Αισθητήρας διαρροής νερού στο ESP8266 + Micropython + Domoticz: 16 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:35

Πριν από λίγο καιρό, η γυναίκα μου μου ζήτησε να φτιάξω έναν αισθητήρα διαρροής νερού. Φοβόταν ότι ο εύκαμπτος σωλήνας στο λεβητοστάσιο μπορεί να διαρρεύσει και το νερό να πλημμυρίσει το νεόστρωτο ξύλινο πάτωμα. Και εγώ ως πραγματικός μηχανικός ανέλαβα έναν τέτοιο αισθητήρα να κάνει.

Από την 15ετή εμπειρία μου ως ιατρικός μηχανικός, γνωρίζω ότι ο ευκολότερος τρόπος ανίχνευσης του νερού είναι οι μεταλλικές καρφίτσες βραχυκυκλωμένες από νερό. Η αρχή λειτουργίας των απλούστερων αισθητήρων είναι ότι το νερό πρέπει να βραχυκυκλώσει δύο (ή περισσότερες) μεταλλικές ακίδες, και μόλις συμβεί, ενεργοποιείται ο συναγερμός.

Βήμα 1: Υλικό

Για αυτό το έργο χρειαζόμαστε:

1. Ενότητα ESP8266 - 01

2. HT7333 3.3V MS Low Dropout Linear Regulator Power Supply modu

Χρειαζόμαστε αυτήν την ενότητα για να μειώσουμε την τάση από την μπαταρία στο αποδεκτό επίπεδο για το ESP8266. Σύμφωνα με το φύλλο δεδομένων πρέπει να υπάρχει είσοδος 3V έως 3.6V. Αυτή η μονάδα μας δίνει 3,3V.

3. Μπαταρία. Χρησιμοποιώ μπαταρία 3, 7V Li-ion 400mAh. Στην πραγματικότητα, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε οποιαδήποτε άλλη κατάλληλη πηγή ενέργειας. Η μπαταρία 18650 είναι επίσης μια καλή επιλογή. Όταν επιλέγετε μια μπαταρία, λάβετε υπόψη ότι το ESP "τρώει" περίπου 200mA όταν συνδέεται σε δίκτυο WiFi και περίπου 60mA χρησιμοποιείται όταν ο πίνακας ανεβάζει δεδομένα στο διακομιστή.

4. Πίνακας φόρτισης μπαταρίας TP4056 Lipo.

5. Pololu mini pushbutton Power Switch Πολύ ενδιαφέρουσα μικροσκοπική σανίδα. Μας επιτρέπει να αλλάξουμε τη μονάδα ESP μόνο όταν ανιχνεύεται νερό. Δεν χρειάζεται να κρατήσετε το ESP ON. Επομένως, είναι καλό για εξοικονόμηση φόρτισης της μπαταρίας.

6. Στέγαση7. Διπλός μικροδιακόπτης ON-OFF. Μια γραμμή χρησιμεύει για την ενεργοποίηση της συσκευής. Η δεύτερη γραμμή είναι για δοκιμή - κάνει βραχυκύκλωμα χωρίς νερό, για να μας ενημερώσετε ότι η συσκευή λειτουργεί ή όχι.

8. Μικροϋπολογιστής Raspberry Pi

Χρησιμοποιώ το Raspberry Pi Zero. Είναι αρκετά ισχυρό για τη λειτουργία του διακομιστή Domoticz.

Βήμα 2: Λογισμικό

Στον υπολογιστή σας:

1. Το esptool είναι εγκατεστημένο, για διαγραφή μονάδων και αναβοσβήνει υλικολογισμικό

2. Το Ampy είναι εγκατεστημένο, για να αναβοσβήνει το πρόγραμμά σας

3 Python 3.6 ή νεότερη έκδοση συνιστάται

4. Οποιοδήποτε πρόγραμμα επεξεργασίας κώδικα θέλετε. Απλούστερο - Python IDLE το οποίο κανονικά εγκαθίσταται με την Python. Χρησιμοποιώ Pycharm / Atom ή Anaconda Spyder On raspberry Pi

5. Διακομιστής Domoticz εγκατεστημένος στο Raspberry Pi (ή κοινό υπολογιστή σε Windows ή Linux)

Βήμα 3: Προετοιμάστε το Raspberry Pi - Εγκαταστήστε το Domoticz

Έτσι, πάρτε το RPi και εγκαταστήστε λειτουργικό σύστημα κατάλληλο για την εκτέλεση διακομιστή Domoticz.

