Từ đèn pin đến cảm biến chuyển động với ESP8266 và MQTT: 5 bước (có hình ảnh)

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

Trong bài đăng này, tôi sẽ trình bày các mục dưới đây:

• Đèn LED cần một mạch giới hạn dòng điện
• cách làm đèn pin
• tạo ra ánh sáng được cung cấp bởi pin di động và làm mờ đèn LED bằng ESP8266 thông qua MQTT

Video là phần tóm tắt và giải thích ngắn gọn về cách thức hoạt động của nó,

Tôi đã dự định bao gồm cảm biến PIR, nhưng hướng dẫn này khá dài nên cảm biến PIR sẽ được trình bày trong phần thứ hai của chủ đề này

Vì vậy, hãy bắt đầu.

Bước 1: Đèn LED cần dòng điện có giới hạn

Đối với những người mới bắt đầu, điều này thật kỳ lạ khi xem xét cách thường bật bóng đèn sợi đốt hoặc bóng đèn huỳnh quang. Đừng lo lắng, những bóng đèn LED trên kệ đã đi kèm với bộ chuyển đổi nguồn AC-sang-DC và dòng điện giới hạn. Nhưng sẽ rất tốt nếu làm một cái gì đó từ đầu.

Một chìa khóa để bật đèn LED là mạch hạn chế dòng điện. Điều này hoạt động như một van cho dòng điện để một khi điện áp đặt vào đèn LED làm cho nó trở nên dẫn điện, dòng điện chạy qua đèn LED không thể lớn hơn dòng điện được điều chỉnh bởi mạch. Đèn LED bị lỗi thường do quá nhiệt. Không có mạch giới hạn dòng điện tại chỗ là một cách chắc chắn để đốt cháy các đèn LED trong vài giây. Nhân tiện, cố định các chip LED, những chip đi trên khung nhôm, vào một bộ tản nhiệt làm giảm chip LED và thường được khuyến nghị.

Tôi đã gãi đầu rất nhiều khi biết điều này vào khoảng năm 2015, và vẫn đang vò đầu bứt tai (vì những lý do khác nhau). Tôi đã học được từ hướng dẫn này và lời giải thích rõ ràng của anh ấy đã giúp tôi tiết kiệm được một số vết xước.

Các mạch được gắn vào. Các vạch đậm biểu thị tuyến tải chính và các vạch mỏng hơn biểu thị cơ chế điều khiển để kiểm soát dòng điện của tuyến chính khoảng 150 mA. Wikipedia có một bài viết ngắn và một số tài liệu tham khảo đính kèm. Giới hạn dòng điện có thể được xây dựng với bóng bán dẫn bằng cách thay thế MOSFET bằng bóng bán dẫn tải dòng trung bình như BD135, BD139.

Bước 2: Làm đèn pin

Các bộ phận cần thiết:

1. một MOSFET kênh N (IRF540N $ 1,62 / 10 cái, 30N06, $ 0,1,75 / 10 cái)
2. một bóng bán dẫn NPN (chẳng hạn như S8085)
3. 3,9 ohm - điện trở 2W, dòng điện giới hạn khoảng 0,6 / 3,9 = 153mA
4. Điện trở 100kR (1 / 4W)
5. Một công tắc khóa đẩy
6. Có LED 0,5W 8mm, $ 3,18 / 100 chiếc ở đây
7. Pin 18660 Lithium. Tôi đã trục vớt một vài trong số chúng từ một ngân hàng điện. Pin máy tính xách tay (4, 6, 8 cell) được làm từ 18650 cell nhưng hãy cẩn thận với những thứ đó.
8. 1 bảng tăng cường lên đến 12V, như bảng này, $ 0,56
9. 1 bộ sạc lithium chẳng hạn như cái này, $ 0,30

Sự khác biệt chính đối với mạch ở trên là sử dụng pin Lithium (18660) với bo mạch tăng áp thay vì bộ chuyển đổi nguồn 5V giả lập.

