ESP8266-01 IoT nutikas taimer koduautomaatika jaoks: 9 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:49

UUENDUSED

30.09.2018: püsivara värskendati versioonile 1.09. Nüüd Sonoffi põhitoega

10.1.2018: püsivara versiooni 1.10 prooviversioon on saadaval probleemidega ESP8266-01 testimiseks

Kuna uued moesõnad on asjade Internet (IoT) ja koduautomaatika, otsustasin vaadata oma kodu ja selle ümbruse praeguseid esemeid, mida juhitakse mingisuguse seadme kaudu. Asjad, mis jäid silma, on järgmised:

• Basseini pump
• Basseini vee täiteaine
• Bassein ja ümbritsevad tuled
• Teleri/meelelahutussüsteemi kapi tuled

Nende seadmete juhtimiseks kasutatakse tavalisi pistiktaimerid. Igal seadmel on oma taimer ja need asuvad erinevates kohtades. Miks ma siis valisin need esemed asjade Interneti või koduautomaatika projektidega alustamiseks, võite küsida?

Lõuna -Aafrikas elamine tähendab, et elektrikatkestused on tavalised. Kodu statistika kohaselt oli mul viimase aasta jooksul 35 elektrikatkestust, kokku 40 tundi. See pole tavaliselt probleem, kuna kõik praegu paigaldatud taimerid on varustatud varupatareiga, et hoida elektrikatkestuste ajal aega. Kuid on mõningaid probleeme:

• Need varupatareid peavad vastu vaid aasta või kaks, siis tuleb taimer välja vahetada. Taimerid on konstrueeritud nii, et taimer tuleb hävitada, et pääseda juurde sisemisele Ni-Cad akule.
• Iga kord, kui toide katkeb, tuleb vigase patareiga taimerid ümber programmeerida ja määrata aeg.
• Taimeri füüsiline asukoht, kui see on pistikupessa ühendatud, muudab peaaegu võimatuks taimerit ülevalt vaadatavate LCD -ekraanide lugemise. See tähendab, et taimer tuleb vooluvõrgust lahti ühendada või pean pärast voolukatkestust taimerite seadistamiseks või reguleerimiseks põrandale pikali heitma.

Ülaltoodud põhjustel otsustasin testida võimalust asendada taimerid IoT Smart Timeriga, mis on ühendatud kohaliku koduvõrguga.

Idee oli kujundada eraldiseisev taimer, mis suudab:

• Interneti automaatne reguleerimine (IoT)
• Töötab ilma kasutaja toiminguteta (nutikas)
• Lülitage väljund sisse/välja vastavalt määratud kellaaegadele (taimer)
• Programmeeritav ja võrgu kaudu juhitav (koduautomaatika)

Samm: ESP8266-01 disain

Disain tehti ESP8266-01 WiFi-mooduli abil, kuna see oli mul saadaval. Lihtsamal kujul on ESP8266-01 nelja sisend-/väljundtihvti:

• GPIO0
• GPIO2
• TX
• RX

ESP8266-01 Toiterežiimid

I/O-kontaktide loogilist olekut kasutatakse selleks, et määrata, millises režiimis ESP8266-01 käivitub. Esimese sammuna tuli kindlaks teha, millist I/O kontakti saab kasutada väljundrelee juhtimiseks.

• Normaalseks sisselülitamiseks peavad GPIO0 ja GPIO2 olema seadistatud loogikale HIGH. Seega on selge, et neid kahte tihvti ei saa kasutada digitaalse väljundina.
• Tx tihvt on seatud sisselülitamisel väljundiks ja väljund kõrgeks. See Tx -pin edastab ka mõningaid jadaandmeid sisselülitamise ajal. Seega ei saa seda tihvti ka väljundina kasutada.

Ainus järelejäänud tihvt on Rx -tihvt. See tihvt on sisendiks sisselülitamisel ja seda ei pea sisselülitamisel kõrgele tõmbama. See tihvt on seega kõige sobivam väljundnõelana kasutamiseks.

