפורט להלן. אך לפני כן הקפד לחבר את סוללות ה -9 וולט שלך לקדרות והן הותאמו למתח פלט של 5 וולט. אתה לא רוצה לשרוף את ה- ESP שלך (יש להם ריח רע).

1. ה- ESP Vin וחיישן Vcc מחוברים לחיובי של הסוללה.

2. ה- ESP GND והחיישן GND מחוברים לשלילי הסוללה. זכור להפוך את הקרקע למשותפת, אחרת החיישן שלך ייתן נתונים אקראיים.

3. פין ההדק של החיישן מחובר ל- NodeMCU Digital I/O D4.

4. פין הד החיישן מחובר ל- NodeMCU דיגיטלי I/O D3.

שלה קצת על אופן פעולתו של החיישן הקולי וכיצד הוא מקודד.

החיישן בעצם שולח דופק ומזמן אותו עד שהוא משתקף ומגיע אל החיישן. בהתבסס על הזמן ומהירות הקול, עלינו לנסח את המרחק. זה בעצם מה שעשינו כאן. החיישן עצמו פשוט מחזיק את סיכת ה- "ECHO" HIGH למשך פרק זמן המתאים לזמן שלקח לקבל את ההשתקפות (הד) מגל ששלח. המודול שולח פרץ גלי קול, במקביל הוא מפעיל מתח על סיכת ההד. המודול מקבל את ההשתקפות בחזרה מגלי הקול ומסיר מתח מסיכת ההד. על בסיס המרחק נוצר דופק בחיישן הקולי כדי לשלוח את הנתונים ל- ESP. הדופק ההתחלתי הוא בערך 10us והאות PWM יהיה 150 us-25us על בסיס המרחק. אם אין מכשול, אז נוצר דופק 38us ל- ESP כדי לאשר שאין אובייקטים.

D = 1/2 × T × C; D הוא המרחק, T הוא הזמן בין הפליטה לקליטה, ו- C הוא המהירות הקולית, הערך מוכפל ב- 1/2 מכיוון T הוא הזמן למרחק חזור וחזרה.

חבר אותם יחד כמו באיור לעיל והנח אותם בחלק הפנימי של הפחים למעלה.

שלב 5: חיבור ESP8266 ל- Adafruit IO: יצירת חשבון IA של Adafruit

נבחר חיבור חיישן קולי ו- ESP8266 לשירות IO בענן Adafruit (באמצעות פרוטוקול MQTT).

MQTT הוא פרוטוקול פשוט וקליל במיוחד, המאפשר למכשירים לפרסם נתונים (מהמכשיר לשרת) ולרשום נתונים (לאסוף נתונים מהשרת). קלות פתרון זה מסופק על ידי מתווך MQTT, שבמקרה זה Adafruit. IO. באמצעותו מכשירים מסוגלים לשלוח ולקבל הודעות.

להרשמה היכנס לאתר: https://io.adafruit.com/ ולחץ על התחל בחינם. באתר הבא המשתמש צריך לשים פרטים אישיים וללחוץ על כפתור צור חשבון. לאחר הרישום המשתמש מועבר לקטע הבית של חשבון. להמשך כתיבת קוד לחיישנים אולטראסוניים חשוב לבדוק את מפתח AIO (כפתור הצג מפתח AIO) עבור שניהם: שם משתמש ומפתח פעיל.

כעת אנו מוכנים ליצור הזנות (המחזיקות בערכי נתוני חיישנים) ולוח מחוונים, שעליו ניתן יהיה לפקח על מערכת כביסה.

שלב 6: חיבור ESP8266 ל- Adafruit IO: יצירת הזנות

לפרויקט זה שימשו 6 הזנות שונות:

• הזנות ON/OFF- הזנות המפעילות/מבטלות את ESP8266 כדי לקבל מדידות. נוסף בגלל ניהול האנרגיה. (הזנה: מגירה-1-אוןוף, מגירה -2-און-אוף, תיק כביסה-און-אוף).
• הזנות קריאה-הזנות המקבלות נתוני חנות מחיישנים אולטראסוניים (מגירה 1, מגירה -2, שקית כביסה).

