HackerBox 0054: Έξυπνο σπίτι: 8 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:33

Χαιρετισμούς στους HackerBox Hackers σε όλο τον κόσμο! Το HackerBox 0054 διερευνά τον αυτοματισμό του σπιτιού μέσω έξυπνων διακοπτών, αισθητήρων και άλλων. Διαμορφώστε τους έξυπνους διακόπτες Sonoff WiFi. Τροποποιήστε τους έξυπνους διακόπτες για να προσθέσετε κεφαλίδες προγραμματισμού και εναλλακτικά υλικολογισμικά flash. Ρυθμίστε το Home Assistant, MQTT και ενσωματώστε έξυπνους οικιακούς κόμβους όπως το Amazon Alexa ή το Google Home. Συγκεντρώστε έξυπνους κόμβους DIY WiFi χρησιμοποιώντας μονάδες Wemos ESP8266. Διαμορφώστε τους έξυπνους κόμβους WiFi ως σημεία ελέγχου διακόπτη, σημεία αισθητήρων ή και τα δύο. Εξερευνήστε πολλές επιλογές αισθητήρων για λειτουργίες έξυπνου σπιτιού. Πειραματιστείτε με παλμική οξυμετρία και παρακολούθηση καρδιακών παλμών.

Αυτός ο οδηγός περιέχει πληροφορίες για να ξεκινήσετε με το HackerBox 0054, οι οποίες μπορούν να αγοραστούν εδώ μέχρι εξαντλήσεως των αποθεμάτων. Αν θα θέλατε να λαμβάνετε ένα HackerBox όπως αυτό ακριβώς στο γραμματοκιβώτιό σας κάθε μήνα, εγγραφείτε στο HackerBoxes.com και λάβετε μέρος στην επανάσταση!

Το HackerBoxes είναι η μηνιαία συνδρομητική υπηρεσία κουτί για χάκερ υλικού και λάτρεις της ηλεκτρονικής και της τεχνολογίας υπολογιστών. Ελάτε μαζί μας και ζήστε το HACK LIFE.

Βήμα 1: Λίστα περιεχομένου για το HackerBox 0054

• Δύο έξυπνοι διακόπτες Sonoff Basic WiFi
• Δύο μονάδες Wemos D1 Mini ESP8266
• Δύο ασπίδες ρελέ Wemos D1
• Δύο Wemos D1 Mini Prototype Shields
• Δύο προσαρμογείς ρεύματος AC σε 5V DC
• Σειριακή μονάδα USB FTDI
• Μονάδα καρδιακού ρυθμού MAX30100 Pulse Oximeter
• Μονάδα αισθητήρα κίνησης MH-SR602 PIR
• Μονάδα αισθητήρα νερού
• Δύο ψηφιακοί αισθητήρες θερμοκρασίας DS18B20
• Δύο αντιστάσεις 4.7K
• Άνδρες-Γυναίκες DuPont άλτες 10εκ
• Αποκλειστικό φύλλο αποκλεισμού κάμερας Web από βινύλιο
• Αποκλειστικό έμπλαστρο HackerBox HackLife Iron-On

Κάποια άλλα πράγματα που θα σας βοηθήσουν:

• Ένα ή δύο καλώδια επέκτασης AC δύο ακίδων
• Συγκολλητικό σίδερο, συγκόλληση και βασικά εργαλεία συγκόλλησης
• Υπολογιστής για τη λειτουργία εργαλείων λογισμικού

Το πιο σημαντικό, θα χρειαστείτε μια αίσθηση περιπέτειας, πνεύμα χάκερ, υπομονή και περιέργεια. Το να χτίζεις και να πειραματίζεσαι με τα ηλεκτρονικά, αν και είναι πολύ ανταποδοτικό, μπορεί να είναι δύσκολο, προκλητικό, ακόμη και απογοητευτικό κατά καιρούς. Ο στόχος είναι η πρόοδος και όχι η τελειότητα. Όταν επιμένεις και απολαμβάνεις την περιπέτεια, μπορεί να προκύψει μεγάλη ικανοποίηση από αυτό το χόμπι. Κάντε κάθε βήμα αργά, προσέξτε τις λεπτομέρειες και μην φοβάστε να ζητήσετε βοήθεια.

