DIY IoT լամպ տան ավտոմատացման համար -- ESP8266 Ուսուցում. 13 քայլ (նկարներով)

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:50

Այս ձեռնարկում մենք պատրաստվում ենք ինտերնետին միացված խելացի լամպ պատրաստել: Սա կմտնի իրերի ինտերնետի մեջ և կբացի տան ավտոմատացման աշխարհը:

Լամպը միացված է WiFi- ին և կառուցված է բաց հաղորդագրության արձանագրություն ունենալու համար: Սա նշանակում է, որ դուք կարող եք ընտրել ցանկացած կառավարման ռեժիմ, որը ցանկանում եք: Այն կարող է վերահսկվել վեբ զննարկչի, տան ավտոմատացման ծրագրերի, Alexa- ի կամ Google Assistant- ի նման խելացի օգնականների և շատ ավելին:

Որպես բոնուս, այս լամպը գնում է ծրագրի վերահսկման ծրագրի հետ միասին: Այստեղ կարող եք ընտրել տարբեր գույնի ռեժիմներ, մարել RGB գույների միջև և սահմանել ժամաչափեր:

Լամպը բաղկացած է LED տախտակից և կառավարման տախտակից: LED տախտակն օգտագործում է երեք տարբեր տեսակի LED- ներ `ընդհանուր առմամբ հինգ LED ալիքների համար: Սա RGB- ն է ինչպես տաք, այնպես էլ սառը սպիտակի հետ միասին: Քանի որ այս բոլոր ալիքները կարող են սահմանվել առանձին, դուք ունեք ընդամենը 112,3 պետա համակցություն:

Եկեք սկսենք!

[Նվագարկել տեսանյութը]

Քայլ 1: Մասեր և գործիքներ

Մասեր

• Wemos D1 Mini
• 15 x տաք սպիտակ 5050 LED
• 15 x Սառը սպիտակ 5050 LED
• 18 x RGB 5050 LED
• 6 x 300 օմ 1206 դիմադրիչ
• 42 x 150 ohm 1206 դիմադրողներ
• 5 x 1k ohm ռեզիստորներ

• 5 x NTR4501NT1G

  ՄՈՍՖԵՏՆԵՐ

• Գծային լարման կարգավորիչ, 5 Վ

• PCB

  Ներբեռնեք gerber ֆայլերը սխեմայի փուլում `ձեր սեփական PCB- ներ պատրաստելու համար

• Լիցքավորիչ 12V 2A

Գործիքներ

• Oldոդման երկաթ

  • Oldոդման անագ
  • Հեղուկ զոդման հոսք
• Դիմակավոր ժապավեն
• Երկկողմանի ժապավեն
• 3D տպիչ
• Մետաղալարեր

Քայլ 2: Planրագիրը

Ամբողջական նախագիծը բաղկացած է չորս հիմնական մասից.

1. Շրջան

   Շղթան կատարվում է PCB- ի վրա: Ավարտված սխեման բաղկացած կլինի ավելի քան 100 առանձին բաղադրիչներից: Հսկայական թեթևություն է ՝ ձեռքով բոլորին չփակցնել տախտակի վրա:

2. Arduino կոդ

   Ես օգտագործում եմ Wemos D1 Mini- ն, որն օգտագործում է ESP8266- ը որպես WiFi միկրոկոնտրոլեր: Կոդը կսկսի սերվեր D1- ում: Երբ դուք այցելում եք այս սերվերի հասցեն, D1- ը դա մեկնաբանելու է որպես տարբեր հրամաններ: Այնուհետև միկրոկառավարիչը գործում է այս հրամանի հիման վրա `լույսերը համապատասխանաբար կարգավորելու համար

3. Հեռակառավարման վահանակ

   • Ես ծրագիր ստեղծեցի հենց այս նախագծի համար, որպեսզի հնարավորինս դյուրին դարձնեմ լամպը ըստ ձեր ցանկության
   • Խելացի լամպը իսկապես կարող է կառավարվել այն ամենի միջոցով, ինչը կարող է ուղարկել http GET հարցում: Սա նշանակում է, որ լամպն ընդունում է հրամաններ սարքերի գրեթե անսահման զանգվածից

