DIY IoT lámpa otthoni automatizáláshoz -- ESP8266 bemutató: 13 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:43

Ebben az oktatóanyagban internetes intelligens lámpát készítünk. Ez mélyen behatol a dolgok internetébe, és megnyitja az otthoni automatizálás világát!

A lámpa WiFi csatlakozású, és nyílt üzenetprotokollra épült. Ez azt jelenti, hogy kiválaszthatja a kívánt vezérlési módot! Vezérelhető webböngészőn, otthoni automatizálási alkalmazásokon, intelligens asszisztenseken keresztül, mint például az Alexa vagy a Google Assistant, és még sok más!

Bónuszként ez a lámpa a projekt vezérlésére szolgáló alkalmazással együtt jár. Itt különböző színmódokat választhat, elhalványulhat az RGB színek között, és beállíthatja az időzítéseket.

A lámpa LED táblát és vezérlőpanelt tartalmaz. A LED tábla három különböző típusú LED -et használ, összesen öt LED csatornához! Ez az RGB és a meleg és hideg fehér egyaránt. Mivel ezek a csatornák egyedileg állíthatók be, összesen 112,3 peta kombináció áll rendelkezésére!

Lássunk neki!

[Videó lejátszása]

1. lépés: Alkatrészek és eszközök

Alkatrészek

• Wemos D1 Mini
• 15 x Meleg fehér 5050 LED
• 15 x hideg fehér 5050 LED
• 18 x RGB 5050 LED
• 6 x 300 ohmos 1206 ellenállás
• 42 x 150 ohm 1206 ellenállás
• 5 x 1 k ohmos ellenállás

• 5 x NTR4501NT1G

  MOSFET -ek

• Lineáris feszültségszabályozó, 5V

• NYÁK

  Töltse le a gerber fájlokat az áramköri lépésben, és készítsen saját PCB -ket

• Tápegység 12V 2A

Eszközök

• Forrasztópáka
  • Forrasztó konzervdoboz
  • Folyékony forrasztási fluxus
• Maszkolószalag
• Kétoldalú ragasztó
• 3d nyomtató
• Huzalhúzók

2. lépés: A terv

A teljes projekt négy fő részből áll:

1. Áramkör

   Az áramkör NYÁK -on készül. A befejezett áramkör több mint 100 egyedi komponensből fog állni. Óriási megkönnyebbülés, ha nem kötjük kézzel mindet egy parfümre

2. Arduino kód

   A Wemos D1 Mini -t használom, amely ESP8266 -ot használ WiFi csatlakoztatott mikrokontrollerként. A kód elindít egy szervert a D1 -en. Amikor meglátogatja ennek a szervernek a címét, a D1 ezt különböző parancsként fogja értelmezni. A mikrokontroller ezután végrehajtja ezt a parancsot, hogy ennek megfelelően állítsa be a lámpákat

3. Távirányító

   • Készítettem egy alkalmazást csak ehhez a projekthez, hogy a lehető legegyszerűbben lehessen a lámpát tetszés szerint szabályozni
   • Az intelligens lámpát valóban bármi szabályozhatja, amely képes a http GET kérés elküldésére. Ez azt jelenti, hogy a lámpa szinte korlátlan számú eszközről fogad parancsokat

4. 3D nyomtatás

   Ez az okos lámpa megérdemel egy hűvös kinézetű tokot. És mint sok projekt esetében, szükség volt egy hűvös tokra, a 3D nyomtatás is megment

3. lépés: Áramkör

A PCL -eket a jlcpcb.com -ról rendeltem. Teljes közzétételi idő: ők is szponzorálták ezt a projektet.

A NYÁK két részből áll. Van benne LED panel és vezérlőpult. A NYÁK -ot szét lehet pattintani, hogy ezt a két részt később rugalmas vezetékkel össze lehessen kötni. Ez szükséges ahhoz, hogy a 3D -s nyomtatott lámpa karcsú legyen, és a LED -táblát is el kell dönteni, hogy a fény egyenletesen elterjedjen a lyukon.

A vezérlőpanelen található a D1 mikrovezérlő, valamint öt MOSFET, a LED -ek tompítására, valamint egy feszültségszabályozó, amely sima 5 V -ot biztosít a mikrovezérlőnek.

A LED tábla öt LED csatornával rendelkezik, három különböző típusú LED -ben. Mivel 12 V -os áramforrást használunk, a LED -ek három LED -ként vannak sorba állítva, ellenállással, majd 16 -szor megismétlődnek párhuzamosan.

