DIY IoT lampa mājas automatizācijai -- ESP8266 apmācība: 13 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:57

Šajā apmācībā mēs izveidosim ar internetu savienotu viedo lampu. Tas iedziļinās lietu internetā un paver mājas automatizācijas pasauli!

Lampa ir savienota ar WiFi un ir veidota tā, lai tai būtu atvērts ziņojumu protokols. Tas nozīmē, ka jūs varat izvēlēties jebkuru vēlamo vadības režīmu! To var kontrolēt, izmantojot tīmekļa pārlūkprogrammu, mājas automatizācijas lietotnes, viedos palīgus, piemēram, Alexa vai Google palīgu, un vēl daudz ko citu!

Kā bonuss šī lampa tiek pievienota lietotnei, lai kontrolētu projektu. Šeit jūs varat izvēlēties dažādus krāsu režīmus, izbalināt starp RGB krāsām un iestatīt taimerus.

Lampa sastāv no LED paneļa un vadības paneļa. LED panelī tiek izmantoti trīs dažādu veidu gaismas diodes kopumā pieciem LED kanāliem! Tas ir RGB kopā ar siltu un aukstu baltu. Tā kā visus šos kanālus var iestatīt atsevišķi, jums kopumā ir 112,3 peta kombinācijas!

Sāksim!

[Atskaņot video]

1. darbība: detaļas un rīki

Daļas

• Wemos D1 Mini
• 15 x silti baltas 5050 gaismas diodes
• 15 x auksti baltas 5050 gaismas diodes
• 18 x RGB 5050 gaismas diodes
• 6 x 300 omi 1206 rezistori
• 42 x 150 omi 1206 rezistori
• 5 x 1k omu rezistori

• 5 x NTR4501NT1G

  MOSFET

• Lineārais sprieguma regulators, 5V

• PCB

  Lejupielādējiet Gerber failus ķēdes posmā, lai izveidotu savas PCB

• Barošanas bloks 12V 2A

Rīki

• Lodāmurs

  • Lodēšanas alva
  • Šķidruma lodēšanas plūsma
• Maskēšanas lente
• Divpusēja lente
• 3D printeris
• Stiepļu noņēmēji

2. solis: plāns

Pilns projekts sastāv no četrām galvenajām daļām:

1. Ķēde

   Ķēde ir izgatavota uz PCB. Pabeigtā shēma sastāv no vairāk nekā 100 atsevišķām sastāvdaļām. Tas ir milzīgs atvieglojums, lai visus ar rokām neuzstādītu uz plātnes

2. Arduino kods

   Es izmantoju Wemos D1 Mini, kas izmanto ESP8266 kā WiFi savienotu mikrokontrolleri. Ar kodu tiks palaists serveris D1. Apmeklējot šī servera adresi, D1 to interpretēs kā dažādas komandas. Pēc tam mikrokontrolleris izpilda šo komandu, lai atbilstoši iestatītu gaismas

3. Tālvadība

   • Es izveidoju lietotni tikai šim projektam, lai pēc iespējas vieglāk kontrolētu lampu pēc jūsu vēlmēm

   • Gudro lampu patiešām var kontrolēt ar jebko, kas spēj nosūtīt http GET pieprasījumu. Tas nozīmē, ka lampa pieņem komandas no gandrīz neierobežota ierīču klāsta
4. 3D druka

   Šī gudrā lampa ir pelnījusi vēsu izskatu. Un, tāpat kā daudziem projektiem, jums bija nepieciešams foršs futrālis, 3D drukāšana nāk palīgā

3. solis: ķēde

Es pasūtīju savus PCB no jlcpcb.com. Pilns informācijas atklāšanas laiks: viņi arī sponsorēja šo projektu.

PCB sastāv no divām daļām. Tam ir LED panelis un vadības panelis. PCB var atdalīt, lai vēlāk savienotu šīs divas daļas ar elastīgu vadu. Tas ir nepieciešams, lai 3D drukātā lampa būtu slaida, un LED plāksne būtu noliekta, lai gaisma vienmērīgi izplatītos caur caurumu telpu.

Vadības panelī ir D1 mikrokontrolleris, kā arī pieci MOSFET gaismas diodes aptumšošanai un sprieguma regulators, kas mikrokontrolleram nodrošina vienmērīgu 5 V spriegumu.

LED plāksnei ir pieci LED kanāli trīs dažādu veidu gaismas diodēs. Tā kā mēs izmantojam 12 V barošanas avotu, gaismas diodes ir konfigurētas kā trīs gaismas diodes sērijveidā ar rezistoru un pēc tam tiek atkārtotas 16 reizes paralēli.