4. 3D տպագրություն

   Այս խելացի լամպը արժանի է սառը տեսքի պատյան: Եվ ինչպես շատ նախագծեր, որոնց անհրաժեշտ էր զով պատյան, 3D տպագրությունը գալիս է փրկության:

Քայլ 3: Շղթա

Ես պատվիրեցի իմ PCB- ները jlcpcb.com- ից: Բացահայտման ամբողջական ժամանակը. Նրանք նույնպես հովանավորում էին այս նախագիծը:

PCB- ն բաղկացած է երկու մասից: Այն ունի LED տախտակ և կառավարման տախտակ: PCB- ն կարող է անջատվել ՝ հետագայում այս երկու մասերը ճկուն մետաղալարով միացնելու համար: Սա անհրաժեշտ է և՛ 3D տպված լամպը բարակ պահելու համար, և՛ LED տախտակին անկյան տակ դնելու համար, որպեսզի լույսը հավասարաչափ տարածվի անցքերի սենյակում:

Կառավարման տախտակում տեղակայված է D1 միկրոկառավարիչը ՝ հինգ MOSFET- ով, LED- ները լուսավորելու համար, և լարման կարգավորիչը ՝ միկրոկոնտրոլերին հարթ 5 Վ հաղորդելու համար:

LED տախտակն ունի հինգ LED ալիք `երեք տարբեր տեսակի LED- ներով: Քանի որ մենք օգտագործում ենք 12 Վ էլեկտրաէներգիայի աղբյուր, LED- ները կազմաձևված են որպես երեք LED ՝ անընդմեջ դիմադրիչով, այնուհետև զուգահեռաբար կրկնվում են 16 անգամ:

Սովորական սպիտակ LED- ը սովորաբար նկարում է 3.3 V. Գրատախտակի մի հատվածում այս LED- ներից երեքը շարված են, ինչը նշանակում է, որ լարման անկումը միավորված է շղթայում: Երեք LED- ներ, որոնք ձգում են 3.3 Վ, յուրաքանչյուրը նշանակում է, որ LED- ների մեկ հատվածը ձգում է 9.9 Վ: Շղթան սնվում է 12 Վ լարման միջոցով, այնպես որ թողնում է 2.1 Վ:

Եթե հատվածը բաղկացած լիներ միայն երեք LED- ներից, նրանք ավելի շատ լարում կստանային, քան ցրվում էին: Սա լավ չէ LED- ների համար և կարող է արագ վնասել դրանք: Ահա թե ինչու յուրաքանչյուր հատվածում կա նաև դիմադրություն ՝ բոլոր երեք LED- ներով: Այս ռեզիստորը գտնվում է սերիական հանգույցում մնացած 2,1 Վ -ի գցման համար:

Այսպիսով, եթե յուրաքանչյուր հատվածին բաժին է ընկնում 12 Վ, դա նշանակում է, որ հատվածներից յուրաքանչյուրը զուգահեռաբար կապված են միմյանց հետ: Երբ սխեմաները զուգահեռաբար միացված են, դրանք բոլորը ստանում են նույն լարումը, և հոսանքը համախմբված է: Սերիայի կապի հոսանքը միշտ նույնն է:

Սովորական LED- ը հոսում է 20 մԱ: Սա նշանակում է մի հատված, որը երեք LED է և մի շարք դիմադրություն դեռևս կքաշի 20 մԱ: Երբ զուգահեռաբար միացնում ենք մի քանի հատված, ավելացնում ենք հոսանքը: Եթե շերտից կտրեք վեց LED, ապա զուգահեռաբար ունեք այս հատվածներից երկուսը: Դա նշանակում է, որ ձեր ընդհանուր միացումը դեռևս ձգում է 12 Վ, բայց դրանք հոսանքի մեջ քաշում են 40 մԱ:

