Raspberry Pi RF Ổ cắm chính điều khiển từ xa (Phích cắm nguồn): 6 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:32

Điều khiển ổ cắm điện 433MHz giá rẻ (ổ cắm trên tường) bằng Raspberry Pi. Pi có thể học các mã điều khiển xuất ra từ bộ điều khiển từ xa của ổ cắm và sử dụng chúng dưới sự điều khiển của chương trình để kích hoạt bất kỳ hoặc tất cả các ổ cắm từ xa trong nhà.

Thiết kế không dựa vào kết nối internet bên ngoài (tức là) 'Internet of Things' và do đó (IMHO) an toàn hơn nhiều so với bộ điều khiển dựa trên web. Điều đó nói rằng, tôi đã thử tích hợp với Google Home nhưng nhanh chóng mất đi ý chí sống khi các lệnh đôi khi mất vài chục giây để thực thi hoặc không bao giờ thực hiện được.

Một ứng dụng rõ ràng trong khoảng thời gian Giáng sinh là điều khiển đèn cây thông Noel và đèn hiển thị bên ngoài (nếu bạn theo cách đó). Mặc dù đó là một cách sử dụng đơn giản, bằng cách xây dựng Có thể hướng dẫn này, bạn sẽ kết thúc với một bộ điều khiển ổ cắm siêu linh hoạt có thể phản hồi với đầu vào cảm biến và với các thiết bị khác trong mạng gia đình của bạn, chẳng hạn như Raspberry Pis chạy Linux Motion.

Ví dụ: tôi có một bộ đèn nhà bếp bật sáng khi camera chạy 'Chuyển động' phát hiện chuyển động trong nhà bếp và sau đó tắt chúng sau năm phút không hoạt động. Nó hoạt động thực sự tốt!

Với 'Tasker' và 'AutoTools SSH' từ cửa hàng Google Play, bạn có thể thiết lập tất cả các loại điều khiển từ xa dựa trên điện thoại ưa thích.

Dự án dựa trên các bo mạch thu và phát 433MHz giá rẻ được phổ biến rộng rãi trên eBay. Chúng tương thích với (ít nhất ở Vương quốc Anh) các ổ cắm nguồn điện từ xa 433MHz được bán kèm với điều khiển từ xa. Dự án của tôi bao gồm một bộ thu để các bộ lệnh điều khiển từ xa mới có thể được kết hợp một cách dễ dàng và nhanh chóng. Một điểm cần lưu ý - ổ cắm từ xa có sẵn ở Anh dường như có hai loại - loại có ID được lập trình bằng công tắc trên ổ cắm và loại phụ thuộc vào lập trình từ bộ điều khiển từ xa. Dự án này tương thích với cả hai nhưng dự án trước đây không bị mất danh tính khi cắt điện và do đó được ưu tiên hơn.

Dự án sử dụng vỏ bộ định tuyến cũ - Tôi có một vài chiếc trong số này và chúng có hầu hết các đầu nối bên ngoài cần thiết, chẳng hạn như nguồn, ethernet, USB và (các) ăng-ten. Những gì bạn sử dụng sẽ phụ thuộc vào những gì bạn có sẵn, vì vậy, Tài liệu hướng dẫn này có thể hữu ích hơn như một hướng dẫn chung hơn là một tập hợp các hướng dẫn từng bước.

Mặc dù không hoàn toàn cần thiết cho dự án này, tôi cũng đã thêm một quạt làm mát và bảng điều khiển. Nếu không có quạt, Pi có thể khá ấm (khoảng 60 ° C). Chi tiết có thể được cung cấp trong một Hướng dẫn sau.

Tôi phải đề cập rằng tôi không phải là lập trình viên. Phần mềm (chủ yếu) được viết bằng Python và những thứ thông minh được sao chép từ những người biết họ đang làm gì. Tôi đã xác nhận các nguồn mà tôi có thể - nếu tôi bỏ sót bất kỳ nguồn nào, vui lòng cho tôi biết và tôi sẽ sửa lại văn bản.

