Πρακτικό PIR για οικιακή χρήση: 7 βήματα (με εικόνες)

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

Όπως πολλοί από εσάς που εργάζεστε με έργα αυτοματισμού σπιτιού, έτσι και εγώ έψαχνα να φτιάξω έναν λειτουργικό αισθητήρα PIR για την αυτοματοποίηση κάποιων στροφών στο σπίτι μου. Παρόλο που οι αισθητήρες PIR του διακόπτη φωτός θα ήταν οι βέλτιστοι, δεν μπορείτε να λυγίσετε μια γωνία. Αυτό το έργο πέρασε μερικές επαναλήψεις και έτρεξα τις προσπάθειες σε πολλά άλλα διαθέσιμα σεμινάρια στο διαδίκτυο και δεν βρήκα κάποιο που να λειτουργεί για μένα. Αν θέλετε να ξεκινήσετε, προχωρήστε στο βήμα 3, διαφορετικά συνεχίστε στο δεύτερο βήμα όπου θα συζητήσω την εξέλιξη.

Προμήθειες:

Συγκολλητικό σίδερο

Solder and Flux για ηλεκτρονικά

Ανταλλακτικό καλώδιο σύνδεσης

Τρισδιάστατος εκτυπωτής

Breadboard

Βασική κατανόηση του Hassio

Βασικές δεξιότητες προγραμματισμού Arduino

Βήμα 1: Ανάπτυξη

Το Home Assistant είναι ένα εξαιρετικό εργαλείο για τη σύνδεση ορισμένων από τις πιο περίπλοκες ρυθμίσεις που μπορεί να θέλετε. Για μένα, το να πάρω ένα φως σε μια σκάλα με γωνία ήταν το αρχικό μου ενδιαφέρον για το έργο. Η εύρεση του σωστού οδηγού για τη δημιουργία ενός αποτελεσματικού αισθητήρα PIR για οικιακή χρήση ήταν δύσκολη. Σίγουρα υπάρχουν πολλοί εύκολοι τρόποι για να λειτουργήσει, αλλά η ενεργειακά αποδοτική και αποτελεσματική για καθημερινή χρήση ήταν μια άλλη ιστορία. Υπήρχε επίσης το ζήτημα της καθυστέρησης ή του πόσο γρήγορα θα ανάψει το φως μόλις λάβει το σήμα. Είναι ένα δύσκολο έργο μόλις μπήκα στα ζιζάνια όλων αυτών. Αυτό που συνέβη ήταν ότι κατέληξα σε δύο σημαντικά σημεία για το γιατί αυτός ο σχεδιασμός ήταν αποτελεσματικός.

Αφάνεια

Ξεκίνησα με το ESPHome για να σχεδιάσω αυτόν τον αισθητήρα. Έχει όλα τα κουδούνια και τα σφυρίγματα αλλά και μια πολύ φιλική διεπαφή. Δυστυχώς, το πρωτόκολλο και η εργασία πλαισίου ESPhome είναι ένας αρκετά μεγάλος χρήστης ενέργειας όταν μετράτε τα mWh. Υπάρχει επίσης ένα μικρό πρόβλημα καθυστέρησης όταν οι κλήσεις για να ενεργοποιήσετε ένα φως πρέπει να περάσουν από την εκκίνηση του ESPhome, Hassio, και στη συνέχεια τον ελεγκτή φωτός σας. Διαπίστωσα ότι αυτά θα κατέληγαν στο εύρος των 10 δευτερολέπτων. Είχατε ήδη ανεβεί στη σκάλα (ή ίσως περπατάτε πολύ αργά αφού δεν υπάρχει φως). Αυτό λοιπόν που έγινε ο πιο ενεργειακά αποδοτικός και γρηγορότερος τρόπος για να φέρετε ένα σήμα κίνησης στο Hassio ήταν το MQTT.

Η χρήση MQTT με στατική IP που πραγματοποιήθηκε μείωσε το χρόνο σε λιγότερο από 2 δευτερόλεπτα. Το σήμα MQTT θα έφτανε στο Hassio μεταξύ 800ms - 1200ms περίπου. Αρκετά καλό.