Όπως πάντα, σας ζητάμε να ελέγξετε τις Συνήθεις Ερωτήσεις για το HackerBoxes. Εκεί, θα βρείτε πληθώρα πληροφοριών για τα τρέχοντα και μελλοντικά μέλη. Σχεδόν όλα τα μηνύματα ηλεκτρονικού ταχυδρομείου μη τεχνικής υποστήριξης που λαμβάνουμε έχουν ήδη απαντηθεί στις Συνήθεις Ερωτήσεις, επομένως το εκτιμούμε πραγματικά αν ρίξετε μια γρήγορη ματιά.

Βήμα 2: Αυτοματισμός σπιτιού με έξυπνους διακόπτες Sonoff

Οι βασικοί έξυπνοι διακόπτες Sonoff είναι διακόπτες ισχύος τηλεχειριστηρίου που υποστηρίζουν τη λειτουργικότητα του Smart Home αλλάζοντας ρεύμα για σχεδόν οποιαδήποτε ηλεκτρική συσκευή σύμφωνα με τα μηνύματα που αποστέλλονται μέσω WiFi. Οι βασικοί έξυπνοι διακόπτες Sonoff περιλαμβάνουν έναν μικροελεγκτή ESP8266 WiFi, ένα ρελέ τροφοδοσίας για ενεργοποίηση και απενεργοποίηση του φορτίου και έναν μικρό μετατροπέα ισχύος AC σε DC για την τροφοδοσία του μικροελεγκτή και του ρελέ από την ίδια γραμμή που αλλάζει.

ΠΡΟΣΟΧΗ: Οι έξυπνες συσκευές διακόπτη συνδέονται με το ηλεκτρικό δίκτυο του σπιτιού σας. Η ισχύς του δικτύου μπορεί να είναι επικίνδυνη. Θα πρέπει να κατανοήσετε τις συνέπειες της σύνδεσης συσκευών στην τροφοδοσία ρεύματος. Μην εργάζεστε ποτέ σε μια συσκευή ενώ είναι συνδεδεμένη στην πηγή ρεύματος. Μην επιχειρήσετε να προσαρμόσετε, να τροποποιήσετε ή να προγραμματίσετε μια συσκευή ενώ είναι συνδεδεμένη σε πηγή ρεύματος. Εάν σας λείπει η εμπειρία ή η άνεση για την ασφαλή εργασία με ηλεκτρικό δίκτυο, ζητήστε από κάποιον με την κατάλληλη τεχνογνωσία να συμμετάσχει για να σας βοηθήσει. ΠΡΩΤΑ Η ΑΣΦΑΛΕΙΑ

Ένα καλό σημείο εκκίνησης είναι να συναρμολογήσετε ένα "εναλλάξιμο καλώδιο επέκτασης" όπως φαίνεται στο σχέδιο. Σημειώστε ότι μια γραμμή τροφοδοσίας εναλλασσόμενου ρεύματος έχει Ν (ΟΥΔΕΤΡΙΚΟ) Αγωγό που είναι συνήθως ΛΕΥΚΟΣ. Έχει επίσης έναν L (LINE, LIVE, HOT) ΑΓΩΓΟ που είναι συνήθως ΜΑΥΡΟ. Μπορεί επίσης να υπάρχει G (GROUND) CONDUCTOR που είναι συνήθως ΠΡΑΣΙΝΟ ή ΓΥΜΝΟ ΜΕΤΑΛΛΟ. Το N CONDUCTOR συνδέεται με την ευρύτερη λεπίδα βύσματος και το μονωτικό μπουφάν με ραβδώσεις ή σήμανση. Λάβετε υπόψη αυτά κατά τη σύνδεση με τους βιδωτούς ακροδέκτες L και N του έξυπνου διακόπτη Sonoff.

Βεβαιωθείτε ότι έχετε βιδώσει τα πλαστικά άκρα του περιβλήματος του έξυπνου διακόπτη Sonoff, έτσι ώστε τα εσωτερικά δόντια να πιάνονται στο μονωτικό περίβλημα των αγωγών. Αυτό παρέχει μια ανακούφιση από την καταπόνηση που βοηθά στην αποτροπή χαλάρωσης ενός ζωντανού καλωδίου που μπορεί στη συνέχεια να προκαλέσει ζημιά ή τραυματισμό. Εάν το καλώδιο ή η συσκευή που αλλάζει έχει έναν τρίτο αγωγό GROUND, βεβαιωθείτε ότι η γείωση και στις δύο πλευρές του έξυπνου διακόπτη Sonoff είναι συνδεδεμένη μεταξύ τους (παρακάμπτοντας το διακόπτη).

