HackerBox 0054: Nhà thông minh: 8 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:31

Xin gửi lời chào đến các Hacker HackerBox trên toàn thế giới! HackerBox 0054 khám phá khả năng tự động hóa gia đình thông qua công tắc thông minh, cảm biến và hơn thế nữa. Định cấu hình công tắc thông minh Sonoff WiFi. Sửa đổi các công tắc thông minh để thêm tiêu đề lập trình và flash chương trình cơ sở thay thế. Thiết lập Home Assistant, MQTT và tích hợp các trung tâm nhà thông minh như Amazon Alexa hoặc Google Home. Lắp ráp các nút thông minh WiFi DIY bằng cách sử dụng mô-đun Wemos ESP8266. Định cấu hình các nút thông minh WiFi làm điểm điều khiển công tắc, điểm cảm biến hoặc cả hai. Khám phá nhiều tùy chọn cảm biến cho các hoạt động của nhà thông minh. Thử nghiệm với phép đo oxy trong mạch và theo dõi nhịp tim.

Hướng dẫn này chứa thông tin để bắt đầu với HackerBox 0054, bạn có thể mua tại đây trong khi hết hàng. Nếu bạn muốn nhận được một HackerBox như thế này ngay trong hộp thư của mình mỗi tháng, hãy đăng ký tại HackerBoxes.com và tham gia cuộc cách mạng!

HackerBoxes là dịch vụ hộp đăng ký hàng tháng dành cho các hacker phần cứng và những người đam mê công nghệ điện tử và máy tính. Tham gia cùng chúng tôi và sống CUỘC SỐNG HACK.

Bước 1: Danh sách nội dung cho HackerBox 0054

• Hai công tắc thông minh WiFi cơ bản Sonoff
• Hai mô-đun Wemos D1 Mini ESP8266
• Hai tấm chắn tiếp sức nhỏ Wemos D1
• Hai tấm khiên nguyên mẫu nhỏ của Wemos D1
• Hai bộ điều hợp nguồn AC sang 5V DC
• Mô-đun USB nối tiếp FTDI
• Mô-đun đo nhịp tim Oximeter xung MAX30100
• MH-SR602 Mô-đun cảm biến chuyển động PIR
• Mô-đun cảm biến nước
• Hai cảm biến nhiệt độ kỹ thuật số DS18B20
• Hai điện trở 4,7K
• Cầu nhảy DuPont 10cm Nam-Nữ
• Tấm chặn gián điệp Vinyl Webcam độc quyền
• Bản vá HackerBox HackLife Iron-On độc quyền

Một số điều khác sẽ hữu ích:

• Một hoặc hai dây nối dài AC hai đầu
• Hàn sắt, thuốc hàn và các dụng cụ hàn cơ bản
• Máy tính để chạy các công cụ phần mềm

Quan trọng nhất, bạn sẽ cần một cảm giác phiêu lưu, tinh thần hacker, sự kiên nhẫn và sự tò mò. Việc xây dựng và thử nghiệm với thiết bị điện tử, mặc dù rất bổ ích, nhưng đôi khi có thể khó khăn, thử thách và thậm chí khiến bạn nản lòng. Mục tiêu là sự tiến bộ, không phải sự hoàn hảo. Khi bạn kiên trì và tận hưởng cuộc phiêu lưu, bạn có thể thỏa mãn rất nhiều từ sở thích này. Hãy thực hiện từng bước một cách chậm rãi, chú ý đến các chi tiết và đừng ngại yêu cầu sự giúp đỡ.

Như mọi khi, chúng tôi yêu cầu bạn xem lại Câu hỏi thường gặp về HackerBoxes. Ở đó, bạn sẽ tìm thấy vô số thông tin dành cho các thành viên hiện tại và tương lai. Hầu hết tất cả các email hỗ trợ không liên quan đến kỹ thuật mà chúng tôi nhận được đều đã được trả lời trong Câu hỏi thường gặp, vì vậy chúng tôi thực sự đánh giá cao nếu bạn xem nhanh.

