Budování zařízení Homie pro IoT nebo domácí automatizaci: 7 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:22

Tento návod je součástí mé řady domácí automatizace, podívejte se na hlavní článek „Plánování domácího automatizačního systému“. Pokud ještě nevíte, co je to Homie, podívejte se na homie-esp8266 + homie od Marvina Rogera.

Senzorů je mnoho. Pokrývám ty úplně základní, abych čtenáři dal požadavky, aby mohl začít „něco“stavět. Možná to není raketová věda, ale ve skutečnosti by to mělo fungovat.

Pokud díly nemáte, dejte si pozor na můj připravovaný instruktáž „Sourcing Electronic Parts From Asia“.

Dovolte mi přidat několik hlášek: IoT, ESP8266, Homie, DHT22, DS18B20, domácí automatizace.

Téma by teď mělo být celkem jasné:-)

Tento instruktáž je nyní také k dispozici na mé osobní stránce:

Krok 1: Začínáme

Konvence

Tento návod používá klony D1 Mini. Jedná se o WiFi kompatibilní Arduino kompatibilní ovladače využívající čip ESP8266. Dodávají se ve velmi malém formátu (~ 34*25 mm) a jsou velmi levné (~ 3-4 $ za klony).

Každé sestavení ilustruji pomocí D1 Mini, prkénka a některých senzorů. Ke každému přidám kusovník (BOM), ale přeskočím zřejmé věci, jako jsou propojovací vodiče a prkénko (mini nebo plné). Zaměřím se na „aktivní části“.

Pro vodiče/kabely ve schématech (knihovna Fritzing + AdaFruitFritzing) jsem použil:

• Červená/oranžová pro napájení, obvykle 3,3 V. Někdy to bude 5V, pozor.
• Černá na zem.
• Žlutá pro signály digitálních dat: Bity se pohybují a lze je číst tak, jak jsou, pomocí čipů.
• Modrá/fialová pro analogové datové signály: Žádné bity, pouze obyčejné napětí, které je třeba změřit a vypočítat, aby bylo možné pochopit, co se děje.

Homie pro ESP8266 dodává tucet příkladů, tam jsem začal stavět tento instruktáž.

Prkénko

D1 je docela přívětivý, ale ušetří pouze jednu řadu kolíků nahoru a dolů. Každý příklad bude mít D1 na pravé straně a komponenty na levé straně. Horní a dolní napájecí kolejnice budou použity k přenášení buď 3,3 V nebo 5 V.

Poznámka

Homie příklady jsou postaveny jako „.ino“skici pro Arduino IDE. Můj vlastní kód je však pro PlatformIO vytvořen jako „.ccp“.

To bude znamenat velmi malý rozdíl, protože náčrty jsou dostatečně jednoduché na to, aby je bylo možné zkopírovat/vložit bez ohledu na zvolený nástroj.

Krok 2: Teplota a vlhkost: DHT22 / DHT11

Stavba zařízení

DHT22 používá:

• Jeden digitální pin pro komunikaci s ovladačem, připojte jej k D3
• Dva vodiče pro napájení (3,3 V nebo 5 V + GND)
• Digitální pin musí být udržován vysoko (připojen k napájení), proto používáme odpor mezi napájecí kolejnicí a datovým pinem

Kód

Projekt PlatformIO lze stáhnout z:

Původní příklad Homie je zde (ale nepoužívá senzor):

Pro DHT22 použijte knihovnu snímačů DHT (ID = 19)

BOM

• Ovladač: Wemos D1 Mini
• Rezistor: 10KΩ

• Senzor: (jeden z nich)

  • DHT22: Použil jsem typ 4 pinů, který vyžaduje přídavný odpor. K dispozici jsou 3 moduly pinů dodávané jako SMD, které obsahují odpor.
  • DHT11: Je to levnější, ale méně přesné, zkontrolujte své požadavky

Krok 3: Vodotěsná teplota: DS18B20

Sestavení zařízení Zařízení DS18B20 používá:

• Jeden digitální pin pro komunikaci s ovladačem, připojte jej k D3
• Dva vodiče pro napájení (3,3 V nebo 5 V + GND)
• Digitální pin musí být udržován vysoko (připojen k napájení), proto používáme odpor mezi napájecí kolejnicí a datovým pinem

DS18B20 je 1vodičový senzor. Využívá sběrnici a jako takový může více senzorů používat jeden datový pin.