Parasts balts LED parasti ievelk 3,3 V. Plāksnes segmentā trīs no šīm gaismas diodēm ir virknē, kas nozīmē, ka sprieguma kritums tiek apkopots ķēdē. Trīs gaismas diodes, kas patērē 3,3 V, nozīmē vienu gaismas diožu segmentu 9,9 V.

Ja segmentu veidotu tikai trīs gaismas diodes, tās iegūtu vairāk sprieguma nekā izkliedētu. Tas nav labs gaismas diodēm un var tos ātri sabojāt. Tāpēc katram segmentam ir arī rezistors sērijveidā ar visām trim gaismas diodēm. Šis rezistors ir paredzēts, lai nomestu atlikušos 2,1 V sērijas krustojumā.

Tātad, ja katrs segments veido 12 V, tas nozīmē, ka visi segmenti ir savienoti viens ar otru paralēli. Kad ķēdes ir savienotas paralēli, tās visas iegūst vienādu spriegumu un strāva tiek summēta. Sērijas savienojuma strāva vienmēr ir vienāda.

Parastā gaismas diode patērē 20 mA strāvu. Tas nozīmē, ka segments, kurā ir trīs gaismas diodes un rezistors virknē, joprojām patērēs 20 mA. Savienojot vairākus segmentus paralēli, mēs pievienojam strāvu. Ja no sloksnes izgriežat sešas gaismas diodes, jums ir divi no šiem segmentiem paralēli. Tas nozīmē, ka jūsu kopējā ķēde joprojām patērē 12 V, bet strāvā tie patērē 40 mA.

4. solis: LED lodēšana

Izmēģinot dažas lietas, es atklāju, ka vienkārša maskēšanas lente ir visefektīvākā un elastīgākā, lai novērstu PCB pārvietošanos.

Daļām ar vairākām tapām, piemēram, 6 tapām uz 5050 gaismas diodes, vispirms es ievietoju lodējumu uz viena no PCB paliktņiem. Tad atliek tikai turēt šo lodmetālu izkausētu ar lodāmuru, vienlaikus ar pinceti pārbīdot sastāvdaļu savā vietā.

Tagad pārējos spilventiņus var viegli piestiprināt ar kādu lodmetālu. Tomēr, lai paātrinātu šo darbu, es iesaku uzņemt šķidruma lodēšanas plūsmu. Es tiešām nevaru ieteikt šo lietu pietiekami.

Uzlieciet daļu plūsmas uz lodēšanas spilventiņiem, pēc tam izkausējiet kādu lodmetālu uz lodāmura gala. Tagad atliek tikai novietot izkausēto lodmetālu uz spilventiņiem, un viss ieplūst savās vietās. Jauki un vienkārši.

Runājot par rezistoriem un citiem divu spilvenu komponentiem, lodēšanas plūsma patiešām nav nepieciešama. Uzlieciet lodmetālu uz viena no spilventiņiem un novietojiet rezistoru vietā. Tagad vienkārši izkausējiet lodmetālu uz otrā spilventiņa. Vieglāk par vieglu.

Šajā solī apskatiet piekto attēlu. Pievērsiet uzmanību gaismas diožu orientācijai. Siltās un auksti baltās gaismas diodes ir iecirstas augšējā labajā stūrī. RGB gaismas diodēm ir iegriezums apakšējā kreisajā stūrī. Tā ir dizaina kļūda no manas puses, jo es nevarēju atrast šajā projektā izmantoto RGB gaismas diožu datu lapu. Ak, dzīvo un mācies, un viss!

5. solis: lodēšanas kontroles padome

Pēc LED dēļa maratona pabeigšanas vadības panelis ir lodēt. Pirms pāriešanas uz sprieguma regulatoru es novietoju piecus MOSFET un atbilstošos vārtu avota rezistorus.

Sprieguma regulatoram ir papildu vietas kondensatoru izlīdzināšanai. Kamēr es lodēju tos šajā attēlā, es beidzot tos noņemu, jo tie nebija īsti nepieciešami.

Plāns vadības paneļa iegūšanas triks ir izvietot tapu galviņas, izvelkot augšpusi caur apakšu. Kad tapas ir savās vietās, neizmantoto garumu var izgriezt no aizmugures kopā ar melno plastmasu. Tas padara apakšējo pusi pilnīgi gludu.

Kad visas sastāvdaļas ir savās vietās, ir pienācis laiks apvienot abus dēļus. Es tikko izgriezu un izģērbu sešus mazus 7 cm (2,5 collu) vadus un pievienoju abas PCB.

6. darbība: WiFi iestatīšana

Kodā, kas jāmaina, ir sešas vienkāršas rindas.

