LEIDS - Cảm biến cửa IOT năng lượng thấp: 8 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:33

LEIDS là gì?

LEIDS là một cảm biến IOT dựa trên ESP8266. Cảm biến này sử dụng bảng này, mạch chốt mềm, công tắc sậy và một số nam châm để tạo cảm biến cửa sẽ gửi cho bạn cảnh báo khi cửa mở và đóng. Cảm biến này có thể được kết nối với máy chủ MQTT, IFTTT của bạn hoặc nhiều khung công tác khác hỗ trợ ESP8266. Tài liệu hướng dẫn này sẽ sử dụng IFTTT để dễ dàng tạo cảm biến gửi cảnh báo đến thiết bị di động của bạn cho dù bạn đang ở đâu. Cảm biến cũng có thể được thiết lập để cho phép nhiều cảnh báo từ các cửa riêng biệt, hộp thư, lò nướng và bất kỳ thứ gì khác có vị trí mở / đóng hoặc bật / tắt. Lợi ích của LEIDS là nó sử dụng điện năng tối thiểu và chỉ sử dụng điện khi cửa mở, sau đó khi cửa đóng lại, nó sẽ gửi tin nhắn để cảnh báo bạn rằng cửa đã đóng và tắt. Điều này tốt hơn mô-đun ngủ sâu vì nó không sử dụng năng lượng nếu cửa không được mở.

Bước 1: Nguồn cung cấp

Danh sách bên dưới hiển thị các công cụ và phần tôi đã sử dụng cho dự án này. Cảm biến có thể được thiết kế lại để sử dụng các bộ phận khác nhau và trông / hoạt động khác nhau và chỉ sử dụng các khái niệm tương tự.

Công cụ:

• Sắt hàn
• ESP01-UART hoặc Arduino Uno (lập trình viên cho ESP8266)
• Máy in 3D (tùy chọn)
• Cáp nhảy (tùy chọn)
• Breadboard (tùy chọn)

Các bộ phận:

• ESP8266 ESP-01S x 1
• Reed Switch x 1 (tốt nhất là NC, tôi chỉ có thể thấy thường mở nên phải sử dụng hai nam châm để làm cho nó hoạt động như thường đóng)
• Bộ điều chỉnh AMS1117 3.3v
• Bóng bán dẫn NPN 2n3904 x 1
• P-Channel Mosfet x 1 (chúng tôi muốn thứ gì đó có VGS thấp, tốt nhất là NDP6020P)
• Pin Lipo 3.7v 100 mAh x 1
• Các loại điện trở (100k ohm, 10k ohm, 220 ohm, 3k3 Ohm)
• Nam châm 6x3mm x 2
• Băng gắn hai mặt
• Dây điện
• Hàn
• Ván đục lỗ

Bộ phận in 3D:

Vỏ cho cảm biến

Bước 2: Mạch chốt mềm - Phần cứng

Mạch chốt mềm mà tôi đang sử dụng là một bản sửa đổi của một sơ đồ mà tôi tìm thấy trên mạng. Tôi không phải là chuyên gia và tôi tin rằng có nhiều cách tốt hơn để xây dựng mạch này nhưng đối với mục đích của tôi, mạch này thực hiện công việc!

Cách thức hoạt động là khi công tắc sậy được đóng lại bởi từ trường, nó cho phép dòng điện tới bóng bán dẫn NPN. Sau đó, bóng bán dẫn NPN đặt MOSFET PNP cho phép dòng điện chạy đến ESP8266. ESP8266 bật nguồn, sử dụng một trong các chân của nó để giữ cho mosfet PNP tiếp đất, tiếp tục cấp nguồn cho ESP8266. Sau đó, khi ESP8266 hoàn thành các nhiệm vụ của nó, nó đặt chân đầu ra đó thành LOW, điều này sẽ ngắt bóng bán dẫn NPN và đóng cổng trên MOSFET PNP.

Bằng cách sử dụng một mạch như thế này, ESP8266 có thể được bật nguồn bằng công tắc và sau đó có thể tự tắt hoàn toàn thông qua tín hiệu. Điều này cho phép mạch không tạo ra dòng điện khi cảm biến đóng / tắt.

Bước 3: ESP8266 - Phần cứng

ESP8266 mà tôi đang sử dụng sẽ gửi tin nhắn để cảnh báo khi có cửa (hoặc thứ khác) mở và sau đó sẽ đợi cửa đóng để gửi thông báo đóng và tự tắt. ESP8266 sẽ được cấp nguồn bởi mạch chốt mềm và sẽ sử dụng một chân để đọc công tắc sậy và một chân khác để tự bật nguồn rồi tự tắt. Tôi đã chọn sử dụng ESP-01 do hệ số hình thức nhỏ. ESP sẽ gửi một yêu cầu web để thông báo cho chúng tôi khi cảm biến được thay đổi thành "mở" và "đóng". Phương pháp dễ nhất mà tôi tìm thấy là sử dụng IFTTT và Google Trang tính. Điều này được giải thích trong các bước sau.