Η προεπιλεγμένη εφαρμογή που επικοινωνεί και ελέγχει τους έξυπνους διακόπτες Sonoff από το κουτί είναι το eWeLink.

Βήμα 3: Hack the Sonoff

Υπάρχουν τρύπες συγκόλλησης για μια κεφαλίδα στον πίνακα μέσα στον έξυπνο διακόπτη Sonoff. Η κεφαλίδα περιλαμβάνει ισχύ, γείωση, TX και RX. Αυτά μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον επαναπρογραμματισμό του ESP8266. Το κουμπί στον έξυπνο διακόπτη Sonoff συνδέεται με το GPIO0, ώστε να μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την εκκίνηση του ESP8266 σε λειτουργία προγραμματισμού.

Προτείνεται να χρησιμοποιήσετε μια γυναικεία κεφαλίδα στον πίνακα Sonoff Smart Switch. Δεδομένου ότι υπάρχουν μεγάλες τάσεις στον πίνακα ενώ χρησιμοποιείται, δεν θέλουμε μια λυγισμένη αρσενική καρφίτσα κεφαλίδας να βραχυκυκλώσει τίποτα.

Θυμηθείτε να αποσυνδέσετε εντελώς το τροφοδοτικό ρεύματος πριν ανοίξετε τον έξυπνο διακόπτη Sonoff. Μόλις προγραμματιστεί ο διακόπτης, σφραγίστε τον εντελώς πίσω στο περίβλημα του πριν επανασυνδέσετε την παροχή ρεύματος υψηλής τάσης

Βίντεο: Σύνδεση με την κεφαλίδα Sonoff

Υπάρχει ένας αριθμός διαφορετικών firmware που μπορούν να φορτωθούν σε έξυπνους διακόπτες που βασίζονται σε ESP8266 για ευχαρίστηση στο hacking. Ένα από τα πιο δημοφιλή είναι το Tasmota (βλ. Σχετικά με την Tasmota στον ιστότοπο του έργου).

Βίντεο: Φόρτωση Tasmota στο Sonoff

Βίντεο: Πλήρης οδηγός για την Tasmota

Βήμα 4: Βοηθός στο σπίτι και MQTT

Το λογισμικό οικιακού αυτοματισμού διευκολύνει τον έλεγχο των κοινών συσκευών που βρίσκονται σε ένα σπίτι, γραφείο ή μερικές φορές σε ένα εμπορικό περιβάλλον, όπως φώτα, εξοπλισμός HVAC, έλεγχο πρόσβασης, ψεκαστήρες και άλλες συσκευές. Συνήθως προβλέπει προγραμματισμό εργασιών, όπως ενεργοποίηση των ψεκαστήρων την κατάλληλη στιγμή και χειρισμό συμβάντων, όπως ανάβει τα φώτα όταν ανιχνεύεται κίνηση.

Δύο κοινές πλατφόρμες αυτοματισμού σπιτιού είναι το Home Assistant και το openHAB. Είναι και οι δύο ανοιχτού κώδικα και πολύ πλήρεις. Θα εξετάσουμε περισσότερο το Home Assistant.

Βίντεο: Οδηγός για αρχάριους βοηθούς στο σπίτι

Το MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) είναι ένα ελαφρύ πρωτόκολλο δικτύου δημοσίευσης-εγγραφής για τη μεταφορά μηνυμάτων μεταξύ συσκευών.

Βίντεο: Κατανόηση του MQTT στο Home Assistant

Βίντεο: Σύνδεση 8266 συσκευών με MQTT και Adafruit.io

Βίντεο: Βοηθός σπιτιού με την Alexa και το Google Home

Βήμα 5: Έξυπνος διακόπτης DIY με το Wemos D1 Mini

Το Wemos D1 Mini είναι μια δημοφιλής μονάδα ESP8266 με ενσωματωμένη υποστήριξη WiFi και διεπαφή USB. Μπορεί να προγραμματιστεί εύκολα μέσω του Arduino IDE και άλλων πλατφορμών που υποστηρίζουν το ESP8266.