1. ssid, 3. rinda

   Jūsu maršrutētāja nosaukums. Rakstot, pārliecinieties, vai burtu burts ir pareizs

2. wifiPass, 4. līnija

   Jūsu maršrutētāja parole. Vēlreiz pievērsiet uzmanību korpusam

3. ip, 8. rinda

   Jūsu viedās lampas statiskā IP adrese. Es savā tīklā izvēlējos nejaušu ip adresi un mēģināju to pingēt komandu logā. Ja no adreses netiek saņemta atbilde, varat uzskatīt, ka tā ir pieejama

4. vārteja, 9. līnija

   Šī būs maršrutētāja vārteja. Atveriet komandu logu un ierakstiet "ipconfig". Vārteja un apakštīkls attēlā ir iezīmēti sarkanā krāsā

5. apakštīkls, 10. rinda

   Tāpat kā vārtejas gadījumā, šī informācija attēlā ir apvilkta šim solim

6. laika josla, 15. rinda

   Laika josla, kurā atrodaties. Mainiet to, ja vēlaties izmantot iebūvētās taimera funkcijas, lai noteiktā laikā ieslēgtu un izslēgtu gaismas. Mainīgais ir vienkāršs plus vai mīnus GMT

7. solis: mikrokontrollera kods

Pēc visu attiecīgo iestatījumu mainīšanas iepriekšējā solī beidzot ir laiks augšupielādēt kodu Wemos D1 Mini!

Arduino kodam ir vajadzīgas dažas bibliotēkas un atkarības. Vispirms izpildiet šo rokasgrāmatu no sparkfun, ja nekad neesat augšupielādējis kodu no arduino IDE uz ESP8266.

Tagad lejupielādējiet Time bibliotēku un TimeAlarms bibliotēku. Izsaiņojiet tos un nokopējiet datora arduino bibliotēkas mapē. Tāpat kā jebkuru citu arduino bibliotēku instalēšana.

Pievērsiet uzmanību augšupielādes iestatījumiem attēlā, veicot šo darbību. Atlasiet to pašu konfigurāciju, izņemot com portu. Tas būs jebkurš kom ports, kuram jūsu datorā ir pievienots mikrokontrolleris.

Kad kods ir augšupielādēts, atveriet seriālo termināli ziņojumam par, cerams, veiksmīgu savienojumu! Tagad varat atvērt savu pārlūkprogrammu un apmeklēt mikrokontrollerī saglabāto statisko IP adresi. Apsveicam, jūs tikko izveidojāt savu serveri un tajā mitināt tīmekļa lapu!

8. darbība. Atveriet ziņojumu protokolu

Kad jūs kontrolējat viedo lampu, izmantojot lietotni, visi ziņojumi tiks apstrādāti automātiski. Šeit ir saraksts ar ziņojumiem, ko lampa pieņem, ja vēlaties izveidot savu tālvadības pulti. Esmu izmantojis ip adreses piemēru, lai ilustrētu, kā izmantot komandas.

• 192.168.0.200/&&R=1023G=0512B=0034C=0500W=0500

  • Iestata sarkanās gaismas uz maksimālo vērtību, zaļās gaismas uz pusi mazāk un zilās gaismas uz 34. Aukstā un siltā baltā krāsa tikko ir ieslēgta
  • Ievadot vērtības, varat izvēlēties starp 0 un 1023. Vienmēr URL ierakstiet gaismas vērtības kā četrus ciparus

• 192.168.0.200/&&B=0800

  Iestata zilās gaismas uz vērtību 800, vienlaikus izslēdzot visas pārējās gaismas

• 192.168.0.200/LED=OFF

  Pilnībā izslēdz visas gaismas

• 192.168.0.200/LED=FADE

  Lēnām sāk izbalēt starp visām iespējamām RGB krāsām. Ideāli piemērots atmosfērai

• 192.168.0.200/NOTIFYR=1023-G=0512-B=0000

  Divas reizes mirgo norādītajā krāsā, lai norādītu ienākošo paziņojumu. Lieliski piemērots, ja vēlaties, teiksim, datorā izveidot programmu, lai ikreiz, kad saņemat jaunu e -pastu, mirgo sarkanā lampiņa

• 192.168.0.200/DST=1

  • Pielāgo pulksteni vasaras laikam. Pulkstenim pievieno vienu stundu
  • /DST = 0 izmantojiet šo, lai atgrieztos no DST, noņem vienu stundu no pulksteņa, ja DST ir aktīvs

• 192.168.0.200/TIMER1H=06M=30R=1023G=0512B=0034C=0000W=0000

  Saglabā 1. taimera stāvokli. Šis taimeris ieslēgs norādītās RGB vērtības 06:30 no rīta

• 192.168.0.200/TIMER1H=99

  Iestatiet taimera stundu uz 99, lai deaktivizētu taimeri. RGB vērtības joprojām tiek saglabātas, taču taimeris neieslēgs gaismu, kad stunda ir iestatīta uz 99

• Lampai ir četri atsevišķi taimeri. Mainiet "TIMER1" uz "TIMER2", "TIMER3" vai "TIMER4", lai pielāgotu vienu no citiem iebūvētajiem taimeriem.

