Κουμπί DIY για το Διαδίκτυο των πραγμάτων: 6 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:36

Γεια σας κατασκευαστές, είναι κατασκευαστής moekoe!

Σε αυτό το Instructable θέλω να σας δείξω πώς να φέρετε περισσότερη άνεση και πολυτέλεια στα σπίτια σας. Διαβάζοντας τον τίτλο, μπορεί να μαντέψετε τι θα χτίσουμε εδώ. Όλοι όσοι επισκέπτονται το ηλεκτρονικό κατάστημα amazon τουλάχιστον μία φορά, θα βρεθούν αντιμέτωποι με αυτό το μικρό πράγμα που ονομάζεται amazon dashbutton. Με αυτές τις συσκευές με μπαταρία, τις οποίες μπορείτε να κολλήσετε παντού στο σπίτι σας, είναι δυνατή η αναδιάταξη ενός συγκεκριμένου προϊόντος με ένα μόνο πάτημα κουμπιού.

Σε αυτό το πώς θα κάνουμε κάτι παρόμοιο, αλλά χωρίς να αναδιατάξουμε τίποτα στο amazon. Θα ελέγξουμε το Διαδίκτυο των Πραγμάτων ή ας το ονομάσουμε Πράγματα του Διαδικτύου - μόνο και μόνο επειδή το IoT βρίσκεται στο στόμα του καθενός και το Toi μου ακούγεται πιο ξεχωριστό… Και το τι θα μπορούσαν να είναι τα Διαδικτυακά εξαρτάται από εσάς. Θα μπορούσατε ενδεχομένως να ελέγξετε όλα όσα έχουν τουλάχιστον σύνδεση Wi -Fi. Στην περίπτωσή μου, θέλω να ελέγξω τις έξυπνες οικιακές συσκευές μου, όπως φώτα, καλοριφέρ και σκηνές, συνδέοντάς το με το υπάρχον πλαίσιο Apple HomeKit.

Ουσιαστικά, ο στόχος αυτού του έργου είναι η κατασκευή μιας ηλεκτρονικής συσκευής με αυτοσχεδιασμένο PCB, η οποία καταλαμβάνει τις ακόλουθες πτυχές:

• όσο το δυνατόν πιο απλό, περιέχει μόνο ένα κουμπί ελέγχου
• όσο το δυνατόν μικρότερο
• όσο το δυνατόν γρηγορότερα για την ελαχιστοποίηση των καθυστερήσεων
• όσο το δυνατόν πιο φορητό, ή ας το ονομάσουμε με μπαταρία
• και όπως… λοιπόν, θα πρέπει να έχει σύνδεση wifi

Το αποτέλεσμα γενικά αποτελείται από ένα PCB με μονάδα ρύθμισης τάσης, έναν μικροελεγκτή, μια μπαταρία LiPo και ένα απλό κουμπί. Σε σύντομο χρονικό διάστημα βελτιστοποιώ το κουμπί του πίνακα ελέγχου δύο φορές, έτσι ώστε να είμαστε στην τρίτη έκδοση του PCB μέχρι τώρα.

Όταν θέλετε να δείτε τη συμπεριφορά αυτού του μικρού πράγματος, τότε δείτε αυτό το βίντεο στο Instagram μου. Υπάρχουν πολλά βίντεο με τα κουμπιά σε λειτουργία και τον τρόπο κατασκευής τους. Έτσι, για όλους εσάς που θέλετε να δείτε περισσότερα, μπορείτε να βρείτε τα πάντα εδώ @maker.moekoe.

Βήμα 1: Πράγματα που θα χρειαστείτε

Για να δημιουργήσετε το δικό σας κουμπί ελέγχου IoT χρειάζεστε μόνο μερικά στοιχεία. Παρόλο που υπάρχουν μικρές διαφορές από έκδοση σε έκδοση, το τμήμα ρύθμισης τάσης παραμένει το ίδιο. Για όλες τις εκδόσεις θα χρειαστείτε:

• MCP1700 3, 3v ρυθμιστής τάσης LDO
• 2x 1μF πυκνωτές SMD 1206

Επιπλέον για την στρογγυλή ή την ορθή έκδοση (αριστερό μέρος της παραπάνω εικόνας):

• PCB (έκδοση 1 ή 2)
• ESP8285-Μ3
• Υποδοχή JST PH-2 90 ° Lipo
• Μπαταρία Lipo 100mAh με διαστάσεις 25x12mm
• Κουμπί SMD 3x6mm

Or επιπλέον για την έκδοση κελιού νομίσματος (δεξί μέρος της παραπάνω εικόνας):

• PCB (έκδοση 3)
• ESP8266-07S
• LED WS2812b rgb (w)
• 0, 1µF πυκνωτής SMD 1206
• Κουμπί SMD 6x6mm
• Κάτοχος κυψελίδας νομίσματος 2450
• Μπαταρία σε σχήμα νομίσματος LIR2450

Φυσικά, μπορείτε να σκεφτείτε ένα μικρό περίβλημα για το κουμπί ελέγχου. Μια απλή ιδέα μπορεί να βρεθεί στο πέμπτο βήμα αυτού του Instructable.