Bước 4: IFTTT cho thông báo từ xa - Phần 1

Trong hướng dẫn này sẽ sử dụng IFTTT và triển khai webhook và google sheet để nhận thông báo từ xa trên thiết bị di động của chúng tôi. Để sử dụng các dịch vụ này, bạn sẽ cần những thứ sau:

• Một tài khoản Google
• Một tài khoản IFTTT (có thể / nên đăng nhập bằng tài khoản Google)
• Ứng dụng IFTTT cho thiết bị di động của bạn

Sau khi bạn đã tạo / đăng nhập vào tài khoản của mình, chúng tôi sẽ tạo hai applet. Các ảnh ở đầu phần này cho thấy cách điều khiển trang web. Các bước sau dành cho applet đầu tiên, yêu cầu kích hoạt sự kiện. Applet này sẽ nhận được thông báo từ cảm biến và lưu sự kiện vào tài liệu Google trang tính. Sau đó, bạn có thể xem lịch sử của cảm biến và xem thời điểm nó được mở và đóng.

1. Đi tới liên kết "Applet của tôi" ở trên cùng
2. Nhấp vào nút "New Applet"
3. Nhấp vào nút "+ cái này" màu xanh lam
4. Tìm kiếm "webhooks" và nhấp vào nó
5. Trên trang tiếp theo, chọn thẻ "Nhận yêu cầu web"
6. Sau đó, đặt tên sự kiện thành bất kỳ tên nào bạn muốn, tôi chọn đặt tên là "sensor_actiised"
7. Trên trang tiếp theo, hãy nhấp vào nút "+ cái đó" màu xanh lam
8. Tìm kiếm dịch vụ "google trang tính" và chọn nó
9. Trên trang sau, chọn chức năng "Thêm hàng vào bảng tính"

10. Điền vào hành động như sau:

    • Tên bảng tính, tôi đã đặt tên cho mình là "Lịch sử cảm biến"

    • Hàng được định dạng cần trông giống như sau

      {{OccurredAt}} ||| {{Value1}} ||| {{Value2}}

    • Giữ nguyên trường cuối cùng trừ khi bạn muốn thay đổi nơi applet sẽ lưu trạng thái của cảm biến
11. Sau đó nhấp vào "Tạo hành động"
12. Cuối cùng nhấp vào "Hoàn tất" trên màn hình cuối cùng

Bây giờ hãy kiểm tra xem nó có hoạt động không

1. Truy cập liên kết này
2. Sau đó nhấp vào nút "Tài liệu" (chúng tôi sẽ sử dụng lại trang "Tài liệu" này sau này)
3. Bây giờ bạn sẽ ở phần cá nhân của riêng mình cho ứng dụng IFTTT Webhooks
4. Điền vào trường có nội dung "{event}" kèm theo tên sự kiện của bạn, trong trường hợp này, tên sự kiện là "sensor_actiised"
5. Bây giờ hãy điền vào trường "value1", đây là trường sẽ giữ vị trí của cảm biến của bạn, tôi sẽ điền nó với "Cửa trước"
6. Bây giờ điền vào trường "value2", đây là trường sẽ có trạng thái của cảm biến, tôi sẽ điền nó với "đã mở" chỉ để thử nghiệm
7. Sau đó nhấp vào nút "Kiểm tra" màu xanh lam
8. Nếu mọi việc suôn sẻ thì bạn sẽ nhận được thông báo "Sự kiện đã được kích hoạt" màu xanh lục. tin nhắn ở trên cùng
9. Bây giờ nếu bạn muốn xem cách nó lưu trữ tin nhắn của bạn, bạn có thể mở google sheet của bạn và tìm bảng tính mà nó đã thêm vào, tôi có đính kèm một hình ảnh để hiển thị bảng tính sẽ như thế nào

Bây giờ đến bước tiếp theo, thêm một applet để thông báo cho chúng tôi về sự thay đổi trạng thái.

Bước 5: IFTTT cho thông báo từ xa - Phần 2

Bây giờ chúng ta sẽ thêm một applet để thông báo cho chúng ta khi bảng tính trạng thái được thêm một hàng; nói cách khác, khi cảm biến kích hoạt một sự kiện. Như trước đây, chúng tôi sẽ tạo một applet mới. Các bước sau sẽ hướng dẫn bạn tạo applet thứ hai. Vì chúng ta đã làm điều gì đó tương tự ở bước trước nên tôi sẽ chỉ thêm các slide khác với bước này.