Käivitamine

ESP8266-01 õige käivitusrežiimi tagamiseks sisselülitamise ajal tõmmatakse 10K takistite abil kõrged järgmised tihvtid:

• GPIO0
• GPIO2
• RST
• CH_PD

See tagab, et seade käivitub iga kord õigesti.

Väljundrelee

RX on ainus väljundina kasutamiseks sobiv tihvt. Seda tihvti kasutatakse seega väljundrelee juhtimiseks NPN -transistori kaudu. Lisati tavalised hooratta diood ja transistori baastakistid.

MODE/SET nupp

Nupp on ühendatud GPIO2 -ga ja vabastatud nupuga tõmbab 10K takisti GPIO2 kõrgele. Nupu vajutamisel tõmmatakse GPIO2 0V -le.

Seda nuppu kasutatakse kahe funktsiooni jaoks:

• Esialgne seadistus seadme ühendamiseks kohaliku WiFi -võrguga
• Väljundi käsitsi juhtimiseks tavapäraste toimingute ajal

Näidik LED

LED on ühendatud GPIO0 -ga ja näitab järgmist:

• Esmakordsel sisselülitamisel vilgub FAST, et näidata WiFi seadistusrežiimi
• Vilgub aeglaselt, kui seadme aega pole määratud
• näitab väljundrelee On/Off olekut

Samm: toiteallikas

Kasutan IoT nutikat taimerit erinevatel pingetasemetel, seega on saadaval kaks toiteallika valikut:

12 - 24V alalisvool

Kasutatav alalis-alalisvoolu muundur sobib kuni 28 V alalisvoolu toiteks. Muunduri väljund on reguleeritav ja seadistatud 5V -le. Seda tuleb teha enne ESP8266 mooduli ühendamist.

Toite sisendi vastupidise polaarsuse eest kaitsmiseks lisati diood.

Selle valiku puhul suutsin eBayst hankida väikese 220V/5V lülitusrežiimi toiteallika.

Olenemata sisendpingest vajab IoT Smart Timer kahte toiteallikat:

5V raudtee

Mõlema valiku korral saadakse 5 V alalisvool lülitiga toiteallikast, mitte lineaarsest regulaatorist. See tähendab, et toiteallikas tekitab minimaalset soojust. Väljundrelee juhtimiseks kasutatakse 5V

3.3V raudtee

ESP8266-01 3.3V on saadud ASM1117 3.3 regulaatorist. ASM1117 3.3 on lineaarne regulaator ja suudab taluda kuni 500 mA. Tekkinud soojuse määrab aga ASM1117 sisendpinge. Kuumuse vähendamiseks saab ASM1117 toite 5V rööbastelt.

Müra filtreerimine

Pinge pulsatsiooni vähendamiseks ESP8266-01 -le on 3.3V rööp varustatud 100 - 1000uf kondensaatoriga. Nii 5V kui ka 3,3 V rööpaid kaitsevad kõrgsageduslike häirete eest ka 0,1uf kondensaatorid.

Samm: PC -plaadi kokkupanek

Arvuti pardal on kasutatud Eagle'i vabavara versiooni. See on ühepoolne plaat, mida saab hõlpsasti kodus teha, kasutades tooneri ülekandemeetodit.

Kui PC -plaat on valmistatud, pange PC -plaat kokku järgmises järjekorras:

• Jootke ASM1117 regulaator ja kolm 0,1uf SMD komponenti plaadi jooteküljele
• Lisage üksik hüppaja plaadi komponentide poolele
• Jootke takistid ja dioodid oma kohale
• Lisage ESP8266-01 mooduli päised
• Lisage LED -i ja nupu päisepoldid
• Lisage kruviklemmid
• Ühendage päise tihvtide abil DC/DC muundur plaadiga.
• Jootke relee oma kohale
• Täiendage plaati, jootes transistori ja 100uf kondensaatori.

