ESP8266 ESP-01 Διακόπτης καλωδίων LED: 6 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:31

Αυτό το έργο ξεκίνησε όταν η φίλη μου και εγώ εγκαταστήσαμε πολλαπλά καλώδια φωτός LED στο δωμάτιο για μια ωραία χριστουγεννιάτικη αίσθηση. Κάθε φορά που πηγαίναμε για ύπνο έπρεπε να τρέχουμε στο δωμάτιο και να κλείνουμε κάθε καλώδιο. Τις προάλλες, έπρεπε να τα ενεργοποιήσουμε ξανά όλα.

Δεδομένου ότι είχα μερικές μονάδες ESP8266 ESP-01 γύρω, αποφάσισα να συγκεντρώσω και να προγραμματίσω ένα γρήγορο πρωτότυπο.

Μετά την επιτυχή εφαρμογή του πρωτοτύπου με ένα πρόχειρο καλώδιο LED, αποφάσισα να αναλάβω τον πρώτο μου σχεδιασμό PCB και παρήγγειλα μερικές σανίδες.

Αυτό το οδηγό σας οδηγεί στο σχηματικό, το πρώτο πρωτότυπο και το PCB και σας δίνει τον κωδικό για να προγραμματίσετε τη μονάδα ESP με μερικά κλικ.

TL; DR: Αυτός είναι ένας εύκολος τρόπος υλοποίησης ενός διακόπτη ελεγχόμενου Wi-Fi με το ESP8266 ESP-01.

Προμήθειες:

Σκεύη, εξαρτήματα

• Ενότητα ESP8266 ESP-01
• Ρυθμιστής AMS-1117 3.3V
• IRLB8721 MOSFET (τελικό PCB) ή τρανζίστορ 2N2222 (αρχικό πρωτότυπο)
• Μπάρες κεφαλίδων για άνδρες και γυναίκες

Λογισμικό

Arduino IDE v1.6

Για προγραμματισμό

Ανοίξτε τον προσαρμογέα SMART USB σε ESP-01

Για δοκιμή

• LED
• Αντίσταση 220 Ohm
• Breadboard
• Καλώδια βραχυκύκλωσης

Για συναρμολόγηση

• Συγκολλητικό σίδερο
• Σύρματα (μόνο πρωτότυπο, όχι για PCB)
• Perf board (πρωτότυπο μόνο, όχι για PCB)

Βήμα 1: Σχηματικό

Πάνω είναι το σχηματικό σχέδιο με το EasyEDA. Μπορεί να αναλυθεί ως εξής:

Παίρνουμε μια τάση εισόδου από ένα καλώδιο τροφοδοσίας USB με 5V και το τροφοδοτούμε στις ακίδες VIN της μονάδας AMS1117 3.3V.

Οι ακίδες VOUT της μονάδας AMS1117 3.3V συνδέονται με τον πείρο συλλογής του IRLB8721 MOSFET και τους πείρους VIN και CH_PD της μονάδας ESP8266 ESP-01. Ο πείρος CH_PD πρέπει να τραβηχτεί HIGHΗΛΑ για τη μονάδα ESP8266 ESP-01 για την εκτέλεση του κώδικα.

Ο πείρος D2 της μονάδας ESP8266 ESP-01 συνδέεται με τον πείρο GATE του IRLB8721 MOSFET. Αυτό ελέγχει εάν το ρεύμα μπορεί να ρέει μέσα του ή όχι.

Ο πείρος εκπομπής του IRLB8721 MOSFET είναι συνδεδεμένος στο καλώδιο LED.

Τέλος, όλες οι ακίδες γείωσης συνδέονται μεταξύ τους.

Εάν επιλέξατε το τρανζίστορ 2N2222, αντικαταστήστε όλες τις εμφανίσεις του IRLB8721 με 2N2222 αντίστοιχα και θυμηθείτε ότι τα σκέλη έχουν διαφορετική σημασία και στα δύο εξαρτήματα.

Βήμα 2: Προγραμματισμός

Πριν εγκαταστήσουμε ένα πρωτότυπο σε ένα breadboard, θα πρέπει να προγραμματίσουμε τη μονάδα ESP8266 ESP-01, ώστε να μπορούμε να δοκιμάσουμε το πρωτότυπο αργότερα.

Κώδικας

Ο κωδικός μου βασίζεται σε μεγάλο βαθμό στο σεμινάριο του Random Nerd Tutorial για τον απλό διακομιστή HTTP. Αφαίρεσα το δεύτερο κουμπί όμως, αφού χρειάζεται να ελέγξουμε μόνο έναν πείρο (D2). Παρ 'όλα αυτά, μπορείτε απλά να χρησιμοποιήσετε τον κωδικό τους ως έχει και να αντικαταστήσετε τα διαπιστευτήριά σας WiFi.

Φλας το ESP8266 ESP-01

Εάν έχετε τον προσαρμογέα OPEN-SMART USB σε ESP-01, μπορείτε να συνδέσετε τη μονάδα ESP8266 ESP-01 σε αυτήν και να ορίσετε το διακόπτη σε PROG. Στη συνέχεια, συνδέστε το σε μια δωρεάν θύρα USB στον υπολογιστή σας και ενεργοποιήστε το Arduino IDE.

Αντιγράψτε και επικολλήστε τον κώδικα από το Random Nerd Tutorials, αντικαταστήστε τα διαπιστευτήριά σας WiFi και ανεβάστε τον στη μονάδα ESP8266 ESP-01.

Στη συνέχεια, αφαιρέστε τη μονάδα ESP8266 ESP-01 από τον προσαρμογέα OPEN-SMART, ρυθμίστε το διακόπτη σε UART και τοποθετήστε τον ξανά.

Δοκιμάστε τον κωδικό

Ανοίξτε τη Serial Console στο Arduino IDE και περιμένετε μέχρι να συνδεθεί η μονάδα στο WiFi.

Στη συνέχεια, ανοίξτε το πρόγραμμα περιήγησής σας και μεταβείτε στη διεύθυνση IP που εμφανίζεται στην Serial Console. Σημείωση: Πρέπει να βρίσκεστε στο ίδιο δίκτυο, γνωστό και ως WiFi. Διαφορετικά, δεν θα έχετε πρόσβαση στο ESP8266 ESP-01!

Εάν όλα λειτουργούν, βλέπετε έναν ιστότοπο με δύο κουμπιά. Συνδέστε ένα LED με αντίσταση 220 Ohm στον ακροδέκτη D2 της μονάδας ESP8266 ESP-01 και θα ανάψει και θα σβήσει όταν κάνετε κλικ στο σωστό κουμπί στον ιστότοπο.

Εάν αντιμετωπίζετε δυσκολίες, ακολουθήστε το πλήρες και λεπτομερές σεμινάριο που συνδέεται παραπάνω.

Βήμα 3: Πρωτοτυπία

Ρυθμίστε έναν πίνακα ψωμιού με όλα τα απαραίτητα εξαρτήματα και σύρματα όπως φαίνεται στο παραπάνω σχήμα και δοκιμάστε το με την προγραμματισμένη μονάδα ESP8266 ESP-01.

Εάν όλα λειτουργούν, έχετε δύο επιλογές.

Επιλογή Α: Συγκολλήστε το σε μια σανίδα τέχνης

Επιλογή Β: Δημιουργήστε ένα PCB

Επέλεξα την επιλογή Α πρώτα και μετά αποφάσισα να λερώσω τα χέρια μου με το πρώτο μου έργο PCB.

Στις εικόνες βλέπετε το αυτοκόλλητο πρωτότυπο μου. Όπως πάντα, οι συνδέσεις είναι ένα χάος και χρησιμοποίησα μερικούς σωλήνες συρρίκνωσης για να αποτρέψω τη βραχυκύκλωση των επικαλυπτόμενων συνδέσεων. Επίσης, χρησιμοποίησα το τρανζίστορ 2N2222 αντί του IRLB8721 MOSFET, επειδή είχα πολλά από αυτά και ήξερα ότι δεν προοριζόταν να μείνει.

Η συγκόλληση μου πήρε περίπου μία ώρα και δεν ήταν καθόλου διασκεδαστικό. Εάν είστε επαγγελματίας συγκολλητής ίσως σας αρέσει η διαδικασία, αλλά για μένα θέλω κάτι πιο απλό.

Βήμα 4: PCB

Φοβάμαι τα PCB επειδή νόμιζα ότι έπρεπε να τα σχεδιάσω με τα εξαρτήματα SMD και δεν μπορούσα να βρω εύκολα κατασκευασμένες μονάδες ανάπτυξης ESP ή Arduino για εισαγωγή στη σχηματική ή τη διάταξη PCB.

Για αυτό το έργο αποφάσισα να εξετάσω απλώς τις μονάδες ESP8266-01 και AMS1117 3.3. V ως το είδος των αντικειμένων που θα χρειαστεί να κολλήσω στον πίνακα για να τα χρησιμοποιήσω: ως θηλυκές καρφίτσες κεφαλίδας.

Αυτό έκανε τη ζωή μου πολύ πιο εύκολη και η διάταξη PCB έγινε σε περίπου δύο ώρες. Μπορείτε να δείτε τις δύο εκδόσεις στις εικόνες.