Μπορείτε να ακολουθήσετε αυτές τις οδηγίες.

Χρησιμοποιώ το Raspbian Stretch with Desktop από εδώ:

Το επόμενο βήμα είναι να εγκαταστήσετε τον διακομιστή Domoticz στον υπολογιστή σας. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε οδηγίες εδώ ή εδώ:). Μην φοβάστε, δεν είναι τόσο δύσκολο. Προφανώς πρέπει να τρέξετε στο τερματικό σας:

curl -L install.domoticz.com | sudo bash

Και αυτό είναι:) λίγο πολύ. Ρύθμιση Domoticz

Τώρα που ο διακομιστής μας είναι έτοιμος, μπορούμε να έχουμε πρόσβαση σε αυτό από οποιοδήποτε πρόγραμμα περιήγησης ιστού, συμπεριλαμβανομένου ενός tablet εισάγοντας την ακόλουθη διεύθυνση URL: https:// IP_domoticz: 8080

Βήμα 4: Ρύθμιση Domoticz

Τώρα που ο διακομιστής μας είναι έτοιμος, μπορούμε να έχουμε πρόσβαση σε αυτό από οποιοδήποτε πρόγραμμα περιήγησης ιστού, συμπεριλαμβανομένου ενός tablet εισάγοντας την ακόλουθη διεύθυνση URL: https:// IP_domoticz: 8080

Βήμα 5: Προσαρμόστε τις Ρυθμίσεις εφαρμογής

Υπάρχουν διάφορες ρυθμίσεις εφαρμογών που μπορούν να ρυθμιστούν μέσω του Setup | Μενού ρυθμίσεων.

Το μενού Ρυθμίσεις με διάφορες καρτέλες σας επιτρέπει να εισαγάγετε προσωπικές παραμέτρους που είναι απαραίτητες για την καλύτερη λειτουργία του συστήματος. Αφού εισαγάγετε δεδομένα στα πεδία, πρέπει να τα αποθηκεύσετε πατώντας το κόκκινο κουμπί "Εφαρμογή ρυθμίσεων". Μετά από αυτήν την ενέργεια, όλα τα πεδία κωδικού πρόσβασης, τα οποία ήταν κενά κατά την πρώτη πρόσβαση, θα εμφανιστούν με μια μεγάλη σειρά αστερίσκων, ακόμη και αν δεν έχουν χρησιμοποιηθεί.

Αφού πραγματοποιήσετε την κύρια ρύθμιση στη σελίδα "Σύστημα", κάντε κλικ στην επιλογή "Ειδοποιήσεις". Εδώ πρέπει να προσαρμόσουμε τι είδους ειδοποιήσεις πρόκειται να χρησιμοποιήσουμε.

Βήμα 6: Ρυθμίστε τις ειδοποιήσεις

Οι ειδοποιήσεις μπορούν να σταλούν για παράδειγμα όταν πιέζεται ένας διακόπτης, η κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας είναι πολύ υψηλή, η θερμοκρασία είναι υψηλή και για πολλές περισσότερες επιλογές.

Στην περίπτωσή μας, οι ειδοποιήσεις πρέπει να αποστέλλονται μόλις εντοπιστεί νερό από τον αισθητήρα. Επομένως, απλώς ενεργοποιήστε αυτά που θέλετε να χρησιμοποιήσετε. Επίσης, κανονικά χρειάζεστε κλειδί API για να λειτουργεί η ειδοποίηση. Προχωρώντας λίγο, θα πω ότι δοκίμασα το Pushover, το Pushsafer και το Pushbullet. Και έμεινα με το Pushover. Αργότερα θα πω γιατί.