Kui kõik komponendid on plaadile joodetud, kontrollige kõiki jootepunkte ja veenduge, et padjade vahel poleks lühiseid.

! ! ! TÄHTIS MÄRKUS! ! ! Tagamaks, et PC -plaat suudab väljundkontaktidel toime tulla suurte vooludega, kandke releekontaktide ja kruviklemmide vahelistele radadele korralik kogus jootet

4. samm: PC -plaadi testimine

! ! ! Enne jõu rakendamist! ! !

Eemaldage seadmest ESP8266-01 moodul. Selle eesmärk on vältida ASM1117 regulaatori ülekuumenemist enne 5 V toite reguleerimist.

Pärast kokkupanekut pole palju teste teha. Kõige olulisem samm on õige pingetaseme tagamine.

• Kandke seadmele 12–24 V alalisvoolu.
• Mõõtke alalisvoolu/alalisvoolu muunduri väljundpinget
• Reguleerige muunduri väljund vahemikku 5,0–5,5 V.
• Järgmisena mõõta 3,3 V toiteallikat.
• Kui toiteallikad on korras, eemaldage seadmest toide

Nüüd saate sisestada ESP8266-01 mooduli lisatud päistesse.

! ! ! Märge !

Kui olete IoT -taimerit testinud ja see töötab, kasutage PC -plaadi jootekülje katmiseks läbipaistvat lakki. See hoiab ära radade oksüdeerumise ja tagab täiendava isolatsiooni releekontaktide ja ülejäänud vooluringi vahel

5. samm: ümbris

Korpus ei ole nii oluline, kui PC -plaat ja kogu juhtmestik mahuvad sinna korralikult ja turvaliselt.

Ehituse hõlbustamiseks olen koostanud kaabli, mille külge on ühendatud LED ja nupp MODE/SETUP. See andis mulle rohkem paindlikkust LED -i ja nupu korpusele paigaldamisel. See kaabel ühendatakse seejärel PC -plaadi päisesse.

Fotodel on näha üks 12V seadmetest, mida kasutatakse LED -tulede jaoks.

6. samm: ESP8266-01/NodeMCU programmeerimine

ESP8266-01 programmeerimiseks peate esmalt seadistama Arduino IDE. Ma ei lähe nendesse üksikasjadesse, kuna sellel teemal on saadaval palju suurepäraseid juhendeid. Olen valinud viitamiseks Instructables'is järgmised lingid, ilma autoritele konkreetse korralduseta. Täname nende individuaalsete juhiste eest.

Järgige seda ESP8266 ja Arduino IDE, et seadistada Arduino IDE ESP8266 mooduli jaoks.

Järgmisena vajate programmeerijat ESP8266 programmeerimiseks. Siin on kaks linki:

Arduino Uno kasutamine

DIY programmeerimisnõukogu

Raamatukogud

Koodi kompileerimiseks peate installima täiendavaid teeke. Jällegi vaadake seda juhendit:

Installige ja kasutage Arduino raamatukogusid

Ma ei mäleta, milliseid raamatukogusid ma pidin installima, kuid ma tean, et WiFiManager tuleb eraldi alla laadida. Olen need lisanud faili Libraries.zip.

Samm: esmakordne seadistamine

IoT Smart Timer tuleb esmakordsel kasutamisel ühendada WiFi -võrguga. Selle ülesande täitmiseks kasutatakse WiFiManageri teeki, nii et SSID -d ega paroole pole vaja koodi sisestada.