Tās ir pašlaik iebūvētās komandas. Atstājiet komentāru, ja jums ir lieliskas idejas jaunām komandām, kuras izveidot arduino kodā vai attālajā lietotnē!

9. solis: tālvadības pults

Noklikšķiniet šeit, lai lejupielādētu lietotni. Iestatīšana ir padarīta ļoti vienkārša, vienkārši ievadiet savas viedās lampas IP adresi un izvēlieties, vai vēlaties kontrolēt tikai RGB gaismas diodes vai RGB + siltas un aukstas baltas gaismas diodes.

Kā paskaidrots iepriekšējā solī, tagad jūs zināt, kādu ziņojumu protokolu lietotne izmanto. Tā nosūta http GET pieprasījumu ar vietrāžiem URL. Tas nozīmē, ka varat arī izveidot savu mikrokontrollera ķēdi un joprojām izmantot šo lietotni, lai kontrolētu funkcijas, kuras izstrādājat pats.

Tā kā mēs patiešām esam dziļi izpētījuši ziņojumu protokolu, jūs varat arī kontrolēt viedo lampu ar jebko, kas spēj nosūtīt http GET pieprasījumu. Tas nozīmē jebkuru tālruņa vai datora pārlūkprogrammu vai viedās mājas ierīces vai palīgus, piemēram, Alexa vai Google palīgu.

Tasker ir lietotne, kas būtībā ļauj jums izveidot apstākļus, lai kontrolētu gandrīz visu. Es to izmantoju, lai mirgo viedā lampa ar paziņojuma krāsu, kad to saņemu savā tālrunī. Es arī iestatīju uzdevumu izpildītāju, lai ieslēgtu gaismu pilnīgi baltā krāsā, kad tālrunis savienojas ar manu mājas WiFi pēc 16:00 darba dienā. Tas nozīmē, ka gaisma automātiski ieslēdzas, kad pārnāku mājās no skolas. Ir patiešām forši nākt mājās ar automātiski ieslēgtām gaismām!

10. darbība: 3D drukāšana

Lampas korpusu var gandrīz pilnībā izdrukāt bez balstiem. Vienīgās detaļas, kurām patiešām nepieciešams atbalsts, ir tapas, kas paredzētas savienošanai ar PCB. Tāpēc es padarīju stl pieejamu gan ar nelielu atbalsta konstrukciju, gan bez tām tikai šīm tapām. Šī pielāgotā atbalsta izmantošanas priekšrocība ir tā, ka drukāšana notiek daudz ātrāk! Un mēs saņemam drukāšanas atbalstu tikai tām detaļām, kurām tas patiešām ir vajadzīgs.

. Stl failus varat lejupielādēt šeit

11. solis: apvienojiet to visu

Pēc 3D drukāšanas sāciet, noņemot drukas atbalstu. Strāvas kabeļi nonāk atsevišķos kanālos un ir savienoti kopā. Šis mezgls radīs spriedzes mazināšanu, novēršot kabeļu plīsumu no PCB. Lodējiet strāvas kabeļus PCB aizmugurē un pārliecinieties, ka polaritāte ir pareiza!

Pēc tam vadības PCB tiek piestiprināts ar lentes gabalu, lai tas būtu vienā līmenī ar korpusu. Gaismas diodes PCB var vienkārši ievietot savā vietā, kur tā pati atrodas pret korpusu.

12. solis: lampas pakāršana

Ir daudz iespēju, kā piekārt šo lampu pie sienas. Tā kā es varētu nepārtraukti atjaunināt kodu, lai uzlabotu lampu, es vēlējos laiku pa laikam noņemt lampu. Jūs varat izmantot karstu līmi, bet es ieteiktu kādu divpusēju līmlenti. Vislabāk ir izmantot biezu un putojošu abpusēju lenti, jo tā vislabāk notur lampu pret teksturētu sienu.

13. darbība. Pabeigts

Kad lampa ir pacelta pie sienas un gatava pieņemt komandas, tas nozīmē, ka esat pabeidzis!

LED panelis ir novietots tā, lai gaisma vienmērīgi izkliedētos telpā. Tas ir jauks papildinājums jebkurai darba telpai, un spēja integrēties ar mājas automatizāciju ir liels pluss. Man ļoti patīk spēja iestatīt RGB krāsas, kā arī pielāgot baltās krāsas balansu starp auksto un silto gaismu. Tas izskatās stilīgi un lieliski palīdz iestatīt apkārtējās gaismas vai darba apgaismojumu, lai tas atbilstu jebkuram apgaismojumam, kāds man šobrīd ir vajadzīgs.

Apsveicam, tagad esat spēris lielu lēcienu IoT un mājas automatizācijas pasaulē!