Ar akumulatoru darbināmas nojumes durvju un slēdzenes sensors, saules, ESP8266, ESP-Now, MQTT: 4 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:51

Šajā pamācībā es jums parādīšu, kā es izveidoju ar akumulatoru darbināmu sensoru, lai uzraudzītu manas attālās velosipēdu novietnes durvis un slēdzenes stāvokli. Man ir strāvas padeve, tāpēc to darbina baterijas. Akumulatoru uzlādē neliels saules panelis.

Modulis ir paredzēts darbam ar mazu jaudu un darbojas ar ESP-07S dziļā miegā, kas pamostas un katru minūti pārbauda durvju un slēdzenes stāvokli. Tomēr, atverot durvis, modulis tiek pamodināts ar vienkāršu aparatūras shēmu, lai nekavējoties nosūtītu informāciju par durvju atvēršanu. Modulis sazinās, izmantojot ESP-Now, kurā pārraides laiks ir ļoti īss, un tas prasa tikai nelielu enerģijas daudzumu.

Mana mājas automatizācija, kas darbojas Openhab un Mosquitto, apstrādā ziņojumus un nosūta man satraucošu ziņojumu, izmantojot Telegram, ja modinātājs ir ieslēgts.

Piegādes

Visas sastāvdaļas tiek iegādātas no Aliexpress.

• ESP-07S modulis ir izvēlēts ērtai ārējās antenas pievienošanai, lai palielinātu ESP-Now diapazonu.
• TP4056 lādētāja panelis ar akumulatora aizsardzību
• 18650 LiPo akumulators
• Niedru slēdzis (NĒ, lai uzraudzītu durvju stāvokli)
• Kontakta slēdzis (monitora bloķēšanas stāvoklis)
• Saules panelis (6V, 0,6W)
• Tranzistori, rezistori, diodes, savienotāji (skatiet shēmu)

1. darbība. Aparatūra

Izveidotā shēma ir iekļauta attēlā. Vispirms es prototipēju ķēdi uz maizes dēļa. Tad es lodēju visas sastāvdaļas uz perf dēļa.

Es izmantoju moduli ESP-07S ESP8266, jo tam ir savienojums ar ārējo antenu. Tā kā mana velosipēdu novietne atrodas ārpusē, WiFi signālam ir jāiet cauri betona sienai. Es uzzināju, ka ārējā antena ievērojami palielina ESP-Now diapazonu. Diezgan loģiski, jo tas ir WiFi signāls.

Durvju sensoram es izmantoju niedru slēdzi ar botn NO un NC savienojumiem. Kad durvis ir aizvērtas, slēdzim tiek atvērts magnēts. Modulis pārbauda durvju un bloķēšanas stāvokli ik pēc 60 sekundēm, tomēr, kad durvis tiek atvērtas, es vēlos nekavējoties saņemt informāciju, tāpēc es ieviesu atiestatīšanas shēmu, skatīt zemāk.

Slēdzenes sensoram es izmantoju kontaktu slēdzi ar botn NO un NC savienojumiem. Kad slēdzene ir aizvērta, slēdzene atver slēdzi. Tātad gan durvju sensors, gan bloķēšanas sensors parasti tiek atvērti (NĒ).

Akumulators tiek uzlādēts, izmantojot TP4056 lādētāja paneli ar akumulatora aizsardzību, kas piestiprināts pie neliela 6V saules paneļa.

Tālāk es izskaidrošu dažas ķēdes daļas.

Atiestatīt ķēdi

Atiestatīšanas ķēde ar 2N7000 Mosfet ir savienota ar ESP8266 atiestatīšanas tapu. Ja durvis ir aizvērtas, kontakts ir atvērts, gan vārti, gan tranzistora avots ir augsti, un mosfets ir izslēgts. Vārtiem pievienotajam kondensatoram ir pozitīvs lādiņš. ESP8266 niedres GPIO12 kā HIGH = aizvērts.

Kad durvis tiek atvērtas, mosfeta avots ir savienots ar zemi. Tā kā vārti ir augsti, mosfet tiek ieslēgts un velk atiestatīšanas tapu uz zemes, kā rezultātā tiek atiestatīts ESP8266. Kondensators tiek izlādēts caur R7 un pēc tam izslēdz MOSFET. Skatiet mana osciloskopa ekrānuzņēmumu, lai uzzinātu zemo impulsu - 50 ms. Pēc impulsa ESP8266 sāk darboties. ESP8266 niedres GPIO12 kā LOW = atvērts.

Kad durvis atkal ir aizvērtas, rezistors R6 izvelk avotu un GPIO12 uz augšu.