Քայլ 4: LED- ների զոդում

Մի քանի բան փորձելուց ես գտա, որ պարզ դիմակավոր ժապավենը ամենաարդյունավետն ու ճկունն է ՝ PCB- ն տեղից չշարժելու համար:

Մի քանի կապում ունեցող մասերի համար, ինչպես 5050 LED- ի 6-կապոցները, ես սկսում եմ զոդը տեղադրելով PCB բարձիկներից մեկի վրա: Հետո պարզապես մնում է այս զոդը հալած պահել զոդման երկաթով, իսկ բաղադրիչը մի տեղ պինցետով սահեցնել իր տեղը:

Այժմ մյուս բարձիկները կարելի է հեշտությամբ ամրացնել որոշ զոդման միջոցով: Այնուամենայնիվ, այս աշխատանքը արագացնելու համար ես առաջարկում եմ վերցնել հեղուկի զոդման հոսք: Ես իսկապես չեմ կարող այս նյութը բավականաչափ խորհուրդ տալ:

Կիրառեք հոսքի մի մասը զոդման բարձիկների վրա, այնուհետև հալեցրեք մի մաս զոդման ձեր երկաթի ծայրին: Այժմ մնում է միայն հալած զոդը բերել բարձիկների վրա, և ամեն ինչ իր տեղը տեղում է: Գեղեցիկ և պարզ:

Երբ խոսքը վերաբերում է ռեզիստորներին և երկու բարձիկի այլ բաղադրիչներին, զոդման հոսք իսկապես անհրաժեշտ չէ: Կպցնել զոդը բարձիկներից մեկին և ռեզիստորը տեղում դնել: Այժմ պարզապես հալեցրեք մի զոդ երկրորդ բարձիկի վրա: Հեշտ քսուք:

Այս քայլին նայեք հինգերորդ նկարին: Ուշադրություն դարձրեք LED- ների կողմնորոշմանը: Warmերմ ու սառը սպիտակ LED- ները ունեն իրենց խազը կողմնորոշված վերին աջ անկյունում: RGB LED- ները իրենց խազն ունեն ներքևի ձախ անկյունում: Սա իմ կողմից նախագծման սխալ է, քանի որ ես չկարողացա գտնել այս նախագծում օգտագործված RGB LED- ների տվյալների թերթիկը: Դե, ապրիր և սովորիր և այդ ամենը:

Քայլ 5: Sոդման կառավարման խորհուրդ

LED տախտակի մարաթոնը ավարտելուց հետո կառավարման տախտակը եռակցվում է: Տեղադրեցի հինգ MOSFET և դարպասի աղբյուրի համապատասխան ռեզիստորներ, նախքան լարման կարգավորիչին անցնելը:

Լարման կարգավորիչն ունի կամընտիր տարածություններ կոնդենսատորների հարթեցման համար: Մինչ ես դրանք սոսնձում էի այս նկարում, ես վերջացրեցի դրանք հեռացնելով, քանի որ դրանք իրականում անհրաժեշտ չէին:

Բարակ կառավարման տախտակ ձեռք բերելու հնարքը կայանում է նրանում, որ վերևից ներքև անցնող քորոց վերնագրերը դնում են: Քորոցները տեղում լինելուց հետո չօգտագործված երկարությունը կարելի է սև պլաստիկի հետ միասին կտրել հետույքից: Սա ներքևի կողմը դարձնում է ամբողջովին հարթ:

Բոլոր բաղադրիչների առկայության դեպքում ժամանակն է երկու տախտակները միասին հավաքել: Ես պարզապես պոկեցի և հանեցի վեց փոքր 2,5 դյույմ (7 սմ) լարեր և միացրեցի երկու PCB- ները:

Քայլ 6: WiFi կարգաբերում

Կոդում կան վեց պարզ տողեր, որոնք դուք պետք է փոխեք:

