Tự làm nút Dash cho Internet of Things: 6 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:34

Này các nhà sản xuất, đó là nhà sản xuất moekoe!

Trong Tài liệu hướng dẫn này, tôi muốn chỉ cho bạn cách mang lại sự thoải mái và sang trọng hơn cho ngôi nhà của bạn. Khi đọc tiêu đề, bạn có thể đoán được những gì chúng tôi sẽ xây dựng ở đây. Tất cả những ai ghé thăm cửa hàng trực tuyến amazon ít nhất một lần, sẽ phải đối mặt với thứ nhỏ bé được gọi là nút điều khiển amazon này. Với những thiết bị chạy bằng pin này, bạn có thể gắn ở mọi nơi trong nhà, bạn có thể sắp xếp lại một sản phẩm cụ thể chỉ bằng một lần nhấn nút.

Trong cách làm này, chúng ta sẽ tạo ra một thứ gì đó tương tự, nhưng không cần sắp xếp lại bất cứ thứ gì trên amazon. Chúng tôi sẽ kiểm soát Internet of Things hoặc để chúng tôi gọi đây là Things of Internet - chỉ vì IoT ở trong miệng của mọi người và Toi nghe có vẻ đặc biệt hơn đối với tôi… Và những gì của Internet có thể là tùy thuộc vào bạn. Bạn có thể kiểm soát mọi thứ có ít nhất một kết nối wifi. Trong trường hợp của tôi, tôi muốn điều khiển các thiết bị nhà thông minh của mình như đèn, bộ tản nhiệt và cảnh bằng cách kết nối nó với khung Apple HomeKit hiện có của tôi.

Vì vậy, thực tế, mục tiêu của dự án này là xây dựng một thiết bị điện tử với PCB tự thiết kế bao gồm các khía cạnh sau:

• đơn giản nhất có thể bằng cách chỉ chứa một nút điều khiển
• càng nhỏ càng tốt
• nhanh nhất có thể để giảm thiểu độ trễ
• di động nhất có thể, hoặc chúng tôi gọi nó là chạy bằng pin
• và … tốt, nó phải có kết nối wifi

Nhìn chung, kết quả bao gồm một PCB có bộ điều chỉnh điện áp, bộ vi điều khiển, pin LiPo và một nút đơn giản. Trong một khoảng thời gian ngắn, tôi tối ưu hóa PCB nút điều khiển hai lần, để chúng tôi đang ở phiên bản thứ ba của PCB cho đến bây giờ.

Khi bạn muốn xem hành vi của điều nhỏ bé này, hãy xem video này trên Instagram của tôi. Có rất nhiều video về hoạt động của các nút điều khiển và cách chúng được tạo ra. Vì vậy, đối với tất cả các bạn muốn xem thêm, bạn có thể tìm thấy mọi thứ tại đây @ maker.moekoe.

Bước 1: Những thứ bạn sẽ cần

Để xây dựng nút điều khiển IoT của riêng bạn, bạn chỉ cần một vài thành phần. Mặc dù có sự khác biệt nhỏ giữa các phiên bản, nhưng phần điều chỉnh điện áp vẫn được giữ nguyên. Đối với tất cả các phiên bản, bạn sẽ cần:

• MCP1700 3, bộ điều chỉnh điện áp LDO 3v
• 2x 1µF 1206 tụ điện SMD

Ngoài ra đối với phiên bản hình tròn hoặc hình chữ nhật (phần bên trái của hình trên):

• PCB (phiên bản 1 hoặc 2)
• ESP8285-M3
• Đầu nối JST PH-2 90 ° Lipo
• Pin Lipo 100mAh với kích thước 25x12mm
• Nút SMD 3x6mm

Hoặc bổ sung cho phiên bản ô đồng xu (phần bên phải của hình trên):

• PCB (phiên bản 3)
• ESP8266-07S
• WS2812b rgb (w) LED
• Tụ điện 0, 1µF 1206 SMD
• Nút SMD 6x6mm
• Giá đỡ ô 2450 đồng xu
• Pin đồng xu LIR2450

Tất nhiên, bạn có thể nghĩ về một nhà ở nhỏ cho nút điều khiển. Bạn có thể tìm thấy một ý tưởng đơn giản trong bước thứ năm của Hướng dẫn này.

Bước 2: Bảng mạch in

Khi tôi bắt đầu với thứ nút điều khiển này, tôi đã tạo ra phiên bản pcb mà không có bất kỳ điểm đặc biệt nào - chỉ kết nối một số bộ phận với dấu vết điện. Tôi sẽ không giới thiệu phiên bản này vì nó là bản nháp đầu tiên và nó không được phát triển như những phiên bản khác. Dưới đây là một bản tóm tắt nhỏ của cả ba phiên bản:

Phiên bản 1 là bản nháp cuối cùng đầu tiên của tôi có một số thứ cần tối ưu hóa. Có lẽ tôi sẽ cập nhật nó trong tương lai nhưng nó đang hoạt động rồi. PCB có kích thước bên ngoài là 24x32mm. Nó được cung cấp bởi một pin LiPo nhỏ và chỉ có một bộ phận điều chỉnh điện áp để cấp nguồn cho ESP8285-M3. Pin dính với một số băng keo hai mặt ở dưới cùng của nút điều khiển.