Λίγα λόγια για τον τρόπο λειτουργίας των ειδοποιήσεων. Πρέπει να έχετε λογαριασμό στο Pushbullet, το Pushover ή σε άλλες σελίδες που θα θέλατε να χρησιμοποιήσετε. Επίσης, θα χρειαστείτε μια εφαρμογή στο κινητό ή τον υπολογιστή σας.

Πάρτε το κλειδί API και τοποθετήστε το στην παραπάνω σελίδα. Μπορείτε να δοκιμάσετε την ειδοποίηση κάνοντας κλικ στην επιλογή "Δοκιμή". Εάν το κλειδί API είναι σωστό, θα πρέπει να λάβετε δοκιμαστικές ειδοποιήσεις στο κινητό σας τηλέφωνο.

Μόλις ο αισθητήρας αισθανθεί νερό, το ESP ενεργοποιείται και στέλνει αίτημα στον διακομιστή Domoticz σε μορφή JSON. Εάν πληρούνται οι προϋποθέσεις ενεργοποίησης ενός συμβάντος (αποστολή ειδοποίησης στο κινητό σας τηλέφωνο), ο Domoticz στέλνει την ειδοποίηση.

Αργότερα θα επανέλθω στα «γεγονότα».

Βήμα 7: Ρύθμιση της επικοινωνίας σε συσκευές (-ές) υλικού

Για να μπορέσετε να χρησιμοποιήσετε την εφαρμογή Domoticz για τον έλεγχο συσκευών ή την ανάγνωση αισθητήρων, πρέπει να ρυθμίσετε την επικοινωνία σε συσκευές υλικού. Επιλέξτε Ρύθμιση | Υλικό για να προσθέσετε υλικό. Οι συσκευές δεν θα εμφανίζονται μέχρι να προστεθεί το κατάλληλο υλικό.

Η εφαρμογή Domoticz υποστηρίζει πολλές συσκευές υλικού εγγενώς. Στην περίπτωσή μας για να διαβάσουμε τον αισθητήρα πλημμύρας, πρέπει να προσθέσουμε το αποκαλούμενο υλικό "Dummy" από τη λίστα του υλικού.

Όταν προστίθεται υλικό, θα εμφανιστεί η επισκόπηση όλου του καθορισμένου υλικού. Το υλικό μπορεί να απενεργοποιηθεί ή να διαγραφεί.

Το νέο υλικό θα πρέπει να βρίσκεται στη λίστα και θα πρέπει να υπάρχει ένα κουμπί "Δημιουργία εικονικών αισθητήρων".

Κάντε κλικ σε αυτό το κουμπί και επιλέξτε Τύπος αισθητήρα "Προειδοποίηση". Τώρα πρέπει να προσθέσουμε τη συσκευή στο Domoticz για να γίνει ενεργή.

Βήμα 8: Προσθέστε τη συσκευή στο Domoticz για να γίνετε ενεργός

Σημειώστε τον αριθμό παρακάτω "IDX". Αυτή είναι η μοναδική αναφορά σε αυτήν τη συσκευή και την χρειαζόμαστε αργότερα στο σενάριο Python για τη διευθέτηση της ειδοποίησης. Σε αυτήν την περίπτωση, ο αριθμός IDX είναι 1.

Ενεργοποιήστε τη συσκευή κάνοντας κλικ στο πράσινο βέλος στα αριστερά (στην παρακάτω εικόνα είναι μπλε, λόγω της ενεργοποιημένης συσκευής).

Συμπληρώστε το όνομα της συσκευής και κάντε κλικ στο "προσθήκη".

Μεταβείτε στο μενού "Βοηθητικά προγράμματα" και η συσκευή σας θα πρέπει να αναφέρεται εκεί.

Τώρα πρέπει να προγραμματίσουμε "συμβάν" για τον αισθητήρα μας. Σημαίνει, ότι πρέπει να πούμε στον διακομιστή, τι να κάνει σε περίπτωση που έχει λάβει μήνυμα από τον αισθητήρα. Και ήταν ας πούμε το πιο δύσκολο μέρος για μένα:).

