כפתור מקשים DIY לאינטרנט הדברים: 6 שלבים (עם תמונות)

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

היי מייצרים, זה יצרנית moekoe!

במדריך זה אני רוצה להראות לך כיצד להביא יותר נוחות ויוקרה לבתיך. כשאתה קורא את הכותרת, אתה עשוי לנחש מה נבנה כאן. כל מי שיבקר בחנות המקוונת של אמזון לפחות פעם אחת, יעמוד בפני הדבר הקטן הזה שנקרא אמזון דשבוטון. עם מכשירים אלה המונעים באמצעות סוללות, אותם תוכל להדביק בכל מקום בבית, ניתן לסדר מחדש מוצר שצוין בלחיצת כפתור אחת.

בדרך זו אנו הולכים להכין משהו דומה, אך מבלי לסדר מחדש דבר על אמזון. אנחנו הולכים לשלוט באינטרנט של הדברים או לתת לזה לקרוא לדברים של אינטרנט - רק בגלל שה- IoT נמצא בפה של כולם וטוי נשמע לי יותר מיוחד … ומה הדברים של האינטרנט יכולים להיות תלוי בך. אתה יכול לשלוט בכל מה שיש לו לפחות חיבור wifi. במקרה שלי, אני רוצה לשלוט במכשירי הבית החכם שלי כמו אורות, רדיאטורים וסצנות על ידי חיבורו למסגרת הקיימת של Apple HomeKit.

אז למעשה, מטרת הפרויקט היא לבנות מכשיר אלקטרוני עם PCB בעיצוב עצמי שתופס את ההיבטים הבאים:

• פשוט ככל האפשר על ידי הכנסת כפתור שליטה אחד בלבד
• קטן ככל האפשר
• כמה שיותר מהר כדי למזער חביון
• נייד ככל האפשר, או תנו לנו לקרוא לזה מופעל באמצעות סוללה
• וכמו כן, זה צריך להיות בעל חיבור wifi

התוצאה באופן כללי מורכבת מ- PCB עם יחידת ויסות מתח, מיקרו -בקר, סוללת LiPo וכפתור פשוט. במהלך פרק זמן קצר אני מייעל את לוח הלוח המחוונים פעמיים, כך שאנו נמצאים בגרסה השלישית של ה- PCB עד עכשיו.

אם אתה רוצה לראות את ההתנהגות של הדבר הקטן הזה, בדוק את הסרטון הזה באינסטגרם שלי. יש הרבה סרטונים של לחצני המקשים בפעולה וכיצד הם בנויים. אז, לכולכם שרוצים לראות יותר, תוכלו למצוא הכל כאן @maker.moekoe.

שלב 1: דברים שתצטרך

כדי לבנות כפתור מקש IoT משלך אתה צריך רק כמה רכיבים. למרות שיש הבדלים קלים בין גרסה לגרסה, החלק המסדיר את המתח נשאר אותו דבר. עבור כל הגרסאות תצטרך:

• ווסת מתח LDO 3, 3v LDO
• 2x 1µF 1206 קבלים SMD

בנוסף לגרסה העגולה או הגמישה (החלק השמאלי של התמונה למעלה):

• PCB (גרסה 1 או 2)
• ESP8285-M3
• מחבר ליפו JST PH-2 90 °
• סוללת ליפו 100mAh במידות 25x12 מ"מ
• כפתור SMD 3x6 מ"מ

או בנוסף לגרסת תא המטבעות (חלק ימני של התמונה למעלה):

• PCB (גרסה 3)
• ESP8266-07S
• WS2812b rgb (w) LED
• 0, 1µF 1206 קבלים SMD
• כפתור SMD 6x6 מ"מ
• מחזיק תאי מטבע 2450
• סוללת מטבע LIR2450

כמובן, אתה יכול לחשוב על דיור קטן ללחצן המקשים. רעיון פשוט ניתן למצוא בשלב החמישי של מדריך זה.

שלב 2: לוח מעגלים מודפסים

כשהתחלתי עם דבר הכפתור הזה, יצרתי את גרסת ה- pcb ללא מבצעים - רק חיברתי את החלקים הספורים עם עקבות חשמליים. לא הייתי ממליץ על גרסה זו מכיוון שזו הייתה הטיוטה הראשונה והיא אינה מפותחת כמו האחרים. להלן סיכום קטן של שלוש הגרסאות:

גירסה 1 הייתה הטיוטה האחרונה הראשונה שלי שיש לה כמה דברים לייעל. אולי אעדכן אותו בעתיד אבל הוא כבר עובד. ה- PCB בעל הממדים החיצוניים של 24x32 מ מ. הוא מופעל על ידי סוללת LiPo קטנה ויש לו רק יחידת ויסות מתח להפעלת ה- ESP8285-M3. הסוללה נדבקת עם קלטת כפולה בחלק התחתון של כפתור המקש.

