سقيفة باب وقفل تعمل بالبطارية ، الطاقة الشمسية ، ESP8266 ، ESP-Now ، MQTT: 4 خطوات (بالصور)

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

في Instructable ، أريكم كيف صنعت مستشعرًا يعمل بالبطارية لمراقبة الباب وحالة قفل سقيفة دراجتي البعيدة. لدي طاقة رئيسية غير موجودة ، لذلك لديّ بطارية تعمل بالطاقة. يتم شحن البطارية بواسطة لوحة شمسية صغيرة.

تم تصميم الوحدة للتشغيل منخفض الطاقة وتعمل على ESP-07S في حالة النوم العميق والتي تستيقظ وتتحقق من الباب وموضع القفل كل دقيقة. ومع ذلك ، عند فتح الباب ، يتم إيقاظ الوحدة بواسطة دائرة بسيطة للأجهزة لإرسال معلومات "الباب مفتوح" على الفور. تتواصل الوحدة عبر ESP-Now ، حيث يكون وقت الإرسال قصيرًا جدًا ، ولا يتطلب سوى كمية صغيرة من الطاقة.

تعمل أتمتة منزلي التي تعمل على Openhab و Mosquitto على معالجة الرسائل وإرسال رسالة إنذار عبر Telegram إذا تم تشغيل المنبه.

اللوازم

يتم شراء جميع المكونات من Aliexpress.

• تم اختيار وحدة ESP-07S لسهولة توصيل هوائي خارجي لزيادة نطاق ESP-Now.
• لوحة شاحن TP4056 مع حماية البطارية
• بطارية ليبو 18650
• مفتاح ريد (لا لمراقبة موضع الباب)
• مفتاح الاتصال (موضع قفل الشاشة)
• لوحة شمسية (6 فولت ، 0.6 واط)
• الترانزستورات ، المقاومات ، الصمام الثنائي ، الموصلات (انظر التخطيطي)

الخطوة 1: الأجهزة

يتم تضمين التخطيطي كما هو مبني كصورة. قمت أولاً بتصميم النموذج الأولي للدائرة على لوح التجارب. ثم قمت بلحام جميع المكونات على لوحة الأداء.

أستخدم وحدة ESP-07S ESP8266 نظرًا لأنه يحتوي على اتصال بهوائي خارجي. نظرًا لأن سقيفة دراجتي بالخارج ، يجب أن تمر إشارة WiFi عبر جدار خرساني. اكتشفت أن هوائيًا خارجيًا يزيد بقوة نطاق ESP-Now. منطقي تمامًا ، لأنه إشارة WiFi.

بالنسبة لمستشعر الباب ، استخدمت مفتاحًا من القصب مع وصلات botn NO و NC. عندما يغلق الباب ، يفتح مغناطيس متصل بالمفتاح. تتحقق الوحدة من حالة الباب والقفل كل 60 ثانية ، ومع ذلك ، عند فتح الباب ، أريد أن يتم إخباري على الفور ، لذلك قمت بتنفيذ دائرة إعادة تعيين ، انظر أدناه.

بالنسبة لمستشعر القفل ، استخدمت مفتاح اتصال مع وصلات botn NO و NC. عندما يتم إغلاق القفل ، يفتح دبوس القفل المفتاح. لذلك ، يتم فتح كل من مستشعر الباب ومستشعر القفل بشكل طبيعي (لا).

يتم شحن البطارية عبر لوحة شاحن TP4056 مع حماية للبطارية متصلة بلوحة شمسية صغيرة بجهد 6 فولت.

سأشرح بعض أجزاء الدائرة أدناه.

إعادة الدائرة

دائرة إعادة الضبط مع 2N7000 Mosfet متصلة بمسمار إعادة الضبط الخاص بـ ESP8266. إذا كان الباب مغلقًا ، يكون الاتصال مفتوحًا ، وكل من البوابة ومصدر الترانزستور مرتفعان و mosfet مغلق. المكثف المتصل بالبوابة له شحنة موجبة. ESP8266 قصب GPIO12 كما HIGH = مغلق.

عند فتح الباب ، يتم توصيل مصدر mosfet بالأرض. نظرًا لأن البوابة مرتفعة ، يتم تشغيل mosfet وسحب دبوس إعادة الضبط إلى الأرض ، مما يؤدي إلى إعادة تعيين ESP8266. يتم تفريغ المكثف عبر R7 ثم يقوم بإيقاف تشغيل mosfet. شاهد لقطة شاشة الذبذبات الخاصة بي لمعرفة النبض المنخفض البالغ 50 مللي ثانية. بعد النبض ، يبدأ ESP8266 بالتمهيد. ESP8266 قصب GPIO12 كـ LOW = مفتوح.

عند إغلاق الباب مرة أخرى ، يسحب المقاوم R6 المصدر و GPIO12 لأعلى.