Järgige neid mõningaid samme:

• Lülitage seade sisse
• LED hakkab kiiresti vilkuma
• Vajutage nuppu MODE/SETUP
• Kui LED kustub, vabastage nupp
• Oodake mõni sekund, seejärel avage nutitelefoni või seadme WiFi -ühendused
• Nähakse uut WiFi -võrgusõna nimega IoT Timer
• Valige see pääsupunkt
• Logige IoT -taimerisse sisse (parooli pole vaja)
• Oodake, kuni teie seade on ühendatud IoT Timer võrguga
• Avage mis tahes Interneti -brauser
• Sisestage aadressiribale järgmine IP -aadress - 192.168.4.1
• Avaneb WiFiManageri konsool
• Valige WiFi seadistamine
• Kuvatakse saadaolevate WiFi -võrkude punktide loend
• Valige vajalik WiFi -võrk ja sisestage parool
• Seejärel sisestage IP -aadress, mida soovite kasutada IoT -taimeriga ühenduse loomiseks
• Sisestage vaikevärava IP -aadress ja seejärel mask
• Kui kõik seaded on tehtud, klõpsake nuppu Salvesta
• Avaneb uus aken, mis kinnitab uute mandaatide salvestamist
• Sulgege brauser

Pärast salvestamist lülitatakse IoT -taimerivõrk välja ja seade proovib teie WiFi -võrguga ühendust luua.

• Ühendage oma nutitelefon või seade samasse WiFi -võrku, mida kasutati IoT -taimerina.
• Avage oma brauser
• Sisestage aadressiribale oma IoT -taimeri IP -aadress
• Avaneb IoT -taimeri konfiguratsioonileht

Teie Interneti -taimer on nüüd kasutamiseks valmis

8. toiming: IoT -taimeri seadistamine

IoT taimeri sisseehitatud veebileht koosneb viiest osast:

Olek

See näitab seadme nime, samuti taimeri praegust aega ja väljundi olekut

Lisaks on selles jaotises seadistatud taimeri töörežiim. Režiime on kolm:

• Automaatväljundit juhivad erinevad taimeriprogrammid
• Sees - Väljund on sunnitud SISSE ja jääb sisse, kuni režiimi muudetakse
• Väljas - väljund on sunnitud VÄLJAS ja jääb välja lülituma, kuni režiimi muudetakse.

Programmid

See jaotis sisaldab taimeri sisse- ja väljalülitusaegu. Saadaval on seitse programmi ja iga programmi saab seadistada individuaalselt.

Enne järgmise programmi muutmist vajutage nuppu SALVESTA, et salvestada praeguses programmis tehtud muudatused.

Nupu funktsioon

Nuppu MODE/SETUP saab kasutada väljundrelee juhtimiseks normaalse töö ajal. Siin saate valida, mida nupp peab vajutamisel tegema.

Uute seadete salvestamiseks märkige ruut "Värskenda nupu funktsiooni", enne kui vajutate nuppu Salvesta.

Seadistamine

Siin saate muuta IoT taimeri nime. See hõlbustab mitme taimeri tuvastamist.

Seadmel olev aeg saadakse Internetist NTP ajaserveri kaudu. Õige kellaaja kuvamiseks värskendage ajavöönd oma piirkonnale.

Kui soovite kasutada mõnda muud NTP ajaserverit, sisestage uus IP -aadress selleks ettenähtud kohta.

Uute seadete salvestamiseks märkige ruut "Värskenda konfiguratsiooni", enne kui vajutate nuppu Salvesta.

MÄRGE

Ajavööndi muutmisel määratakse uus aeg õigeks alles järgmise ajapäringu ajal. Seade on seadistatud ajakohastamiseks iga 5 minuti järel.

Aja reguleerimine

Mõnikord juhtub, et NTP ajaserver ei vasta igale päringule. Kui aja määramine NTP -serveri kaudu võtab liiga kaua aega, saate kellaaja ja kuupäeva käsitsi sisestada.

Uue kellaaja ja kuupäeva salvestamiseks märkige ruut "Värskenda aega", enne kui vajutate nuppu Salvesta.

Aja sünkroonimine

Lehe viimane osa näitab kellaaega ja kuupäeva, millal viimati sünkrooniti kellaaega NTP ajaserveri kaudu.