Xây dựng thiết bị Homie cho IoT hoặc Tự động hóa gia đình: 7 bước (có hình ảnh)

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

Tài liệu hướng dẫn này là một phần của loạt bài Tự động hóa nhà tự làm của tôi, hãy xem bài viết chính "Lập kế hoạch hệ thống tự động hóa nhà tự làm". Nếu bạn chưa biết Homie là gì, hãy xem homie-esp8266 + homie của Marvin Roger.

Có nhiều cảm biến. Tôi đang trình bày những cái rất cơ bản để cung cấp cho người đọc những yêu cầu để bắt đầu xây dựng "một cái gì đó". Đó có thể không phải là khoa học tên lửa nhưng nó thực sự nên hoạt động.

Nếu bạn không có các bộ phận này, hãy chú ý đến "Tìm nguồn cung ứng các bộ phận điện tử từ châu Á" có thể hướng dẫn sắp tới của tôi.

Hãy để tôi thêm một vài từ buzz: IoT, ESP8266, Homie, DHT22, DS18B20, tự động hóa gia đình.

Chủ đề bây giờ nên khá rõ ràng:-)

Ngoài ra, hướng dẫn này hiện cũng có sẵn trên trang cá nhân của tôi:

Bước 1: Bắt đầu

Quy ước

Hướng dẫn này sử dụng bản sao D1 Mini. Đây là những bộ điều khiển tương thích Arduino hỗ trợ WiFi sử dụng chip ESP8266. Chúng được vận chuyển ở dạng rất nhỏ (~ 34 * 25mm) và có giá thành rẻ (~ 3-4 đô la đối với hàng nhái).

Tôi sẽ minh họa từng bản dựng bằng cách sử dụng D1 Mini, breadboard và một số cảm biến. Tôi bao gồm Bill Of Materials (BOM) cho mỗi cái nhưng sẽ bỏ qua những thứ rõ ràng như dây jumper và breadboard (mini hoặc full). Tôi sẽ tập trung vào "các bộ phận hoạt động".

Đối với dây / cáp trong sơ đồ (thư viện Fritzing + AdaFruitFritzing), tôi đã sử dụng:

• Màu đỏ / cam cho nguồn, thường là 3,3V. Đôi khi nó sẽ là 5V, hãy cẩn thận.
• Màu đen cho mặt đất.
• Màu vàng cho tín hiệu dữ liệu kỹ thuật số: Các bit đang di chuyển và có thể được đọc nguyên bản bằng chip.
• Xanh lam / Tím cho tín hiệu dữ liệu tương tự: Không có bit nào ở đây, chỉ là điện áp đơn giản phải được đo và tính toán để hiểu điều gì đang xảy ra.

Homie cho ESP8266 cung cấp hàng tá ví dụ, đó là nơi tôi bắt đầu xây dựng chương trình có thể hướng dẫn này.

Breadboard

D1 khá thân thiện với breadboard nhưng sẽ chỉ lưu một hàng ghim lên và xuống. Mỗi ví dụ sẽ có D1 ở phía bên phải và các thành phần ở phía bên trái. Các đường ray nguồn trên và dưới sẽ được sử dụng để mang điện 3.3V hoặc 5V.

Ghi chú

Ví dụ về Homie được xây dựng dưới dạng bản phác thảo ".ino" cho Arduino IDE. Tuy nhiên, mã của riêng tôi được xây dựng dưới dạng ".ccp" cho PlatformIO.

Điều này sẽ tạo ra rất ít sự khác biệt vì các bản phác thảo đủ đơn giản để có thể sao chép / dán bất kể công cụ bạn chọn là gì.

Bước 2: Nhiệt độ & Độ ẩm: DHT22 / DHT11

Xây dựng thiết bị

DHT22 sử dụng:

• Một chân kỹ thuật số để giao tiếp với bộ điều khiển, kết nối nó với D3
• Hai dây cho nguồn (3.3V hoặc 5V + GND)
• Chân kỹ thuật số phải được giữ ở mức cao (kết nối với nguồn), vì điều này, chúng tôi sử dụng một điện trở giữa đường sắt nguồn và chân dữ liệu

Mã số

Dự án PlatformIO có thể được tải xuống từ:

Ví dụ gốc về Homie là ở đây (nhưng không sử dụng cảm biến):

Đối với DHT22, sử dụng thư viện cảm biến DHT (ID = 19)

BOM

• Bộ điều khiển: Wemos D1 Mini
• Điện trở: 10KΩ

• Cảm biến: (một trong những cái này)

  • DHT22: Tôi đã sử dụng loại 4 chân yêu cầu thêm một điện trở. Có 3 chân mô-đun vận chuyển dưới dạng SMD bao gồm điện trở.
  • DHT11: Cái này rẻ hơn nhưng kém chính xác hơn, hãy kiểm tra yêu cầu của bạn

Bước 3: Nhiệt độ chống thấm: DS18B20

Xây dựng thiết bị DS18B20 sử dụng:

• Một chân kỹ thuật số để giao tiếp với bộ điều khiển, kết nối nó với D3
• Hai dây cho nguồn (3.3V hoặc 5V + GND)
• Chân kỹ thuật số phải được giữ ở mức cao (kết nối với nguồn), vì điều này, chúng tôi sử dụng một điện trở giữa đường sắt nguồn và chân dữ liệu

DS18B20 là cảm biến 1 dây. Nó sử dụng một bus và nhiều cảm biến như vậy có thể sử dụng một chân dữ liệu duy nhất.