Διάρκεια ζωής της μπαταρίας

Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, η μετάβαση σε MQTT εξοικονόμησε επίσης πολλά στη χρήση ενέργειας. Ο μέσος αισθητήρας χωρίς βαθύ ύπνο στο ESPHome θα διαρκέσει λιγότερο από μία ημέρα με μπαταρίες περίπου 800mWh. Με βαθύ ύπνο, περίπου 3-5 ημέρες ανάλογα με την ενεργοποίηση. Το WeMos D1 Mini δεν είναι ένα τρελό ενεργειακό γουρούνι, αλλά επίσης δεν είναι το πιο αποτελεσματικό στη διαχείριση της ισχύος του, οπότε η συμπίεση κάθε κομμάτι μπαταρίας ήταν σημαντική. Η μείωση κάθε καταναλωτικού μέρους ήταν το πιο σημαντικό βήμα.

Υπάρχουν πολλοί αισθητήρες PIR αλλά δεν δημιουργούνται όλοι ίσοι. Ένα από τα πρώτα σημεία που παρατήρησα ήταν ο ρυθμός, η γωνία και ο ρυθμός πυροδότησης κάθε αισθητήρα PIR που δοκιμάστηκε. Από τους αισθητήρες που χρησιμοποιήθηκαν, διαπίστωσα ότι το Simplytronics Wide Angle PIR είναι το πιο αποτελεσματικό με εμβέλεια και κόστος ενέργειας. Είναι ένας ευρυγώνιος αισθητήρας PIR με εξαιρετική εμβέλεια και λειτουργεί μόνο σε 3v, κάτι που είναι απολύτως εκπληκτικό για αυτό που χρειαζόμουν.

Βήμα 2: Υλικά

WeMos D1 Mini

T4056 Φορτιστής Lipo/Li-Ion USB

Αισθητήρας PIR ευρείας γωνίας Simplytronics

Μπαταρία Lipo 3,7v 1000 mWh

2x 10k αντιστάσεις

Αντίσταση 120Κ

Αντίσταση 5k

Διόρθωση διόδου 1N4001

Πυκνωτής 1uF

2N2222 Τρανζίστορ

Βήμα 3: Βασικός κώδικας και Arduino

Για ευκολία, κατεβάστε το αρχείο arduino, τροποποιήστε το ώστε να λειτουργεί με τη ρύθμισή σας. Οι πιο σημαντικές πτυχές που πρέπει να έχετε κατά νου είναι να βεβαιωθείτε ότι οι ρυθμίσεις σας ταιριάζουν με αυτές που δίνονται στο Hassio.

Στο παράδειγμά μου, χρησιμοποιώ το Mosquitto Broker. Έχω εισαγάγει αυτές τις ρυθμίσεις στον κώδικα arduino μου. Για τον διακομιστή MQTT, από τη στιγμή που φιλοξενείται στο Hassio, έβαλα τη διεύθυνση IP του Hassio μου.

Το επόμενο πράγμα που πρέπει να κάνουμε είναι να δημιουργήσουμε κάποιους αισθητήρες προτύπων για να συγκρατούν τα δεδομένα μας MQTT, ώστε να είναι λίγο πιο φιλικό προς το Hassio. Αν θέλετε να μάθετε περισσότερα σχετικά με τα πρότυπα και τα πρότυπα, θα αφήσω αυτόν τον σύνδεσμο Hassio εδώ.

Η κίνηση MQTT θα είναι ένας πρότυπος δυαδικός αισθητήρας και τα επίπεδα μπαταρίας μας θα είναι ένας αισθητήρας στο Hassio.

Στο κύριο αρχείο configuration.yaml έχω προσθέσει μερικές γραμμές για να συμπεριλάβω δυαδικούς αισθητήρες προτύπου και αισθητήρες προτύπου σε ξεχωριστά αρχεία yaml. Δεν χρειάζεται να το κάνετε με αυτόν τον τρόπο, αλλά θεωρώ ότι κρατά τα πράγματα λίγο πιο οργανωμένα. Για να το κάνετε αυτό απλά χρησιμοποιήστε τον επεξεργαστή αρχείων για να δημιουργήσετε ένα νέο αρχείο yaml και να τον τίτλο σε κάτι που μπορείτε να αναφέρετε στο configuration.yaml. Στο παράδειγμά μου χρησιμοποιώ templatesensor.yaml και templatebinarysensor.yaml

Αυτό που πρέπει να βεβαιωθείτε είναι να ρυθμίσετε τα θέματα MQTT και το ωφέλιμο φορτίο ώστε να ταιριάζουν με τη ρύθμιση arduino ή αντίστροφα.