Μια μονάδα ESP8266, όπως το Wemos D1 Mini, μπορεί να συνδεθεί σε ένα ρελέ για να παρέχει την ίδια λειτουργικότητα με τον έξυπνο διακόπτη Sonoff. Μια τέτοια διαμόρφωση παρέχει επίσης επιπλέον καρφίτσες GPIO serval. Αυτοί οι ακροδέκτες IO μπορούν να υποστηρίξουν τη σύνδεση αισθητήρων (εισόδων), δεικτών/ενεργοποιητών (εξόδων), πρόσθετων ρελέ και διαφόρων άλλων συσκευών.

Επιπλέον, το ρελέ μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αλλαγή οποιουδήποτε τύπου σήματος, όχι μόνο της τάσης τροφοδοσίας. Η εναλλαγή άλλων σημάτων μπορεί να υποστηρίξει τον έλεγχο των συστημάτων κλιματισμού, την άρδευση/τους ψεκαστήρες, τις γκαραζόπορτες, τις κλειδαριές πρόσβασης/πύλης και τον φωτισμό χαμηλής τάσης, όπως φώτα τοπίου ή πισίνας. Υπάρχουν πολλά παραδείγματα διαδικτυακών έργων όπως αυτά.

Το Wemos D1 Mini μπορεί να τροφοδοτηθεί από οποιαδήποτε επαρκή παροχή 5V, όπως φορτιστή τηλεφώνου "κονδυλώματος τοίχου", μέσω της θύρας microUSB. Εναλλακτικά, ένας μικρός μετασχηματιστής AC σε DC (πολύ παρόμοιος με αυτόν που είναι ενσωματωμένος στον έξυπνο διακόπτη Sonoff) μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τροφοδοσία. Ωστόσο: Πρέπει να δοθεί ιδιαίτερη προσοχή όταν συνδέετε προσεκτικά την παροχή ρεύματος στον προσαρμογέα ρεύματος. Επίσης, πρέπει να παρέχεται περίβλημα για την προστασία και την απομόνωση του μετασχηματιστή ρεύματος προτού ενεργοποιηθεί η παροχή ρεύματος.

Έργο: Ελέγξτε ένα μίνι ρελέ Wemos D1 μέσω WiFi

Βίντεο: Φόρτωση Tasmota στο Wemos D1 Mini

Βήμα 6: Αισθητήρες χρήσιμοι για αυτοματισμό σπιτιού

Αισθητήρας κίνησης

Ο MH-SR602 είναι ένας παθητικός υπέρυθρος αισθητήρας (αισθητήρας PIR). Τα PIR μετρούν το υπέρυθρο φως (IR) που εκπέμπεται από αντικείμενα στο οπτικό τους πεδίο. Χρησιμοποιούνται συχνότερα σε ανιχνευτές κίνησης που βασίζονται σε PIR. Οι αισθητήρες PIR χρησιμοποιούνται συνήθως σε συναγερμούς ασφαλείας και αυτόματες εφαρμογές φωτισμού. Όλα τα αντικείμενα με θερμοκρασία πάνω από το απόλυτο μηδέν εκπέμπουν θερμική ενέργεια με τη μορφή ακτινοβολίας. Συνήθως αυτή η ακτινοβολία δεν είναι ορατή στο ανθρώπινο μάτι επειδή ακτινοβολεί σε υπέρυθρα μήκη κύματος, αλλά μπορεί να ανιχνευθεί από ηλεκτρονικές συσκευές όπως τα PIR.

Αυτό το παράδειγμα δείχνει πώς να χρησιμοποιήσετε μια μονάδα αισθητήρα κίνησης PIR σε ένα έργο Arduino. Δεδομένου ότι ο αισθητήρας κίνησης PIR MH-SR602 λειτουργεί στην περιοχή τάσης 3,3V-15V. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί με τροφοδοσία 3.3V και σηματοδότηση με το Wemos D1 Mini (ESP8266) ή με 5V Arduino.

