بناء أجهزة Homie لإنترنت الأشياء أو أتمتة المنزل: 7 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:39

هذه التعليمات جزء من سلسلة DIY Home Automation ، راجع المقالة الرئيسية "تخطيط نظام أتمتة المنزل DIY". إذا كنت لا تعرف حتى الآن ما هو Homie ، فقم بإلقاء نظرة على homie-esp8266 + homie من Marvin Roger.

هناك العديد من أجهزة الاستشعار. أقوم بتغطية الأساسيات من أجل إعطاء القارئ المتطلبات للبدء في بناء "شيء ما". قد لا يكون هذا علم الصواريخ ولكن هذا يجب أن ينجح بالفعل.

إذا لم يكن لديك الأجزاء ، فاحترس من التعليمات القادمة "توريد الأجزاء الإلكترونية من آسيا".

اسمحوا لي أن أضيف بعض الكلمات الطنانة: IoT ، ESP8266 ، Homie ، DHT22 ، DS18B20 ، أتمتة المنزل.

يجب أن يكون الموضوع واضحًا الآن:-)

أيضًا ، هذا التوجيه متاح الآن أيضًا من صفحتي الشخصية:

الخطوة الأولى: البدء

الاتفاقيات

يستخدم هذا التوجيه استنساخ D1 Mini. هذه هي وحدات تحكم Arduino المتوافقة مع WiFi التي تستخدم شريحة ESP8266. يتم شحنها في شكل صغير جدًا (~ 34 * 25 مم) وهي رخيصة الأوساخ (~ 3-4 دولارات للنسخ المستنسخة).

سأوضح كل بناء باستخدام D1 Mini ولوح التجارب وبعض أجهزة الاستشعار. أقوم بتضمين فاتورة المواد (BOM) لكل منها ولكني سأتخطى أشياء واضحة مثل أسلاك العبور ولوح التجارب (صغير أو كامل). سأركز على "الأجزاء النشطة".

بالنسبة للأسلاك / الكابلات في الرسوم البيانية (مكتبة Fritzing + AdaFruitFritzing) ، استخدمت:

• أحمر / برتقالي للطاقة ، عادة 3.3 فولت. في بعض الأحيان سيكون 5V ، كن حذرًا.
• أسود على الأرض.
• الأصفر لإشارات البيانات الرقمية: البتات تتحرك ويمكن قراءتها كما هي بواسطة الرقائق.
• أزرق / أرجواني لإشارات البيانات التناظرية: لا توجد أجزاء هنا ، فقط جهد عادي يجب قياسه وحسابه لفهم ما يحدث.

يشحن Homie لـ ESP8266 عشرات الأمثلة ، حيث بدأت في بناء هذه التعليمات.

اللوح

D1 مناسب تمامًا للوح التجارب ولكنه سيوفر صفًا واحدًا فقط من المسامير لأعلى ولأسفل ، في كل مثال سيكون D1 على الجانب الأيمن والمكونات على الجانب الأيسر. سيتم استخدام قضبان الطاقة العلوية والسفلية لحمل 3.3 فولت أو 5 فولت.

ملحوظة

تم تصميم أمثلة Homie على هيئة رسومات ".ino" لـ Arduino IDE. ومع ذلك ، تم إنشاء الكود الخاص بي كـ ".ccp" لـ PlatformIO.

لن يحدث هذا فرقًا كبيرًا لأن الرسومات بسيطة بما يكفي لنسخها / لصقها مهما كانت الأداة التي تختارها.

الخطوة 2: درجة الحرارة والرطوبة: DHT22 / DHT11

بناء الجهاز

يستخدم DHT22:

• دبوس رقمي واحد للتواصل مع وحدة التحكم ، قم بتوصيله بـ D3
• سلكان للطاقة (3.3 فولت أو 5 فولت + GND)
• يجب أن يظل الدبوس الرقمي مرتفعًا (متصلًا بالطاقة) ، ولهذا نستخدم المقاوم بين سكة الطاقة ودبوس البيانات

الشفرة

يمكن تنزيل مشروع PlatformIO من:

مثال Homie الأصلي موجود هنا (ولكن لا يستخدم جهاز استشعار):

بالنسبة لـ DHT22 ، استخدم مكتبة مستشعر DHT (المعرف = 19)

BOM

• وحدة التحكم: Wemos D1 Mini
• المقاوم: 10KΩ

• المستشعر: (واحد من هؤلاء)

  • DHT22: لقد استخدمت نوع 4 دبابيس والذي يتطلب مقاومة إضافية. هناك 3 وحدات دبابيس يتم شحنها مثل SMD والتي تتضمن المقاوم.
  • DHT11: هذا أرخص ولكنه أقل دقة ، تحقق من متطلباتك

الخطوة 3: درجة حرارة مقاومة الماء: DS18B20

بناء الجهاز: يستخدم DS18B20:

• دبوس رقمي واحد للتواصل مع وحدة التحكم ، قم بتوصيله بـ D3
• سلكان للطاقة (3.3 فولت أو 5 فولت + GND)
• يجب أن يظل الدبوس الرقمي مرتفعًا (متصلًا بالطاقة) ، ولهذا نستخدم المقاوم بين سكة الطاقة ودبوس البيانات

DS18B20 عبارة عن مستشعر أحادي السلك. يستخدم ناقلًا وبالتالي يمكن لأجهزة الاستشعار المتعددة استخدام دبوس بيانات واحد.

