Paristokäyttöinen katto-ovi- ja lukitusanturi, aurinko, ESP8266, ESP-Now, MQTT: 4 vaihetta (kuvien kanssa)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 08:59

Tässä opastettavassa esittelen sinulle, kuinka tein paristokäyttöisen anturin, joka valvoo etäpyörävajini ovea ja lukituksen tilaa. Minulla on verkkovirta, joten minulla on paristo. Akku ladataan pienellä aurinkopaneelilla.

Moduuli on suunniteltu pienitehoiseen käyttöön ja toimii ESP-07S: llä syvässä unessa, joka herää ja tarkistaa oven ja lukituksen asennon joka minuutti. Kuitenkin, kun ovi avataan, yksinkertainen laitteistopiiri herättää moduulin lähettääkseen oven avautumistiedot välittömästi. Moduuli kommunikoi ESP-Now: n kautta, jossa lähetysaika on hyvin lyhyt ja vaatii vain pienen määrän energiaa.

Kotini automaatio, joka toimii Openhabilla ja Mosquitolla, käsittelee viestit ja lähettää hälyttävän viestin sähkeen kautta, jos hälytys on päällä.

Tarvikkeet

Kaikki komponentit on ostettu Aliexpressistä.

• ESP-07S-moduuli on valittu helpottamaan ulkoisen antennin liittämistä ESP-Now-alueen lisäämiseksi.
• TP4056 -laturikortti, jossa on akkusuoja
• 18650 LiPo -akku
• Reed -kytkin (EI oven asennon valvontaan)
• Kosketuskytkin (näytön lukitusasento)
• Aurinkopaneeli (6V, 0,6W)
• Transistorit, vastukset, diodi, liittimet (katso kaavio)

Vaihe 1: Laitteisto

Rakennettu kaavio sisältyy kuvaan. Ensin prototyyppasin piirin leipälaudalla. Sitten juotin kaikki komponentit perf -levylle.

Käytän ESP-07S ESP8266 -moduulia, koska siinä on liitäntä ulkoiselle antennille. Koska pyörävajani on ulkona, WiFi -signaalin on kuljettava betoniseinän läpi. Huomasin, että ulkoinen antenni laajentaa voimakkaasti ESP-Now: n kantamaa. Aivan loogista, koska se on WiFi -signaali.

Ovianturissa käytin ruoko -kytkintä, jossa oli botn NO- ja NC -liitännät. Kun ovi on suljettu, magneetti, joka on kiinnitetty aukkoihin, avaa kytkimen. Moduuli tarkistaa oven ja lukon tilan 60 sekunnin välein, mutta kun ovi avataan, haluan saada ilmoituksen heti, joten otin käyttöön nollauspiirin, katso alla.

Lukkoanturissa käytin kosketuskytkintä, jossa on botn NO- ja NC -liitännät. Kun lukko on kiinni, lukitustappi avaa kytkimen. Niin ovi- kuin lukkoanturi ovat normaalisti auki (EI).

Akku ladataan TP4056 -laturikortin kautta, jossa on akkusuoja pieneen 6 V: n aurinkopaneeliin.

Selitän joitain piirin osia alla.

Nollaa piiri

Nollauspiiri 2N7000 Mosfet -laitteella on kytketty ESP8266: n nollausnastaan. Jos ovi on kiinni, kosketin on auki, sekä portti että transistorin lähde ovat korkealla ja mosfet on pois päältä. Porttiin liitetyssä kondensaattorissa on positiivinen varaus. ESP8266 ruoko GPIO12 HIGH = kiinni.

Kun ovi avataan, mosfetin lähde on kytketty maahan. Koska portti on korkea, mosfet kytketään päälle ja vetää nollapisteen maahan, jolloin ESP8266 palautetaan. Kondensaattori purkautuu R7: n kautta ja kytkee sen sitten pois päältä. Katso oskilloskoopin kuvakaappaus alhaisesta 50 ms: n pulssista. Pulssin jälkeen ESP8266 käynnistyy. ESP8266 ruokkii GPIO12: tä LOW = auki.