Akumulatora uzraudzība

Akumulatora spriegumu nolasa, izmantojot sprieguma dalītāju starp VBat un GND. Tomēr es nevēlos pastāvīgu savienojumu starp VBat un GND, jo tas iztukšo akumulatoru. Tāpēc es ievietoju P-kanāla mosfetu sprieguma dalītāja augstajā pusē, un mosfeta vārti ir uzvilkti, tāpēc mosfet ir izslēgts. Tikai tad, kad GPIO14 ir zems, mosfet tiek ieslēgts un ESP8266 ar ADC var izmērīt spriegumu.

2. darbība: programmatūra

Lai taupītu enerģiju, ESP8266 modulis lielākoties atrodas dziļā miega režīmā.

Ik pēc 60 sekundēm modulis sāk darboties, kad WiFi ir atspējots, un mēra slēdzenes un durvju stāvokli un pārbauda, vai šīs pozīcijas ir mainījušās, salīdzinot ar RTC atmiņā saglabātajām vērtībām. Ja pozīcija ir mainījusies, modulis minimāli guļ un pamostas ar iespējotu WiFi, lai nosūtītu jauno pozīciju, izmantojot ESP-Now. Un, protams, jaunās pozīcijas tiek saglabātas RTC atmiņā. Ja nekas netika mainīts, modulis vienkārši atkal guļ un pamostas ar izslēgtu WiFi.

Skatiet manu citu pamācību, kurā paskaidroju, kā es izmantoju ESP-Now ziņojumu pārsūtīšanai un pārveidošanai par MQTT ziņojumiem.

Ja “OTA ķēde” tiek manuāli aizvērta, izmantojot džemperi, modulis pamostas un izveido savienojumu ar manu WiFi tīklu, lai gaidītu OTA atjauninājumu, izmantojot ESP8266HTTPUpdateServer.

Ik pēc 30 minūtēm tiek mērīts un publicēts akumulatora spriegums.

Tas darbojas kā valsts mašīna. Štati ir definēti programmā, kas ir publicēta manā Github.

STATE_CHECK: pamodieties ar izslēgtu radio (WiFi izslēgts), vienkārši pārbaudiet, vai kaut kas nav mainījies

STATE_INIT: pamodieties ar ieslēgtu radio (ieslēgts WiFi) un pārsūtiet durvju un slēdzenes stāvokļus

STATE_DOOR: pamodieties ar ieslēgtu radio, nākamreiz, kad tas tiks palaists, publicējiet doorstate

STATE_LOCK: pamodieties, kad radio ir ieslēgts, nākamreiz, kad tas tiks palaists, publicējiet lockstate

STATE_VOLTAGE: pamodieties ar ieslēgtu radio, publicējiet spriegumu nākamreiz, kad tas sāk darboties

STATE_OTA 5: pamodieties ar ieslēgtu radio, dodieties uz OTA režīmu

3. solis: salieciet

Es izmantoju skrūvju spailes un DC vīriešu/sieviešu savienotājus, lai varētu samontēt un izjaukt savu projektu. Es ievietoju visas detaļas nelielā ABS kastē, skatiet attēlus. Es iekapsulēju detaļas Kapton lentē elektriskai izolācijai

Es pieslēdzu saules paneli, izmantojot vīriešu līdzstrāvas kontaktdakšu (5,5 x 2,1) ar 1N5817 diodi, kurai ir zems priekšējais spriegums.

Niedru slēdzis ir pielīmēts kastē, un magnēts tiek pielīmēts pie durvīm pareizajā stāvoklī.

Slēdzenes kontakts tiek ievadīts no sāniem, skatiet attēlu.

4. solis: darba modulis

Saņemtos datus nolasa mana Openhab mājas automatizācija. Man patīk, es varu ievietot Openhab failus.

Es uzraugu:

• Akumulatora spriegums (ar noturību, tāpēc grafikā redzu spriegumu laika gaitā).
• Durvju un slēdzeņu pozīcijas.
• Laiki, kad pozīcija ir mainījusies.

Tādā veidā, ejot gulēt, es varu viegli redzēt, vai visas nojumes ir aizslēgtas.

Lietošanas sākumā akumulators tika uzlādēts gaišā dienā, un apmēram pēc nedēļas tge akumulators tika pilnībā uzlādēts. Tagad rudenī akumulators paliek uzlādēts. Acīmredzot modulis ir ļoti ekonomisks un patērē daudz mazāk enerģijas, nekā ģenerē mazs saules panelis. Spēcīgajam akumulatoram, iespējams, pietiek jaudas dažus mēnešus tumsā. Redzēsim, kā modulis darbojas šajā ziemā, kad nojumes temperatūra ir daudz zemāka.