من الممكن أيضًا عدم استخدام 3.3 فولت / 5 فولت لتشغيل المستشعر ، وهذا ما يسمى وضع الطاقة الطفيلية. انظر ورقة البيانات للحصول على التفاصيل.

الشفرة

يمكن تنزيل مشروع PlatformIO من:

مثل DHT22 ، مثال Homie الأصلي موجود هنا (لكن لا يستخدم جهاز استشعار):

بالنسبة لناقل 1-Wire ، استخدم الحزمة OneWire (المعرف = 1)

بالنسبة إلى DS18B20 ، استخدم DallasTemperature (المعرف = 54)

BOM

• وحدة التحكم: Wemos D1 Mini
• المقاوم: 4.7KΩ
• المستشعر: DS18B20 ، المصور مقاوم للماء
• 3 دبابيس طرف المسمار لتسهيل توصيل الكابل بلوح التجارب

الخطوة 4: الضوء: مقاوم ضوئي / خلية ضوئية (رقمي: تشغيل / إيقاف)

بناء الجهاز

(عذرًا ، ليس لديك مكون Fritzing للخلية الكهروضوئية الرقمية)

تستخدم الوحدة الرقمية الكهروضوئية:

• دبوس رقمي واحد للتواصل مع وحدة التحكم ، قم بتوصيله بـ D3
• سلكان للطاقة (3.3 فولت + GND)

من الممكن استخدام خلية ضوئية تمثيلية ولكن هذا غير موثق هنا ، راجع مقالة Adafruit الممتازة "استخدام خلية ضوئية".

ملاحظة: في هذا المثال يوجد مقياس جهد على لوحة المستشعر. يتم استخدامه لضبط الحد بين الضوء المحيط "الفاتح" و "الداكن". عند قراءة ضوء واحد مطفأ ، فإن قراءة 0 تعني ضوء إذا كان مضاءً.

الشفرة

يمكن تنزيل مشروع PlatformIO من:

BOM

وحدة التحكم: Wemos D1 Mini

المستشعر: حساس للضوء / وحدة الكشف عن الضوء

الخطوة 5: الضوء: المقاوم الضوئي / الخلية الضوئية (التناظرية)

بناء الجهاز

يعمل المستشعر التناظري الكهروضوئي كمقاوم. سيتم توصيله بين المدخلات التناظرية و 3.3 فولت.

يتم وضع المقاوم بين GND ودبوس البيانات لإنشاء مقسم جهد. الغرض هو إنشاء نطاق معروف من القيم:

• إذا لم يكن هناك ضوء ، فستعمل الخلية الكهروضوئية بشكل أساسي على حظر VCC ، وبالتالي توصيل GND برقم البيانات الخاص بك: سيقرأ Pin ما يقرب من 0.
• هناك الكثير من الضوء الساطع ، وستسمح الخلية الكهروضوئية بتدفق VCC إلى دبوس البيانات: سيقرأ Pin الجهد الكامل تقريبًا وعلى هذا النحو بالقرب من الحد الأقصى (1023).

ملاحظة: تتم قراءة قيم المسامير التناظرية في نطاق 0-1023 باستخدام analogRead. هذا ليس عمليًا للتعامل مع قيم 1 بايت ، لذلك ستساعد وظيفة خريطة Arduino في تقليل 0-1023 إلى (على سبيل المثال) 0-255.

لمعايرة قيم min / max للمستشعر الخاص بك ، استخدم رسمًا تخطيطيًا مثل هذا من Arduino.

الشفرة

يمكن تنزيل مشروع PlatformIO من:

BOM

• وحدة التحكم: Wemos D1 Mini
• المستشعر: المقاوم المعتمد على الضوء (LDR) / المقاوم الضوئي
• المقاوم: 1 كيلو أو 10 كيلو ، تحتاج إلى المعايرة بناءً على خليتك

مراجع

• كود مصدر خادم PiDome لظروف إضاءة الموقع
• "استخدام خلية ضوئية" في Adafruit
• "مقاومات الضوء" هنا في الكتيبات
• بعض "دروس الخلية الضوئية" المجنونة إذا كنت تريد بعض الرياضيات والرسوم البيانية

الخطوة 6: الكاشف البصري: QRD1114

بناء الجهاز

الشفرة

BOM

مراجع

• الحوسبة الفيزيائية: يشتمل QRD1114 على عينة رمز لقراءة المستشعر واستخدام المقاطعة للتشفير الدوار + تصميم دقيق ثنائي الفينيل متعدد الكلور
• QRD1114 دليل ربط الكاشف البصري في Sparkfun

الخطوة 7: الكلمات الأخيرة

هذا الدليل قصير جدًا لشرح المراقبة الأساسية.

للمضي قدمًا ، سنحتاج إلى توصيل المرحلات ، وباعث الأشعة تحت الحمراء … نأمل أن تتم تغطيتها لاحقًا لأن وقت الفراغ يسمح لي بذلك. الاختلاف الرئيسي هو أننا لن "نقرأ" فقط (هل يوجد ضوء؟) ولكن أيضًا "نكتب" (أشعل الضوء!).