יצירת הזנה

1. היכנס למדור הזנות
2. לחץ על פעולות וצור פיד חדש
3. מילוי: שם ההזנה (כאן למגירה הראשונה- מגירה -1 ותיאור קצר)

באותו אופן צור עוד חמישה הזנות. זכור כי השמות ישמשו להמשך פיתוח הקוד של ESP8266.

התשלומים מוכנים, אולם אין דרך קלה לנסות את כל הקריאות בו זמנית. לכן דרושים לוחות מחוונים.

שלב 7: חיבור ESP8266 עם Adafruit IO: יצירת לוח מחוונים

יצירת לוח המחוונים מתחילה בקטע לוחות מחוונים. לחץ על כפתור פעולות (בדומה לדף הזנות)-> צור לוח מחוונים חדש-> שם מילוי (במקרה זה: Your_Laundry_System) ותיאור קצר-> לחץ על כפתור צור. לאחר מכן תוכל להיכנס ללוח המחוונים.

בלוח המחוונים לחץ על צור כפתור חסימה חדש. ליישום זה אנו זקוקים לשלושה סוגים של בלוקים:

• 3x החלפה (להפעלה וכיבוי של חישה)
• מד 3x (מציג את הרמה בפועל במגירה/שקית כביסה)
• תרשים קווים 3x (מציג נתונים היסטוריים)

לְמַתֵג

1. לחץ על סמל Toggle.
2. בחר את ההזנה הראשונה/כבויה הראשונה, כלומר מגירה 1-און-אוף.
3. הוסף כותרת בלוק כלומר נקי חולצות- מגירה 1. לחץ על צור בלוק.

מקם את המתג בפינה העליונה של לוח המחוונים. באותו אופן חבר את שאר הזנות ON/OFF עם ה- Toogle.

מַד

1. לחץ על סמל מד.
2. בחר הזנת איסוף נתונים ראשונה: מגירה -1.
3. מילוי הנתונים בהתאם: לכותרת הבלוק כלומר: חולצות נקיות- מגירה 1, ערך מקסימלי למד (תלוי בעומק המגירה- במקרה זה 10), ערך אזהרה נמוך/גבוה (שינוי צבע המד).

הנח את המד על לוח המחוונים. באותו אופן חבר את שאר הזנות לאחסון הנתונים עם מד.

תרשים קו

1. לחץ על סמל תרשים הקו.
2. בחר נתוני אגרוף לאיסוף הזנה: מגירה -1.
3. שנה את שדה היסטוריית ההצגות ל -24 שעות, שנה את המקומות המרביים והעשיריים של ציר Y בהתאם לעומק המגירה.

הנח את תרשים הקווים בלוח המחוונים. באותו אופן חבר את שאר הזנות לאחסון הנתונים לתרשים הקווים.

לוח המחוונים הסופי מצורף בחלק התמונות. זכור שלוחות המחוונים מראים כמה מקום ריק עדיין נמצא בשקית הכביסה/במגירות.

שלב 8: חיבור ESP8266 ל- Adafruit IO: יצירת קוד לחיישנים אולטראסוניים

ראשית, יש צורך בספריית Adafruit MQTT. במטרה להתקין אותו פתחו את Arduino IDE-> כלים-> נהל ספריות והקלד בחיפוש: Adafruit MQTT. הספרייה צריכה להיות מותקנת במחשב שלך.

לאחר ההורדה המצורפת דוגמה של הקוד (כאן מצורף קוד לחיישן קולי שעובד בשקית הכביסה).