Có thể hướng dẫn giả định một số khả năng hàn và quen thuộc với Python, Bash và nói chuyện với Pi của bạn qua SSH (mặc dù tôi sẽ cố gắng làm cho các hướng dẫn toàn diện nhất có thể). Nó cũng được viết bằng tiếng Anh Anh, vì vậy nếu bạn đang đọc ở phía bên kia của ao, vui lòng bỏ qua các chữ cái thừa trong từ và tên kỳ lạ của các thứ (chẳng hạn như 'ổ cắm điện', bạn sẽ biết như là một cái gì đó giống như 'ổ cắm trên tường').

Mọi nhận xét, đề xuất cải tiến & sử dụng, v.v. cũng rất được hoan nghênh!

Bước 1: Chuẩn bị hồ sơ

Tôi đã sử dụng bộ định tuyến TP-Link TD-W8960N cũ cho dự án này. Đó là một kích thước đẹp và một khi tôi đã tìm ra cách để có được nó, khá dễ dàng để làm việc.

Tôi cũng giữ lại bộ nguồn 12v @ 1A của bộ định tuyến, nguồn điện này hơi thiếu nhưng trên thực tế thì ứng dụng này vẫn ổn.

Mở vỏ là việc tháo hai con vít ở dưới cùng của vỏ và sau đó sử dụng một công cụ nạy xung quanh cạnh của vỏ để dễ dàng mở các kẹp. Hai vít nằm dưới chân cao su ở phía sau vỏ máy (xem mũi tên màu đỏ). Những đoạn clip khó mở nhất là những đoạn ở phía trước nhưng tôi đã tin tưởng và chúng đã ngả theo công cụ nạy của tôi.

Sau khi mở vỏ, hãy tháo hai đai ốc trên đầu nối ăng-ten và bảng mạch có thể được nhấc ra.

Vì bạn sẽ sử dụng cả hai ăng-ten sau này, hãy tháo dây dẫn đồng trục trên bảng mạch và đặt chúng sang một bên.

Nếu bạn cảm thấy dũng cảm (như tôi đã từng), bạn có thể tháo công tắc đẩy, ổ cắm dc và ổ cắm RJ45 khỏi bảng mạch. Cách tốt nhất mà tôi đã tìm ra để làm điều này là kẹp bo mạch vào một mặt phẳng và tác động nhiệt từ súng nhiệt trong khi mồi bằng một dụng cụ mở hộp mỏng phù hợp hoặc tuốc nơ vít. Logic là tất cả các kết nối hàn được làm tan chảy cùng một lúc, làm giảm ứng suất nhiệt tổng thể lên vỏ nhựa của linh kiện so với việc sử dụng mỏ hàn trên từng mối nối. Đó là lý thuyết ít nhất. Trong thực tế, một số may mắn được tham gia! Việc áp dụng bao nhiêu nhiệt là một vấn đề cần phán đoán nhưng hãy cẩn thận và sai lầm khi áp dụng quá ít. Nếu mọi việc suôn sẻ, bạn sẽ kết thúc với các thành phần có thể sử dụng được hiển thị trong ảnh (tuy nhiên bạn sẽ lưu ý núm công tắc bị nóng chảy và dải ổ cắm RJ45 hơi biến dạng!).

Nếu không, bạn có thể truy cập internet để mua các bit của mình.

Bước 2: Danh sách bộ phận

Raspberry Pi - Tôi nghi ngờ bất kỳ hương vị nào sẽ làm được nhưng tôi đã sử dụng 3B +

Bo mạch bộ phát 433MHz - tìm kiếm trên eBay cho 'Bộ phát RF 433MHz với Bộ thu cho Arduino Arm Mcu Wireless' hoặc tương tự

Bo mạch thu 433MHz - ditto. Thông thường £ 1,98 mỗi cặp

LM2596 Bộ điều chỉnh Buck - eBay, thường là 1,95 bảng. Để chuyển đổi nguồn 12v sang 5v cho Pi

Ống nhẹ - tìm kiếm eBay cho 'Cáp quang - 0,25 / 0,5 / 0,75 / 1 / 1,5 / 2 / 2,5 / 3mm Dia - Hướng dẫn ánh sáng' - Tôi đã sử dụng ống 2mm nhưng 1,5mm sẽ dễ làm việc hơn (Tôi đã trả £ 2,95 cho 1m)

Công tắc bật tắt 2 cực thu nhỏ (rất hay có nhưng tùy chọn)

Ổ cắm có thể hàn 180 ° USB loại A - qua eBay, tôi đã trả 1,90 bảng cho mười chiếc