Kun ovi suljetaan uudelleen, vastus R6 vetää lähteen ja GPIO12 ylös.

Akun valvonta

Akun jännite luetaan jännitteenjakajan kautta VBat: n ja GND: n välillä. En kuitenkaan halua pysyvää yhteyttä VBatin ja GND: n välille, koska se tyhjentää akun. Siksi laitoin P-kanavaisen mosfetin jännitteenjakajan korkealle puolelle ja mosfetin portti vedetään ylös, joten mosfet on pois päältä. Vain kun GPIO14 on alhainen, mosfet kytketään päälle ja ESP8266 voi mitata jännitettä ADC: llä.

Vaihe 2: Ohjelmisto

ESP8266 -moduuli on enimmäkseen syvässä lepotilassa virran säästämiseksi.

Moduuli käynnistyy 60 sekunnin välein, kun WiFi on poistettu käytöstä. Jos sijainti on muuttunut, moduuli nukkuu vähäisen ajan ja herää, kun WiFi on käytössä ja lähettää uuden sijainnin ESP-Now-yhteyden kautta. Ja tietysti uudet paikat tallennetaan RTC-muistiin. Jos mitään ei muutettu, moduuli vain nukkuu uudelleen ja herää WiFi pois päältä.

Katso toinen Instructable, jossa selitän, kuinka käytän ESP-Now: ta viestien lähettämiseen ja muuntamiseen MQTT-viesteiksi.

Jos 'OTA-piiri' suljetaan manuaalisesti hyppyjohtimen kautta, moduuli herää ja muodostaa yhteyden WiFi-verkkoon odottamaan OTA-päivitystä ESP8266HTTPUpdateServerin kautta.

30 minuutin välein akun jännite mitataan ja julkaistaan.

Se toimii valtion koneena. Tilat määritellään ohjelmassa, joka julkaistaan Githubissani.

STATE_CHECK: herää radio pois päältä (WiFi pois päältä), tarkista vain onko jokin muuttunut

STATE_INIT: herää radio päälle (WiFi päällä) ja lähetä oven ja lukituksen tilat

STATE_DOOR: herää, kun radio on päällä, julkaise oven tila seuraavan kerran, kun se käynnistyy

STATE_LOCK: herää, kun radio on päällä, julkaise lockstate, kun se käynnistyy seuraavan kerran

STATE_VOLTAGE: herää, kun radio on päällä, julkaise jännite seuraavan kerran, kun se käynnistyy

STATE_OTA 5: herää radio päälle, siirry OTA -tilaan

Vaihe 3: Kokoa

Käytän ruuviliittimiä ja DC -uros/naarasliittimiä voidakseni koota ja purkaa projektini. Laitan kaikki osat pieneen ABS -laatikkoon, katso kuvat. Kapseloin osat Kapton -nauhalle sähköistä eristämistä varten

Liitän aurinkopaneelin urospuolisen DC-pistokkeen (5,5 x 2,1) kautta 1N5817-diodilla, jolla on alhainen eteenpäin jännite.

Ruoko -kytkin liimataan laatikkoon ja magneetti liimataan oveen oikeassa asennossa.

Lukkosuoja syötetään sivulta, katso kuva.

Vaihe 4: Työmoduuli

Vastaanotetut tiedot lukee Openhab -kotiautomaationi. Haluan, voin lähettää Openhab -tiedostoja.

Minä seuraan:

• Akun jännite (pysyvästi, joten näen jännitteen ajan mittaan kaaviossa).
• Oven ja lukon asennot.
• Ajat ovat muuttuneet.

Tällä tavalla, kun menen nukkumaan, näen helposti, ovatko kaikki katokset lukittuja.

Käytön alussa akku ladattiin kirkkaana päivänä ja noin viikon kuluttua akku oli ladattu täyteen. Nyt syksyllä akku on ladattu. Ilmeisesti moduuli on erittäin taloudellinen ja käyttää paljon vähemmän energiaa kuin pieni aurinkopaneeli. Lihava akku kestää todennäköisesti muutaman kuukauden pimeyden. Katsotaan kuinka moduuli toimii tänä talvena, kun katon lämpötila on paljon alhaisempi.