בניית מכשירי הומי עבור IoT או אוטומציה ביתית: 7 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:15

מדריך זה הוא חלק מסדרת DIY אוטומציה ביתית שלי, עיין במאמר הראשי "תכנון מערכת אוטומציה ביתית DIY". אם אתה עדיין לא יודע מה זה הומי, תסתכל על homie-esp8266 + homie של מרווין רוג'ר.

יש הרבה חיישנים. אני מכסה את הדברים הבסיסיים ביותר על מנת לתת לקורא את הדרישות להתחיל בבניית "משהו". זה אולי לא מדעי רקטות אבל זה אמור לפעול.

אם אין לך את החלקים, היזהר מההנחיה הקרובה שלי בנושא "רכישת חלקים אלקטרוניים מאסיה".

תן לי להוסיף כמה מילות באז: IoT, ESP8266, Homie, DHT22, DS18B20, אוטומציה ביתית.

הנושא אמור להיות די ברור עכשיו:-)

כמו כן, ההנחיה הזו זמינה כעת גם מהדף האישי שלי:

שלב 1: תחילת העבודה

מוסכמות

מדריך זה משתמש בשיבוטים D1 Mini. אלה הם בקרי תואם Arduino המאפשרים WiFi באמצעות שבב ESP8266. הם שולחים בגודל צורה מאוד קטן (~ 34*25 מ מ) והם זולים לכלוך (~ 3-4 $ לשבוטים).

אני אדגים כל בנייה באמצעות D1 מיני, לוח לחם וכמה חיישן. אני כולל שטר של חומרים (BOM) עבור כל אחד, אבל אני מדלג על דברים ברורים כמו חוטי מגשר ולוח לחם (מיני או מלא). אתמקד ב"חלקים פעילים ".

עבור חוטים/כבלים בדיאגרמות (ספריית Fritzing + AdaFruitFritzing), השתמשתי:

• אדום/כתום להספק, בדרך כלל 3.3V. לפעמים זה יהיה 5V, היזהר.
• שחור לקרקע.
• צהוב לאותות נתונים דיגיטליים: ביטים נוסעים וניתן לקרוא אותם כפי שהם על ידי שבבים.
• כחול/סגול לאותות נתונים אנלוגיים: אין כאן סיביות, רק מתח פשוט שיש למדוד ולחשב כדי להבין מה קורה.

הומי ל- ESP8266 כולל עשרות דוגמאות, שם התחלתי לבנות את זה שניתן להנחות.

לוח לחם

ה- D1 ידידותי למדי ללוח הלחם אך יחסוך רק שורה אחת של סיכות למעלה ולמטה. בכל דוגמא תהיה ה- D1 בצד ימין והרכיבים בצד שמאל. מסילות החשמל העליונות והתחתונות ישמשו לנשיאת 3.3V או 5V.

הערה

דוגמאות הומי בנויות כרישומי ".ino" עבור Arduino IDE. הקוד שלי בנוי עם זאת כ- ".ccp" עבור PlatformIO.

זה ישנה מעט מאוד היות ששרטוטים פשוטים מספיק להעתקה/הדבקה אשר יהיה הכלי שבחרת.

שלב 2: טמפרטורה ולחות: DHT22 / DHT11

בניית המכשיר

ה- DHT22 משתמש ב:

• סיכה דיגיטלית אחת לתקשורת עם הבקר, חבר אותה ל- D3
• שני חוטים להספק (3.3V או 5V + GND)
• יש להשאיר את הסיכה הדיגיטלית גבוהה (מחוברת לחשמל), לשם כך אנו משתמשים בנגד בין מסילת הכוח לבין סיכת הנתונים

קוד

ניתן להוריד את פרויקט PlatformIO מ:

הדוגמה המקורית של הומי נמצאת כאן (אך אינה משתמשת בחיישן):

עבור DHT22, השתמש בספריית חיישני DHT (ID = 19)

בום

• בקר: Wemos D1 Mini
• התנגדות: 10KΩ

• חיישן: (אחד מאלה)

  • DHT22: השתמשתי בסוג של 4 סיכות הדורש נגד נוסף. ישנם 3 פינים מודולים משלוח כמו SMD הכולל את הנגד.
  • DHT11: זה זול יותר אך פחות מדויק, בדוק את הדרישות שלך

שלב 3: טמפרטורה עמידה במים: DS18B20

בניית המכשיר ה- DS18B20 משתמש ב:

• סיכה דיגיטלית אחת לתקשורת עם הבקר, חבר אותה ל- D3
• שני חוטים להספק (3.3V או 5V + GND)
• יש להשאיר את הסיכה הדיגיטלית גבוהה (מחוברת לחשמל), לשם כך אנו משתמשים בנגד בין מסילת הכוח לבין סיכת הנתונים

ה- DS18B20 הוא חיישן בעל 1 חוטים. הוא משתמש באוטובוס וככזה חיישנים מרובים יכולים להשתמש בסיכת נתונים אחת.