Τελευταίο αλλά όχι λιγότερο σημαντικό, ρυθμίστε ένα στοιχείο ταμπλό που μπορεί να δει τα επίπεδα της μπαταρίας και τον αισθητήρα κίνησης.

Βήμα 4: Σχηματική και δοκιμαστική

Ακολουθώντας το σχήμα καλωδίωσης, συνδέστε τα εξαρτήματα για δοκιμή σε μια σανίδα ψωμιού. Σημαντικές σημειώσεις στην καλωδίωση είναι να βεβαιωθείτε ότι έχετε τα καλώδια γείωσης σωστά για το εφέ έλξης. Αυτό είναι που θα κάνει το τρανζίστορ να επαναφέρει το WeMos D1 Mini αμέσως μετά. Θα πρέπει να μπορείτε να δοκιμάσετε τη λειτουργία αφύπνισης και επαναφοράς συνδέοντας το WeMos D1 Mini σε μια θύρα usb. Θα πρέπει να μηδενιστεί μόλις κουνήσετε το χέρι σας μπροστά από το PIR. Αυτό είναι προαιρετικό, αλλά μπορείτε επίσης να ξεκολλήσετε τα φώτα led smd από τον αισθητήρα κίνησης για να μειώσετε τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας. Θα συνιστούσα να το κάνετε αυτό αφού έχετε ελέγξει ότι ο αισθητήρας κίνησης λειτουργεί όπως αναμενόταν. Εάν έχετε συνδέσει το USB στον υπολογιστή σας, ελέγξτε το ξανά με το arduino IDE που εκκινείται και επαναφέρεται με μια σκανδάλη από την κίνηση.

Στον πίνακα ελέγχου Hassio θα πρέπει να μπορείτε να δείτε ορισμένες τιμές από την μπαταρία και επίσης τον αισθητήρα κίνησης που σβήνει. Εάν όλα έχουν πάει καλά μέχρι τώρα, θα πρέπει να ασχοληθείτε! Θα μπορούσατε να πάρετε αυτό το μικρό πρωτότυπο breadboard και να το μετακινήσετε στο σπίτι σας και θα λειτουργήσει ως ο νέος σας σπιτικός αισθητήρας κίνησης. Θα μπορούσατε να το χρησιμοποιήσετε για να ενεργοποιήσετε οτιδήποτε μέσα στο Hassio και θα τελειώσετε εδώ αν αυτό είναι το μόνο που ψάχνετε. Αλλά ας δώσουμε αυτό το τελευταίο γυάλισμα για να είναι κάτι που αξίζει τον πυρήνα του σπιτιού.

Μερικές συμβουλές αντιμετώπισης προβλημάτων

- πατώντας το κουμπί επαναφοράς στο WeMos D1 Mini θα πρέπει να ενεργοποιήσετε το MQTT με τον κωδικό arduino

- μην σχολιάσετε κάποιον από τον κώδικα arduino για να δείτε πού βρίσκεται κάθε βήμα και τι κάνει με το υλικό

- μην ξεχάσετε να συνδέσετε όλα τα αρνητικά σημεία οδήγησης

Βήμα 5: Σύνδεση στον διακόπτη φωτός Wifi

Ευτυχώς, το Hassio διαθέτει έναν πραγματικά υπέροχο οδηγό αυτοματισμού που μπορεί να σας βοηθήσει με τη ρύθμιση σας. Δεν πρόκειται να προσθέσω φώτα ή πρόσθετα, αλλά θα δω ότι οι άνθρωποι στο Hassio έχουν διευκολύνει πραγματικά την προσθήκη ενσωματώσεων και άλλων πλατφορμών για έλεγχο με το Hassio. Πηγαίνετε και ελέγξτε πώς μπορείτε να προσθέσετε τον διακόπτη φώτων Wi -Fi της επιλογής σας.