כדי להפוך אותו ליישם עבור התצורה שלך עליך לשנות את הפרטים הבאים:

• WLAN_SSID- שם רשת ה- WiFi שלך.
• WLAN_PASS- סיסמה לרשת ה- WiFi שלך.
• AIO_USERNAME- שם המשתמש שלך ב- Adafruit IO (משלב 4).
• AIO_KEY- מפתח IO של Adafruit (משלב 4).
• Adafruit_MQTT_Publish…. "/הזנות/שקית כביסה"- כאן עליך לשים את שם ההזנה שאליה יתפרסמו הנתונים.
• Adafruit_MQTT_Subscribe "/feeds/Bag-On-off"-כאן אתה צריך לשים את שם ההזנה, מה שמפעיל את החיישן.

לאחר מכן יש להעלות את התוכנית ל- ESP8266. יש צורך לשנות את שמות הזנות עבור מגירה 1 ומגירה 2.

הודעה חשובה: בגלל if (message == "ON") המערכת תמדוד את המרחק פעם אחת בלבד וכאשר כפתור לוח המחוונים ON/OFF יהיה במצב ON. כדי למדוד שוב משתמש צריך לכבות ולהפעיל שוב את החיישן בלוח המחוונים.

לאחר העלאת התוכנית לכל לוח מחוונים של ESP8266 אמורה להופיע קריאה מכל חיישן. ניתן להפעיל חיישנים מרמת לוח המחוונים. הכוונה של המערכת אפשרית גם מרמת היישומון IFTTT (שלב 13).

שלב 9: IFTTT, חבר את IFTTT ל- Adafruit

אזהרה: IFTTT אינו החיבור האמין ביותר בעת הפעלת יומן Google ודואר אלקטרוני באמצעות שלושה חיישנים המחוברים ל- Adafruit IO. עבור לשלב 14 למידע נוסף על זאפייר

IFTTT הוא שירות מבוסס אינטרנט היוצר תנאי פשוט "אם זה אז זה". זה עובד עם שירות מבוסס אינטרנט אחר כמו Gmail, פייסבוק, אינסטגרם וכו '. התנאי הפשוט מורכב מ"זה "שהוא למעשה הטריגר ו"זה" שהוא הפעולה הנדרשת לביצוע. יש ליצור יישומונים כדי שהתנאי הפשוט הזה יפעל בפלטפורמת IFTTT. פרויקט זה משתמש ב- Adafruit.io MQTT כענן להראות את רמת הבגדים בתיק הכביסה, ומגירות ואז IFTTT תקבל את ההדק מ- Adafruit.io לשלוח את התזכורת למשתמש באמצעות לוח השנה של גוגל או Gmail.

ראשית צור חשבון IFTTT באתר IFTTT. תתחבר לחשבון שלך. IFTTT דורש חיבור לחשבון Adafruit שבו לוח המחוונים נוצר. עבור לקישור הבא כדי להתחבר ל- Adafruit

לאחר מכן לחץ על התחבר, תועבר לדף האינטרנט של Adafruit ולחץ על אשר. עבור פרויקט זה IFTTT מחובר לחשבון Adafruit כפי שמוצג בתמונה. לאחר חיבור IFTTT לחשבון Adafruit, האפליקציות מוכנות ליצירה.

שלב 10: צור אפלט ב- IFTTT

פרויקט זה ניסה להתחבר לאפליקציית Gmail, Google Calender ו- IFTTT. להלן השלבים ליצירת Applet בפלטפורמה וליצירת הטריגר מ- Adafruit.

1. עבור אל היישומון שלי https://ifttt.com/my_applets ולחץ על יישום חדש

2. יופנה אל אם +זה ואז ללחוץ על +זה או לחץ על build על הפלטפורמה.

שלב 11: צור טריגר מ- Adafruit

עכשיו אתה יכול להתחיל להגדיר Applet משלך.

1. ראשית אם מפעילים, חפש בשירותים הקלד Adafruit, ולאחר מכן בחר מעקב אחר הזנה ב- IO של Adafruit

2. הגדר פרמטרים אחרים שם תווית הזנה, יחסי תווית הזנה וערך תווית הזנה. הגדר כמשתמש להתאמה אישית על ידי המשתמש כדי להקל אם יהיו שינויים הדרושים מאוחר יותר, אינך צריך לשנות זאת באמצעות הפלטפורמה.