Công tắc đẩy hai cực (rất tốt nếu có nhưng tùy chọn) - Tôi nhận được của tôi từ bo mạch modem / bộ định tuyến

(Các) ổ cắm RJ45 - được khôi phục từ bo mạch modem / bộ định tuyến

Ổ cắm nguồn DC - qua eBay (10X DC Ổ cắm Jack cắm Socket Bảng điều khiển Nữ Kết nối Bảng điều khiển Nữ 5,5 x 2,1mm £ 0,99)

Ăng-ten 430MHz - chuyển đổi ăng-ten 2GHz của modem / bộ định tuyến

Nguồn cung cấp 12v dc 12W (tối thiểu) - lý tưởng nhất, điều này sẽ đi kèm với modem / bộ định tuyến. Nếu không, bạn cần đảm bảo rằng ổ cắm điện một chiều ở trên khớp với ổ cắm mà bạn sử dụng. Yêu cầu 12v được xác định bởi bộ phát 433MHz

Các bộ phận của mod quạt làm mát sẽ được trình bày chi tiết trong phần Hướng dẫn sau.

Bước 3: Vật tư và Công cụ

Bạn sẽ cần các vật tư tiêu hao sau:

Hàn (theo yêu cầu)

Keo nóng chảy (theo yêu cầu)

Dây kết nối - (ví dụ) 22 & 24AWG (theo yêu cầu)

Ống tay co nhiệt (theo yêu cầu)

Cat hy sinh. 5 cáp vá ethernet

Cáp vá USB 2 hy sinh.

Công cụ:

Dụng cụ tuốt dây

Máy cắt dây (tốt nhất là máy cắt bằng phẳng)

Công cụ in

Tuốc nơ vít thích hợp để tháo vỏ.

Hàn sắt

Súng bắn keo

Máy sấy tóc (để uốn các ống đèn và cho bất kỳ gián đoạn làm tóc ngẫu hứng nào)

Bộ thu liên lạc FM 433MHz (tùy chọn - để khắc phục sự cố máy phát) - (ví dụ) AR1000

Bước 4: Lắp ráp

Cách bạn lắp ráp bảng Pi và bảng phụ phụ thuộc vào trường hợp bạn đang sử dụng. Những bức ảnh cho thấy những gì tôi đã làm.

Pi nằm gần chính giữa vỏ máy, cho phép đủ chỗ cho các đầu nối khác nhau được sử dụng (lưu ý rằng HDMI không được sử dụng vì Pi được giao tiếp qua SSH (tức là) 'không đầu').

Tôi gắn Pi vào đế bằng một vài chốt nhựa tận dụng (xem ảnh). Vì hộp không được thiết kế để sử dụng di động, bạn có thể lấy đi chỉ bằng hai dây buộc. Bạn có thể dễ dàng sử dụng vít 2,5mm với chân đế hoặc thậm chí là keo nóng chảy (mà tôi đã sử dụng trước đây - chỉ cần đảm bảo không sử dụng quá nhiều và tránh bất kỳ thành phần gắn kết bề mặt nào ở mặt dưới vì bạn chắc chắn sẽ có để loại bỏ bảng vào một lúc nào đó (luật xây dựng đầu tiên - bạn SẼ phải tháo nó ra)).

Tôi đã sử dụng keo nóng để cố định các bảng khác nhau vào các mặt của vỏ máy. Các cân nhắc tương tự như trên cũng được áp dụng.

Khi mọi thứ đã ổn định, bạn có thể kết nối mọi thứ.

Sơ đồ khối cho thấy sơ đồ đấu dây mà tôi đã sử dụng. Lưu ý rằng tôi sử dụng công tắc bật tắt tùy chọn để thay thế nguồn điện giữa bảng phát và bộ thu - có thể có rất ít rủi ro khi làm như vậy nhưng tôi không muốn làm hỏng bộ thu khi truyền.

Tôi cũng nhận ra rằng công tắc đẩy có thể đã được sử dụng để tắt nguồn Pi một cách duyên dáng (có một số thiết kế có sẵn trên internet). Tôi không bận tâm - trong trường hợp này, nó hoạt động như một công tắc bật / tắt nguồn đơn giản. Tôi chỉ cần cẩn thận tắt Pi qua SSH trước khi nhấn công tắc.