A normál fehér LED általában 3,3 V -ot húz. A tábla egy szegmensében három LED sorba van kapcsolva, ami azt jelenti, hogy a feszültségesés összesítve van az áramkörben. Három LED, amelyek egyenként 3,3 V -ot húznak, azt jelenti, hogy a LED -ek egy szegmense 9,9 V -ot húz.

Ha a szegmens csak a három LED -ből állna, akkor nagyobb feszültséget kapnának, mint amennyit eloszlatnak. Ez nem jó a LED -eknek, és gyorsan károsíthatja őket. Ezért minden szegmensben soros ellenállás is van mindhárom LED -del. Ez az ellenállás a maradék 2,1 V leesését jelenti a soros csomópontban.

Tehát ha minden szegmens 12 V -ot tesz ki, ez azt jelenti, hogy mindegyik szegmens párhuzamosan kapcsolódik egymáshoz. Ha az áramköröket párhuzamosan csatlakoztatják, mindegyik ugyanazt a feszültséget kapja, és az áram összesítésre kerül. Soros csatlakozásban az áram mindig ugyanaz.

A normál LED 20 mA áramot vesz fel. Ez azt jelenti, hogy egy szegmens, amely három LED -ből és egy soros ellenállásból áll, 20 mA -t vesz fel. Ha párhuzamosan több szegmenst kapcsolunk össze, akkor hozzáadjuk az áramot. Ha levág hat LED -et a szalagról, akkor két szegmens van párhuzamosan. Ez azt jelenti, hogy a teljes áramkör továbbra is 12 V -ot húz, de 40 mA áramot vesz fel.

4. lépés: LED -ek forrasztása

Néhány dolog kipróbálása során azt találtam, hogy az egyszerű maszkolószalag a leghatékonyabb és legrugalmasabb a PCB mozgásának megakadályozására.

A többcsapos alkatrészeknél, például az 5050 LED-es 6 tűsnél, először azzal kezdem, hogy lehelyezem a forrasztót az egyik NYÁK-párnára. Akkor már csak a forrasztópáka mellett kell megolvasztani ezt a forrasztóanyagot, miközben csipesszel a helyére csúsztatja az alkatrészt.

Most a többi párna könnyen rácsapható valamilyen forrasztóval. Ennek a munkának a felgyorsítása érdekében azonban javaslom, hogy vegyen fel néhány folyékony forrasztóanyagot. Tényleg nem tudom eléggé ajánlani ezeket a dolgokat.

Vigye fel a fluxus egy részét a forrasztópárnákra, majd olvasszon fel néhány forrasztót a forrasztópáka hegyére. Most már csak az a feladat, hogy az olvadt forrasztót a párnákra vigyük, és minden a helyére folyik. Szép és egyszerű.

Amikor az ellenállásokról és más kétpárnás alkatrészekről van szó, nincs szükség forrasztási folyamra. Vigyen fel forrasztást az egyik párnára, és helyezze az ellenállást a helyére. Most csak olvasszon fel egy forrasztást a kettes számú betétre. Könnyű peasy.

Ebben a lépésben nézze meg az ötödik képet. Ügyeljen a LED -ek tájolására. A meleg és hideg fehér LED -ek bemetszése a jobb felső sarokban van. Az RGB LED -ek bemetszése a bal alsó sarokban található. Ez tervezési hiba részemről, mert nem találtam a projektben használt RGB LED -ek adatlapját. Na, élj és tanulj, meg minden!

5. lépés: Forrasztásvezérlő panel

A LED tábla maratonjának befejezése után a vezérlőpanel szellőzni fog. Letettem az öt MOSFET-et és a hozzájuk tartozó kapuforrás-ellenállásokat, mielőtt átmentem a feszültségszabályozóra.

A feszültségszabályozó választható helyekkel rendelkezik a kondenzátorok simítására. Miközben forrasztottam őket ezen a képen, végül eltávolítottam őket, mert nem voltak igazán szükségesek.

A vékony vezérlőpanel megszerzésének trükkje az, hogy a tűfejléceket a tetején keresztül az alján keresztül tolja. Miután a csapok a helyükön vannak, a fel nem használt hosszúság a hátoldalról a fekete műanyaggal együtt levágható. Ezáltal az alsó oldal teljesen sima lesz.

Miután minden alkatrész a helyén van, ideje összehozni a két táblát. Most levágtam és lecsupaszítottam 6 kis, 2,5 cm (7 cm) vezetéket, és összekötöttem a két PCB -t.

6. lépés: WiFi beállítás

Hat egyszerű sor van a kódban, amelyet módosítani kell.