1. Đi tới liên kết "Applet của tôi" ở trên cùng
2. Nhấp vào nút "New Applet"
3. Nhấp vào nút "+ cái này" màu xanh lam
4. Tìm kiếm "google sheet" và nhấp vào nó
5. Trên trang tiếp theo, hãy chọn thẻ "Hàng mới được thêm vào bảng tính"

6. Sau đó điền vào các trường để trỏ đến bảng tính mà applet khác đang ghi

   • Trong ví dụ này, đường dẫn là "IFTTT / MakerWebooks / sensor_actiised"
   • Tên tệp là "Lịch sử cảm biến"
7. Trên trang tiếp theo, hãy nhấp vào nút "+ cái đó" màu xanh lam
8. Tìm kiếm dịch vụ "thông báo" và chọn nó

9. Bây giờ chúng ta cần điền vào các trường dịch vụ thông báo

   • Tiêu đề được đổi thành

     {{ColumnB}} cũ là {{ColumnC}}

   • Tin nhắn được đặt thành

     {{ColumnB}} cũ là {{ColumnC}} trên {{ColumnA}}

   • Liên kết được để lại một mình
10. Sau đó nhấp vào "Tạo hành động"
11. Cuối cùng nhấp vào "Hoàn tất" trên màn hình cuối cùng

Để kiểm tra phần thứ hai của hệ thống thông báo IFTTT, hãy đảm bảo rằng bạn đã tải xuống ứng dụng IFTTT trên thiết bị di động của mình và đăng nhập bằng thông tin đăng nhập của mình. Trong trường hợp của tôi, tôi đang đăng nhập bằng tài khoản google của mình. Bây giờ chúng ta có thể kiểm tra điều này bằng cách quay lại trang "Tài liệu" và thực hiện kiểm tra với tên sự kiện được đặt là "sensor_actiised", trường "value1" được đặt thành vị trí và trường "value2" được đặt thành trạng thái.

Điều này sẽ gửi cho bạn một thông báo. Nếu bạn không nhận được, hãy đảm bảo rằng bạn đã đăng nhập bằng cùng một tài khoản và bạn đã cho phép ứng dụng gửi thông báo cho mình.

Bước 6: Arduino IDE và Sketch

Phần mềm được sử dụng cho bảng được biên dịch bằng Arduino IDE.

Logic như sau:

• Công tắc sậy được đóng lại bằng cách mở cửa
• ESP sau đó được bật nguồn và kết nối với WiFi
• Khi kết nối WiFi được thiết lập, nó sẽ gửi một yêu cầu http (gửi lệnh đến internet) cho chúng tôi biết rằng một cánh cửa hoặc thứ gì đó khác đã được mở
• Sau đó, nó đọc một tín hiệu từ công tắc lau sậy để xác định xem cửa đã được đóng hay chưa
• Khi hội đồng quản trị ESP phát hiện ra rằng công tắc lau sậy được mở (tức là cửa đã đóng), nó sẽ gửi một yêu cầu http khác cho chúng tôi biết rằng cửa đã đóng
• Sau đó nó báo hiệu cho mạch chốt mềm cắt nguồn cho bo mạch

Tải xuống Arduino IDE

Phần này mình có đính kèm mã arduino để các bạn tải về. Nếu bạn không có Arduino IDE, bạn có thể tải xuống trực tuyến tại

Cài đặt trình quản lý hội đồng quản trị thích hợp

Để tải mã lên bảng ESP của bạn, bạn cần cài đặt trình quản lý bảng trong Arduino IDE bằng các bước sau.

• Đi tới Tệp> Tùy chọn để mở cửa sổ tùy chọn
• Trong cửa sổ tùy chọn, hãy tìm trường có nội dung "URL Trình quản lý Hội đồng Quản trị bổ sung"
• Dán liên kết sau vào trường này https://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json và nhấn nút "OK"
• Bây giờ hãy mở trình quản lý bảng bằng cách đi tới Công cụ> Bảng, sau đó mục nhập đầu tiên sẽ là Trình quản lý bảng
• Nhập "ESP8266" vào menu bảng và cài đặt "esp8266" Tôi chọn phiên bản 2.5.0 vì tôi đã gặp một số vấn đề với các phiên bản mới hơn
• Bây giờ quay lại và chọn bảng của bạn từ Công cụ> Bảng> Mô-đun ESP8266 Chung
• Sau đó, đóng và mở lại arduino Ide để đảm bảo các thay đổi đã diễn ra

Mở bản phác thảo trong Arduino IDE

Chúng tôi cần sửa đổi bốn dòng mã để cảm biến sẽ hoạt động cho bạn

1. Thay đổi SSID thành SSID WiFi của bạn hay còn gọi là tên của wifi của bạn
2. Thay đổi mật khẩu để khớp với mật khẩu cho wifi của bạn
3. Thay đổi url để khớp với url từ trang "Tài liệu" của dịch vụ "webhook"
4. Thay đổi vị trí của cảm biến thành nơi bạn định đặt nó, đây có thể là cửa trước, cửa sau, hộp thư, v.v.