Bạn sẽ lưu ý các ống dẫn ánh sáng được sử dụng để chuyển ánh sáng từ hai đèn LED trên Pi và từ đèn LED trạng thái nguồn điện đến mặt trước của vỏ máy. Tôi đã sử dụng nhiệt từ máy sấy tóc để uốn các đường ống (bạn chắc chắn KHÔNG muốn sử dụng súng nhiệt!). Đó là rất nhiều thử nghiệm và sai sót nhưng cuối cùng đáng giá vì bạn có thể nhìn thấy trực tiếp những gì đèn LED đang báo hiệu thay vì dựa vào phần mềm và đèn LED bên ngoài. Đó là sự lựa chọn của bạn tất nhiên. Cắt ống được thực hiện bằng một cặp dao cắt dây sắc bén (tốt nhất là máy cắt phẳng) nhưng bạn cũng có thể sử dụng kéo sắc. Một lần nữa, keo nóng chảy có thể được sử dụng để cố định các đường ống tại chỗ nhưng lưu ý chỉ sử dụng một lượng nhỏ - loại keo này sẽ nguội nhanh - vì keo có thể làm biến dạng đường ống.

Tốt nhất là bạn nên sửa đổi ăng-ten. Chúng thường có kích thước để hoạt động ở 2GHz và sẽ tạo ra các ăng-ten rất kém hiệu quả khi được sử dụng ở 433MHz.

Để thực hiện, đầu tiên bạn nên tháo nắp ăng-ten để lộ dây ăng-ten. Tôi nghĩ rằng tôi đã may mắn khi nắp đậy mỗi ăng-ten chỉ còn lại một lượng nhỏ kim loại.

Cắt nơi được hiển thị để loại bỏ ăng-ten 2GHz ban đầu và để lộ đồng trục. Cẩn thận tiếp cận lõi bên trong, tháo bím tóc ra xa và hàn nó vào một đoạn dây mới như hình minh họa. Chiều dài của dây mới gần bằng 1/4 bước sóng 433MHz (tức là) chiều dài = 0,25 * 3E8 / 433E6 = 17cm. Phần dưới có thể được cuộn bằng cách sử dụng một mũi khoan nhỏ hoặc tương tự để cho phép toàn bộ chiều dài vừa với nắp ăng-ten.

Trước khi lắp ráp lại, hãy kiểm tra xem có đoản mạch giữa các tiếp điểm ăng ten bên trong và bên ngoài không.

Tôi chỉ sửa đổi ăng-ten của máy phát như một máy thu 'điếc' có lẽ là thuận lợi khi học các mã điều khiển từ xa RF (xem sau).

Kết nối ethernet được thực hiện bằng cách nối dây Cat hy sinh. 5 cáp kết nối với ổ cắm RJ45 được cứu từ modem. Cắt cáp cho phù hợp với khoảng cách giữa ổ cắm ethernet Pi và ổ cắm vỏ máy RJ45 và để trần tất cả tám dây. Sử dụng máy kiểm tra tính liên tục để đảm bảo bạn nối chân cáp 1 đến chân ổ cắm 1, v.v. Một cách đơn giản để thực hiện việc này là cắm đầu nối vào ổ cắm bạn đang đi dây và đổ chuông giữa các tiếp điểm của ổ cắm và đầu cáp trần. Vì chỉ sử dụng một trong bốn ổ cắm RJ45 bên ngoài, hãy đánh dấu ổ cắm có dây cho phù hợp để tránh các lỗi đáng xấu hổ sau này.

Tương tự như vậy, đầu nối USB có dây bằng cáp vá USB 2 thay thế, chân cắm có dây 1 đến chân 1, v.v. Đầu nối USB thế giới bên ngoài được dán nóng vào vị trí trên vỏ, sử dụng lỗ trên vỏ do ổ cắm đường dây điện thoại để lại.

Bước 5: Ghi chú máy phát

Các bo mạch truyền và nhận 433MHz mà tôi đã sử dụng có mặt khắp nơi trên internet và vì chúng quá rẻ nên tôi đã đặt mua hai cặp mỗi loại (để cho phép thử nghiệm các trò chơi thử nghiệm). Tôi thấy rằng máy thu đáng tin cậy nhưng máy phát tôi sử dụng cần sửa đổi để làm cho nó hoạt động đáng tin cậy.