Η έκδοση 1 έχει κάποιες μικρές προειδοποιήσεις:

1. Οι ακίδες κεφαλίδας είναι πολύ στενές. Δεν έλαβα υπόψη ότι έπρεπε να απέχουν μεταξύ τους 2,54 χιλιοστά και απλώς πήρα τις πρώτες καρφίτσες από τη βιβλιοθήκη. Χάλασα την ετικέτα για το VIN: οι ετικέτες VCC και GND αλλάζουν. Η μονάδα AMS1117 3.3V είναι ευρύτερη από ό, τι νόμιζα και εκτείνεται στην άκρη του PCB.

Φυσικά, παρατήρησα αυτές τις προειδοποιήσεις μετά την παραγγελία και τη δοκιμή τους στην πραγματική ζωή. Δεν είναι διαλυτές παιχνιδιών, αλλά δημιούργησα μια νέα έκδοση όπου βελτίωσα τα παραπάνω σημεία. Επίσης, τοποθέτησα τη μονάδα ESP8266 ESP-01 με τρόπο που να μην επικαλύπτει την μονάδα AMS1117 3.3V.

Μπορείτε να βρείτε το έργο EasyEDA εδώ:

Βήμα 5: Προώθηση

Έτσι, εδώ είμαστε με ένα εύκολο στη συναρμολόγηση PCB. Τι έπεται?

Θήκη

Θα ήταν υπέροχο να υπάρχει μια θήκη με 3D εκτύπωση που να κρύβει τα ηλεκτρονικά και να κάνει την κατασκευή πιο στιβαρή. Ιδανικά θα είχε μια ενσωματωμένη ψύκτρα για το IRLB8721 (αν και κατά τη διάρκεια της δοκιμής μου με ένα καλώδιο LED μήκους 10 μέτρων δεν έγινε ποτέ πιο ζεστό από τη θερμοκρασία δωματίου).

Συνδετήρες

Επίσης, θέλω να προσθέσω μια υποδοχή USB για το VIN ή το καλώδιο USB και μια υποδοχή JST για το VOUT ή το καλώδιο LED. Επί του παρόντος, χρησιμοποίησα αντρικές κεφαλίδες στον πίνακα και γυναικείες κεφαλίδες συγκολλημένες στο καλώδιο LED και το (αποκομμένο) καλώδιο USB για να το συνδέσω. Αλλά αυτό δεν είναι μια μελλοντική απόδειξη σύνδεσης και δεν φαίνεται και αισθάνεται πολύ επαγγελματική.

Σε συνδυασμό με μια θήκη, αυτό θα αυξήσει τρομερά την αισθητική της κατασκευής και επίσης τη συνολική εμπειρία χρήσης (η οποία είναι ζωτικής σημασίας εάν προσπαθήσετε να εφαρμόσετε ένα έξυπνο σπίτι σε κοινόχρηστο περιβάλλον και όχι μόνο στο δικό σας δωμάτιο ή εργαστήριο).

Ένταξη Smart Home

Προς το παρόν, κάθε ESP8266 ESP-01 είναι διακομιστής HTTP με ιστότοπο που ελέγχει την κατάστασή του. Θα ήθελα να κάνω τα πρώτα μου βήματα προς το Smart Home και να χρησιμοποιήσω το NodeRED και το MQTT για να τα ενσωματώσω σε ένα κεντρικό σύστημα οικιακού αυτοματισμού, ώστε να μπορώ να ελέγχω όλους τους διακόπτες μου από ένα UI.

Φυσικά θα μπορούσα απλώς να δημιουργήσω έναν διακομιστή ιστού που στέλνει αιτήματα στις διαφορετικές μονάδες ESP8266 ESP-01, αλλά πάλι, αυτό δεν είναι μια κομψή, τυποποιημένη ή επεκτάσιμη λύση.

Βήμα 6: Κριτική

Αν τα καταφέρατε μέχρι εδώ, ευχαριστώ πολύ για την ανάγνωση!

Αυτό είναι το πρώτο μου άρθρο εδώ και ελπίζω να μπορούσατε να μου αφαιρέσετε κάτι. Δεν μπήκα στα διάφορα θέματα που αναφέρθηκαν, γιατί ένιωσα ότι υπάρχουν πολλά υπέροχα σεμινάρια για τα διάφορα θέματα ήδη. Εάν χρειάζεστε περισσότερες αναφορές ή θέλετε να περιγράψω μερικά από τα βήματα πιο λεπτομερώς, αφήστε ένα σχόλιο.

Αν σας αρέσει αυτό που διαβάζετε, αφήστε ένα σχόλιο, επίσης και ίσως να σας αρέσει το άρθρο. Θα σημαινει πολλα:)