مراقبة البطارية

تتم قراءة جهد البطارية عبر مقسم جهد بين VBat و GND. ومع ذلك ، لا أريد اتصالًا دائمًا بين VBat و GND ، لأنه يستنزف البطارية. لذلك أضع موسفيت P-channel في الجانب العالي من مقسم الجهد وتم سحب بوابة mosfet ، لذلك تم إيقاف تشغيل mosfet. فقط عندما يكون GPIO14 منخفضًا ، يتم تشغيل mosfet ويمكن لـ ESP8266 قص الجهد باستخدام ADC.

الخطوة 2: البرمجيات

غالبًا ما تكون وحدة ESP8266 في وضع السكون العميق لتوفير الطاقة.

كل 60 ثانية ، يتم تشغيل الوحدة مع تعطيل WiFi وتقيس موضع القفل والباب وتتحقق مما إذا كانت هذه المواضع قد تغيرت مقارنة بالقيم المخزنة في ذاكرة RTC. إذا تم تغيير الموضع ، فإن الوحدة تنام لأدنى حد من الوقت وتستيقظ مع تمكين WiFi لإرسال الموضع الجديد عبر ESP-Now. وبالطبع يتم تخزين المواضع الجديدة في ذاكرة RTC. إذا لم يتم تغيير أي شيء ، فإن الوحدة تنام مرة أخرى وتستيقظ مع إيقاف تشغيل WiFi.

انظر إلى Instructable الأخرى التي أشرح فيها كيف أستخدم ESP-Now لنقل الرسالة وتحويلها إلى رسائل MQTT.

إذا تم إغلاق "دائرة OTA" يدويًا عبر وصلة مرور ، تستيقظ الوحدة وتتصل بشبكة WiFi الخاصة بي لانتظار تحديث OTA عبر ESP8266HTTPUpdateServer.

يتم قياس ونشر جهد البطارية كل 30 دقيقة.

إنه يعمل كآلة دولة. يتم تحديد الحالات في البرنامج المنشور على جيثب الخاص بي.

STATE_CHECK: استيقظ مع إيقاف تشغيل الراديو (إيقاف WiFi) ، فقط تحقق مما إذا كان هناك شيء ما قد تغير

STATE_INIT: استيقظ مع تشغيل الراديو (WiFi قيد التشغيل) وأرسل حالات الباب والقفل

STATE_DOOR: استيقظ مع تشغيل الراديو ، انشر الباب في المرة القادمة التي يبدأ فيها التشغيل

STATE_LOCK: استيقظ مع تشغيل الراديو ، انشر حالة lockstate في المرة القادمة التي يتم فيها تشغيله

STATE_VOLTAGE: استيقظ مع تشغيل الراديو ، وانشر الفولتية في المرة القادمة التي يتم تشغيلها فيها

STATE_OTA 5: استيقظ مع تشغيل الراديو ، وانتقل إلى وضع OTA

الخطوة 3: التجميع

أستخدم المحطات اللولبية وموصلات ذكر / أنثى DC لتتمكن من تجميع مشروعي وتفكيكه. أضع جميع الأجزاء في صندوق ABS صغير ، انظر الصور. لقد قمت بتغليف الأجزاء في شريط Kapton للعزل الكهربائي

أقوم بتوصيل اللوحة الشمسية عبر قابس ذكر DC (5.5 × 2.1) مع ديود 1N5817 الذي يحتوي على جهد أمامي منخفض.

يتم لصق مفتاح القصب في الصندوق ويتم لصق مغناطيس على الباب في الموضع الصحيح.

يتم إدخال جهة اتصال القفل من الجانب ، انظر الصورة.

الخطوة 4: وحدة العمل

تتم قراءة البيانات الواردة من خلال أتمتة المنزل Openhab الخاص بي. يعجبني ، يمكنني نشر ملفات Openhab.

أنا أراقب:

• جهد البطارية (مع الثبات حتى أرى الجهد بمرور الوقت في رسم بياني).
• أوضاع الباب والقفل.
• الأوقات التي تغير فيها الموقف.

بهذه الطريقة ، عندما أذهب إلى الفراش ، يمكنني بسهولة معرفة ما إذا كانت جميع الحظائر مغلقة.

في بداية الاستخدام ، تم شحن البطارية في يوم مشرق ، وبعد أسبوع أو نحو ذلك ، تم شحن بطارية tge بالكامل. الآن في الخريف ، تظل البطارية مشحونة. من الواضح أن الوحدة اقتصادية للغاية وتستخدم طاقة أقل بكثير مما تولده لوحة شمسية صغيرة. من المحتمل أن تكون البطارية السميكة مزودة بالطاقة لبضعة أشهر من الظلام. لنرى كيف تعمل الوحدة هذا الشتاء ، عندما تكون درجة الحرارة في السقيفة أقل بكثير.