1. ssid, տող 3

   Ձեր երթուղիչի անունը: Սա գրելիս համոզվեք, որ տառերի գործը ճիշտ եք ստացել

2. wifiPass, տող 4

   Ձեր երթուղիչի գաղտնաբառը: Կրկին ուշադրություն դարձրեք պատյանին:

3. ip, տող 8

   Ձեր խելացի լամպի ստատիկ IP հասցեն: Ես ընտրեցի պատահական IP հասցե իմ ցանցում և փորձեցի այն պինգ անել հրամանի պատուհանում: Եթե հասցեից պատասխան չկա, կարող եք ենթադրել, որ այն հասանելի է

4. դարպաս, տող 9

   Սա կդառնա ձեր երթուղղիչի դարպասը: Բացեք հրամանի պատուհանը և մուտքագրեք «ipconfig»: Դարպասը և ենթացանցը կարմիր գույնով շրջապատված են նկարում

5. ենթացանց, տող 10

   Ինչպես դարպասի դեպքում, այս քայլի համար այս տեղեկատվությունը շրջապատված է նկարում

6. timeZone, տող 15

   You'reամային գոտի, որտեղ դուք գտնվում եք: Փոխեք այն, եթե ցանկանում եք օգտագործել ներկառուցված ժամաչափի գործառույթները `որոշակի ժամերին լույսերը միացնելու և անջատելու համար: Փոփոխականը պարզ պլյուս է կամ հանած GMT

Քայլ 7: Միկրոհսկիչի ծածկագիր

Նախորդ քայլի բոլոր համապատասխան կարգավորումները փոխելուց հետո վերջապես ժամանակն է ծածկագիրը վերբեռնելու Wemos D1 Mini- ին:

Արդուինոյի կոդը պահանջում է մի քանի գրադարան և կախվածություն: Նախ հետևեք այս ուղեցույցին sparkfun- ից, եթե երբեք arduino IDE- ից ծածկագիր չեք վերբեռնել ESP8266- ի վրա:

Այժմ ներբեռնեք Time գրադարանը և TimeAlarms գրադարանը: Բացեք դրանք և պատճենեք ձեր համակարգչի arduino գրադարանի թղթապանակին: Likeիշտ այնպես, ինչպես ցանկացած arduino գրադարան տեղադրելը:

Այս քայլի վրա ուշադրություն դարձրեք նկարում պատկերված վերբեռնման պարամետրերին: Ընտրեք նույն կազմաձևը, բացի com պորտից: Սա կլինի այն ցանկացած պորտը, որին միացված եք ձեր միկրոկառավարիչը ձեր համակարգչում:

Երբ ծածկագիրը վերբեռնվի, բացեք սերիական տերմինալը, հուսով եմ, հաջողակ կապի հաղորդագրության համար: Այժմ կարող եք բացել ձեր դիտարկիչը և այցելել միկրոկոնտրոլերում պահած ստատիկ ip հասցեն: Շնորհավորում եմ, դուք պարզապես կառուցել եք ձեր սեփական սերվերը և դրա վրա տեղադրում եք վեբ էջ:

Քայլ 8: Բացեք հաղորդագրությունների արձանագրությունը

Երբ խելացի լամպը կառավարում եք հավելվածով, բոլոր հաղորդագրությունները ձեզ համար ինքնաբերաբար կվերաբերվեն: Ահա այն հաղորդագրությունների ցանկը, որոնք լամպն ընդունում է, եթե ցանկանում եք կառուցել ձեր սեփական հեռակառավարման վահանակը: Ես օգտագործել եմ IP հասցեի օրինակ `ցույց տալու համար, թե ինչպես օգտագործել հրամանները:

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

  • Կարմիր լույսերը սահմանում է առավելագույն արժեքի, կանաչ լույսերը `կես արժեքի, իսկ կապույտները` 34 -ի: Սառը և տաք սպիտակները գրեթե չեն վառվում
  • Արժեքներ մուտքագրելիս կարող եք ընտրել 0 -ից մինչև 1023 -ը: Միշտ գրեք լուսային արժեքները որպես չորս թվանշան URL- ում