Βήμα 9: Δεν λειτουργεί με αυτόν τον τρόπο…

Ξεκίνησα προσπαθώντας να προγραμματίσω το συμβάν στη σελίδα / συσκευή /. Αυτό παρακάτω δεν είναι δικό μου, αλλά είναι εντάξει για να το επεξηγήσω.

Εάν πιστεύετε ότι θα ελέγξετε κάποια πλαίσια ελέγχου και θα λειτουργήσει, κάνετε λάθος:) Δεν λειτουργεί με αυτόν τον τρόπο. Υποθέτω ότι αυτή η λειτουργία εδώ δεν έχει ολοκληρωθεί ακόμα. Μην ξεχνάτε - είναι λογισμικό ανοιχτού κώδικα. Εντάξει, μετά από αρκετές ώρες βρήκα τη λύση. Πρέπει να χρησιμοποιήσουμε "Εκδηλώσεις" από το αναπτυσσόμενο μενού "Ρύθμιση".

Αφού κάνετε κλικ στο "Εκδηλώσεις", μπορείτε να δημιουργήσετε τη δική σας εκδήλωση. Μπορείτε να το αγοράσετε γράφοντας έναν κώδικα σε Python ή LUA, ή απλά χρησιμοποιώντας το πράγμα που ονομάζεται "Blockly". Επέλεξα να χρησιμοποιήσω Blockly. Υπάρχουν δύο τρόποι για να αναγκάσετε τον διακομιστή να κάνει αυτό που θέλετε.

Βήμα 10: Δημιουργήστε ένα συμβάν με σωστό τρόπο 1

1. Εκτέλεση εξωτερικού αρχείου μέσω "Events", χρησιμοποιώντας Blockly message "Start script"

Αυτό λειτουργεί για μένα στο μηχάνημα Windows τέλεια. Αλλά δεν τα κατάφερα με αυτό στο Raspbian στο Raspberry Pi μου. Υποψιάζομαι ότι υπάρχει πρόβλημα με τα δικαιώματα.

Βήμα 11: Δημιουργήστε ένα συμβάν με σωστό τρόπο 2

2. Χρησιμοποιήστε το μήνυμα "Αποστολή ειδοποίησης με θέμα". Λειτουργεί στο Raspbian. Αυτή η επιλογή υποστηρίζει την αποστολή ειδοποιήσεων στο Pushsafe και το Pushover.

Το πλεονέκτημα της χρήσης του 1ου τρόπου είναι ότι είναι πιο ευέλικτο. Μπορείτε να επιλέξετε το εικονίδιο που θα εμφανίζεται στην οθόνη σας, ήχους και ούτω καθεξής. Το "συμβάν" μου εμφανίζεται στην παραπάνω εικόνα.

Στη συνέχεια, ας προγραμματίσουμε τη μονάδα ESP.

Βήμα 12: Προγραμματισμός μονάδας ESP8266-01

Ας ξεκινήσουμε αναβοσβήνοντας την ενότητα ESP8266. Κανονικά αυτές οι μονάδες συνοδεύονται από εργοστασιακό υλικολογισμικό. είναι δυνατή η επικοινωνία με μονάδες χρησιμοποιώντας τις επονομαζόμενες εντολές AT. Και επίσης αυτό το λογισμικό δεν επιτρέπει τη χρήση μονάδων όπως αυτόνομα ελεγκτές. Για να τα χρησιμοποιήσουμε σαν αυτόνομοι ελεγκτές πρέπει να διαγράψουμε το εργοστασιακό υλικολογισμικό και να εγκαταστήσουμε ένα νέο.

Για να το κάνουμε αυτό θα χρησιμοποιήσουμε το esptool. Στη συνέχεια, πρέπει να συνδέσουμε τη μονάδα μας στον υπολογιστή για να διαγράψουμε το υλικολογισμικό. Για να το κάνετε αυτό χρειάζεστε μετατροπέα TTL + λίγα επιπλέον εξαρτήματα. Υπάρχει όμως ένας ευκολότερος τρόπος:). Απλώς αγοράστε στο aliexpress ή στο ebay USB στο ESP8266 ESP-01 Module Adapter Wi-Fi w/ CH340G Driver.

Συνδέστε τη μονάδα ESP8266 στον μετατροπέα TTL όπως φαίνεται στην εικόνα και συνδέστε τη στη θύρα USB.

Εάν έχετε τον ίδιο μετατροπέα με εμένα, τότε από μόνο του πρέπει να αλλάξετε τον διακόπτη στη θέση "Prog". Βρείτε πού είναι εγκατεστημένο το esptool (συνήθως κάπου όπως C: / Program Files (x86) Python36-32 / Scripts. Μεταβείτε σε αυτόν το φάκελο, ξεκινήστε τη γραμμή εντολών εκεί. Τύπος: python esptool.exe --port COM5 erase_flash

Φυσικά επιλέξτε τη σωστή θύρα. Στην περίπτωσή μου είναι COM5. Μπορείτε να ελέγξετε τη θύρα όπου είναι εγκατεστημένο το ESP από τον Πίνακα ελέγχου - Σύστημα - Διαχείριση συσκευών.

Εγκαταστήστε το υλικολογισμικό (το πήρα από εδώ: https://micropython.org/download#esp8266) πληκτρολογώντας:

python esptool.exe --port COM5-baud 460800 write_flash --flash_size = εντοπισμός 0 C: / path_to_firmware / esp8266-20180511-v1.9.4.bin

Εντάξει, τώρα είμαστε έτοιμοι να ανεβάσουμε τα σενάρια μικροπύθωνος στο ESP8266.

Χρησιμοποιώ το Adafruit MicroPython Tool (ampy) για αυτό.

Αλλά στις μέρες μας υπάρχει μια άλλη επιλογή που ονομάζεται Esplorer. Αυτή είναι μια εφαρμογή με διεπαφή χρήστη, που επιτρέπει τη μεταφόρτωση αρχείων σε μονάδες ESP.

Μπορείτε να βρείτε οδηγίες για την εγκατάσταση του ampy εδώ. Έτσι, βάλτε το διακόπτη στον μετατροπέα TTL στη θέση "UART". Θα χρειαστεί να ανεβάσουμε αρχεία:

• wifimgr.py - διαχειριστής wifi για σύνδεση σε δίκτυο wifi
• main.py - το κύριο σενάριό μας

Στη γραμμή εντολών πληκτρολογήστε: ampy --port COM5 βάλτε C: / path στο αρχείο σας

Πατήστε "enter". Μετά από λίγα δευτερόλεπτα θα δείτε την κενή γραμμή εντολών. Αυτό σημαίνει ότι το αρχείο έχει μεταφορτωθεί. Μπορείτε να ελέγξετε τη λίστα αρχείων στο ESP με εντολή ampy:

ampy --port COM5 ls

Από την εμπειρία μου, είναι καλύτερο να ανεβάσετε το main.py αφού έχετε ανεβάσει όλα τα απαραίτητα αρχεία. είναι έτσι, επειδή μόλις ανεβάσετε το main.py - η μονάδα ESP8266 θα επανεκκινήσει και θα ξεκινήσει την εκτέλεση του αρχείου main.py. Σε αυτήν την περίπτωση, εάν προσπαθήσετε να ανεβάσετε άλλο αρχείο, μερικές φορές η διαδικασία μεταφόρτωσης θα αποτύχει. Αλλά αυτό δεν σημαίνει ότι όλα έχουν χαθεί:), απλώς δοκιμάστε τη δεύτερη φορά και θα πετύχετε (πάλι, από την εμπειρία μου).

Όλα τα αρχεία για αυτό το έργο είναι διαθέσιμα από εδώ:

Βήμα 13: Συνδεθείτε στο δίκτυό σας WiFi. Λήψη ειδοποίησης

εάν όλα είναι εντάξει, κάντε επανεκκίνηση της μονάδας, τοποθετώντας ξανά τον μετατροπέα TTL σε θύρα USB του υπολογιστή σας.