Phiên bản 2 bao gồm một hình dạng bên ngoài khác của PCB. Nó hình tròn với đường kính 30 mm và bao gồm một mặt phẳng trên hai phần ba diện tích. Thứ ba còn lại là ăng-ten của bộ vi điều khiển và không được chồng lên bất kỳ dấu vết hoặc tín hiệu mặt đất nào để giảm nhiễu. Sơ đồ giống như phiên bản một. Và cũng giống như phiên bản một, nó dựa trên ESP8285-M3.

Phiên bản 3 cũng có hình dạng bên ngoài khác. Sự khác biệt chính là nó được cung cấp bởi pin LIR2450 tiêu chuẩn có thể được thay thế dễ dàng nếu nó bị cạn và do đó PCB phải lớn hơn một chút so với các phiên bản khác. Ngoài ra, nó bao gồm một WS2812b rgb (w) được dẫn để thông báo về những điều khác nhau. Hơn nữa và trái ngược với hai phiên bản khác, nó dựa trên ESP8266-07S.

Vì vậy, chỉ cần chọn một phiên bản từ các tệp đính kèm và đặt hàng tại công ty PCB yêu thích của bạn.

Tôi chắc chắn khuyên bạn nên sử dụng phiên bản hai, vì nó là phiên bản phát triển nhất và kích thước nhỏ chỉ 30mm theo ý kiến của tôi là rất tiện dụng. Khi bạn muốn có nhiều tính năng hơn trong một thứ nhỏ đó, hãy tham khảo phiên bản ba, nhưng phiên bản này vẫn đang trong quá trình hoàn thiện và có thể phải được tối ưu hóa ở một số khía cạnh…

Bước 3: Hoàn thành PCB của bạn

Nếu bạn đang cầm PCB trên tay, đã đến lúc hàn các thành phần vào nó. Để làm như vậy, bạn có thể sử dụng bất kỳ công nghệ nào bạn thích. Trong trường hợp của tôi, tôi đã hàn các thành phần bằng công nghệ hàn lại và hàn lại. Để làm được điều này, bạn sẽ cần một ít keo hàn trong một ống tiêm, một trạm hàn nóng chảy lại (hoặc một cái gì đó như súng thổi hơi nóng) hoặc lò nướng. Giống như được hiển thị trong video này (đối với phiên bản hai) hoặc video ở trên (đối với phiên bản ba), bạn phải phân phối một ít keo hàn vào mỗi miếng đệm dây smd trước khi bạn đặt các thành phần vào không gian được cung cấp của nó. Trong video cho phiên bản hai, nó được hiển thị với một bộ phân phối bán tự động và băng keo nhưng các thành phần được áp dụng đủ lớn để hàn chúng hoàn toàn thủ công như được hiển thị trong video phía trên cho phiên bản ba.

Sau đó, bạn có thể đưa PCB vào lò hoặc hàn chúng bằng công nghệ bạn đã chọn. Quá trình này cũng được hiển thị dưới dạng timelapse trong video phía trên.

Tất nhiên, điều này cũng có thể làm được với một mỏ hàn thông thường, nhưng tôi nghĩ đó không phải là cách dễ nhất và bạn phải rất kiên nhẫn.

Bước 4: Nhấp nháy ESP

Việc nhấp nháy bộ vi điều khiển trên pcb có thể không phải là phần dễ dàng nhất. Nhưng do đó, nút gạch ngang phải càng nhỏ càng tốt, cũng có ít thành phần hơn có thể trên đó. Để flash nó, có ba điều quan trọng mà bạn nên tận dụng.

• Nên rút ngắn dây nhảy đệm dây GPIO0 (PROG cho phiên bản ba) để đặt ESP ở chế độ lập trình. Xin lưu ý rằng bộ vi điều khiển sẽ không khởi động như bình thường với một miếng đệm dây GPIO0 / PROG rút gọn.
• Bạn phải kết nối bốn miếng đệm dây (3, 3v - gnd - rx - tx) với bộ chuyển đổi FTDI bên ngoài. Làm như vậy, bạn không phải hàn một số dây vào nó. Bởi vì tôi đã căn chỉnh bốn tấm lót dây trong lưới 2, 54 mm, bạn có thể lấy một đầu cắm 4 chân, kết nối nó với cáp jumper với bộ chuyển đổi FTDI và ấn nó vào các tấm lót dây trong khi tải lên bản phác thảo. Và bởi vì một bức tranh có giá trị hơn hàng nghìn từ, tôi đã thêm một bức ảnh thể hiện quá trình này.
• Ngay sau khi thông báo tải lên bên trong Arduino IDE xuất hiện, bạn phải nhấn nút đặt lại một lần (đó là nút THE - nút duy nhất trên nút điều khiển). Sau đó, đèn LED màu xanh lam trên ESP sẽ nhấp nháy một vài lần cho đến khi nó nhấp nháy liên tục trong khi thanh tải lên bên trong Arduino IDE đầy lên.