אפשר גם לא להשתמש 3.3V/5V כדי להפעיל את החיישן, זה נקרא מצב כוח טפילי. עיין בגיליון הנתונים לפרטים.

קוד

ניתן להוריד את פרויקט PlatformIO מ:

בדומה ל- DHT22, הדוגמה המקורית של הומי נמצאת כאן (אך אינה משתמשת בחיישן):

לאוטובוס חד-חוטי, השתמש בחבילה OneWire (ID = 1)

עבור DS18B20, השתמש ב- DallasTemperature (ID = 54)

בום

• בקר: Wemos D1 Mini
• התנגדות: 4.7KΩ
• חיישן: DS18B20, בתמונה הוא עמיד למים
• 3 פינים מסוף בורג כדי להקל על חיבור הכבל ללוח הלחם

שלב 4: אור: פוטוזיסטור / תא (דיגיטלי: הפעלה / כיבוי)

בניית המכשיר

(מצטער, אין לך רכיב Fritzing לתא הדיגיטלי)

המודול הדיגיטלי של תאי הצילום משתמש ב:

• סיכה דיגיטלית אחת לתקשורת עם הבקר, חבר אותה ל- D3
• שני חוטים להספק (3.3V + GND)

אפשר להשתמש בתא פוט אנלוגי אבל זה לא מתועד כאן, עיין במאמר מצוין של Adafruit "שימוש בתא".

הערה: בדוגמה זו יש פוטנציומטר בלוח החיישנים. הוא משמש לקביעת הגבול בין אור "ל"אור" כהה. כאשר קריאת נורית אחת כבויה, לכן קריאה 0 פירושה אור אם היא דולקת.

קוד

ניתן להוריד את פרויקט PlatformIO מ:

בום

בקר: Wemos D1 Mini

חיישן: מודול זיהוי אור רגיש / אור

שלב 5: אור: פוטוזיסטור / תא (אנלוגי)

בניית המכשיר

החיישן האנלוגי של תאי פוטו משמש כנגד. הוא יתחבר בין כניסת אנלוגי לבין 3.3V.

נגד ממוקם בין GND לבין סיכת הנתונים ליצירת מחלק מתח. המטרה היא ליצור מגוון ערכים ידוע:

• אם אין אור, תא פוטוס בעצם יחסום את VCC, ובכך יחבר את GND לפין הנתונים שלך: פין יקרא כמעט 0.
• יש הרבה אור בהיר, תא פוטו יאפשר ל- VCC לזרום לסיכת הנתונים: הפין יקרא מתח כמעט מלא וככזה קרוב למקסימום (1023).

הערה: ערכי פינים אנלוגיים נקראים בטווח 0-1023 באמצעות analogRead. זה לא מעשי להתמודד עם ערכי 1 בתים, בשביל זה פונקציית המפה של Arduino תעזור להפחית מ- 0-1023 ל (למשל) 0-255.

לכיול ערכי min/max לחיישן שלך, השתמש בסקיצה כמו זו של Arduino.

קוד

ניתן להוריד את פרויקט PlatformIO מ:

בום

• בקר: Wemos D1 Mini
• חיישן: התנגדות תלויה באור (LDR) / פוטורססיסטור
• הנגד: 1K או 10K, צריך לכייל על סמך התא שלך

הפניות

• קוד מקור שרת PiDome למצב התאורה של מיקום
• Adafruit "שימוש בתא צילום"
• "פוטוריסטורים" כאן במדריכים
• איזה "מדריך צילומים" מטורף לעזאזל אם אתה רוצה קצת מתמטיקה וגרפים

שלב 6: גלאי אופטי: QRD1114

בניית המכשיר

קוד

בום

הפניות

• מחשוב פיזי: QRD1114 כולל קוד לדוגמא לקריאת חיישן והפסקת שימוש עבור מקודד סיבובי + עיצוב מדויק של PCB
• מדריך חיבור גלאי אופטי QRD1114 ב- Sparkfun

שלב 7: מילים אחרונות

מדריך זה הוא קצר מאוד להסברת ניטור בסיסי.

כדי להמשיך הלאה נצטרך לחבר ממסרים, פולט IR … אני מקווה שזה יכוסה בהמשך ככל שהזמן הפנוי יאפשר לי. ההבדל העיקרי הוא שלא רק "נקרא" (האם יש אור?) אלא גם "נכתוב" (נדליק אור!).