Bước 2: Tự động hóa gia đình với công tắc thông minh Sonoff

Công tắc thông minh Sonoff Basic là công tắc điện điều khiển từ xa hỗ trợ chức năng Nhà thông minh bằng cách chuyển nguồn cho hầu hết mọi thiết bị điện theo tin nhắn được gửi qua WiFi. Công tắc thông minh cơ bản Sonoff bao gồm bộ vi điều khiển WiFi ESP8266, một rơ le nguồn để bật và tắt tải, và một bộ chuyển đổi nguồn AC sang DC nhỏ để cung cấp cho bộ vi điều khiển và rơ le từ cùng một đường dây đang được chuyển mạch.

THẬN TRỌNG: Các thiết bị công tắc thông minh kết nối với nguồn điện lưới tại nhà của bạn. Nguồn điện có thể nguy hiểm. Bạn nên hiểu ý nghĩa của việc kết nối thiết bị với nguồn điện lưới. Đừng bao giờ làm việc trên một thiết bị khi nó được kết nối với nguồn điện chính. Không cố gắng điều chỉnh, sửa đổi hoặc lập trình một thiết bị khi nó được kết nối với nguồn điện chính. Nếu bạn thiếu kinh nghiệm hoặc sự thoải mái để làm việc an toàn với nguồn điện lưới, vui lòng nhờ người có chuyên môn phù hợp tham gia để giúp bạn. AN TOÀN LÀ TRÊN HẾT

Một điểm khởi đầu tốt là đặt một "dây nối dài có thể chuyển đổi" lại với nhau như trong hình vẽ. Lưu ý rằng đường dây nguồn AC có DÂY DẪN N (TRUNG GIAN) thường có màu TRẮNG. Nó cũng có CẤU TRÚC L (LINE, LIVE, HOT) thường có màu ĐEN. Cũng có thể có DẤU TRÚC G (TRÒN) thường có màu XANH LÁ hoặc KIM LOẠI BẰNG KIM LOẠI. N CONDUCTOR kết nối với lưỡi phích cắm rộng hơn và áo khoác cách điện có gân hoặc được đánh dấu. Hãy ghi nhớ những điều này khi kết nối với các đầu nối vít L và N của Công tắc thông minh Sonoff.

Đảm bảo vặn chặt các đầu vỏ nhựa của Công tắc thông minh Sonoff để các răng bên trong bám vào áo cách điện của dây dẫn nguồn. Điều này giúp giảm căng thẳng giúp ngăn không cho dây sống bị kéo lỏng, sau đó có thể gây hư hỏng hoặc thương tích. Nếu dây hoặc thiết bị được chuyển mạch có dây dẫn GROUND thứ ba, hãy đảm bảo rằng đất ở cả hai mặt của Công tắc thông minh Sonoff được kết nối với nhau (bỏ qua công tắc).

Ứng dụng mặc định giao tiếp và điều khiển Sonoff Smart Switch ngay khi ra khỏi hộp là eWeLink.

Bước 3: Hack Sonoff

Có các lỗ hàn cho tiêu đề trên bảng bên trong công tắc thông minh Sonoff. Tiêu đề bao gồm nguồn, mặt đất, TX và RX. Chúng có thể được sử dụng để lập trình lại ESP8266. Nút trên Công tắc thông minh Sonoff kết nối với GPIO0, vì vậy nó có thể được sử dụng để khởi động ESP8266 vào chế độ lập trình.

Nên sử dụng tiêu đề nữ trên bảng Sonoff Smart Switch. Vì có điện áp cao trên bảng khi đang sử dụng, chúng tôi không muốn một chốt tiêu đề nam bị cong làm ngắn bất cứ thứ gì ra ngoài.

Hãy nhớ ngắt hoàn toàn nguồn điện chính trước khi mở công tắc thông minh Sonoff. Khi công tắc đã được lập trình, hãy niêm phong công tắc hoàn toàn vào vỏ trước khi kết nối lại nguồn điện cao áp

Video: Kết nối với Sonoff Header

Có một số chương trình cơ sở khác nhau có thể được tải lên Công tắc thông minh dựa trên ESP8266 để bạn thỏa sức hack. Một trong những phổ biến nhất là Tasmota (xem Giới thiệu về Tasmota trên trang web của dự án).

Video: Tải Tasmota lên Sonoff

Video: Hướng dẫn đầy đủ về Tasmota

Bước 4: Home Assistant và MQTT

Phần mềm Tự động hóa Gia đình tạo điều kiện thuận lợi cho việc kiểm soát các thiết bị thông thường được tìm thấy trong nhà, văn phòng hoặc đôi khi là một môi trường thương mại, chẳng hạn như đèn, thiết bị HVAC, kiểm soát ra vào, vòi phun nước và các thiết bị khác. Nó thường cung cấp các nhiệm vụ lên lịch, chẳng hạn như bật vòi phun nước vào thời điểm thích hợp và xử lý sự kiện, chẳng hạn như bật đèn khi phát hiện chuyển động.

Hai nền tảng Tự động hóa gia đình phổ biến là Home Assistant và openHAB. Chúng đều là mã nguồn mở và rất đầy đủ tính năng. Chúng tôi sẽ xem xét kỹ hơn về Trợ lý gia đình.

Video: Hướng dẫn dành cho người mới bắt đầu của Trợ lý tại nhà

MQTT (Message Queueing Telemetry Transport) là một giao thức mạng đăng ký xuất bản, nhẹ để vận chuyển tin nhắn giữa các thiết bị.

Video: Tìm hiểu MQTT trong Trợ lý tại nhà

Video: Kết nối 8266 thiết bị với MQTT và Adafruit.io

Video: Trợ lý Home với Alexa và Google Home

Bước 5: Tự làm công tắc thông minh với Wemos D1 Mini

Wemos D1 Mini là một mô-đun ESP8266 phổ biến với hỗ trợ WiFi và giao diện USB được tích hợp sẵn. Nó có thể được lập trình dễ dàng thông qua Arduino IDE và các nền tảng khác hỗ trợ ESP8266.

Mô-đun ESP8266, chẳng hạn như Wemos D1 Mini, có thể được kết nối với rơ le để cung cấp chức năng tương tự như Công tắc thông minh Sonoff. Cấu hình như vậy cũng cung cấp các chân GPIO bổ sung serval. Các chân IO này có thể hỗ trợ kết nối các cảm biến (đầu vào), chỉ báo / bộ truyền động (đầu ra), rơ le bổ sung và nhiều thiết bị khác.

Hơn nữa, rơ le có thể được sử dụng để chuyển đổi bất kỳ loại tín hiệu nào, không chỉ điện áp nguồn. Việc chuyển đổi các tín hiệu khác có thể hỗ trợ điều khiển hệ thống điều hòa không khí, hệ thống tưới / phun nước, cửa nhà để xe, khóa cổng / ra vào và chiếu sáng điện áp thấp như đèn cảnh quan hoặc hồ bơi. Có rất nhiều ví dụ trực tuyến về các dự án như thế này.

Wemos D1 Mini có thể được cấp nguồn bằng bất kỳ nguồn cung cấp 5V thích hợp nào, chẳng hạn như bộ sạc điện thoại "wall wart", thông qua cổng microUSB. Ngoài ra, có thể sử dụng bộ chuyển đổi nguồn AC sang DC nhỏ (rất giống bộ chuyển đổi thông minh được tích hợp trong Sonoff Smart Switch) để cấp nguồn. Tuy nhiên: Phải hết sức cẩn thận khi kết nối cẩn thận nguồn điện lưới với bộ đổi nguồn. Ngoài ra, phải cung cấp một vỏ bọc để bảo vệ và cách ly bộ đổi nguồn trước khi nguồn điện chính được kích hoạt.

Dự án: Điều khiển Wemos D1 Mini Relay qua WiFi

Video: Tải Tasmota trên Wemos D1 Mini

Bước 6: Cảm biến hữu ích cho tự động hóa gia đình

Cảm biến chuyển động

MH-SR602 là cảm biến hồng ngoại thụ động (cảm biến PIR). PIR đo ánh sáng hồng ngoại (IR) phát ra từ các vật thể trong trường nhìn của chúng. Chúng thường được sử dụng nhiều nhất trong các máy dò chuyển động dựa trên PIR. Cảm biến PIR thường được sử dụng trong báo động an ninh và các ứng dụng chiếu sáng tự động. Tất cả các vật có nhiệt độ trên không tuyệt đối đều phát ra nhiệt năng dưới dạng bức xạ. Thông thường, mắt người không nhìn thấy bức xạ này vì nó bức xạ ở bước sóng hồng ngoại, nhưng nó có thể được phát hiện bởi các thiết bị điện tử như PIR.

Ví dụ này trình bày cách sử dụng mô-đun cảm biến chuyển động PIR trong một dự án Arduino. Vì MH-SR602 PIR Motion Sensor hoạt động trong dải điện áp 3.3V-15V. Nó có thể được sử dụng với nguồn cung cấp và tín hiệu 3.3V với Wemos D1 Mini (ESP8266) hoặc với Arduino 5V.

Cảm biến nước

Dự án demo cho Cảm biến nước này đã nói lên khá nhiều điều cho chính nó. Mô-đun cảm biến hoạt động với 3.3V hoặc 5V. Đầu ra có thể được cảm nhận bằng cách sử dụng bất kỳ chân đầu vào tương tự nào và chức năng Arduino analogRead ().

Cảm biến nhiệt độ

DS18B20 là một cảm biến nhiệt độ có thể được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau. Cảm biến giao tiếp bằng cách sử dụng bus 1 dây (I2C) và chỉ yêu cầu một điện trở kéo lên 4,7K để hoạt động. Dự án ví dụ này trình bày giao tiếp DS18B20 với Wemos D1 Mini.

Bước 7: Máy đo oxy xung và theo dõi nhịp tim

Đo oxy xung là một phương pháp không xâm lấn để theo dõi độ bão hòa oxy của bệnh nhân. Mặc dù số đọc độ bão hòa ôxy ngoại vi (SpO2) không phải lúc nào cũng giống với số đọc độ bão hòa ôxy động mạch (SaO2) mong muốn hơn từ phân tích khí máu động mạch, hai phương pháp này đủ tương quan để là phương pháp đo ôxy mạch xung an toàn, tiện lợi, không xâm lấn, rẻ tiền. có giá trị để đo độ bão hòa oxy trong sử dụng lâm sàng.

MAX30100 (hoặc MAX30102) là một mô-đun cảm biến sinh học theo dõi nhịp tim và đo oxy xung tích hợp. Nó bao gồm đèn LED bên trong, bộ tách sóng quang, phần tử quang học và thiết bị điện tử có độ ồn thấp với khả năng loại bỏ ánh sáng xung quanh. MAX30100 cung cấp một giải pháp hệ thống hoàn chỉnh để dễ dàng trong quá trình thiết kế cho các thiết bị di động và thiết bị đeo được.

Dự án ví dụ này minh họa việc giao tiếp mô-đun MAX30100 với Wemos D1 Mini.

LƯU Ý: Mô-đun MAX30100, như với bất kỳ giải pháp DIY nào, chỉ dành cho mục đích thử nghiệm và trình diễn giáo dục. Các thiết bị trình diễn này hoàn toàn không phải là thiết bị y tế và không được dựa vào để chẩn đoán hoặc bất kỳ mục đích lâm sàng nào khác. Luôn luôn tham khảo ý kiến bác sĩ được cấp phép của bạn để biết thêm thông tin.

Bước 8: Hack hành tinh

Chúng tôi hy vọng bạn sẽ thích cuộc phiêu lưu của HackerBox trong tháng này vào lĩnh vực điện tử và công nghệ máy tính. Tiếp cận và chia sẻ thành công của bạn trong các bình luận bên dưới hoặc trên Nhóm Facebook HackerBox. Ngoài ra, hãy nhớ rằng bạn có thể gửi email tới [email protected] bất cứ lúc nào nếu bạn có câu hỏi hoặc cần trợ giúp.

Cái gì tiếp theo? Tham gia cách mạng. Sống trong HackLife. Nhận một hộp thiết bị có thể hack được gửi ngay đến hộp thư của bạn mỗi tháng. Lướt qua HackerBoxes.com và đăng ký gói đăng ký HackerBox hàng tháng của bạn.