• 192.168.0.200/&&B=0800

  Կապույտ լույսերը դնում է 800 արժեքի վրա ՝ միաժամանակ անջատելով մյուս բոլոր լույսերը

• 192.168.0.200/LED=OFF

  Ամբողջովին անջատում է բոլոր լույսերը

• 192.168.0.200/LED=FADE

  Սկսում է դանդաղորեն մարում բոլոր հնարավոր RGB գույների միջև: Կատարյալ մթնոլորտի համար

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

  Երկու անգամ շողում է տրված գույնը ՝ մուտքային ծանուցումը նշելու համար: Կատարյալ է, եթե ցանկանում եք, ասենք, ձեր համակարգչում ստեղծել ծրագիր, որը պետք է լամպը կարմիր վառի, երբ նոր նամակ եք ստանում

• 192.168.0.200/DST=1

  • Clockամացույցը հարմարեցնում է ցերեկային ժամերին: Hourամացույցին ավելացնում է մեկ ժամ
  • /DST = 0 օգտագործեք սա DST- ից վերադառնալու համար, հեռացնում է ժամից ժամ, եթե DST- ն ակտիվ է

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

  Պահում է վիճակը ժամաչափի համար 1. Այս ժամաչափը առավոտյան 06: 30 -ին կմիացնի տրված RGB արժեքները

• 192.168.0.200/TIMER1H=99

  Setամաչափը անջատելու համար սահմանեք ժամաչափի ժամը 99 -ի: RGB- ի արժեքները դեռ պահվում են, բայց ժամաչափը չի միացնի լույսերը, երբ ժամը սահմանվում է 99

• Լամպն ունի չորս անհատական ժամաչափ: Փոխեք «TIMER1» - ը «TIMER2» - ի, «TIMER3» - ի կամ «TIMER4» - ի համար `ներկառուցված ժամանակաչափերից մեկը կարգավորելու համար:

Սրանք ներկայումս կառուցված հրամաններն են: Թողեք մեկնաբանություն, եթե ունեք որևէ հիանալի գաղափար նոր հրամանների ստեղծման համար կամ arduino ծածկագրում, կամ հեռակա ծրագրում:

Քայլ 9: Հեռակառավարում

Կտտացրեք այստեղ ՝ ծրագիրը ներբեռնելու համար: Կարգավորումը կատարվել է չափազանց հեշտությամբ, պարզապես մուտքագրեք ձեր խելացի լամպի IP հասցեն և ընտրեք ՝ ցանկանում եք վերահսկել միայն RGB LED- ները, թե RGB + տաք և սառը սպիտակ LED- ները:

Ինչպես բացատրվեց նախորդ քայլին, այժմ դուք գիտեք, թե ինչ հաղորդագրության արձանագրություն է օգտագործում ծրագիրը: Այն ուղարկում է http GET հարցում URL- ներով: Սա նշանակում է, որ դուք կարող եք նաև ստեղծել ձեր սեփական միկրոկառավարիչի սխեման և միևնույն ժամանակ օգտագործել այս ծրագիրը ՝ ինքնուրույն մշակվող գործառույթները վերահսկելու համար:

Քանի որ մենք իսկապես խորությամբ ենք նայել հաղորդագրությունների արձանագրության մեջ, կարող եք նաև վերահսկել խելացի լամպը այն ամենով, ինչը կարող է ուղարկել http GET հարցում: Սա նշանակում է հեռախոսի կամ համակարգչի ցանկացած դիտարկիչ կամ խելացի տան սարքեր կամ օգնականներ, ինչպիսիք են Alexa- ն կամ Google Օգնականը:

