عملية PIR للاستخدام المنزلي: 7 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:36

مثل الكثيرين منكم الذين يعملون في مشاريع أتمتة المنزل ، كنت أتطلع إلى بناء مستشعر PIR وظيفي لأتمتة بعض المنعطفات في منزلي. على الرغم من أن مستشعرات PIR الخاصة بمفتاح الضوء كان من الممكن أن تكون مثالية ، إلا أنه لا يمكنك ثني الزاوية. مر هذا المشروع بعدة تكرارات وقمت بتشغيل المحاولات من خلال العديد من البرامج التعليمية الأخرى المتاحة عبر الإنترنت ولم أتمكن من العثور على واحدة تناسبني. إذا كنت ترغب في الوصول مباشرة إلى الإعداد ، فانتقل إلى الخطوة 3 ، وإلا فتابع إلى الخطوة الثانية حيث سأناقش التطوير.

اللوازم:

لحام حديد

اللحيم والجريان للإلكترونيات

سلك ربط احتياطي

طابعة 3D

اللوح

الفهم الأساسي لـ Hassio

مهارات برمجة اردوينو الأساسية

الخطوة الأولى: التطوير

يعد Home Assistant أداة رائعة لربط بعض الإعدادات الأكثر تعقيدًا التي قد تريدها. بالنسبة لي ، كان الحصول على ضوء في درج به زاوية هو اهتمامي المبدئي بالمشروع. كان العثور على الدليل الصحيح لبناء مستشعر PIR فعال للاستخدام المنزلي أمرًا صعبًا. من المؤكد أن هناك الكثير من الطرق السهلة لجعلها تعمل ، ولكن جعلها موفرة للطاقة وفعالة للاستخدام اليومي كان قصة أخرى. كانت هناك أيضًا مشكلة زمن الوصول ، أو مدى سرعة تشغيل الضوء بمجرد حصوله على الإشارة. إنه مشروع صعب بمجرد أن دخلت بالفعل في الحشائش كلها. ما حدث هو أنني توصلت إلى نقطتين رئيسيتين حول سبب فعالية هذا التصميم.

وقت الإستجابة

لقد بدأت مع ESPHome لتصميم هذا المستشعر. إنه يحتوي على كل الأجراس والصفارات ولكن أيضًا واجهة ودية للغاية. لسوء الحظ ، يعد بروتوكول ESPhome وعمل الإطار مستخدمًا كبيرًا للطاقة عند حساب mWh. هناك أيضًا مشكلة تتعلق بزمن الانتقال عندما تحتاج المكالمات لتشغيل الضوء إلى المرور عبر تمهيد ESPhome ، و Hassio ، ثم جهاز التحكم في الإضاءة. لقد وجدت أن هذه ستنتهي في نطاق 10 ثوانٍ. كنت قد صعدت الدرج بالفعل ولكنك (أو ربما تمشي ببطء شديد نظرًا لعدم وجود ضوء). لذا فإن الطريقة الأسرع والأكثر كفاءة في استخدام الطاقة لجلب إشارة الحركة إلى Hassio كانت MQTT.

باستخدام MQTT مع IP ثابت تم تقليل الوقت إلى أقل من ثانيتين تقريبًا. ستصل إشارة MQTT إلى Hassio بين 800 مللي ثانية و 1200 مللي ثانية. جميلة اللعنة جيدة.

عمر البطارية

كما ذكرنا من قبل ، فإن التبديل إلى MQTT وفر أيضًا الكثير من استخدام الطاقة. سيستمر المستشعر المتوسط بدون نوم عميق على ESPHome أقل من يوم على حوالي 800 ميجا واط في الساعة من البطاريات. مع النوم العميق ، حوالي 3-5 أيام حسب التنشيط. لا يعتبر WeMos D1 Mini خنزيرًا مجنونًا للطاقة ، ولكنه أيضًا ليس الأكثر كفاءة في إدارة قوته ، لذا كان الضغط على كل جزء من البطارية أمرًا مهمًا. كان تقليل كل جزء مستهلك هو الخطوة الأكثر أهمية.

يوجد العديد من مستشعرات PIR ولكن ليست جميعها متشابهة. كانت إحدى النقاط الأولى التي لاحظتها هي معدل وزاوية ومعدل إطلاق كل مستشعر PIR تم اختباره. من بين المستشعرات المستخدمة ، وجدت أن جهاز Simplytronics Wide Angle PIR هو الأكثر فعالية من حيث النطاق وتكلفة الطاقة. إنه مستشعر PIR بزاوية عريضة مع نطاق ممتاز ، ويعمل فقط على 3 فولت وهو أمر مذهل تمامًا لما أحتاجه.