Βήμα 2: Πίνακας τυπωμένων κυκλωμάτων

Όταν ξεκίνησα με αυτό το κουμπί, δημιούργησα την έκδοση pcb μία χωρίς ειδικές προσφορές - συνδέοντας μόνο τα λίγα μέρη με ηλεκτρικά ίχνη. Δεν θα συνιστούσα αυτήν την έκδοση επειδή ήταν το πρώτο σχέδιο και δεν έχει αναπτυχθεί όπως οι άλλες. Ακολουθεί μια μικρή περίληψη και των τριών εκδόσεων:

Η έκδοση 1 ήταν το πρώτο μου τελικό προσχέδιο που έχει κάποια πράγματα για βελτιστοποίηση. Maybeσως το ενημερώσω στο μέλλον, αλλά λειτουργεί ήδη. Το PCB έχει εξωτερικές διαστάσεις 24x32mm. Τροφοδοτείται από μια μικρή μπαταρία LiPo και διαθέτει μονάδα ρύθμισης τάσης για την τροφοδοσία του ESP8285-M3. Η μπαταρία κολλάει με ταινία διπλής όψης στο κάτω μέρος του κουμπιού.

Η έκδοση 2 αποτελείται από ένα άλλο εξωτερικό σχήμα του PCB. Είναι στρογγυλό με διάμετρο 30 mm και περιλαμβάνει επίπεδο εδάφους πάνω από τα δύο τρίτα της περιοχής. Το άλλο τρίτο είναι η κεραία του μικροελεγκτή και δεν πρέπει να επικαλύπτεται με κανένα ίχνος ή σήμα γείωσης για να μειωθούν οι παρεμβολές. Το σχηματικό είναι το ίδιο με την πρώτη έκδοση. Και ακριβώς όπως η πρώτη έκδοση βασίζεται σε ένα ESP8285-M3.

Η έκδοση 3 έχει επίσης ένα άλλο εξωτερικό σχήμα. Η κύρια διαφορά είναι ότι τροφοδοτείται από μια τυπική μπαταρία LIR2450, η οποία μπορεί να αντικατασταθεί εύκολα αν αδειάσει και επομένως το PCB πρέπει να είναι λίγο μεγαλύτερο από τις άλλες εκδόσεις. Επιπλέον, αποτελείται από ένα WS2812b rgb (w) που οδηγεί στην ενημέρωση για διάφορα πράγματα. Επιπλέον και σε αντίθεση με τις άλλες δύο εκδόσεις βασίζεται σε ένα ESP8266-07S.

Απλώς επιλέξτε μια έκδοση από τα συνημμένα αρχεία και κάντε την παραγγελία σας στην αγαπημένη σας εταιρεία PCB.

Συστήνω σίγουρα την έκδοση δύο, επειδή είναι η πιο ανεπτυγμένη από όλες και το μικρό μέγεθος των μόλις 30mm είναι πολύ βολικό κατά τη γνώμη μου. Όταν θέλετε να έχετε περισσότερες δυνατότητες σε αυτό το μικρό πράγμα, ανατρέξτε στην τρίτη έκδοση, αλλά αυτή η έκδοση είναι ακόμα σε εξέλιξη και ίσως πρέπει να βελτιστοποιηθεί σε ορισμένες πτυχές…

Βήμα 3: Ολοκληρώστε το PCB σας

Εάν κρατάτε το PCB στα χέρια σας, ήρθε η ώρα να κολλήσετε τα εξαρτήματα σε αυτό. Για να το κάνετε αυτό, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε όποια τεχνολογία θέλετε. Στην περίπτωσή μου κόλλησα τα εξαρτήματα με τεχνολογία πάστας συγκόλλησης και τεχνολογία ανανέωσης. Για αυτό θα χρειαστείτε κάποια πάστα συγκόλλησης σε μια σύριγγα, έναν σταθμό συγκόλλησης με επαναφορά (ή κάτι σαν πιστόλι θερμού αέρα) ή έναν φούρνο. Όπως φαίνεται σε αυτό το βίντεο (για την έκδοση δύο) ή στο παραπάνω βίντεο (για την έκδοση τρία), πρέπει να διανείμετε λίγο από την πάστα συγκόλλησης σε κάθε μαξιλάρι καλωδίων smd προτού τοποθετήσετε τα εξαρτήματα στον παρεχόμενο χώρο. Στο βίντεο για την έκδοση δύο εμφανίζεται με ημιαυτόματο διανομέα και τοποθέτηση αλλά τα εφαρμοζόμενα εξαρτήματα είναι αρκετά μεγάλα για να τα κολλήσουν τελείως χειροκίνητα όπως φαίνεται στο επάνω βίντεο για την έκδοση τρία.

Μετά από αυτό, μπορείτε να βάλετε το PCB στο φούρνο ή να τα κολλήσετε με την τεχνολογία που έχετε επιλέξει. Αυτή η διαδικασία εμφανίζεται επίσης ως timelapse στο επάνω βίντεο.

Φυσικά, αυτό θα πρέπει να είναι δυνατό και με ένα κανονικό κολλητήρι, αλλά νομίζω ότι αυτός δεν θα είναι ο ευκολότερος τρόπος και πρέπει να είστε πολύ υπομονετικοί.

Βήμα 4: Αναβοσβήνει το ESP

Το να αναβοσβήνει ο μικροελεγκτής στο pcb μπορεί να μην είναι το πιο εύκολο μέρος. Επομένως, το κουμπί ελέγχου πρέπει να είναι όσο το δυνατόν μικρότερο, υπάρχουν επίσης όσο το δυνατόν λιγότερα εξαρτήματα σε αυτό. Για να το αναβοσβήνετε, υπάρχουν τρία σημαντικά πράγματα που πρέπει να χρησιμοποιήσετε.

• Ο βραχυκυκλωτήρας συρμάτινου GPIO0 (PROG για την έκδοση τρία) πρέπει να συντομευθεί για να θέσει το ESP σε λειτουργία προγραμματισμού. Έχετε υπόψη ότι ο μικροελεγκτής δεν θα ξεκινήσει ως συνήθως με συντομευμένο μαξιλάρι καλωδίων GPIO0/PROG.
• Πρέπει να συνδέσετε τα τέσσερα μαξιλαράκια σύρματος (3, 3v - gnd - rx - tx) σε έναν εξωτερικό προσαρμογέα FTDI. Με αυτόν τον τρόπο, δεν χρειάζεται να κολλήσετε μερικά καλώδια σε αυτό. Επειδή έχω ευθυγραμμίσει τα τέσσερα συρμάτινα μαξιλαράκια στο πλέγμα 2, 54 mm, μπορείτε να πάρετε ένα pinheader 4 ακίδων, να το συνδέσετε με καλώδια με βραχυκυκλωτήρα στον προσαρμογέα FTDI και να το πιέσετε στα συρμάτινα μαξιλάρια ενώ ανεβάζετε το σκίτσο. Και επειδή μια εικόνα αξίζει περισσότερο από χίλιες λέξεις, πρόσθεσα μία που δείχνει αυτή τη διαδικασία.
• Αμέσως μετά την εμφάνιση του μηνύματος μεταφόρτωσης μέσα στο Arduino IDE, πρέπει να πατήσετε μία φορά το κουμπί επαναφοράς (είναι το κουμπί THE - το μόνο κουμπί στο κουμπί ελέγχου). Μετά από αυτό, το μπλε led στο ESP πρέπει να αναβοσβήνει μερικές φορές μέχρι να αναβοσβήνει συνεχώς, ενώ η γραμμή φόρτωσης μέσα στο Arduino IDE γεμίζει.

Το κουμπί μου είναι ενσωματωμένο στο πλαίσιο Apples HomeKit για τον έλεγχο διαφορετικών πραγμάτων στο σπίτι μου. Δεν θα μπω σε λεπτομέρειες πώς να το εγκαταστήσω ή πώς λειτουργεί γιατί αυτό θα ξεπερνούσε το πεδίο εφαρμογής. Εάν θέλετε να το κάνετε με τον ίδιο τρόπο, μπορείτε να ανατρέξετε στο φοβερό έργο του KhaosT, ο οποίος εργάστηκε σε μια εφαρμογή node.js του διακομιστή αξεσουάρ HomeKit, τον οποίο χρησιμοποίησα επίσης. Για όσους θα το χρησιμοποιήσουν, επισυνάπτω το αρχείο Dashbutton_accessory.js.

Ωστόσο, είναι δυνατό να ενσωματωθούν τα κουμπιά ελέγχου σε μια άλλη υπάρχουσα εφαρμογή έξυπνου σπιτιού, ή ακόμα περισσότερο. Ο συνημμένος κώδικας Arduino συνεργάζεται με το MQTT, το οποίο θα λειτουργεί με σχεδόν κάθε εφαρμογή έξυπνου σπιτιού.