1. ssid, 3. sor

   A router neve. Ennek írásakor ügyeljen arra, hogy a betű nagybetűje megfelelő legyen

2. wifiPass, 4. sor

   A router jelszava. Ismét figyeljen a burkolatra

3. ip, 8. sor

   Az intelligens lámpa statikus IP -címe. Egy véletlenszerű IP -címet választottam a hálózatomon, és megpróbáltam pingelni a parancsablakban. Ha nem érkezik válasz a címről, feltételezheti, hogy elérhető

4. átjáró, 9. sor

   Ez lesz az átjáró az útválasztón. Nyisson meg egy parancsablakot, és írja be az "ipconfig" parancsot. Az átjáró és az alhálózat pirossal van körözve a képen

5. alhálózat, 10. sor

   Az átjáróhoz hasonlóan ez az információ is körbe van karikázva a képen ehhez a lépéshez

6. időzóna, 15. sor

   Az időzóna, amelyben tartózkodik. Változtassa meg ezt, ha a beépített időzítő funkciókkal szeretné be- és kikapcsolni a lámpákat bizonyos időpontokban. A változó egyszerű plusz vagy mínusz GMT

7. lépés: A mikrokontroller kódja

Miután megváltoztatta az összes vonatkozó beállítást az előző lépésben, végre ideje feltölteni a kódot a Wemos D1 Mini készülékre!

Az arduino kód néhány könyvtárat és függőséget igényel. Először kövesse a sparkfun útmutatóját, ha még soha nem töltött fel kódot az arduino IDE -ből az ESP8266 -ba.

Most töltse le a Time könyvtárat és a TimeAlarms könyvtárat. Csomagolja ki ezeket, és másolja a számítógépen az arduino könyvtár mappájába. Csakúgy, mint bármely más arduino könyvtár telepítése.

Ebben a lépésben ügyeljen a képen látható feltöltési beállításokra. Válassza ki ugyanazt a konfigurációt, kivéve a com portot. Ez lesz az a komport, amelyhez a mikrokontrollert csatlakoztatja a számítógépen.

A kód feltöltése után nyissa meg a soros terminált a remélhetőleg sikeres kapcsolat üzenetére! Most megnyithatja böngészőjét, és felkeresheti a mikrokontrollerre mentett statikus IP -címet. Gratulálunk, most építette fel saját szerverét, és weboldalt tárol rajta!

8. lépés: Nyissa meg az üzenetprotokollot

Amikor az intelligens lámpát az alkalmazással vezérli, az összes üzenet automatikusan megtörténik. Itt található a lámpa által elfogadott üzenetek listája, ha saját távirányítót szeretne létrehozni. Egy példa ip címet használtam a parancsok használatának illusztrálására.

• 192.168.0.200/&&R=1023G=0512B=0034C=0500W=0500

  • A piros lámpákat a maximális értékre, a zöld fényeket félértékre, a kék fényeket pedig a 34 értékre állítja. A hideg és meleg fehér alig ég
  • Az értékek megadásakor 0 és 1023 között választhat. A világos értékeket mindig írja be négy számjegyből az URL -be

• 192.168.0.200/&&B=0800

  A kék fényeket 800 értékre állítja, miközben egyidejűleg kikapcsolja az összes többi lámpát

• 192.168.0.200/LED=OFF

  Teljesen lekapcsolja az összes lámpát

• 192.168.0.200/LED=FADE

  Lassan halványulni kezd az összes lehetséges RGB szín között. Tökéletes hangulathoz

• 192.168.0.200/NOTIFYR=1023-G=0512-B=0000

  A bejövő értesítés jelzésére kétszer felvillan az adott szín. Tökéletes, ha mondjuk olyan programot szeretne létrehozni a számítógépén, amely piros lámpával villog, amikor új e -mailt kap

• 192.168.0.200/DST=1

  • Az órát a nyári időszámításhoz igazítja. Egy órát ad hozzá az órához
  • /DST = 0 használja ezt a DST -ből való visszalépéshez, egy órát vesz el az órából, ha a DST aktív

• 192.168.0.200/TIMER1H=06M=30R=1023G=0512B=0034C=0000W=0000

  Az 1. időzítő állapotát menti. Ez az időzítő bekapcsolja a megadott RGB értékeket reggel 06: 30 -kor

• 192.168.0.200/TIMER1H=99

  Az időzítő kikapcsolásához állítsa az időzítő óráját 99 -re. Az RGB értékek még tárolódnak, de az időzítő nem kapcsolja be a lámpákat, ha az óra 99 -re van állítva

• A lámpának négy egyedi időzítője van. Módosítsa a "TIMER1" értéket a "TIMER2", "TIMER3" vagy "TIMER4" értékre a többi beépített időzítő beállításához.

Ezek a jelenleg beépített parancsok. Ha van valami jó ötlete az új parancsokhoz, amelyeket az arduino kódba vagy a távoli alkalmazásba építhet, hagyjon megjegyzést!

9. lépés: Távirányító

Kattintson ide az alkalmazás letöltéséhez. A beállítás rendkívül egyszerű, csak adja meg az intelligens lámpa IP -címét, és válassza ki, hogy csak RGB LED -eket vagy RGB + meleg és hideg fehér LED -eket szeretne vezérelni.

Amint azt az előző lépésben kifejtettük, most már tudja, hogy az alkalmazás milyen üzenetprotokollot használ. Http GET kérést küld az URL -ekkel. Ez azt jelenti, hogy saját mikrovezérlő áramkört is létrehozhat, és továbbra is ezzel az alkalmazással vezérelheti a saját fejlesztésű funkciókat.

Mivel nagyon mélyen megvizsgáltuk az üzenetprotokollot, az intelligens lámpát bármivel vezérelheti, amely képes a http GET kérés küldésére. Ez a telefon vagy a számítógép bármely böngészőjét, vagy intelligens otthoni eszközöket vagy asszisztenseket jelent, mint például az Alexa vagy a Google Segéd.

A Tasker egy olyan alkalmazás, amely alapvetően lehetővé teszi olyan feltételek megteremtését, amelyek segítségével bármihez közel lehet irányítani. Ezt használtam az okos lámpa villogására az értesítés színével, amikor megkaptam a telefonomat. Beállítottam a Taskert is, hogy teljesen felkapcsolja a lámpákat, amikor a telefon hétköznap 16:00 után csatlakozik az otthoni WiFi -hez. Ez azt jelenti, hogy a világítás automatikusan felkapcsol, amikor hazaérek az iskolából. Nagyon jó, hogy automatikusan felkapcsolva világítsunk!

10. lépés: 3D nyomtatás

Maga a lámpatartó szinte teljesen kinyomtatható támaszok nélkül. Az egyetlen alkatrész, amely valóban támogatást igényel, a PCB -vel való párosításra szolgáló csapok. Ezért csak ezekhez a csapokhoz tettem elérhetővé az stl -t apró tartószerkezettel és anélkül. Ennek az egyéni támogatásnak az az előnye, hogy a nyomtatás sokkal gyorsabb! És csak azokon az alkatrészeken kapunk nyomtatási támogatást, amelyekre valóban szükség van.

A.stl fájlokat innen töltheti le

11. lépés: Hozd össze az egészet

A 3D nyomtatás után indítsa el a nyomtatási támogatás eltávolítását. A tápkábelek külön csatornákba kerülnek és össze vannak kötve. Ez a csomó feszültségmentesítést hoz létre, megakadályozva a kábelek szakadását a NYÁK -ból. Forrasztja a tápkábeleket a NYÁK hátoldalára, és győződjön meg róla, hogy a polaritás megfelelő!

A vezérlő NYÁK -ot ezután egy darab szalaggal rögzítik, hogy a burkolat belsejében egy síkban maradjon. A LED -es nyomtatott áramköri lapot egyszerűen a helyére lehet helyezni, ahol önállóan simul a tokhoz.

12. lépés: A lámpa felakasztása

Sok lehetőség van a lámpa falra akasztására. Mivel lehet, hogy folyamatosan frissítem a kódot a lámpa javítása érdekében, időről időre le akartam venni a lámpát. Használhat forró ragasztót, de javaslok kétoldalas ragasztót. A legjobb, ha vastag és habos kétoldalas szalagot használ, mivel ez tartja a legjobban a lámpát a texturált falhoz képest.

13. lépés: Kész

Ha a lámpa fel van állítva a falon, és készen áll a parancsok elfogadására, ez azt jelenti, hogy kész!

A LED panelt úgy döntötték, hogy a fény egyenletesen oszlik el a helyiségben. Szép kiegészítője minden munkaterületnek, és az otthoni automatizálással való integráció nagy plusz. Nagyon szeretem az RGB színek beállítását, valamint a hideg és meleg fény közötti fehér egyensúly beállítását. Stílusosan néz ki, és nagy segítség a környezeti vagy munkahelyi lámpák beállításához, hogy megfeleljen a pillanatnyi világítási igényeimnek.

Gratulálunk, most nagyot ugrott az IoT és az otthoni automatizálás világában!