3. לפרויקט זה ההזנה הנדרשת לפקח היא מגירה 1, מגירה 2 ושקית כביסה. למגירה 1 ולמגירה 2 יש מערכת יחסים של יותר מ -5 מה שמצביע על כך שהמגירה כמעט ריקה בעוד שלתיק הכביסה יש מערכת היחסים פחות מ -5 מה שמעיד על כך שהיא כמעט מלאה.

שלב 12: צור פעולה ל- Gmail, לוח השנה של Google והודעות לאפליקציית IFTTT

לבסוף הפעולות להגדרת IFTTT, עבור פרויקט זה יצרנו Applet ששולח דוא ל ל- Gmail ואירוע ליומן Google בכל פעם שהמגירה 1 או המגירה 2 ריקים או שק הכביסה מלא. להלן השלבים ליצירת הפעולה:

1. שירותי חיפוש פעולה Gmail, לוח שנה של Google והודעות

2. לאחר מכן תוכל לבחור מתפריט המשיכה, דוא ל או הוספת אירוע מהיר או לשלוח הודעה מאפליקציית IFTTT

3. לאחר מכן Apllets מוכנים, ניתן להוסיף כל טקסט נוסף על פי פרויקט yout עבור הדוא ל, אירוע o הודעה מאת IFTTT appl

שלב 13: בדיקה

כעת אנו בודקים את מערכת הכביסה שלנו. כפי שהוסבר דוא ל, או אירוע בלוח השנה וכן הודעה תתקבל על ידי המשתמש בכל פעם שאחת המגירות כמעט ריקה או שק הכביסה כמעט מלא.

עם זאת אנו מוצאים את הבעיה בעיכוב בקבלת דוא"ל או לוח שנה של Google ו- IFTTT שולחים רק הודעת דוא"ל אחת או אם גם אם מגירה 1 ו -2 וכן תיק כביסה מופעלים. יתר על כן, אין עיכוב משמעותי באפליקציית IFTTT במתן ההודעה. כפי שמוצג בתמונה כל שלוש ההודעות התקבלו בערך באותו הזמן. לכן אנו ממליצים להשתמש באפליקציית IFTTT לשימוש במערכת מסוג זה כדי להקל על העיכוב.

שלב 14: שימוש בשירות Zapier

מכיוון שהתמודדנו עם הבעיה ב- IFTTT שבה יש לנו עיכוב משמעותי ומקבלים הודעה אחת בלבד (או Gmail או לוח השנה של Google) שבה כל המגירות ושקית הכביסה מופעלות בפועל. הבעיה התייעצה עם Adafruit והם הציעו להשתמש ב- Zapier. כדי להשתמש ב- Zapier עליך להיות מוזמן מכיוון שהחיבור עם Adafruit IO עדיין נמצא בשלב הבדיקה (כרגע יש פחות מ -10 משתמשים פעילים). על ידי הפריסה נוכל לקבל הן אימייל והן לוח שנה של Google תוך 5 דקות (כל 5 דקות Zapier בודק אם הופיע ערך חדש בפיד שנמצא במעקב, אם כן, היישומון פועל). בנוסף, קיימת היסטוריית משימות בה אנו יכולים לעקוב אחר ההדק מ- Adafruit ל- Gmail ולוח השנה של Google.

בעיקרון זה אותו עיקרון עם IFTTT, שבו אתה צריך להגדיר את ההדק מ- Adafruit, לאחר מכן הגדר את ההזנה מלוח המחוונים שלך במקרה זה אם מגירה 1, מגירה 2 או שקית כביסה. מערכת היחסים נקבעת בהתקנת המסנן ובמצב שבו הגדרנו יותר מ- 6 למגירה ופחות מ -5 עבור גב הכביסה. לבסוף הגדר את הפעולה אם לשלוח דוא ל באמצעות Gmail או להוסיף אירוע מהיר.