Ảnh cuối cùng cho thấy chiếc đèn pin cuối cùng và nó đang sạc từ bất kỳ nguồn micro USB nào (> 1A).

Bước 3: Internet vạn vật với đèn pin này?

Tôi chia phần này thành ba bước:

• Chuẩn bị một người đăng ký (cái này)
• Thiết lập máy chủ MQTT (bước tiếp theo)
• và chuẩn bị một Nhà xuất bản (nhà xuất bản tiếp theo)

Các bộ phận:

Đầu tiên, vâng, tôi đã sử dụng từ thông dụng đó, hay còn gọi là IOT, nhưng từ này có thể kết hợp tốt giữa việc sử dụng mạch ở Bước 2 với ESP8266 và sau đó điều khiển cường độ ánh sáng bằng phương pháp MQTT.

Các bộ phận của mạch giống hệt nhau, ngoại trừ:

1. Thay thế bo mạch tăng cường 12V bằng bo mạch tăng cường MT3608, $ 1,92 / 5 chiếc, cái này có thể tăng điện áp của pin 18650 (khoảng 3,7V) lên 28 V, đủ để cung cấp năng lượng cho 8LED (thay vì 3).
2. Vị trí không đẩy trong công tắc được kết nối với GPIO 1 hoặc 2 trong ESP8266 cho tín hiệu PWM.
3. ESP8266 01, $ 1,68 mỗi cái. Giống cái này
4. AMS1117 3.3 V, bộ điều chỉnh điện áp cho ESP8266, một số tụ điện
5. Một mô-đun USB để flash ESP8266, $ 0,78 / chiếc như thế này

Btw. những liên kết đó là để thuận tiện.

Hàn và tải lên:

• Hàn các bộ phận với nhau, và sử dụng các sơ đồ trên. Một số mạch điện áp 3.3 làm sẵn có thể giúp bạn tiết kiệm thời gian ($ 1,38 / 5 chiếc như thế này). Tôi đã nhầm lẫn khi nhớ chân cắm khi lật bảng PCB và kết thúc bằng cách đáp ứng một số bộ điều chỉnh điện áp AMS1117.
• Kế tiếp. Thực hiện một sửa đổi nhỏ như trong ảnh thứ ba để giữ GPIO 0 thành GND, chạm nhanh vào Ghim RST với chân GND để đưa ESP8266 vào Flashmode.
• Tải xuống mã tại đây từ GitHub của tôi và tải mã lên ESP 8266 bằng Arduino IDE.

Tôi bôi đen dòng hiển thị chủ đề mà người đăng ký theo dõi. Bất kỳ thông báo nào được đăng cho chủ đề này sẽ được chuyển đến các khách hàng khác (người đăng ký) chủ đề này. EPS8266 trong mạch này sẽ lắng nghe thông báo JSON được đăng cho chủ đề và thông báo nếu có sự thay đổi trong kênh Ba

* Đã có lúc, tôi nghĩ mình có thể đặt một điện trở kéo xuống (100k) để nối đất Cổng MOSFET khi ESP8266 không được trình bày. Điều này hoạt động khi không có ESP8266, nhưng với ESP8266, điện trở cũng kéo GPIO0 hoặc 2 xuống GND, khiến chúng chuyển sang chế độ Flash hoặc không khởi động được (khi GPIO2 ở mức THẤP). Bạn sẽ thấy một màu xanh đặc nếu điều này xảy ra.

Bước 4: Thiết lập máy chủ MQTT

MQTT (Message Queueing Telemetry Transport) là một giao thức lộn xộn dựa trên phương pháp đăng ký xuất bản. Thiết bị lưu trữ tin nhắn MQTT vào và ra được gọi là nhà môi giới. Giống như một nhà môi giới thực sự, nó tổ chức trao đổi giữa nhà xuất bản (người bán) và người đăng ký (người mua). Không có tiền thay đổi tay những người. Có rất nhiều hướng dẫn cho việc này.