Bây giờ bạn đã sửa đổi mã cho phù hợp với nhu cầu của mình, chúng tôi cần tải nó lên bảng. Trong trường hợp của tôi, tôi đang sử dụng bộ lập trình USB và làm theo hướng dẫn cho nó. Điều này có thể yêu cầu nhiều cách khắc phục sự cố, vì vậy tôi khuyên bạn nên xem trực tuyến để có hướng dẫn chuyên sâu hơn. Trong trường hợp của tôi, tôi cắm ESP-01s vào bộ lập trình, sau đó cắm nó vào máy tính, sau đó tôi chuyển công tắc từ uart sang prog, cuối cùng tôi rút phích cắm và cắm lại bộ lập trình. Điều này bây giờ để ESP ở chế độ lập trình. Bây giờ tôi chỉ cần nhấp vào nút tải lên và để quá trình tải lên kết thúc. Nếu bạn muốn xem nó có kết nối hay không, bạn có thể mở màn hình nối tiếp và xem thông báo trạng thái. Khi bạn đã tải lên bản phác thảo, chúng tôi sẽ hàn tất cả mọi thứ lại với nhau, đặt nó vào một bao vây và gắn nó vào vị trí mong muốn của chúng tôi.

Bước 7: Bao vây (In 3D)

Tôi đã thiết kế vỏ bọc sau để chứa tất cả các thành phần, cho phép đặt nam châm và căn chỉnh công tắc sậy. Phần thứ hai chỉ được sử dụng để giữ một nam châm thứ hai sẽ cho phép đóng mở công tắc.

Sau khi tất cả các thành phần được hàn lại với nhau, chúng ta có thể ấn chúng xuống vỏ máy, nếu muốn bạn có thể thêm một chút keo nóng vào phía dưới để giữ mọi thứ trong đó. Sau đó, chúng ta cần ấn một nam châm vào vỏ với thiết bị điện tử và căn chỉnh công tắc sậy khi cần thiết. Nam châm còn lại phải được ép vào vỏ bọc khác. Sau khi hoàn thành cả hai thùng loa, chúng tôi có thể kiểm tra bằng cách đặt hai thùng loa lại với nhau, sau đó tách chúng ra và gắn chúng lại với nhau. Bây giờ chúng ta sẽ nhận được hai thông báo, một cho cảm biến đã mở và một cho cảm biến đóng. Giữ cả hai cùng nhau để giữ cho pin không bị cạn kiệt.

Gắn băng dính vào mặt sau của các cảm biến và dán chúng vào vị trí mong muốn. Tôi đã gắn của tôi vào hộp thư của mình. Bây giờ hãy kiểm tra xem việc căn chỉnh đã chính xác chưa và cảm biến có thể gửi một thông báo mở và đóng hay không.

Thì đấy, bây giờ bạn có cảm biến của riêng mình để cảnh báo bạn khi nó được mở và đóng. Hãy cho tôi biết nếu bạn thích nó và nếu có bất kỳ điều gì bạn cảm thấy có thể được cải thiện.

Tôi cũng đang gửi hướng dẫn này cho cuộc thi IOT vì vậy hãy đảm bảo thích và bình chọn cho điều này và bất kỳ dự án IOT nào khác mà bạn yêu thích

Bước 8: Cải tiến trong tương lai

Đối với dự án này, tôi đã gặp phải một số vấn đề. Vấn đề đầu tiên tôi gặp phải là việc sử dụng một mosfet có Vgs quá cao nên tôi phải chuyển sang một cái khác. Thứ hai, công tắc sậy tôi sử dụng thường mở và trong trường hợp của tôi, công tắc thường đóng sẽ dễ thực hiện hơn và sẽ tiết kiệm được nhiều không gian. Cuối cùng, esp 01 rất khó làm việc và tôi phải làm rối tung các chân gpio để nó hoạt động bình thường nhưng tôi vẫn gặp một số vấn đề. Tôi nghĩ rằng dự án này có thể dạy cho tôi rất nhiều khái niệm và đã giúp tôi nảy ra nhiều ý tưởng và triển khai hơn bằng cách sử dụng bảng esp8266 và IFTTT.

Về nhì trong Thử thách IoT