Αφού ξεκινήσει το ESP, βρείτε ένα νέο δίκτυο WiFi που ονομάζεται "Wifimanager". Συνδεθείτε σε αυτό με τον υπολογιστή ή το τηλέφωνό σας και, στη συνέχεια, μεταβείτε στη διεύθυνση IP 192.168.4.1.. Εδώ μπορείτε να συνδέσετε το ESP στο τοπικό δίκτυο WiFi. Επιλέξτε δίκτυο WiFi που πρόκειται να χρησιμοποιήσετε, πληκτρολογήστε τον κωδικό πρόσβασης και πατήστε "Υποβολή".

Εάν όλα είναι σωστά, θα δείτε το μήνυμα "Το ESP συνδέθηκε επιτυχώς στο δίκτυο XXXX". Το ESP σας είναι τώρα συνδεδεμένο στο δίκτυο WiFi και είναι έτοιμο. Μόλις συνδεθεί με WiFi θα συνδεθεί με τον διακομιστή Domoticz. Shorty πρέπει να λάβεις μια ειδοποίηση στο κινητό σου.

Μπορείτε να παρακολουθήσετε τη διαδικασία στο "Setup"/"Log".

Βουα λια!:) Δουλεύει. Τώρα μπορούμε να προχωρήσουμε στη συναρμολόγηση όλων των τμημάτων μαζί, σύμφωνα με το μπλοκ διάγραμμα παρακάτω.

Βήμα 14: Διάγραμμα αποκλεισμού

Δεν υπάρχουν τόσα πολλά να πούμε για αυτό το διάγραμμα. Πολύ απλό. Αλλάξτε την τροφοδοσία με το διακόπτη S1. Η συσκευή βρίσκεται σε κατάσταση απενεργοποίησης έως ότου ακουμπήσει το βραχίονα νερού "Αισθητήρας νερού". Στη συνέχεια, ενεργοποιείται το "Pololu board" και δίνει ισχύ στον μετατροπέα τάσης. Αυτή η μονάδα ισχύος βασίζεται σε τσιπ HT7333, μετατρέπει την τάση σε σταθερό 3.3V για το ESP8266. Το επόμενο ESP ενεργοποιείται και στέλνει ένα μήνυμα στον διακομιστή Domoticz.

Βήμα 15: Αποτέλεσμα και συμπεράσματα

Δουλεύει. Η αποστολή ειδοποίησης κράτησε έως και 10 δευτερόλεπτα: σύνδεση με WiFi, αποστολή ειδοποίησης, λήψη μηνύματος συναγερμού στο τηλέφωνό σας.

Έχω προγραμματίσει τον αισθητήρα να στέλνει συναγερμούς κάθε 30 δευτερόλεπτα, αν εντοπιστεί νερό. Ο αισθητήρας μπορεί να στείλει έως 5 - 6 ειδοποιήσεις μέχρι να αποφορτιστεί η μπαταρία. Μια τέτοια συσκευή μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό της στάθμης του νερού. Αυτό που θα ήθελα να βελτιώσω.

1. Για να λειτουργήσει πιο γρήγορα. Νομίζω ότι θα προσπαθήσω να χρησιμοποιήσω την τεχνολογία ESP-Now, η οποία μου επιτρέπει να συνδέσω πολλά ESP απευθείας. Σε αυτή την περίπτωση η κατανάλωση ενέργειας κατά τη σύνδεση είναι πολύ χαμηλή και είναι πιο γρήγορη. Έτσι, η ιδέα είναι να χρησιμοποιήσετε ένα ESP σαν διανομέα για τη σύνδεση άλλων ESP.

2. Εφαρμόστε συναγερμό στάθμης μπαταρίας. Τώρα δεν μπορείτε να γνωρίζετε αν υπάρχει αρκετή ισχύς για να στείλετε μήνυμα συναγερμού ή όχι. Νομίζω ότι στην επόμενη γενιά αυτού του αισθητήρα θα υπάρχει ένα ειδικό κουμπί για τον έλεγχο της φόρτισης της μπαταρίας.

Ο χρήστης θα πρέπει να πατήσει ένα κουμπί και θα εμφανιστεί η στάθμη της μπαταρίας.