الخطوة 2: المواد

WeMos D1 Mini

شاحن T4056 Lipo / Li-Ion USB

مستشعر PIR بزاوية واسعة من Simplytronics

3.7v 1000 mWh بطارية ليبو

2x 10 كيلو مقاومات

120 كيلو المقاوم

5 كيلو المقاوم

1N4001 المعدل الثنائي

1 فائق التوهج مكثف

2N2222 الترانزستور

الخطوة 3: الكود الأساسي و Arduino

لسهولة الذهاب ، قم بتنزيل ملف اردوينو وتعديله ليعمل مع الإعداد الخاص بك. أهم الجوانب التي يجب مراعاتها هي التأكد من مطابقة إعداداتك لما هو مذكور في Hassio.

في المثال الخاص بي ، أنا أستخدم Mosquitto Broker. لقد أدخلت هذه الإعدادات في كود اردوينو الخاص بي. بالنسبة لخادم MQTT الخاص بي ، منذ استضافته في Hassio ، أضع عنوان IP الخاص بي على Hassio.

الشيء التالي الذي سنحتاج إلى القيام به هو إعداد بعض مستشعرات القوالب للاحتفاظ ببيانات MQTT الخاصة بنا بحيث تكون واجهة Hassio أكثر ملاءمة للواجهة الأمامية. إذا كنت ترغب في معرفة المزيد عن القوالب والقوالب ، فسوف أترك رابط Hassio هذا هنا.

سيكون MQTT الخاص بالحركة عبارة عن مستشعر ثنائي للقالب وستكون مستويات البطارية لدينا عبارة عن مستشعر في Hassio.

في ملف config.yaml الرئيسي الخاص بي ، أضفت بعض الأسطر لتضمين كل من مستشعرات القالب الثنائية ومستشعرات القالب في ملفات yaml منفصلة. لا يتعين عليك القيام بذلك بهذه الطريقة ولكني أجد أنه يبقي الأمور أكثر تنظيمًا. للقيام بهذا الأمر البسيط ، استخدم محرر الملفات لإنشاء ملف yaml جديد وقم بتسميته بشيء يمكنك الرجوع إليه في التكوين. yaml. في المثال الخاص بي ، أستخدم Templatesensor.yaml و templatebinarysensor.yaml

الشيء الذي يجب التأكد منه هو إعداد موضوعات وحمولات MQTT لتتناسب مع إعداد اردوينو الخاص بك أو العكس.

أخيرًا وليس آخرًا ، قم بإعداد عنصر لوحة القيادة يمكنه رؤية مستويات البطارية ومستشعر الحركة.

الخطوة 4: التخطيطي والاختبار

باتباع مخطط الأسلاك ، قم بتوصيل المكونات للاختبار على لوح التجارب. الملاحظات المهمة في الأسلاك هي التأكد من أن الأسلاك الأرضية صحيحة لتأثير السحب لأسفل. هذا ما سيجعل الترانزستور يعيد ضبط WeMos D1 Mini عند الاستيقاظ. يجب أن تكون قادرًا على اختبار وظيفة التنبيه وإعادة الضبط عن طريق توصيل WeMos D1 Mini بمنفذ USB. يجب إعادة ضبطه بمجرد التلويح بيدك أمام PIR. هذا اختياري ولكن يمكنك أيضًا إزالة مصابيح LED smd من مستشعر الحركة للضغط على عمر بطارية أطول قليلاً. أوصي بالقيام بذلك بعد أن تختبر أن مستشعر الحركة يعمل كما هو متوقع. إذا كان لديك USB متصلاً بجهاز الكمبيوتر الخاص بك ، فتحقق منه مرة أخرى باستخدام arduino IDE الذي يقوم بالتمهيد وإعادة التعيين باستخدام مشغل من الحركة.

في لوحة معلومات Hassio الخاصة بك ، يجب أن تكون قادرًا على رؤية بعض القيم من البطارية وأيضًا انطلاق مستشعر الحركة. إذا سارت الأمور على ما يرام حتى الآن ، فيجب أن تكون في العمل! يمكنك أن تأخذ هذا النموذج الأولي الصغير للوح التجارب وتحريكه في أرجاء منزلك وسيعمل كجهاز استشعار للحركة محلي الصنع جديد. يمكنك استخدام هذا لتشغيل أي شيء داخل Hassio ، وستنتهي هنا إذا كان هذا هو كل ما تبحث عنه. لكن دعونا نعطي هذا تلميعًا نهائيًا ليكون شيئًا يستحق دعامة أساسية في المنزل.