Đây là bản tóm tắt. Raspberry Pi là thiết bị phổ biến nhất cho việc này. Frist, cài đặt MQTT bằng cách:

sudo apt-get install mosquitto mosquitto-client

kiểm tra xem máy chủ MQTT có hoạt động hay không bằng cách mở hai thiết bị đầu cuối trên Raspberry, một đầu nhập vào dòng đầu tiên và đầu kia cho dòng tiếp theo:

mosquitto_sub -h localhost -t "yourtopic"

mosquitto_pub -t "yourtopic" -h localost -m "nói điều gì đó"

Bạn sẽ thấy "nói điều gì đó" hiển thị trên thiết bị đầu cuối đầu tiên. Walah! Nó hoạt động.

"#" Có thể được sử dụng để nghe bất kỳ chủ đề nào, thay thế "yourtopic" bằng "#"

Bây giờ, bạn không muốn ai đó có thể xuất bản hoặc đăng ký máy chủ MQTT của mình, bạn nên thiết lập mật khẩu, làm như vậy bằng cách:

cd ~

mosquitto_passwrd -c pwfile mqtt_user

mqtt_user có thể là những tên người dùng khác mà bạn thích, nhập mật khẩu hai lần và cập nhật tệp.conf bằng cách:

sudo nano /etc/mosquitto/mosquitto.conf

thêm hai dòng sau:

allow_anonymous false

password_file / home / pi / pwfile

sau đó khởi động lại mosquitto bằng cách:

sudo systemctl khởi động lại mosquitto

thực hiện kiểm tra bằng cách bao gồm tên với mật khẩu như:

mosquitto_sub -h localhost -t "yourtopic" -u "mqtt_user" -P "123456"

mosquitto_pub -h localhost -t "yourtopic" -u "mqtt_user" -P "123456" -m "cái này có được bảo mật không?"

Ngoài ra, nếu MQTT từ chối kết nối, hãy thử cách này để đặt dịch vụ MQTT ở chế độ nền của hệ thống Linux bằng cách:

mosquitto -d

Tôi thấy những tài liệu tham khảo này là tốt để có một cái nhìn. Tôi đã học được điều gì đó từ hai điều này ngày hôm nay.

1. Adafruit:
2. Stees-internet-guide.com

Bước 5: Chuẩn bị Nhà xuất bản

Đối với điều này, tôi tạo một bảng điều khiển đơn giản để đẩy thông báo đến máy chủ MQTT. Ở chế độ chờ, màn hình LCD hiển thị Đồng hồ.

Các bộ phận:

1. SSD1306 Màn hình hiển thị, $ 2,41 mỗi cái
2. EPS8266 WEMOS D1 Mini, $ 2,53 mỗi cái
3. Một chiết áp
4. Một công tắc trượt 4 pin.
5. hai đèn LED 3mm,
6. một số điện trở

Hàn:

Đây là sơ đồ của thiết bị đầu cuối này:

Tải lên mã:

WEMOS ESP8266 có thương hiệu rất dễ làm việc. Bạn chỉ cần một micro USB, nhấn nút tải lên trên Arduino IDE flash chip. Mã ở đây (GitHub):

Để xuất bản tin nhắn, hãy nhấn công tắc để bật đèn LED xanh lục (và tắt đèn đỏ), sau đó trượt chốt lên và điều chỉnh, và cuối cùng nhấn nút một lần nữa để đẩy tin nhắn lên máy chủ MQTT. Trang tổng quan có thể xuất bản một thông báo JSON tới 4 kênh.

Hãy xem điểm nổi bật trên mã (ảnh chụp màn hình). Đó là chủ đề mà bảng điều khiển đẩy thông điệp đến và các đèn LED của chúng tôi rất háo hức xem bất kỳ điều gì mới từ thông báo JSON

Đó là về nó. Tôi hy vọng hướng dẫn là hữu ích.