Tasker- ը ծրագիր է, որը հիմնականում թույլ է տալիս պայմաններ ստեղծել ՝ վերահսկելու որևէ բանի մոտ: Ես դա օգտագործել եմ խելացի լամպը ծանուցման գույնով լուսավորելու համար, երբ այն ստանում եմ իմ հեռախոսով: Ես նաև ստեղծեցի tasker ՝ լույսերը միանգամայն սպիտակ գույնով միացնելու համար, երբ հեռախոսը միանում է իմ տնային WiFi- ին շաբաթվա 16: 00 -ից հետո: Դա նշանակում է, որ լույսերը ինքնաբերաբար միանում են, երբ դպրոցից տուն եմ վերադառնում: Իրոք, զվարճալի է տուն վերադառնալ լույսերը ինքնաբերաբար միացված:

Քայլ 10: 3D տպագրություն

Լամպի պատյանն ինքնին կարող է գրեթե ամբողջությամբ տպվել առանց հենարանների: Միակ մասերը, որոնք իսկապես աջակցության կարիք ունեն, PCB- ի հետ զուգավորման համար նախատեսված մեխերն են: Հետևաբար, ես հասանելի էի դարձրել ինչպես այս ամրակներով, այնպես էլ առանց փոքր հենարանային կառույցի: Այս սովորական աջակցության օգտագործման առավելությունն այն է, որ տպումը շատ ավելի արագ է: Եվ մենք ստանում ենք տպագրական աջակցություն միայն այն մասերի վրա, որոնք իսկապես դրա կարիքն ունեն:

Դուք կարող եք ներբեռնել.stl ֆայլերը այստեղ

Քայլ 11: Այս ամենը միասին բերեք

3D տպագրությունից հետո սկսեք հեռացնել տպման աջակցությունը: Էլեկտրաէներգիայի մալուխները մտնում են առանձին ալիքներ և կապված են միմյանց հետ: Այս հանգույցը կստեղծի լարվածության թեթևացում `կանխելով մալուխների պատռումը PCB- ից: Sոդեք հոսանքի մալուխները PCB- ի հետևի մասում և համոզվեք, որ ճիշտ եք բևեռականությունը:

Այնուհետև հսկիչ PCB- ն ամրացվում է ժապավենով, որպեսզի այն պահվի պատյանում: LED PCB- ն կարող է պարզապես տեղադրվել իր տեղում, որտեղ ինքնուրույն դնում է պատյանին:

Քայլ 12: Լամպը կախելը

Այս լամպը պատին կախելու շատ տարբերակներ կան: Քանի որ ես կարող էի անընդհատ թարմացնել ծածկագիրը `լամպը բարելավելու համար, ես ուզում էի ժամանակ առ ժամանակ լամպը իջեցնել: Դուք կարող եք օգտագործել տաք սոսինձ, բայց ես խորհուրդ եմ տալիս երկկողմանի ժապավեն: Ավելի լավ է օգտագործել հաստ և փրփուր երկկողմանի ժապավենը, քանի որ այն լամպը լավագույնս պահում է հյուսված պատին:

Քայլ 13: Ավարտվեց

Լամպը պատին վառած և պատրաստ ընդունելու հրամաններ, դա նշանակում է, որ դուք ավարտել եք:

LED վահանակը անկյունավորված է այնպես, որ հավասարաչափ ցրվի լույսը սենյակում: Դա հաճելի հավելում է ցանկացած աշխատանքային տարածքի համար, և տան ավտոմատացման հետ ինտեգրվելու ունակությունը մեծ առավելություն է: Ինձ իսկապես դուր է գալիս RGB գույներ սահմանելու, ինչպես նաև սառը և տաք լույսի միջև սպիտակ հավասարակշռությունները կարգավորելու ունակությունը: Այն նորաձև տեսք ունի և հիանալի օգնություն է շրջակա միջավայրի կամ աշխատանքային լուսարձակներ տեղադրելու համար, որոնք կհամապատասխանեն այն լուսավորության կարիքներին, որոնք այս պահին ունեմ:

Շնորհավորում ենք, դուք այժմ մեծ թռիչք կատարեցիք դեպի IoT և տան ավտոմատացման աշխարհ: