IoT Main Controller. Μέρος 9: IoT, Αυτοματισμός σπιτιού: 10 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:38

Αποποίηση ευθυνών

ΔΙΑΒΑΣΤΕ ΑΥΤΟ ΠΡΩΤΟ

Αυτό το Instructable περιγράφει λεπτομερώς ένα έργο που χρησιμοποιεί ρεύμα (σε αυτήν την περίπτωση UK 240VAC RMS), ενώ έχει ληφθεί κάθε μέριμνα για χρήση ασφαλών πρακτικών και ορθών αρχών σχεδιασμού, υπάρχει πάντοτε κίνδυνος πιθανώς θανατηφόρου ηλεκτροπληξίας κατά την εργασία με αυτές τις τάσεις τροφοδοσίας και την οποία ο συντάκτης δεν μπορεί να αναλάβει καμία ευθύνη εάν προκύψει προσωπικός τραυματισμός ή ζημιά σε περιουσία κατά την παρακολούθηση του περιεχομένου του. Κατά συνέπεια, κάνετε αυτό το έργο με δική σας ευθύνη.

Προοίμιο

Αυτό το άρθρο, το 9ο σε μια σειρά αυτοματισμού σπιτιού, τεκμηριώνει πώς να δημιουργήσετε και να ενσωματώσετε έναν ελεγκτή δικτύου Sonoff 10A IoT σε ένα υπάρχον σύστημα οικιακού αυτοματισμού που περιλαμβάνει όλη την απαραίτητη λειτουργικότητα λογισμικού για να καταστεί δυνατή η επιτυχής ανάπτυξη σε οικιακό περιβάλλον.

Εισαγωγή

Όπως αναφέρθηκε παραπάνω αυτό το Instructable περιγράφει λεπτομερώς πώς να φτιάξετε και να ενσωματώσετε έναν ελεγκτή δικτύου IoT χρησιμοποιώντας το Sonoff 10A από το iTead. Η ίδια η συσκευή αναφέρεται ότι έχει βαθμολογία 10amps @ 90 ~ 250VAC, ωστόσο αυτή η υλοποίησή της την αποτιμά σε αυτή των 5 amps μέσω του συνδεδεμένου βύσματος παρέχοντας εγχώρια κύρια παροχή 240VAC RMS στο Ηνωμένο Βασίλειο.

Η μεθοδολογία σχεδιασμού ενσωματώνεται απρόσκοπτα στο δίκτυο IoT βασισμένο σε MQTT/OpenHAB που περιγράφεται σε αυτήν τη σειρά σχετικά με την οικοδόμηση οικιακού αυτοματισμού με επαναχρησιμοποιημένο κώδικα που έχει ληφθεί από εδώ. Μπορεί επίσης να χειριστεί την απώλεια οποιουδήποτε στοιχείου δικτύου IoT και είναι πλήρως ικανό να λειτουργεί αυτόνομα. Ενώ βρίσκεται σε αυτόνομη λειτουργία, ο έλεγχος της συσκευής επιτυγχάνεται απλώς πατώντας το κουμπί ελέγχου στο επάνω μέρος του περιβλήματος, το οποίο αλλάζει την έξοδο τροφοδοσίας.

Για να ενεργοποιήσετε αυτόν τον τοπικό έλεγχο της συσκευής Sonoff, το GPIO14 βγαίνει από τη θήκη και χρησιμοποιείται ως είσοδος σκανδάλης. Για να διασφαλιστεί η ασφάλεια, αυτή η είσοδος τροφοδοτείται μέσω ενός κυκλώματος οπτοσυζεύκτη και τοποθετείται σε ένα πλαστικό περίβλημα έτσι ώστε ο χειριστής να μην εκτίθεται ποτέ σε τάσεις τροφοδοσίας.

Τέλος, η πεζογραφία περιγράφει επίσης τον τρόπο επαναπρογραμματισμού της συσκευής ESP8266 στο Sonoff 10A χρησιμοποιώντας το Arduino IDE και δίνει πλήρη στοιχεία κυκλώματος μιας συσκευής που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για αξιόπιστο προγραμματισμό κωδικού-στόχου.

Τι μέρη χρειάζομαι;

Ελεγκτής δικτύου Sonoff

1. 1 έκπτωση Sonoff 10A εδώ
2. 1 ρυθμιστής τάσης 7805L 5v εδώ
3. 1 off 240/6VAC 1.5VA Transformer εδώ
4. 2 από 0,1 κεραμικούς πυκνωτές εδώ
5. 1 έκπτωση Ηλεκτρολυτικός πυκνωτής 1000uF @25v εδώ
6. 1 off ανορθωτής γέφυρας 2W01 εδώ
7. 2 off 4K7 αντιστάσεις εδώ
8. 1 από 330R αντίσταση εδώ
9. 1 κουμπί έκπτωσης SPST εδώ
10. 1 έκπτωση Mulitcomp BM12W ABS περίβλημα εδώ
11. 1 έκπτωση για οπτικό ζεύκτη TIL111 εδώ
12. 1 τερματικό μπλοκ 3 δρόμων εδώ
13. 1 off 2-way κωδικοποιημένος σύνδεσμος molex εδώ/εδώ
14. 1 off 3-way κωδικοποιημένος σύνδεσμος molex εδώ/εδώ
15. 1 off 5-way κωδικοποιημένος σύνδεσμος molex εδώ/εδώ
16. 1 off 5-way molex pins here
17. 1 έκπτωση Winbond SPI Flash (W25Q32FVSIG) εδώ
18. 1 εκ των 20mm θήκη ασφάλισης + καπάκι εδώ
19. 1 off 20mm γρήγορο χτύπημα ασφάλεια 500mA εδώ
20. 2 από τους σφιγκτήρες καλωδίων Polyamide εδώ
21. 1 εκτός πρίζας UK Mains (BS1363/A) εδώ
22. 1 έκπτωση στην κύρια πρίζα του Ηνωμένου Βασιλείου (BS1363/A) εδώ
23. 7 απενεργοποιημένες βίδες M3 16mm CS νάιλον, (με περ. 10 παξιμάδια εκτός) εδώ/εδώ
24. 2 εκτός φερμουάρ εδώ
25. 1 εκτός veroboard (ύψους 0,1 ") εδώ
26. 1 έκπτωση Διάφορα μήκη κονσερβοποιημένο σύρμα χαλκού εδώ
27. 1 έκπτωση 3M White UK καλώδιο ρεύματος εδώ
28. 10 από τις πρίζες της πρίζας Molex εδώ

Προγραμματιστής Sonoff

1. 1 εκτός ρυθμιστή τάσης LD33CV 3v3 εδώ
2. 1 έκπτωση για ψύκτρα TO-220 εδώ
3. 1 έκπτωση πάστα Heatsink εδώ
4. 1 από 10uF @16v Ηλεκτρολυτικός πυκνωτής εδώ
5. 1 από 0,1 κεραμικό πυκνωτή εδώ
6. 1 κουμπί απενεργοποίησης SPDT εδώ
7. 1 από 4K7 αντίσταση εδώ
8. 1 off 2-way κωδικοποιημένος σύνδεσμος molex εδώ/εδώ
9. 1 off 3-way κωδικοποιημένος σύνδεσμος molex εδώ/εδώ
10. 5 από τα πηνία της πρίζας Molex εδώ
11. 1 πρίζα molex 6 δρόμων εδώ
12. 1 κουμπί έκπτωσης SPST εδώ
13. 1 έκπτωση πρίζας 2,1 mm PSU εδώ
14. 1 εκτός veroboard (ύψους 0,1 ") εδώ
15. 1 απενεργοποιημένος προσαρμογέας USB σε σειριακό (FTDI) εδώ

Τι λογισμικό χρειάζομαι;

1. Arduino IDE 1.6.9 εδώ
2. Το Arduino IDE έχει ρυθμιστεί ώστε να προγραμματίζει το ESP8266. Δες εδώ; Ρύθμιση του Arduino IDE για προγραμματισμό του ESP8266-01

Τι εργαλεία χρειάζομαι;

1. Συγκολλητικό σίδερο,
2. Τρυπάνι & διάφορα κομμάτια (συμπεριλαμβανομένου του κλιμακωτού κόπτη οπών για σφιγκτήρες καλωδίων και κουμπί ελέγχου),
3. Κατσαβίδια (διάφορα),
4. Ρυθμιζόμενα κλειδιά (δύο απενεργοποιημένα, πλάτος σιαγόνας> 25mm, για σφιγκτήρες καλωδίων),
5. Αρχεία (διάφορα),
6. Στιβαρή κακία,
7. Θερμοβόλο,
8. DMM (κατά προτίμηση CAT IV).

Τι δεξιότητες χρειάζομαι;

1. Καλή γνώση των ηλεκτρονικών και της ηλεκτρικής ασφάλειας στο σπίτι/σχεδιασμός/καλωδίωση κ.λπ.,
2. Γνώση του Arduino και του IDE,
3. Καλές δεξιότητες κατασκευής (συγκόλληση, αρχειοθέτηση, διάτρηση κ.λπ.),
4. Λίγη υπομονή,
5. Κάποια κατανόηση του οικιακού σας δικτύου.

Θέματα που καλύπτονται

• Εισαγωγή
• Επισκόπηση κυκλώματος
• Sonoff RetroMods
• Λεπτομέρειες κατασκευής και συναρμολόγησης
• Προσαρμογέας προγραμματισμού Sonoff
• Επισκόπηση συστήματος λογισμικού
• Επισκόπηση λογισμικού
• Διαμόρφωση OpenHAB
• Δοκιμή της συσκευής σας IoT
• συμπέρασμα
• Χρησιμοποιούνται αναφορές

Σύνδεσμοι σειρών

Στο Μέρος 8: Αισθητήρας θερμοκρασίας και υγρασίας WiFi IoT. Μέρος: 8 IoT, Αυτοματισμός σπιτιού

Στο Μέρος 10: Τηλεχειριστήριο IR μέσω IoT. Μέρος 10 IoT, Αυτοματισμός σπιτιού

Βήμα 1: Επισκόπηση κυκλώματος

ΣΦΑΙΡΙΚΗ ΕΙΚΟΝΑ

Όπως αναφέρθηκε στην εισαγωγή παραπάνω, για να μπορέσετε να ενεργοποιήσετε και να απενεργοποιήσετε τον ελεγκτή δικτύου τοπικά, απαιτείται είσοδος στο ενσωματωμένο ESP8266 του Sonoff. Η εισαγωγή μιας τέτοιας εξωτερικής εισόδου απαιτεί την παραβίαση του περιβλήματος Sonoff ABS και συνεπώς δημιουργεί έναν πιθανό κίνδυνο σοκ. Για να το ξεπεράσω, χρησιμοποίησα οπτική απομόνωση έτσι ώστε να μην υπάρχει δυνατότητα έκθεσης σε ηλεκτρικό ρεύμα έξω από το περίβλημα του συστήματος ελεγκτή δικτύου.

Αυτό που ακολουθεί είναι μια περιγραφή του κυκλώματος οπτικής απομόνωσης (στην εικόνα 1 παραπάνω).

Λεπτομέρειες κυκλώματος

Το κύκλωμα οπτικής απομόνωσης λαμβάνει την τροφοδοσία του απευθείας από το δίκτυο που εφαρμόζεται στη μονάδα. Το 240VAC RMS εφαρμόζεται στον μετασχηματιστή απομόνωσης/απομόνωσης TR1 μέσω J1 a pheonix contact MKDSN2, τερματικό 3-way πολυαμιδίου 5/3-5.08 πολυαμίδης ονομαστικής ισχύος στα 16Α στα 400V ικανό να μεταφέρει καλώδιο 2,5mm (sq) CSA και F1 500mA 20mm ασφάλεια γρήγορου χτυπήματος. Το 6VAC που διατίθεται στις δευτερεύουσες περιελίξεις του TR1 είναι πλήρους κύματος διορθωμένο με γέφυρα διόδου B1.

Αυτή η πλήρης διορθωμένη έξοδος σταθεροποιείται και ρυθμίζεται από C1, C2 C3, R3 και IC1 με ρυθμιστή διακλάδωσης σειράς 7805L, δίνοντας μια καλή, καθαρή ράγα παροχής 5v.

Η ράγα 5v χρησιμοποιείται στη συνέχεια για τον έλεγχο της εισόδου στο OK1 ενός οπτικο-απομονωτή TIL111 μέσω ενός εξωτερικά τοποθετημένου λευκού κουμπιού SPST που συνδέεται κατά μήκος του J3. Η έξοδος του TIL111 συνδέεται με την είσοδο Sonoff GPIO14 μέσω R2 μια αντίσταση έλξης 4K7. Έτσι επιτυγχάνεται καλύτερη απομόνωση από 340V (δηλαδή μέγιστη τάση = (240VAC*sqroot (2))).

Βήμα 2: Sonoff RetroMods

Για να ενσωματωθεί η συσκευή Sonoff 10A είναι απαραίτητο να γίνουν κάποιες αναδρομικές τροποποιήσεις.

Το πρώτο είναι να προσθέσετε έναν σύνδεσμο 5-way 0.1 pitch molex όπως φαίνεται στην εικόνα 1. παραπάνω. Αυτό επιτρέπει την πρόσβαση στο GPIO14 στο Sonoff μόλις αντικατασταθεί το προστατευτικό κάλυμμα όπως στις φωτογραφίες 2 και 3 παραπάνω.

Αν και δεν φαίνεται παραπάνω, έφερα επίσης τις σειριακές γραμμές TX/RX για να επιτρέψω τον επιτόπιο προγραμματισμό (ανατρέξτε στην καλωδίωση SK1..3 στο βήμα 1 παραπάνω).

Η δεύτερη τροποποίηση είναι η αύξηση του μεγέθους της συσκευής SPI Flash από το προεπιλεγμένο 1MByte στα 4MBytes, για να επιτρέψει αρκετό χώρο για τα αρχεία διακομιστή ιστού IoT να διατηρούνται σε SPIFFS.

Αγόρασα τη συσκευή flash SMD SPI (W25Q32FVSIG) από το Ebay εδώ

Για αντικατάσταση του φλας αφαίρεσα προσωρινά το LED Sonoff όπως στην εικόνα 4 για καλύτερη πρόσβαση στη συσκευή SMD. Για την αποκόλληση του φλας χρησιμοποίησα ένα πιστόλι θερμότητας όπως φαίνεται στην εικόνα 5 παραπάνω. Στη συνέχεια, συγκολλήστε ξανά το 4MByte Flash και το LED αντίστοιχα (εικόνα 6).

Βήμα 3: Λεπτομέρειες κατασκευής και συναρμολόγησης

Έκλεισα τον ελεγκτή δικτύου σε ένα κουτί ABS Mulitcomp BM12W (Εικόνα 1 παραπάνω). Αυτό το περίβλημα έχει απομονωμένα ένθετα ορείχαλκου Μ3 που επιτρέπουν πολλαπλή πρόσβαση στη μονάδα χωρίς να διακυβεύονται τα σπειρώματα στερέωσης, έτσι ώστε η εσωτερική ασφάλεια να μπορεί να αντικατασταθεί εάν είναι απαραίτητο ή να γίνει εσωτερικός έλεγχος με την πάροδο του χρόνου (το ίδιο δεν μπορεί να ειπωθεί για τη συσκευή Sonoff, η οποία είναι ουσιαστικά μόνο μία φορά μόνο χρησιμοποιώντας αυτοκόλλητα).

Η κύρια ανακούφιση της τάσης για το καλώδιο παροχής ρεύματος επιτεύχθηκε μέσω ενός αδένα καλωδίου M16 Nylon/Polyamide 6/6 που υποστηρίζει καλώδιο OD Min/Max 5mm/10mm.

Η δευτεροβάθμια ανακούφιση της καταπόνησης ήταν μέσω ενός μόνο φερμουάρ που τοποθετήθηκε στο καλώδιο σε περίπτωση υπερβολικής καταπόνησης και ο σφιγκτήρας του καλωδίου αποτύχει, ο φερμουάρ θα κρατήσει το καλώδιο στη θέση του.

Για να ταιριάξω στους στυπιοθλίπτες καλωδίων και να διαθέσω επαρκή χώρο για την τοποθέτηση των συσκευών Sonoff και οπτικής απομόνωσης, απογύμνωσα τις εσωτερικές νευρώσεις στερέωσης PCB όπως φαίνεται παραπάνω (Εικόνα 2).

Όλα τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα τοποθετήθηκαν με ασφάλεια μέσω βιδών M3 νάιλον CS για να διασφαλιστεί ότι διατηρήθηκε η απομόνωση με το εξωτερικό του περιβλήματος. Τα ηλεκτρονικά οπτικής απομόνωσης τοποθετούνται με 5 σημεία στερέωσης για να διασφαλιστεί η καλή μηχανική αντοχή σε περίπτωση πτώσης της μονάδας, εμποδίζοντας έτσι τη μάζα του μετασχηματιστή απομόνωσης να σπάσει το κύκλωμα του veroboard.

Η τροφοδοσία στη μονάδα επιτεύχθηκε μέσω του βασικού κωδικού χρώματος Λευκό 3 πυρήνων με μόνωση PVC, πολλαπλών καλωδίων (32/0,2mm τετραγωνικό) καλώδιο 1mm (sq) CSA. με OD 7,2mm ικανό να μεταφέρει 10Α.

Η μονάδα συνδέθηκε με το δίκτυο ρεύματος του Ηνωμένου Βασιλείου (240VAC RMS) μέσω ενός τυπικού βύσματος ασφαλείας 3 ακίδων (BS 1363/A) εγκεκριμένο. Το βύσμα λιώθηκε στα 5Α.

Όλα τα καλώδια τροφοδοσίας στο κύκλωμα οπτο-απομόνωσης συνδέθηκαν μέσω ακροδεκτών pheonix MKDSN2, ακροδεκτών πολυαμιδίου 5/3-5,08, βαθμολογίας 16Α στα 400V, ικανά να μεταφέρουν καλώδιο 2,5 mm (sq) CSA, παρέχοντας έτσι μεγάλη χωρητικότητα για δύο καλώδια σε κάθε θέση.

Δεν καλύπτονται καλώδια δικτύου, απλά περιστρέφονται για να αποφευχθεί η εξάπλωση των πυρήνων πριν από την εισαγωγή στο μπλοκ συνδετήρων. Η επικάλυψη καλωδίων δικτύου είναι μια επικίνδυνη πρακτική, καθώς η συγκόλληση «χαλαρώνει» με την πάροδο του χρόνου προκαλώντας τελικά την απώλεια του καλωδίου στο μπλοκ συνδέσεων.

Σημείωση:

• OD = Εξωτερική διάμετρος.
• VAC = Volts εναλλασσόμενο ρεύμα
• RMS = Root Mean Square
• CSA = Διατομεακή περιοχή
• CS = Counter Sunk

Βήμα 4: Προσαρμογέας προγραμματισμού Sonoff

Υπάρχουν δύο πτυχές που πρέπει να ληφθούν υπόψη κατά τον επαναπρογραμματισμό του Sonoff 10A μέσω του Arduino IDE.

1. Διαμόρφωση του Arduino IDE για τον προγραμματισμό του ESP8266,
2. Η πράξη προγραμματισμού του ίδιου του υλικού.

Διαμόρφωση του Arduino IDE για τον προγραμματισμό του ESP8266

Για να διαμορφώσετε το Ardino IDE ακολουθήστε τις οδηγίες εδώ Ρύθμιση του Arduino IDE για προγραμματισμό του ESP8266-01

Προγραμματισμός υλικού

Αυτή είναι μια διαδικασία πολλαπλών βημάτων όπως σε όλες τις περιπτώσεις με το ESP8266. Εδώ, η ισχύς Sonoff εφαρμόζεται στην πλακέτα μέσω εξωτερικής σταθεροποιημένης τροφοδοσίας 3v3 DC και ΟΧΙ από την τροφοδοσία ρεύματος. Απαιτείται σύνδεση USB σε σειριακή συσκευή για την αποστολή και λήψη δεδομένων από και προς το Sonoff. Συνδέστε τα TX και RX όπως φαίνεται στις Εικόνες 2 & 4.

Βήματα προγραμματισμού (γενικά)

1. Πρώτα βεβαιωθείτε ότι δεν εφαρμόζεται εξωτερική τροφοδοσία ρεύματος στο Sonoff,
2. Πατήστε παρατεταμένα το κουμπί στη συσκευή Sonoff. (εικόνα 1 παραπάνω, επισημασμένο κουμπί επανάληψης φλας),
3. Εφαρμόστε εξωτερική παροχή DC 3v3 στην ακίδα 1 (εικόνα 2 παραπάνω),
4. Αφήστε το κουμπί Sonoff,
5. Η συσκευή μπορεί τώρα να επαναπρογραμματιστεί με τον συνήθη τρόπο μέσω του Arduino IDE.

Για να διευκολύνουμε λίγο τα πράγματα, δημιούργησα την παραπάνω συσκευή προγραμματισμού (φωτογραφίες 3 και 4), η οποία διασυνδέθηκε με το Sonoff μέσω της καλωδίωσης SK1… 3 (όπως περιγράφεται σε αυτό το Βήμα 1.). Αυτό επέτρεψε ευκολότερο προγραμματισμό του ESP8266. Παρείχε επίσης ένα μέσο δοκιμής του GPIO14 ως είσοδο μέσω της χρήσης του R1 μιας αντίστασης έλξης 4K7 και του κουμπιού S1.

Χρησιμοποιώντας τη συσκευή προγραμματισμού παραπάνω (Εικόνες 3 & 4) Τα βήματα προγραμματισμού είναι,

1. Πατήστε παρατεταμένα το κουμπί αναβοσβήματος στο Sonoff,
2. Πατήστε την τροφοδοσία 3v3 πιέζοντας στιγμιαία το S2,
3. Αφήστε το κουμπί εκ νέου φλας,
4. Η συσκευή μπορεί τώρα να προγραμματιστεί.

ΣΗΜΕΙΩΣΗ - ΠΡΟΕΙΔΟΠΟΙΗΣΗ

Σε καμία περίπτωση δεν πρέπει να τροφοδοτείται ρεύμα μέσω δικτύου κατά τη διάρκεια του επαναπρογραμματισμού της Sonoff

Βήμα 5: Επισκόπηση συστήματος λογισμικού

Αυτή η συσκευή IoT Mains Controller ως επί το πλείστον περιέχει τα ίδια έξι βασικά στοιχεία λογισμικού όπως στο Instructable WiFi IoT Temperature and Humidity Sensor. Μέρος: 8 IoT, Home Automation και εμφανίζεται στην εικόνα 1 παραπάνω, με κάποια προσαρμογή.

SPIFFS

Αυτό είναι το (αναβαθμισμένο σε 4MBytes) ενσωματωμένο σύστημα αρχειοθέτησης SPI Flash και χρησιμοποιείται για τη διατήρηση των ακόλουθων πληροφοριών (βλ. Εικόνα 2 παραπάνω).

• Εικονίδια και «Αρχική σελίδα διαμόρφωσης ελεγκτή κεντρικού υπολογιστή» html: Προβάλλεται από τη συσκευή IoT όταν δεν μπορεί να συνδεθεί στο δίκτυό σας IoT WiFi (συνήθως λόγω λανθασμένων πληροφοριών ασφαλείας) και παρέχει στον χρήστη ένα μέσο απομακρυσμένης διαμόρφωσης του ελεγκτή δικτύου χωρίς την ανάγκη επαναπρογραμματισμού ή μεταφόρτωσης νέου περιεχομένου SPIFFS.
• Πληροφορίες ασφαλείας: Διατηρεί τις πληροφορίες που χρησιμοποιούνται κατά την ενεργοποίηση της συσκευής IoT για σύνδεση στο δίκτυο IoT WiFi και στο MQTT Broker. Οι πληροφορίες που υποβάλλονται μέσω της «Αρχικής σελίδας διαμόρφωσης ελεγκτή κεντρικού δικτύου» γράφονται σε αυτό το αρχείο («secvals.txt»).

Σημείωση: Για να ρυθμίσετε αρχικά τη συσκευή, δείτε εδώ για πλήρεις λεπτομέρειες σχετικά με τον τρόπο χρήσης του SPIFFS με το Arduino IDE.

διακομιστής mDNS

Αυτή η λειτουργία καλείται όταν η συσκευή IoT δεν έχει συνδεθεί στο δίκτυό σας WiFi ως σταθμός WiFi και αντ 'αυτού έχει γίνει σημείο πρόσβασης WiFi κάτι παρόμοιο με έναν οικιακό δρομολογητή WiFi. Στην περίπτωση ενός τέτοιου δρομολογητή, θα συνδέεστε συνήθως με αυτόν, εισάγοντας τη διεύθυνση IP κάτι σαν το 192.168.1.1 (συνήθως τυπωμένο σε μια ετικέτα που είναι τοποθετημένη στο πλαίσιο) απευθείας στη γραμμή διευθύνσεων URL του προγράμματος περιήγησής σας, οπότε θα λάβετε μια σελίδα σύνδεσης για να εισαγάγετε το όνομα χρήστη και τον κωδικό πρόσβασης που σας επιτρέπουν να διαμορφώσετε τη συσκευή. Για το ESP8266 σε λειτουργία AP (λειτουργία σημείου πρόσβασης) η συσκευή είναι προεπιλεγμένη στη διεύθυνση IP 192.168.4.1, ωστόσο με τον διακομιστή mDNS που λειτουργεί πρέπει να εισαγάγετε το φιλικό προς τον άνθρωπο όνομα «MAINSCON.local» στη γραμμή URL του προγράμματος περιήγησης για να δείτε 'Αρχική σελίδα διαμόρφωσης ελεγκτή κεντρικού δικτύου'.

MQTT Client

Ο πελάτης MQTT παρέχει όλες τις απαραίτητες λειτουργίες σε συνδεθείτε στον μεσίτη MQTT δικτύου IoT, εγγραφείτε στα θέματα της επιλογής σας και δημοσιεύστε ωφέλιμα φορτία σε ένα δεδομένο θέμα. Εν ολίγοις, παρέχει βασικές λειτουργίες IoT.

Διακομιστής Ιστού

Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, εάν η συσκευή IoT δεν μπορεί να συνδεθεί στο δίκτυο WiFi του οποίου τα SSID, P/W κ.λπ. καθορίζονται στο αρχείο πληροφοριών ασφαλείας που διατηρείται στο SPIFFS, η συσκευή θα γίνει Σημείο Πρόσβασης. Μόλις συνδεθείτε στο δίκτυο WiFi που παρέχεται από το Σημείο Πρόσβασης, η παρουσία ενός διακομιστή Web HTTP σάς επιτρέπει να συνδέεστε απευθείας στη συσκευή και να αλλάζετε τη διαμόρφωσή της μέσω της χρήσης ενός προγράμματος περιήγησης Web HTTP, σκοπός του είναι η εξυπηρέτηση της "Διαμόρφωσης ελεγκτή κεντρικού δικτύου" Ιστοσελίδα της αρχικής σελίδας, η οποία επίσης διατηρείται σε SPIFFS.

Σταθμός WiFi

Αυτή η λειτουργικότητα δίνει στη συσκευή IoT τη δυνατότητα να συνδεθεί σε ένα οικιακό δίκτυο WiFi χρησιμοποιώντας τις παραμέτρους στο αρχείο πληροφοριών ασφαλείας, χωρίς αυτό η συσκευή σας IoT δεν θα μπορεί να εγγραφεί/δημοσιεύσει στον μεσίτη MQTT

WiFi Access Point

Η δυνατότητα να γίνει WiFi Access Point είναι ένα μέσο με το οποίο η συσκευή IoT σας επιτρέπει να συνδεθείτε σε αυτήν και να κάνετε αλλαγές διαμόρφωσης μέσω ενός σταθμού WiFi και ενός προγράμματος περιήγησης (όπως το Safari στο Apple iPad). Αυτό το σημείο πρόσβασης εκπέμπει ένα SSID = "MAINSCON" + τα τελευταία 6 ψηφία της διεύθυνσης MAC της συσκευής IoT. Ο κωδικός πρόσβασης για αυτό το κλειστό δίκτυο ονομάζεται ευφάνταστα "PASSWORD".

Βήμα 6: Επισκόπηση λογισμικού

PreambleTo επιτυχής μεταγλώττιση αυτού του πηγαίου κώδικα θα χρειαστείτε τις ακόλουθες επιπλέον βιβλιοθήκες.

PubSubClient.h

• Από: Nick O'Leary
• Σκοπός: Επιτρέπει στη συσκευή να δημοσιεύει ή να εγγραφεί σε θέματα MQTT με έναν συγκεκριμένο μεσίτη
• Από:

Bounce2.h

• Από: Thomas O Fredericks
• Σκοπός: Αποσύνδεση διακόπτη εισόδου στο λογισμικό
• Από:

Επισκόπηση κώδικα

Το λογισμικό χρησιμοποιεί τη μηχανή κατάστασης όπως φαίνεται στην εικόνα 1 παραπάνω (πλήρες αντίγραφο της πηγής που δίνεται παρακάτω). Υπάρχουν 5 κύριες καταστάσεις ως εξής.

• ΜΕΣΑ ΣΕ ΑΥΤΟ

  Αυτή η κατάσταση προετοιμασίας είναι η πρώτη κατάσταση που εισέρχεται μετά την ενεργοποίηση

• ΑΝΕΠΙΘΥΜΗΤΗ

  Αυτή η κατάσταση εισάγεται εάν μετά την ενεργοποίηση εντοπιστεί ένα μη έγκυρο ή λείπει αρχείο secvals.txt

• ΑΝΑΜΟΝΗ ΒΔ

  Αυτή η κατάσταση είναι παροδική, εισάγεται ενώ δεν υπάρχει σύνδεση δικτύου WiFi

• Εκκρεμεί MQTT

  Αυτή η κατάσταση είναι παροδική, εισάγεται μετά τη σύνδεση δικτύου WiFi και ενώ δεν υπάρχει σύνδεση με μεσίτη MQTT σε αυτό το δίκτυο

• ΕΝΕΡΓΟΣ

  Αυτή είναι η κανονική κατάσταση λειτουργίας που έχει εισαχθεί μόλις δημιουργηθεί τόσο σύνδεση δικτύου WiFi όσο και σύνδεση μεσίτη MQTT. Κατά τη διάρκεια αυτής της κατάστασης, ο ελεγκτής δικτύου θα δημοσιεύσει στον μεσίτη MQTT και θα λάβει εντολές μέσω εγγεγραμμένων θεμάτων

Τα γεγονότα που ελέγχουν τις μεταβάσεις μεταξύ καταστάσεων περιγράφονται στην εικόνα 1 παραπάνω. Οι μεταβάσεις μεταξύ καταστάσεων διέπονται επίσης από τις ακόλουθες παραμέτρους SecVals.

• 1η διεύθυνση IP μεσίτη MQTT. Σε διακεκομμένη δεκαδική μορφή AAA. BBB. CCC. DDD
• 2ο λιμάνι μεσίτη MQTT. Σε ακέραιη μορφή.
• 3η σύνδεση MQTT Broker προσπαθεί να πραγματοποιήσει πριν από τη μετάβαση από τη λειτουργία STA στη λειτουργία AP. Σε ακέραιη μορφή.
• 4ο Δίκτυο WiFi SSID. Σε ελεύθερη μορφή κειμένου.
• 5ος κωδικός πρόσβασης δικτύου WiFi. Σε ελεύθερη μορφή κειμένου.

Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, εάν η συσκευή IoT δεν μπορεί να συνδεθεί ως Σταθμός WiFi στο δίκτυο WiFi, το SSID και το P/W ορίζονται σε secvals.txt που διατηρούνται στο SPIFFS, η συσκευή θα γίνει Σημείο Πρόσβασης. Μόλις συνδεθεί σε αυτό το σημείο πρόσβασης, θα εμφανιστεί η "Αρχική σελίδα διαμόρφωσης ελεγκτή κεντρικού δικτύου", όπως φαίνεται παραπάνω στην εικόνα 2 (εισάγοντας είτε το 'MAINSCON.local' είτε το 192.168.4.1 στη γραμμή διευθύνσεων URL του προγράμματος περιήγησης). Αυτή η αρχική σελίδα επιτρέπει την αναδιαμόρφωση του ελεγκτή δικτύου μέσω προγράμματος περιήγησης

MQTT Σύμβαση ονομασίας θεμάτων

Η εικόνα 3 που περιγράφεται παραπάνω είναι η σύμβαση ονοματοδοσίας που χρησιμοποιείται για θέματα MQTT και είναι σύμφωνη με το μοτίβο που χρησιμοποιήθηκε στο προηγούμενο Instructable (εδώ Βήμα 5).

MQTT Θέματα που χρησιμοποιούνται από αυτήν τη συσκευή IoT

Για λόγους σαφήνειας, έχω τεκμηριώσει (εικόνα 4) τα θέματα και τις σχετικές ακολουθίες μηνυμάτων που δημοσιεύει/εγγράφεται αυτή η συσκευή. Η εικόνα απεικονίζει επίσης την αλληλεπίδραση με το λευκό κουμπί ελέγχου στο εξωτερικό του περιβλήματος (αν και ειρωνικά το κουμπί εμφανίζεται με κόκκινο χρώμα).

Πρόσβαση απομακρυσμένης ρύθμισης παραμέτρων ενώ βρίσκεται σε κατάσταση ΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΣΗΣ

Μόλις συνδεθείτε με τον MQTT Broker, μπορείτε να ρυθμίσετε από απόσταση τις παραμέτρους ασφαλείας για τη συσκευή μέσω δημοσιεύσεων θεμάτων MQTT. Το σχετικό αρχείο secvals.txt έχει εκτεθειμένη πρόσβαση μόνο για εγγραφή.

Σφάλμα χρήστη

Κατά τη διάρκεια της σειράς εκκίνησης, η συσκευή Sonoff οδήγησε δίνει την ακόλουθη ανατροφοδότηση εντοπισμού σφαλμάτων, αν και πρέπει να σημειωθεί, για να το δείτε αυτό θα χρειαστεί να αφαιρέσετε το κάλυμμα και να εκθέσετε το κύκλωμα, επομένως συνιστάται να το κάνετε μόνο κατά την ανάπτυξη του κώδικα και την τροφοδοσία της συσκευής. με τροφοδοσία 3v3?

• 1 Σύντομο φλας: Δεν υπάρχει αρχείο Config που βρίσκεται στο SPIFFS (secvals.txt),
• 2 Σύντομα φλας: Η συσκευή IoT προσπαθεί να συνδεθεί στο δίκτυο WiFi,
• Συνεχής φωτισμός: Η συσκευή Sonoff IoT προσπαθεί να συνδεθεί με τον MQTT Broker,
• Απενεργοποίηση: Η συσκευή είναι ενεργή και συνδεδεμένη με τον MQTT Broker.

Σημείωση 1: Η «Αρχική σελίδα διαμόρφωσης ελεγκτή κεντρικού δικτύου» δεν χρησιμοποιεί ασφαλείς πρίζες και επομένως βασίζεται στο να είναι ασφαλές το δίκτυό σας.

Σημείωση 2: Για τον προγραμματισμό πολλαπλών συσκευών IoT, η συμβολοσειρά MQTT θα απαιτήσει επεξεργασία πριν από τη λήψη σε κάθε συσκευή. Αυτό συμβαίνει επειδή ο αριθμός id του ελεγκτή δικτύου έχει ενσωματωθεί στη συμβολοσειρά θέματος MQTT. δηλ. στο δημοσιευμένο λογισμικό επέλεξα την τιμή 100: 'WFD/MainsCont/100/Relay/Command/1' και για τις 2 συσκευές μου αριθμούνται 1 & 2 αντίστοιχα.

• 'WFD/MainsCont/1/Relay/Command/1'
• 'WFD/MainsCont/2/Relay/Command/1'

Σημείωση 3: Για πληρότητα όταν βρίσκεται σε κατάσταση ΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΣΗΣ το λογισμικό IoT επιτρέπει τον έλεγχο της λυχνίας Sonoff και τη δημοσίευση της κατάστασης του κουμπιού επανάληψης φλας. Αν και αυτά έχουν αξία μόνο κατά τη διαδικασία εντοπισμού σφαλμάτων καθώς κανένα από αυτά δεν εκτίθεται στον χρήστη κατά τη διάρκεια της κανονικής λειτουργίας.

Βήμα 7: Διαμόρφωση OpenHAB

Για σκοπούς δοκιμής αποφάσισα να αναπτύξω εννοιολογικά τους δύο ελεγκτές κεντρικού δικτύου στο «Σαλόνι» του σπιτιού μου. Αυτή η σελίδα OpenHAB μπορεί να προσεγγιστεί μέσω της κύριας σελίδας ιστότοπου όπως στην εικόνα 1.

Τροποποίησα τη ρύθμιση παραμέτρων OpenHAB.sitemap που δόθηκε στο προηγούμενο Instructable (εδώ) και πρόσθεσα μεμονωμένες καταχωρήσεις για το "Mains Controller 1" και "Mains Controller 2" (εικόνα 2 παραπάνω). Πρόσθεσα επίσης καταχωρήσεις (Living Room Mains Cont. 1 & 2) για την εμφάνιση των τάσεων RSSI που μετρήθηκαν στον δέκτη των δύο νέων συσκευών IoT (εικόνα 3).

Τέλος, πρόσθεσα καταχωρήσεις στα αρχεία.rules και.items για να επιτρέψω τον συγχρονισμό δυναμικής κατάστασης του Sonoff και την ενημέρωση/εμψύχωση της κακής προσπάθειάς μου για αλλαγή γραφικών (ο διακόπτης κλείνει όταν είναι ενεργός και ανοίγει όταν είναι ανενεργός). Η εικόνα 2 δίνει ένα παράδειγμα MC1 ενεργού και MC2 ανενεργού.

Σημείωση 1: Εάν δεν είστε σίγουροι πώς να χρησιμοποιήσετε το OpenHAB, δείτε εδώ «Ρύθμιση και διαμόρφωση του OpenHAB. Μέρος 6: IoT, αυτοματισμός σπιτιού »

Σημείωση 2: Αντίγραφο του τροποποιημένου χάρτη ιστοτόπου, κανόνων και αρχείων στοιχείων, εικονιδίων κ.λπ. παρέχεται στο παρακάτω zip αρχείο.

Σημείωση 3: RSSI = Λήψη ένδειξης ισχύος σήματος. Αυτό είναι ένα μέτρο για το πόσο καλά η συσκευή IoT μπορεί να δει το δίκτυο WiFi σας.

Βήμα 8: Δοκιμή της συσκευής σας IoT

Όπως περιγράφεται στο Instructable WiFi IoT Temperature and Humidity Sensor. Μέρος: 8 IoT, Αυτοματισμός σπιτιού Βήμα 7, ο αρχικός έλεγχος της συσκευής IoT εκτελέστηκε μέσω σύνδεσης MQTT μέσω MQTT Spy (όπως στο διάγραμμα μπλοκ συστήματος, εικόνα 1 παραπάνω), παρακολούθηση της εξόδου led, εισόδους κουμπιών (και τα δύο κουμπιά επαναφώτισης Sonoff και το λευκό εξωτερικό κουμπί) και εντοπισμός σφαλμάτων κίνησης στη σειριακή διεπαφή. Αυτό μου επέτρεψε να ασκήσω όλα τα διαθέσιμα εγγραφόμενα θέματα και να ελέγξω τις δημοσιευμένες απαντήσεις. Αν και πάλι, αυτό μεταφέρθηκε χειροκίνητα και ήταν χρονοβόρο, αν και επέτρεψε την κάλυψη 100% των μηνυμάτων/δημοσιεύσεων θεμάτων.

Καθώς το κύριο μηχάνημα κατάστασης λογισμικού (Βήμα 6 παραπάνω) κληρονομήθηκε από το προηγούμενο Instructable (Μέρος: 8), εκτός από τον υγιή έλεγχο του λογισμικού που θα μπορούσε να συνδεθεί με τον μεσίτη WiFi N/W και MQTT, υποτίθεται ότι αυτό λειτουργούσε σωστά.

Στη συνέχεια, ολοκληρώθηκε ο έλεγχος σε επίπεδο συστήματος χρησιμοποιώντας τον ελεγκτή δικτύου και την υποδομή IoT (πάλι εικόνα 1) αυτή τη φορά χρησιμοποιώντας το OpenHAB για τον έλεγχο της αλληλεπίδρασης με τη συσκευή IoT. Το υλικό του IoT και το ρυθμισμένο φορτίο μπορεί να εμφανιστούν στην εικόνα 2 παραπάνω.

Το βίντεο δίνει πλήρεις λεπτομέρειες των δοκιμών συστήματος και δείχνει σαφώς τον συγχρονισμό που διατηρείται μεταξύ συσκευών OpenHAB (PC/Chrome και iPad/OpenHAB APP) σε πραγματικό χρόνο. Εμφανίζει επίσης ζωντανή αποστολή μηνυμάτων στους ελεγκτές κεντρικού δικτύου μέσω MQTTSpy (δείτε εδώ για περισσότερες λεπτομέρειες Ρύθμιση μεσίτη MQTT. Μέρος 2: IoT, αυτοματισμός σπιτιού) και καταγραφή συστήματος OpenHAB από διακομιστή raspberry pi μέσω σύνδεσης PuTTY SSH (δείτε εδώ για περισσότερα λεπτομέρειες Ρύθμιση και διαμόρφωση OpenHAB. Μέρος 6: IoT, αυτοματισμός σπιτιού).

Σημείωση: Η κυκλοφορία εντοπισμού σφαλμάτων καταρτίστηκε για την τελική έκδοση λογισμικού.