Cũng có thể KHÔNG sử dụng 3.3V / 5V để cấp nguồn cho cảm biến, đây được gọi là chế độ nguồn ký sinh. Xem biểu dữ liệu để biết chi tiết.

Mã số

Dự án PlatformIO có thể được tải xuống từ:

Giống như đối với DHT22, ví dụ Homie gốc ở đây (nhưng không sử dụng cảm biến):

Đối với xe buýt 1 dây, hãy sử dụng gói OneWire (ID = 1)

Đối với DS18B20, hãy sử dụng DallasTempether (ID = 54)

BOM

• Bộ điều khiển: Wemos D1 Mini
• Điện trở: 4,7KΩ
• Cảm biến: DS18B20, trong hình là cảm biến không thấm nước
• Đầu nối vít 3 chân để dễ dàng kết nối cáp với bảng mạch

Bước 4: Ánh sáng: Điện trở quang / Tế bào quang điện (kỹ thuật số: Bật / tắt)

Xây dựng thiết bị

(Xin lỗi, không có thành phần Fritzing cho tế bào quang điện kỹ thuật số)

Mô-đun kỹ thuật số tế bào quang sử dụng:

• Một chân kỹ thuật số để giao tiếp với bộ điều khiển, kết nối nó với D3
• Hai dây cho nguồn (3.3V + GND)

Có thể sử dụng tế bào quang tương tự nhưng điều này không được ghi lại ở đây, hãy xem bài viết xuất sắc của Adafruit "Sử dụng tế bào quang".

Lưu ý: Trong ví dụ này có một chiết áp trên bảng cảm biến. Nó được sử dụng để đặt giới hạn giữa ánh sáng xung quanh "sáng" và "tối". Khi đọc 1 đèn tắt, đối với đọc 0 có nghĩa là đèn nếu bật.

Mã số

Dự án PlatformIO có thể được tải xuống từ:

BOM

Bộ điều khiển: Wemos D1 Mini

Cảm biến: Mô-đun phát hiện ánh sáng / nhạy sáng

Bước 5: Ánh sáng: Điện trở quang / Tế bào quang điện (tương tự)

Xây dựng thiết bị

Cảm biến tương tự tế bào quang hoạt động như một điện trở. Nó sẽ kết nối giữa một đầu vào tương tự và 3.3V.

Một điện trở được đặt giữa GND và chân dữ liệu để tạo ra một bộ chia điện áp. Mục đích là tạo ra một phạm vi giá trị đã biết:

• Nếu không có ánh sáng, tế bào quang điện về cơ bản sẽ chặn VCC, do đó kết nối GND với chân dữ liệu của bạn: Pin sẽ đọc gần 0.
• Ở đó có nhiều ánh sáng, tế bào quang điện sẽ cho dòng VCC đến chân dữ liệu: Chân sẽ đọc điện áp gần đầy và như vậy gần đến cực đại (1023).

Lưu ý: Giá trị chân analog được đọc trong phạm vi 0-1023 bằng cách sử dụng analogRead. Điều này không thực tế khi xử lý các giá trị 1 byte, đối với điều này, chức năng bản đồ Arduino sẽ giúp giảm từ 0-1023 xuống (ví dụ) 0-255.

Để hiệu chuẩn các giá trị tối thiểu / tối đa cho cảm biến của bạn, hãy sử dụng bản phác thảo như sau từ Arduino.

Mã số

Dự án PlatformIO có thể được tải xuống từ:

BOM

• Bộ điều khiển: Wemos D1 Mini
• Cảm biến: Điện trở phụ thuộc ánh sáng (LDR) / Điện trở quang
• Điện trở: 1K hoặc 10K, cần hiệu chỉnh dựa trên ô của bạn

Người giới thiệu

• Mã nguồn máy chủ PiDome cho điều kiện ánh sáng của một vị trí
• Adafruit's "Sử dụng một tế bào quang"
• "Photoresistors" ở đây tại hướng dẫn
• Một số "Hướng dẫn về tế bào quang" điên rồ nếu bạn muốn một số toán học và đồ thị

Bước 6: Máy dò quang học: QRD1114

Xây dựng thiết bị

Mã số

BOM

Người giới thiệu

• Máy tính vật lý: QRD1114 bao gồm mã mẫu để đọc cảm biến và sử dụng ngắt cho bộ mã hóa quay + thiết kế PCB chính xác
• Hướng dẫn kết nối máy dò quang QRD1114 tại Sparkfun

Bước 7: Lời cuối cùng

Hướng dẫn này là một hướng dẫn rất ngắn để giải thích việc giám sát cơ bản.

Để đi xa hơn, chúng tôi sẽ cần kết nối rơ le, bộ phát IR… Điều này hy vọng sẽ được đề cập sau này nếu tôi có thời gian rảnh. Sự khác biệt chính là chúng ta sẽ không chỉ "đọc" (có ánh sáng không?) Mà còn "viết" (bật đèn lên!).