Αισθητήρας νερού

Αυτό το έργο επίδειξης για τον αισθητήρα νερού μιλά σχεδόν από μόνο του. Η μονάδα αισθητήρα λειτουργεί είτε με 3,3V είτε με 5V. Η έξοδος μπορεί να ανιχνευθεί χρησιμοποιώντας οποιαδήποτε αναλογική είσοδο και τη λειτουργία Arduino analogRead ().

Αισθητήρας θερμοκρασίας

Ο DS18B20 είναι ένας αισθητήρας θερμοκρασίας που μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε διάφορες εφαρμογές. Ο αισθητήρας επικοινωνεί χρησιμοποιώντας το δίαυλο 1 σύρματος (I2C) και απαιτεί μόνο μία αντίσταση έλξης 4,7K για να λειτουργήσει. Αυτό το παράδειγμα έργου δείχνει τη διασύνδεση του DS18B20 με το Wemos D1 Mini.

Βήμα 7: Οξύμετρο παλμού και Παρακολούθηση καρδιακού ρυθμού

Η παλμική οξυμετρία είναι μια μη επεμβατική μέθοδος για την παρακολούθηση του κορεσμού οξυγόνου του ασθενούς. Παρόλο που η ανάγνωση του περιφερικού κορεσμού οξυγόνου (SpO2) δεν είναι πάντα ταυτόσημη με την πιο επιθυμητή ανάγνωση του κορεσμού αρτηριακού οξυγόνου (SaO2) από την ανάλυση αερίων αρτηριακού αίματος, τα δύο συσχετίζονται αρκετά καλά ώστε η ασφαλής, βολική, μη επεμβατική, φθηνή μέθοδος παλμικής οξυμετρίας είναι πολύτιμο για τη μέτρηση του κορεσμού οξυγόνου σε κλινική χρήση.

Το MAX30100 (ή MAX30102) είναι μια ενσωματωμένη μονάδα βιοαισθητήρα παρακολούθησης παλμών και καρδιακών παλμών. Περιλαμβάνει εσωτερικά LED, φωτοανιχνευτές, οπτικά στοιχεία και ηλεκτρονικά χαμηλού θορύβου με απόρριψη φωτός περιβάλλοντος. Το MAX30100 παρέχει μια ολοκληρωμένη λύση συστήματος για να διευκολύνει τη διαδικασία σχεδιασμού για φορητές και φορετές συσκευές.

Αυτό το παράδειγμα έργου απεικονίζει τη διασύνδεση της μονάδας MAX30100 με το Wemos D1 Mini.

ΕΙΔΟΠΟΙΗΣΗ: Η μονάδα MAX30100, όπως και με οποιαδήποτε λύση DIY, προορίζεται μόνο για εκπαιδευτικούς πειραματισμούς και σκοπούς επίδειξης. Αυτές οι μονάδες επίδειξης δεν είναι απολύτως ιατρικές συσκευές και δεν πρέπει να βασίζονται για διάγνωση ή οποιονδήποτε άλλο κλινικό σκοπό. Συμβουλευτείτε πάντα τον αδειούχο ιατρό σας για περισσότερες πληροφορίες.

Βήμα 8: Hack the Planet

Ελπίζουμε να απολαμβάνετε την περιπέτεια HackerBox αυτού του μήνα στα ηλεκτρονικά και την τεχνολογία υπολογιστών. Προσεγγίστε και μοιραστείτε την επιτυχία σας στα παρακάτω σχόλια ή στην Ομάδα Facebook HackerBox. Επίσης, να θυμάστε ότι μπορείτε να στείλετε μήνυμα ηλεκτρονικού ταχυδρομείου στη διεύθυνση [email protected] ανά πάσα στιγμή εάν έχετε κάποια ερώτηση ή χρειάζεστε βοήθεια.

Τι έπεται? Ελάτε στην επανάσταση. Ζήστε το HackLife. Αποκτήστε ένα δροσερό κουτί με εργαλεία που μπορούν να σπάσουν και παραδίδονται απευθείας στο γραμματοκιβώτιό σας κάθε μήνα. Περιηγηθείτε στο HackerBoxes.com και εγγραφείτε για τη μηνιαία συνδρομή σας στο HackerBox.