Je také možné NEPOUŽÍVAT 3,3 V/5 V k napájení senzoru, toto se nazývá parazitní režim napájení. Podrobnosti najdete v datovém listu.

Kód

Projekt PlatformIO lze stáhnout z:

Stejně jako pro DHT22 je zde původní příklad Homie (ale nepoužívá senzor):

Pro 1-Wire sběrnici použijte balíček OneWire (ID = 1)

Pro DS18B20 použijte DallasTemperature (ID = 54)

BOM

• Ovladač: Wemos D1 Mini
• Rezistor: 4,7 KΩ
• Senzor: DS18B20, na obrázku je vodotěsný
• 3pinový šroubový terminál pro snadné připojení kabelu k desce

Krok 4: Světlo: Fotorezistor / fotobuňka (digitální: Zapnuto / Vypnuto)

Stavba zařízení

(Omlouváme se, nemáte součást Fritzing pro digitální fotobuňku)

Digitální modul fotobuňky používá:

• Jeden digitální pin pro komunikaci s ovladačem, připojte jej k D3
• Dva vodiče pro napájení (3,3 V + GND)

Je možné použít analogovou fotobuňku, ale toto zde není zdokumentováno, viz vynikající článek Adafruit „Použití fotobuňky“.

Poznámka: V tomto případě je na desce senzoru potenciometr. Slouží k nastavení hranice mezi „světlým“a „tmavým“okolním světlem. Když kontrolka čtení 1 nesvítí, znamená to, že čtení 0 znamená světlo, pokud svítí.

Kód

Projekt PlatformIO lze stáhnout z:

BOM

Ovladač: Wemos D1 Mini

Senzor: Fotosenzitivní / modul detekce světla

Krok 5: Světlo: Fotorezistor / fotobuňka (analogové)

Stavba zařízení

Analogový snímač fotobuňky funguje jako odpor. Připojí se mezi analogovým vstupem a 3,3 V.

Mezi GND a datový pin je vložen odpor, aby se vytvořil dělič napětí. Účelem je vytvořit známý rozsah hodnot:

• Pokud není světlo, fotobuňka v zásadě zablokuje VCC, a tak připojí GND k vašemu datovému pinu: Pin bude číst téměř 0.
• Je zde spousta jasného světla, fotobuňka nechá VCC proudit na datový pin: Pin bude číst téměř plné napětí a jako takové se blíží maximu (1023).

Poznámka: Hodnoty analogových pinů se čtou v rozsahu 0-1023 pomocí analogRead. Není praktické zabývat se hodnotami 1 bajtu, proto funkce mapy Arduino pomůže snížit z 0-1023 na (například) 0-255.

Pro kalibraci minimálních/maximálních hodnot pro váš senzor použijte skicu, jako je tato od Arduina.

Kód

Projekt PlatformIO lze stáhnout z:

BOM

• Ovladač: Wemos D1 Mini
• Senzor: Rezistor závislý na světle (LDR) / Fotorezistor
• Rezistor: 1K nebo 10K, je třeba kalibrovat na základě vaší buňky

Reference

• Zdrojový kód serveru PiDome pro osvětlení místa
• „Použití fotobuňky“společnosti Adafruit
• „Fotorezistory“zde na instruktabilní
• Nějaký zatraceně šílený „Photocell Tutorial“, pokud chcete nějakou matematiku a grafy

Krok 6: Optický detektor: QRD1114

Stavba zařízení

Kód

BOM

Reference

• Fyzické výpočty: QRD1114 obsahuje ukázkový kód pro čtení senzoru a použití přerušení pro rotační kodér + přesný návrh DPS
• Průvodce připojením optického detektoru QRD1114 na Sparkfun

Krok 7: Závěrečná slova

Tento instruktáž je velmi krátký na vysvětlení základního monitorování.

Abychom mohli jít dál, budeme muset připojit relé, IR vysílač … To bude snad pokryto později, jak mi to volný čas dovolí. Hlavní rozdíl je v tom, že nebudeme jen „číst“(je tam světlo?), Ale také „psát“(rozsvítit světlo!).