Mạch của máy phát FS1000A tôi đã mua * được hiển thị trong sơ đồ. Tôi đã tìm thấy bằng cách thử và sai rằng một tụ điện 3pF cần được lắp đặt ở vị trí SoT C1 (chọn khi thử nghiệm) để mọi thứ hoạt động. Vì tôi có một bộ thu băng rộng phủ sóng 430MHz nên việc khắc phục sự cố này tương đối dễ dàng. Làm thế nào bạn có thể kiểm tra mà không có bộ thu là một câu hỏi thú vị….

* Lưu ý: Tôi đã mua lô máy phát thứ hai sau khi tôi không thể nhận được hai máy phát đầu tiên hoạt động. Tất cả những thứ này đều thiếu cuộn dây thu. Hừ!

Tôi đã có một tụ điện 3pF trong hộp rác của mình nhưng điều này sẽ không đúng với hầu hết mọi người mà tôi đoán và trong mọi trường hợp, giá trị cần thiết có thể nhiều hơn, chẳng hạn như 7pF. Có thể thực hiện thay thế thô bằng hai bit dây xoắn (cáp xoắn đôi của người quen của tôi có điện dung khoảng 100pF trên mỗi foot để cung cấp cho bạn hướng dẫn về độ dài) nhưng không nên vì các vấn đề khác có thể phát sinh. Hy vọng rằng bạn sẽ may mắn và bạn sẽ không gặp vấn đề như vậy. Bạn luôn có thể mua một máy phát đắt hơn (và do đó có thể) tốt hơn.

Cũng lưu ý rằng tần số của máy phát không chính xác hoặc ổn định nhưng trên thực tế đã đủ tốt để vận hành các ổ cắm từ xa một cách đáng tin cậy.

Cũng xin lưu ý rằng lỗ xuyên qua mạ liền kề với từ 'ANT' trên máy phát KHÔNG phải là kết nối ăng-ten - đó là lỗ ở góc không có đánh dấu (xem ảnh). Đây là sai lầm đầu tiên tôi mắc phải….

Tất nhiên, chân kết nối được đánh dấu hữu ích là 'ATAD' sẽ thực sự đọc 'DATA'.

Bước 6: Tổng quan về phần mềm

Xin lưu ý rằng tôi không phải là lập trình viên. Như đã nói trước đây, thứ thông minh là mã của người khác nhưng tôi biết đủ để ghim nó và điều chỉnh nó để làm cho nó hoạt động cùng nhau. Đây cũng là Sách hướng dẫn đầu tiên mà tôi đã xuất bản với mã, vì vậy xin lỗi nếu tôi làm sai! Nếu bạn có bất kỳ câu hỏi nào, hãy ghi nhớ điều đó…

Phần mềm cơ bản tôi đã sử dụng như sau:

• Raspbian Stretch Lite
• PiGPIO (một thư viện tuyệt vời để điều khiển các Servos, v.v.)
• Mã _433.py (để mã hoá và giải mã các mã điều khiển RF) - được liên kết đến từ trang web PiGPIO.
• Python3 (đi kèm với Raspbian)

Phần mềm bổ sung mà tôi sử dụng:

• pyephem (tính toán thời gian bình minh và hoàng hôn - hữu ích cho việc chuyển đổi ánh sáng)
• 'Tasker' và 'AutoTools SSH' tuyệt vời để tạo điều khiển từ xa trên điện thoại Android của tôi - xem ảnh (cả hai đều có sẵn trong cửa hàng Google Play). [Cách tạo 'cảnh' của Tasker nằm ngoài phạm vi của Có thể hướng dẫn này vì có một đường cong học tập khá dốc có liên quan nhưng tôi rất vui khi được thảo luận về những gì tôi đã làm]

Mã của riêng tôi (bằng Python). Thô nhưng có chức năng:

• tx.py - menu và / hoặc phần mềm đối số dòng lệnh sẽ gửi mã thích hợp đến bộ phát 433MHz.
• bình minh-hoàng hôn - tính toán thời gian bình minh và hoàng hôn tại vị trí của tôi và cập nhật crontab của người dùng (được sử dụng cho đèn cây thông Noel, v.v.)