שלב 15: הכוונת המערכת מרמת IFTTT

ניתן להפעיל את המערכת גם מ- IFTTT, מה שמספק למשתמש רמה של אוטומציה. על מנת לעשות זאת אנו יוצרים שתי יישומונים נוספים לכל חיישן- אחד המפעיל את החיישן והשני שמכבה אותו.

הפעלת יישומון

טריגר (אם)

1. סוג חלון שירות חיפוש: נתונים וזמן.
2. בחר אפשרות: כל יום בשעה.
3. הגדר ערך לשעה הדרושה (בדוגמה זו 21:00).

פעולה (לאחר מכן)

1. בחלון שירותי חיפוש הקלד Adafruit IO.
2. תווית שדה- שם ההזנה ON/OFF.
3. ערך: מופעל

מלא את שדה הכותרת של היישומון בשם היישומון והוסף תיאור קצר של האפלט. לחץ על שמור והפעל את היישומון.

כיבוי יישומון

שיבוט את היישומון שלך ושנה:

1. קטע טריגר: ערך הזמן עד 15 דקות מאוחר יותר (כלומר 21:15 אחר הצהריים).
2. סעיף פעולה: ערך: כבוי.

לחץ על שמור והפעל את היישומון.

באותו אופן ליצור יישומונים לשאר החיישנים. זכור- כדי לקבל הודעה מכל חיישן, לא רק מקריאת לוח המחוונים, אין להפעיל שני חיישנים בו זמנית (כלומר מגירה 1 מופעלת- 21: 00-21: 15, מגירה 2-9: 15-9: 30PM, כביסה- 9: 30-9: 45).

שלב 16: היקף עתידי: התעשת המוצר

ניתן לייצר את מכשיר ה- IoT שנבנה כאן בקלות בכמויות גדולות ולמכור לחברות שמוכרות בתים חכמים. זהו כלי מועיל לאנשים עם לוחות זמנים עמוסים או בבתים גדולים עם הרבה אנשים וחדרים. במקרה זה, לוח המחוונים יכול לכלול נתונים מכל החדרים של כל האנשים ובכך להקל על חייהם. מכיוון שזה אלחוטי לחלוטין ובכך ניתן להגדיל אותו בקלות לכל מספר מגירות הדרושות.

שלב 17: בעיות אפשריות שאתה עלול להתמודד איתן

1. אתה עשוי לראות את האולטראסוני שלך נותן ערכים אקראיים. זה בגלל שהעוצמה שלך אולי לא 5V. הדבר הבטוח ביותר הוא להשתמש בסוללות 9V ולהשתמש בפוטנציומטרים.

2. ודא שהקרקע זהה עבור חיישן ו- ESP, אחרת כל המערכת שלך לא תעבוד.

שלב 18: לקראת הסוף …

מערכת הכביסה הזו היא רעיון חדש. עדיין אין מוצר כזה בשוק. אז אם אתה רוצה את זה בבית שלך, אתה צריך לבנות אותו בעצמך. אנו מקווים שאתה מבין את ההוראות. זה היה רק תמצית של IoT ואלקטרונטיקה.

מערכת זו ממש קלה לשימוש. עם זאת, יש לה הנחיות שימוש. יש לשמור את הבגדים בפחים מקופלים, אחרת החיישן פשוט מרגיש מרחק לא נכון. לא מומלץ להשתמש בזה לבגדי חורף במגירות קטנות, מכיוון שהג'קטים מגושמים והסרת מעיל אחד או שניים פירושה שהמגירה ריקה. מה שאולי לא שימושי במיוחד.

במהלך עבודתנו השתמשנו במקורות הבאים, שיכולים להיות שימושיים להבנה מעמיקה יותר של הפרויקט:

learn.adafruit.com/mqtt-adafruit-io-and-yo…

www.instructables.com/id/Distance-Measurem…