بعض تلميحات استكشاف الأخطاء وإصلاحها

- بالضغط على زر إعادة الضبط على WeMos D1 Mini ، يجب أن تحصل على MQTT للتشغيل باستخدام كود اردوينو

- قم بإلغاء تعليق بعض كود اردوينو لمعرفة مكان كل خطوة ، وماذا تفعل بالأجهزة

- لا تنسى ربط كل النقاط السلبية

الخطوة 5: الاتصال بمفتاح Wifi Light

لحسن الحظ ، لدى Hassio معالج أتمتة رائع حقًا يمكنه مساعدتك في الإعداد. لن أخوض في إضافة الأضواء أو الوظائف الإضافية ، لكنني سأرى أن الأشخاص في Hassio قد جعلوا من السهل حقًا إضافة عمليات تكامل ومنصات أخرى يمكن التحكم فيها باستخدام Hassio. اذهب وتحقق من كيفية إضافة مفتاح الضوء الخاص بشبكة wifi من اختيارك.

في معالج الأتمتة هذا ، نريد أن ننتبه إلى شيء واحد مهم ، وهو المشغل. يمكنك إضافة المستشعر الثنائي للقالب كمحرك ، لكنني وجدت أن مستشعر الحركة كان أكثر "سرعة" عندما ذهبت مباشرة مع حمولة MQTT. أخيرًا وليس آخرًا ، قم بتكوين اختيارك للضوء أو الجهاز ويجب أن يكون المستشعر في العمل.

الخطوة السادسة: مشروع الإسكان

بمجرد أن تكون واثقًا من اللوح الخاص بك ، انقل جميع الأجزاء إلى لوحة PCB للنماذج الأولية وقم بتوصيل جميع الاتصالات بأصغر لوحة يمكنك العثور عليها. لقد أبقيت الأسلاك قصيرة ، ولكنها مرنة في حالة الاسترداد / التحرير / الإصلاح. تصميم العلبة عبارة عن علبة صغيرة يمكن إدخالها في زاوية أو سطح مستو. كما أنه يعمل بشكل جيد مع شرائط 3M اللاصقة غير الضارة =)

ملاحظة لقد نسيت نوعًا ما من أين حصلت على هذا التنسيق الغريب للنماذج الأولية لثنائي الفينيل متعدد الكلور ، لذلك أقترح فقط تقليل حجم ثنائي الفينيل متعدد الكلور وحفر حفرة أو اثنتين. إذا أصبح هذا الدليل شائعًا ، فسأصدر نسخة معدلة بحجم أكثر شيوعًا (كنت بحاجة فقط إلى مستشعرين للحركة ، وكان لدي اثنين من تلك اللوحات الغريبة بالضبط)

الخطوة 7: الإغلاق

آمل أن يكون هذا التصميم مفيدًا في مساعيك لبدء بعض مشاريع أتمتة المنزل. لقد كانت مسافة طويلة جدًا بالنسبة لي للحصول على جميع الأجزاء المتحركة لإنتاج هذه التعليمات ، لكنني سعيد لأنني استغرقت بعض الوقت لإنزالها. أظهر لي هذا المشروع القليل من حدود استخدام بعض السبل الأكثر ملاءمة لبرمجة برامج ESP الخاصة بي. هذا لا يعني أنه لا يجب عليك استخدام ESPHome ، ولكن بالنسبة للمشاريع الأكثر صرامة في إدارة الطاقة ، قد تحتاج إلى اتباع مسار مختلف. تم الانتهاء من أجهزة الاستشعار في مايو أو يونيو تقريبًا ولم تكن بحاجة إلى الشحن منذ ذلك الحين. لقد مضى حتى الآن حوالي 4-5 أشهر دون الحاجة إلى شحن. كملاحظة جانبية ، قمت أيضًا بتطوير تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور جديد استنادًا إلى WeMos D1 Mini. إن الشيء الذي يميز WeMos D1 Mini هو أنه يحتوي على محول مدمج 5 فولت إلى 3 فولت و IC المتعطش للطاقة لبرمجة USB. هذا يعني أنه إذا ألغينا هذين العاملين ، فيمكننا دفع ESP8266 لامتصاص طاقة أقل.

مرة أخرى أشكركم على الانغماس في مشواري ومتابعي في هذا المشروع.