Σε αυτόν τον οδηγό αυτοματισμού θέλουμε να δώσουμε προσοχή σε ένα σημαντικό πράγμα, το οποίο είναι το έναυσμα. Μπορείτε να προσθέσετε τον δυαδικό αισθητήρα προτύπου ως σκανδάλη, αλλά διαπίστωσα ότι ο αισθητήρας κίνησης ήταν λίγο πιο «γρήγορος» όταν πήγα απευθείας με το ωφέλιμο φορτίο MQTT. Τελευταίο αλλά όχι λιγότερο σημαντικό, διαμορφώστε την επιλογή φωτός ή συσκευής και ο αισθητήρας πρέπει να είναι επαγγελματικός.

Βήμα 6: Στέγαση έργου

Μόλις είστε σίγουροι για το breadboard σας, μετακινήστε όλα τα μέρη σε έναν πίνακα pcb με πρωτότυπα και κολλήστε όλες τις συνδέσεις με τον μικρότερο πίνακα που μπορείτε να βρείτε. Έχω κρατήσει τα καλώδια κοντά, αλλά ευέλικτα σε περίπτωση ανάκτησης/επεξεργασίας/επιδιόρθωσης. Ο σχεδιασμός της θήκης είναι μια ελάχιστη θήκη που μπορεί να εισαχθεί σε γωνιακή ή επίπεδη επιφάνεια. Λειτουργεί επίσης πολύ καλά με τις μη βλαβερές κολλητικές ταινίες 3Μ =)

Σημείωση Κάπως ξέχασα πού βρήκα αυτό το πρωτότυπο pcb πρωτότυπης μορφής, οπότε θα πρότεινα να κόψετε το pcb σας σε μέγεθος και να ανοίξετε μια ή δύο τρύπες. Εάν αυτός ο οδηγός καταλήξει να είναι δημοφιλής, θα κυκλοφορήσω μια επεξεργασμένη έκδοση με πιο κοινό μέγεθος (χρειαζόμουν μόνο δύο αισθητήρες κίνησης και είχα ακριβώς δύο από αυτούς τους περίεργους πίνακες)

Βήμα 7: Κλείσιμο

Ελπίζω ότι αυτός ο σχεδιασμός ήταν χρήσιμος στις προσπάθειές σας να υλοποιήσετε κάποια έργα αυτοματισμού σπιτιού. Wasταν πολύ μακριά για μένα να βάλω όλα τα κινούμενα μέρη να παράγουν αυτό το διδακτικό, αλλά χαίρομαι που πήρα λίγο χρόνο για να το κατεβάσω. Αυτό το έργο μου έδειξε λίγο τα όρια χρήσης ορισμένων από τις πιο προσιτές οδούς για τον προγραμματισμό των ESP μου. Αυτό δεν σημαίνει ότι δεν πρέπει να χρησιμοποιείτε το ESPHome, αλλά για έργα που είναι πιο αυστηρά στη διαχείριση ενέργειας, ίσως χρειαστεί να ακολουθήσετε διαφορετική διαδρομή. Οι αισθητήρες τελείωσαν τον Μάιο ή τον Ιούνιο και έκτοτε δεν χρειάζονται φόρτιση. Μέχρι στιγμής έχουν περάσει περίπου 4-5 μήνες χωρίς να χρειάζονται χρέωση. Σαν δευτερεύουσα σημείωση, έχω επίσης αναπτύξει μια νέα διάταξη PCB που βασίζεται στο WeMos D1 Mini. Το θέμα με το WeMos D1 Mini είναι ότι διαθέτει ενσωματωμένο μετατροπέα 5v σε 3v και θύρα τροφοδοσίας USB προγραμματισμού IC. Αυτό σημαίνει ότι εάν εξαλείψουμε αυτούς τους δύο παράγοντες, θα μπορούσαμε να ωθήσουμε το ESP8266 να απορροφήσει ακόμη λιγότερη ισχύ.

Για άλλη μια φορά σας ευχαριστώ που με ενθουσιάσατε στις ατάκες μου και με ακολουθήσατε σε αυτό το έργο.