Nút điều khiển của tôi được tích hợp vào khung HomeKit của Apples để kiểm soát những thứ khác nhau trong nhà của tôi. Tôi sẽ không đi vào chi tiết cách cài đặt nó hoặc cách nó hoạt động vì điều này sẽ vượt ra ngoài phạm vi. Nếu bạn muốn làm điều đó theo cách tương tự, bạn có thể tham khảo công việc tuyệt vời của KhaosT, người đã làm việc trên triển khai node.js của máy chủ phụ kiện HomeKit, mà tôi cũng đã sử dụng. Đối với những người sẽ sử dụng nó, tôi đã đính kèm tệp Dashbutton_accessory.js.

Tuy nhiên, có thể tích hợp các nút điều khiển vào một ứng dụng nhà thông minh hiện có khác hoặc thậm chí nhiều hơn thế. Mã Arduino đính kèm đang hoạt động với MQTT, mã này sẽ hoạt động với hầu hết mọi hoạt động triển khai nhà thông minh.

Khi bạn muốn bắt đầu với mã Arduino đính kèm, sau đó chỉ cần thêm thông tin đăng nhập wifi của bạn và địa chỉ IP của nhà môi giới MQTT trong các dòng mã sau:

const char * ssid = "XXX";

const char * password = "XXX"; const char * mqtt_server = "192.168.2.120";

Bản phác thảo chỉ đơn giản là đánh thức ESP từ chế độ ngủ sâu khi nút đặt lại được nhấn một lần. Sau đó, nó sẽ kết nối với mạng wifi được chỉ định cũng như với nhà môi giới MQTT, trước khi nó xuất bản một thông báo đơn giản (như một '1' duy nhất) cho chủ đề đã xác định. Sau đó, ESP quay trở lại chế độ ngủ sâu. Nếu mạng của bạn không thể truy cập được đối với ESP, nó sẽ quay lại chế độ ngủ sâu sau sáu giây, nhưng tất nhiên là không xuất bản bất kỳ thứ gì. Điều này chỉ để tránh việc pin bị chai rất nhanh.

Bước 5: In Nhà ở

Nút gạch ngang sẽ hoạt động khi bạn đến bước này. Nhưng nó sẽ có một hộp đựng nhỏ để ngăn ngừa một số hư hỏng đối với PCB hoặc thiết bị điện tử. Tất nhiên đây là phần sáng tạo của Có thể hướng dẫn này. Vì vậy, nếu bạn muốn, bạn có thể thiết kế nhà ở của riêng bạn và in nó trên máy in 3d của bạn như tôi đã làm. Bạn có thể bắt đầu lại từ đầu hoặc bạn có thể sử dụng trường hợp của tôi và thêm một số sửa đổi. Rõ ràng, nhà ở có thể được tìm thấy trên Thingiverse, nhưng tôi cũng đã đính kèm các tệp ở đây.

Trường hợp hoặc - chính xác hơn - nắp cho phiên bản 3 vẫn chưa sẵn sàng, nhưng tôi sẽ cập nhật nó sớm nhất có thể.

Bước 6: Vui chơi và sáng tạo

Vì vậy, hy vọng bạn có thể chuyển đổi đèn của mình bằng một lần nhấn nút ngay bây giờ!

Ít nhất, tính toán của tôi đã chỉ ra rằng dung lượng pin của phiên bản một và hai sẽ đạt tới 150 ngày với các giá trị sau:

• LiPo dung lượng 105mAh
• dòng tải 70mA
• dòng điện ngủ sâu 20µA
• thời gian xuất bản 3 giây
• nút xen kẽ 2 nút mỗi giờ (nhiều hơn mức nó sẽ đạt được, tôi đoán vậy)
• hệ số hao hụt pin là 30% (cũng rất cao)

Thời lượng pin của phiên bản 3 ít nhất phải như nhau, trong khi nó có dung lượng 120 mAh. Tuy nhiên, nó có đèn led ws2812 trên bo mạch, điều này cũng sẽ rút ra một số dòng điện.

Bây giờ nó thuộc về bạn! Hy vọng rằng bạn thích đọc Sách hướng dẫn này hoặc có thể thích xây dựng một điều tốt đẹp như vậy.

Điều này và thậm chí các dự án thú vị khác có thể được tìm thấy trên Trang GitHub makermoekoe.github.io của tôi. Đối với các cập nhật gần đây, bạn có thể theo dõi tôi trên Instagram.

Nếu bạn có bất kỳ đề xuất nào hoặc nếu điều gì đó không rõ ràng với bạn, vui lòng hỏi tôi trong phần bình luận bên dưới hoặc viết cho tôi một tin nhắn ngắn.

Trân trọng

nhà sản xuất moekoe