Όταν θέλετε να ξεκινήσετε με τον συνημμένο κώδικα Arduino, προσθέστε απλώς τα διαπιστευτήριά σας wifi και τη διεύθυνση IP μεσίτη MQTT στις ακόλουθες γραμμές κώδικα:

const char* ssid = "XXX";

const char* κωδικός πρόσβασης = "XXX"; const char* mqtt_server = "192.168.2.120";

Το σκίτσο απλώς αφυπνίζει το ESP από τη λειτουργία ύπνου όταν πατηθεί μία φορά το κουμπί επαναφοράς. Μετά από αυτό, θα συνδεθεί με το καθορισμένο δίκτυο wifi καθώς και με τον μεσίτη MQTT, προτού δημοσιεύσει ένα απλό μήνυμα (όπως ένα "1") στο καθορισμένο θέμα. Στη συνέχεια, το ESP επιστρέφει σε κατάσταση βαθύ ύπνου. Σε περίπτωση που το δίκτυό σας είναι απρόσιτο για το ESP, θα επιστρέψει σε κατάσταση ύπνου μετά από έξι δευτερόλεπτα, αλλά φυσικά χωρίς να δημοσιεύσει τίποτα. Αυτό γίνεται μόνο για να μην αδειάσει η μπαταρία πολύ γρήγορα.

Βήμα 5: Εκτύπωση κατοικίας

Το κουμπί ελέγχου πρέπει να λειτουργεί ήδη όταν φτάσετε σε αυτό το βήμα. Αλλά θα πρέπει να πάρει μια μικρή θήκη για να αποτρέψει κάποιες ζημιές στο PCB ή στα ηλεκτρονικά. Φυσικά αυτό είναι το δημιουργικό μέρος αυτού του Instructable. Έτσι, αν θέλετε, μπορείτε να σχεδιάσετε το δικό σας περίβλημα και να το εκτυπώσετε στον 3d εκτυπωτή σας όπως έκανα. Μπορείτε να ξεκινήσετε από την αρχή ή μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τη θήκη μου και να προσθέσετε μερικές τροποποιήσεις. Προφανώς, το περίβλημα μπορεί να βρεθεί στο Thingiverse, αλλά έχω επισυνάψει τα αρχεία και εδώ.

Η θήκη ή - για την ακρίβεια - το καπάκι για την έκδοση 3 δεν είναι ακόμα έτοιμο, αλλά θα το ενημερώσω το συντομότερο δυνατό.

Βήμα 6: Διασκεδάστε και γίνετε δημιουργικοί

Έτσι, ελπίζουμε ότι μπορείτε να αλλάξετε τα φώτα σας με ένα μόνο πάτημα τώρα!

Τουλάχιστον, οι υπολογισμοί μου έδειξαν ότι η χωρητικότητα της μπαταρίας της έκδοσης 1 και 2 θα φτάσει έως και 150 ημέρες με τις ακόλουθες τιμές:

• Χωρητικότητα LiPo 105mAh
• ρεύμα φορτίου 70mA
• ρεύμα ύπνου 20 μΑ
• χρόνος για δημοσίευση 3 δευτερολέπτων
• διαστήματα κουμπιών 2 ανά ώρα (αυτό είναι περισσότερο από ό, τι θα φτάσει ποτέ, υποθέτω)
• συντελεστής απώλειας μπαταρίας 30% (ο οποίος είναι πολύ υψηλός επίσης)

Η διάρκεια ζωής της μπαταρίας της έκδοσης 3 πρέπει να είναι τουλάχιστον η ίδια, ενώ έχει χωρητικότητα 120 mAh. Ωστόσο, έχει το ws2812 led στο πλοίο, το οποίο θα τραβήξει επίσης κάποιο ρεύμα.

Τώρα εξαρτάται από εσάς! Ελπίζω να σας άρεσε να διαβάζετε αυτό το Instructable ή ίσως να σας άρεσε να χτίζετε ένα τόσο ωραίο μικρό πράγμα.

Αυτό και ακόμη και άλλα υπέροχα έργα μπορείτε να βρείτε στη σελίδα μου GitHub makermoekoe.github.io. Για πρόσφατες ενημερώσεις μπορείτε να με ακολουθήσετε στο Instagram.

Εάν έχετε οποιεσδήποτε προτάσεις ή εάν κάτι δεν σας είναι σαφές, τότε μη διστάσετε να με ρωτήσετε στα παρακάτω σχόλια ή να μου γράψετε ένα σύντομο μήνυμα.

Χαιρετισμοί

κατασκευαστής moekoe