גרסה 2 מורכבת מצורה חיצונית נוספת של ה- PCB. הוא עגול בקוטר 30 מ מ וכולל מטוס קרקע על שני שלישים מהשטח. השליש השני הוא האנטנה של המיקרו -בקר ואין לחפוף אותו עם כל עקבות או אותות קרקע כדי להפחית הפרעות. הסכימה זהה לגרסה אחת. ובדיוק כגרסה אחת היא מבוססת על ESP8285-M3.

לגרסה 3 יש גם צורה חיצונית נוספת. ההבדל העיקרי הוא שהוא מופעל על ידי סוללת LIR2450 רגילה הניתנת להחלפה בקלות אם היא מתרוקנת ולכן ה- PCB חייב להיות קצת יותר גדול מהגרסאות האחרות. בנוסף, הוא מורכב מ- WS2812b rgb (w) שהוביל למידע על דברים שונים. יתר על כן ובניגוד לשתי הגרסאות האחרות הוא מבוסס על ESP8266-07S.

אז פשוט בחר גרסה מהקבצים המצורפים ובצע את ההזמנה בחברת ה- PCB האהובה עליך.

אני בהחלט ממליץ על גרסה שנייה, מכיוון שהיא המפותחת מכולם והגודל הקטן של 30 מ מ בלבד נוח מאוד לדעתי. אם ברצונך לקבל יותר תכונות בדבר הקטן הזה, עיין בגירסה השלישית, אך גירסה זו עדיין בעיצומה וייתכן כי יש לבצע אופטימיזציה בהיבטים מסוימים …

שלב 3: השלם את ה- PCB שלך

אם אתה מחזיק את ה- PCB בידיים, הגיע הזמן להלחם אליו את הרכיבים. לשם כך, אתה יכול להשתמש בכל הטכנולוגיה שאתה אוהב. במקרה שלי הלחמתי את הרכיבים בעזרת הדבקת הלחמה וטכנולוגיית ריפלוד. לשם כך תזדקק למעט הלחמה במזרק, תחנת הלחמה מחודשת (או משהו כמו אקדח אוויר חם) או תנור. כמו שמוצג בסרטון זה (לגרסה שתיים) או בסרטון למעלה (לגרסה שלוש), עליך להעביר מעט מהדבק הלחמה לכל כרית תיל SMD לפני שתמקם את הרכיבים בחלל המסופק. בסרטון לגרסה שתיים הוא מוצג עם מתקן וחצי אוטומטי למחצה אך הרכיבים המיושמים גדולים מספיק כדי להלחם אותם באופן ידני לחלוטין כמו שמוצג בסרטון העליון לגרסה השלישית.

לאחר מכן תוכל להכניס את הלוח לתנור או להלחים בעזרת הטכנולוגיה שבחרת. תהליך זה מוצג גם כצירוף זמן בסרטון העליון.

כמובן שזה צריך להיות אפשרי גם במגהץ רגיל, אבל אני חושב שזו לא תהיה הדרך הקלה ביותר וצריך להתאזר בסבלנות רבה.

שלב 4: מהבהב ה- ESP

אולי מהבהב המיקרו -בקר במחשב הלוח אינו החלק הקל ביותר. אבל לכן שכפתור המקף צריך להיות קטן ככל האפשר, יש בו גם כמה שפחות מרכיבים. כדי להבהב אותו, ישנם שלושה דברים חשובים שכדאי שתשתמש בהם.

• יש לקצר את מגשר רפידות החוט GPIO0 (PROG לגרסה שלוש) בכדי להכניס את ה- ESP למצב תכנות. זכור כי המיקרו -בקר לא יתחיל כרגיל עם משטח חוט מקוצר GPIO0/PROG.
• עליך לחבר את ארבע כריות החוט (3, 3v - gnd - rx - tx) למתאם FTDI חיצוני. אם תעשה זאת, אינך צריך להלחים אליו כמה חוטים. מכיוון שיישרתי את ארבע רפידות החוטים בגודל 2, 54 מ"מ, אתה יכול לקחת סיכה עם 4 פינים, לחבר אותה עם כבלי מגשר למתאם FTDI וללחוץ עליה כנגד כריות החוט בזמן העלאת הסקיצה. ומכיוון שתמונה שווה מאלף מילים, הוספתי אחת המציגה את התהליך הזה.
• מיד לאחר הופעת הודעת ההעלאה בתוך Arduino IDE, עליך ללחוץ פעם אחת על כפתור האיפוס (זהו הלחצן THE - הכפתור היחיד בלחצן המקף). לאחר מכן הנורית הכחולה ב- ESP אמורה להבהב כמה פעמים עד שהיא מהבהבת ללא הרף בזמן שסרגל ההעלאה בתוך ה- Arduino IDE מתמלא.