Mã cá nhân trên có thể được truy cập qua GitHub:

Chức năng của dự án được cung cấp bởi mã PiGPIO và _433.py. Cái sau có chức năng nhận, nghe lệnh điều khiển từ xa từ điều khiển từ xa RF 433MHz của bạn và giải mã các xung thời gian, tạo ra một đầu ra có thể được lưu trữ để sử dụng sau này bởi chức năng truyền. Điều này cho phép hệ thống tìm hiểu bất kỳ điều khiển từ xa RF 433MHz 'bình thường' nào. Về nguyên tắc, nó cũng có thể được sử dụng để học các điều khiển từ xa RF của người hàng xóm của bạn. Tôi khuyên bạn nên chống lại điều này vì những người hàng xóm hiếm khi nhìn thấy khía cạnh hài hước của việc bấm chuông cửa một cách ngẫu nhiên. Tôi sẽ không.

Cài đặt

Vì Pi trong ứng dụng này được chạy 'không đầu' (tức là) mà không có màn hình hoặc bàn phím, bạn cần phải nói chuyện với nó qua ssh. Có rất nhiều hướng dẫn có sẵn về cách thiết lập Pi không đầu nhưng để giữ mọi thứ đơn giản, tôi sẽ giả sử bạn khởi động Pi trước bằng màn hình và bàn phím. Sau khi khởi động, hãy khởi động thiết bị đầu cuối và nhập 'sudo raspi-config'. Chọn '5. Tùy chọn giao diện 'và sau đó là' P2 SSH '. Bật máy chủ ssh và đóng raspi-config (có thể kết thúc khi khởi động lại).

Các giao tiếp tiếp theo với Pi sau đó có thể được thực hiện từ một thiết bị đầu cuối từ xa thông qua ssh. Lưu ý rằng mã không yêu cầu địa chỉ IP LAN cố định cho Pi nhưng nó chắc chắn hữu ích (và chắc chắn cần thiết nếu bạn đi sâu vào kiểm soát Tasker). Một lần nữa, có rất nhiều hướng dẫn về cách thực hiện điều này. Bộ định tuyến tại nhà của tôi cho phép tôi gán một địa chỉ IP cố định cho địa chỉ MAC của Pi, vì vậy tôi làm theo cách đó, thay vì chỉnh sửa thiết lập của Pi.

Cài đặt PiGPIO:

ssh vào Pi và nhập các lệnh sau:

cập nhật apt sudo

sudo apt cài đặt pigpio python-pigpio python3-pigpio

sudo apt install git

git clone

sudo apt cài đặt python3-RPi. GPIO

Để chạy PiGPIO khi khởi động:

crontab -e

thêm dòng sau:

@reboot / usr / local / bin / pigpiod

Nhận mã Python để truyền và giải mã mã từ xa RF 433MHz:

wget

giải nén _433_py.zip

Di chuyển _433.py đã giải nén đến một thư mục phù hợp (ví dụ:) ~ / software / apps

Nhập (trong thư mục đó)

_433.py

đặt Pi vào chế độ 433 rx, chờ mã điều khiển từ xa RF được giải điều chế trên chân GPIO 38.

Với bộ thu 433MHz được kết nối, khi điều khiển từ xa 433MHz được sử dụng gần đó, dữ liệu giống như sau sẽ được hiển thị trên màn hình:

mã = 5330005 bit = 24 (khoảng trống = 12780 t0 = 422 t1 = 1236)

Dữ liệu này được sử dụng trong chương trình Python của bạn để tạo lại quá trình truyền từ điều khiển từ xa.

Để chuyển dữ liệu này vào một tệp để sử dụng sau này, hãy chạy:

_433.py> ~ / software / apps / remotedata.txt

Khi bạn đã có dữ liệu, bước tiếp theo là sử dụng nó để chỉnh sửa mã 'tx.py' mà bạn có thể sao chép từ kho lưu trữ GitHub của tôi. Mã này sử dụng dữ liệu để tạo ra các dạng sóng được hiểu bởi (các) ổ cắm từ xa sẽ được truyền bởi bộ phát 433MHz. Hy vọng rằng các chỉnh sửa bắt buộc sẽ rõ ràng một cách hợp lý và phần còn lại là tùy thuộc vào bạn…..