Βήμα 9: Συμπέρασμα

Γενικός

Το έργο ήταν σχετικά εύκολο να ολοκληρωθεί και λειτούργησε καλά. Το ενσωματωμένο λογισμικό ήταν απλό στην παραγωγή, καθώς ήταν μια μειωμένη έκδοση του κώδικα που χρησιμοποιήθηκε για τους αισθητήρες θερμοκρασίας και υγρασίας του μέρους 8 σε αυτήν τη σειρά.

Αρχικά σκόπευα να αποκτήσω μόνο λευκά εξαρτήματα, καθαρά για την αισθητική τους ποιότητα. Το πέτυχα σε όλα εκτός από το κουμπί ελέγχου, προσπαθήστε όσο μπορούσα, δεν μπόρεσα να βρω ένα καλό/φθηνό εντελώς λευκό κουμπί.

Συσκευή Sonoff 10A

Παραθέτω παρακάτω αυτά που ένιωσα ότι ήταν λογικά πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα της συσκευής Sonoff

Πλεονεκτήματα

• Φτηνός.
• Καλή κοινοτική υποστήριξη.
• Μπορεί να επαναπρογραμματίσει μέσω του Arduino IDE.

Μειονεκτήματα

• Ευέλικτο περίβλημα.
• Ελάχιστη είσοδος/έξοδος (εμφανίζεται σε συνδετήρες που μπορούν να χρησιμοποιηθούν).
• Τρέχει ζεστό στην ήρεμη κατάσταση.
• Διαθέτει μόνο 1MByte ενσωματωμένου φλας SPI.
• Είναι ένα PITA για επαναπρογραμματισμό μόλις συνδεθεί στη θέση του.
• Κατά την ενσωμάτωση νέου κώδικα στη δοκιμή Sonoff, το κλείσιμο του ρελέ ήταν προβληματικό δεδομένου ότι το ρελέ είναι 5v και η παροχή που εφαρμόζεται στο Sonoff για προγραμματισμό είναι 3v3. Η ενεργοποίηση του ρελέ γίνεται αντιληπτή μόνο στο αυτί.

Ανησυχίες

• Δεν αλλάζει την ουδέτερη γραμμή. Χρησιμοποιεί ρελέ SPST.
• Δεν είναι λιωμένο.
• Κακή ανακούφιση τάσης καλωδίου.
• Το PCB δεν είναι ασφαλές μέσα στο περίβλημα Sonoff.

Σχολιάστε το σχεδιασμό μηχανικής

Δεδομένου ότι αυτή η συσκευή IoT επρόκειτο να χρησιμοποιηθεί για την εναλλαγή ηλεκτρικού ρεύματος στο Ηνωμένο Βασίλειο (240VAC RMS) ακολούθησα τόσο την καλή μηχανική όσο και την ηλεκτρική πρακτική σχεδιασμού και εξασφάλισα ότι ο κίνδυνος σοκ ελαχιστοποιήθηκε μη εκθέτοντας ηλεκτρικά αγώγιμα υλικά, προσδιορίζοντας όλα τα εξαρτήματα, αποχαρακτηριστικά φορτίο εξόδου, εφαρμογή προστασίας από ασφάλεια τόσο στο Ελεγκτή ρεύματος όσο και στο Υποσύστημα Opto-Coupled, συμπερίληψη καλής αδιάσπαστης γείωσης και χρήση οπτικής/γαλβανικής απομόνωσης.

Πιθανή βελτίωση

Με εκ των υστέρων θα ήταν χρήσιμο να συμπεριλάβετε μια οπτική ένδειξη ότι η έξοδος του ελεγκτή κεντρικού ρεύματος ήταν ενεργή (LED ή Neon). Αν και δεν αποτελεί πρόβλημα στην καθημερινή χρήση, δεδομένης της συνήθους πρακτικής, η απομόνωση του φορτίου από την παροχή πριν από οποιαδήποτε συντήρηση, ή ένα απλό πάτημα του τοπικού κουμπιού ελέγχου θα αλλάξει την έξοδο στην περίπτωση που ένας λαμπτήρας μπορεί να ανάψει όταν είναι συνδεδεμένος.

Τελική σημείωση

Αν θέλετε να δείτε δύο πολύ φτωχά παραδείγματα αντιμετώπισης του ηλεκτρικού ρεύματος, ελέγξτε τους παρακάτω συνδέσμους. Είμαι βέβαιος ότι τα βραβεία Darwin θα δημοσιευτούν σύντομα.

• Mad Scientist Extension Cord
• Ανατροφοδότηση κοινότητας 03 - Ανησυχίες για την ασφάλεια της ισχύος!

Βήμα 10: Χρησιμοποιούνται αναφορές

Χρησιμοποίησα τις ακόλουθες πηγές για να συνδυάσω αυτό το Instructable.

PubSubClient.h

• Από: Nick O'Leary
• Σκοπός: Επιτρέπει στη συσκευή να δημοσιεύει ή να εγγραφεί σε θέματα MQTT με έναν συγκεκριμένο μεσίτη
• Από:

Bounce2.h

• Από: Thomas O Fredericks
• Σκοπός: Αποσύνδεση διακόπτη εισόδου στο λογισμικό
• Από:

SPIFFS

https://esp8266.github.io/Arduino/versions/2.0.0/do…

Αναβάθμιση φλας Sonoff

• https://www.andremiller.net/content/upgrading-sonof…
• https://tech.scargill.net/32mb-esp01/
• https://www.andremiller.net/content/upgrading-sonof…

Διάγραμμα κυκλώματος Sonoff

https://www.itead.cc/wiki/images/6/6b/Sonoff_schmatic.pdf

USB UART Module (γνωστή και ως FTDI)

https://www.ebay.co.uk/itm/6Pin-USB-2-0-to-TTL-UART-Module-Converter-CP2102-STC-Replace-FT232-CF-/272249732398?epid=503069058&hash=item3f6359: g: QVUAAOSw71BXP92B

Βραβεία Darwin (ελαφριά ανακούφιση)

https://www.darwinawards.com/

Φύλλο δεδομένων TIL111 Opto-isolator