כפתור המקשים שלי משולב במסגרת Apples HomeKit לשליטה על דברים שונים בבית שלי. לא אפרט כיצד להתקין אותו או כיצד הוא פועל מכיוון שזה יעלה מעבר להיקף. אם אתה רוצה לעשות את זה באותו אופן אתה יכול להתייחס לעבודה המדהימה של KhaosT, שעבד על יישום node.js של שרת האביזרים HomeKit, שבו השתמשתי גם כן. למי שישתמש בו צירפתי את הקובץ Dashbutton_accessory.js.

עם זאת אפשר לשלב את כפתורי המקשים ביישום בית חכם קיים אחר, או אפילו יותר. קוד Arduino המצורף עובד עם MQTT, שיפעל כמעט עם כל יישום בית חכם.

אם ברצונך להתחיל בקוד Arduino המצורף, הוסף את אישורי ה- WiFi שלך ואת כתובת ה- IP של מתווכי MQTT בשורות הקוד הבאות:

const char* ssid = "XXX";

const char* password = "XXX"; const char* mqtt_server = "192.168.2.120";

המערכון פשוט מעיר את ה- ESP ממצב שינה עמוקה כאשר לוחצים פעם אחת על כפתור האיפוס. לאחר מכן הוא יתחבר לרשת ה- wifi המצוינת וכן לברוקר MQTT, לפני שהוא מפרסם הודעה פשוטה (כמו '1' בודדת) לנושא המוגדר. לאחר מכן ESP חוזר למצב שינה עמוקה. אם הרשת שלך לא תהיה נגישה ל- ESP, היא תחזור למצב שינה תוך שש שניות, אך כמובן מבלי לפרסם דבר. זה רק כדי למנוע שהסוללה תתרוקן מהר מאוד.

שלב 5: הדפס דיור

כפתור המקש אמור לפעול כבר כשהגעת לשלב זה. אבל הוא אמור לקבל מארז קטן כדי למנוע נזקים מסוימים במחשב הלוח או האלקטרוניקה. כמובן שזה החלק היצירתי של מדריך זה. אז, אם אתה רוצה, אתה יכול לעצב בית משלך ולהדפיס אותו על מדפסת התלת מימד שלך כמוני. אתה יכול להתחיל מאפס או שאתה יכול להשתמש בתיק שלי ולהוסיף כמה שינויים. ברור שניתן למצוא את הדיור ב- Thingiverse, אבל צירפתי את הקבצים גם כאן.

המארז או ליתר דיוק - המכסה לגרסה 3 עדיין לא מוכן, אך אעדכן אותו בהקדם האפשרי.

שלב 6: ליהנות ולהיות יצירתיים

אז, אני מקווה שאתה יכול להחליף את האורות בלחיצת כפתור אחת עכשיו!

לפחות, החישובים שלי הראו כי קיבולת הסוללה של גרסה אחת ושניים תגיע עד 150 יום עם הערכים הבאים:

• קיבולת LiPo של 105mAh
• זרם עומס של 70mA
• זרם שינה עמוק של 20µA
• זמן פרסום של 3 שניות
• כפתור אינטרוול של 2 לשעה (זה יותר ממה שהוא יגיע אי פעם, אני מניח)
• גורם אובדן הסוללה של 30% (שהוא גם גבוה מאוד)

אורך חיי הסוללה של גרסה 3 צריך להיות לפחות זהה, ואילו יש לו קיבולת של 120 מיליאמפר / שעה. עם זאת, יש לו את ws2812 הוביל על הסיפון, אשר ימשוך קצת זרם גם כן.

עכשיו זה תלוי בך! מקווה שנהנתם לקרוא את המדריך הזה או אולי נהניתם לבנות דבר קטן ונחמד כל כך.

ניתן למצוא את זה ואפילו פרויקטים מגניבים אחרים בדף GitHub שלי makermoekoe.github.io. לעדכונים אחרונים אתה יכול לעקוב אחריי באינסטגרם.

אם יש לך הצעות או שמשהו לא ברור לך, אל תהסס לשאול אותי בתגובות למטה או לכתוב לי הודעה קצרה.

בברכה

יוצר moekoe