Sensor Pintu & Kunci Shed Bertenaga Bateri, Solar, ESP8266, ESP-Now, MQTT: 4 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:07

Dalam Instructable ini saya tunjukkan kepada anda bagaimana saya membuat sensor bertenaga bateri untuk memantau status pintu dan kunci gudang basikal jauh saya. Saya mempunyai kuasa utama nog, oleh itu saya mempunyai bateri. Bateri dicas oleh panel suria kecil.

Modul ini direka untuk operasi kuasa rendah dan berjalan pada ESP-07S dalam tidur nyenyak yang bangun dan memeriksa pintu dan kunci kedudukan setiap minit. Walau bagaimanapun, apabila pintu dibuka, modul dikejutkan oleh litar perkakasan sederhana untuk segera menghantar maklumat 'pintu terbuka'. Modul berkomunikasi melalui ESP-Now, di mana masa penghantarannya sangat singkat, hanya memerlukan sedikit tenaga.

Automasi rumah saya yang berjalan di Openhab dan Mosquitto mengendalikan mesej dan menghantar mesej yang membimbangkan saya melalui Telegram jika penggera dihidupkan.

Bekalan

Semua komponen dibeli dari Aliexpress.

• Modul ESP-07S dipilih untuk penyambungan antena luaran yang mudah untuk meningkatkan julat ESP-Now.
• Papan pengecas TP4056 dengan perlindungan bateri
• Bateri LiPo 18650
• Suis reed (TIDAK untuk memantau kedudukan pintu)
• Suis kenalan (kedudukan kunci monitor)
• Panel solar (6V, 0.6W)
• Transistor, perintang, diod, penyambung (lihat skema)

Langkah 1: Perkakasan

Skema as-built disertakan sebagai gambar. Saya mula-mula membuat prototaip litar di papan roti. Kemudian saya menyolder semua komponen pada papan perf.

Saya menggunakan modul ESP-07S ESP8266 kerana mempunyai sambungan untuk antena luaran. Oleh kerana gudang basikal saya berada di luar, isyarat WiFi perlu melalui dinding konkrit. Saya mendapat tahu bahawa antena luaran sangat meningkatkan jarak ESP-Now. Cukup logik, kerana ia adalah isyarat WiFi.

Untuk sensor pintu saya menggunakan suis reed dengan sambungan botn NO dan NC. Apabila pintu ditutup, magnet yang dipasang pada suis membuka. Modul memeriksa keadaan pintu dan kunci setiap 60 saat, namun, apabila pintu dibuka, saya ingin diberitahu dengan segera, oleh kerana itu saya melaksanakan litar semula, lihat di bawah.

Untuk sensor kunci saya menggunakan suis kenalan dengan sambungan botn NO dan NC. Apabila kunci ditutup, pin kunci membuka suis. Oleh itu, sensor pintu dan sensor kunci biasanya dibuka (TIDAK).

Bateri diisi melalui papan pengecas TP4056 dengan perlindungan bateri terpasang pada panel solar 6V kecil.

Saya akan menerangkan beberapa bahagian litar di bawah.

Tetapkan semula litar

Litar ulang dengan Mosfet 2N7000 disambungkan ke pin tetapan semula ESP8266. Sekiranya pintu ditutup, kenalan terbuka, kedua-dua pintu dan sumber transistor tinggi dan mosfet dimatikan. Kapasitor yang disambungkan ke pintu mempunyai muatan positif. Batang ESP8266 GPIO12 sebagai TINGGI = ditutup.

Apabila pintu dibuka, sumber mosfet disambungkan ke tanah. Oleh kerana gerbang tinggi, mosfet dihidupkan dan menarik pin reset ke tanah, dengan hasil penyetelan semula ESP8266. Kapasitor dilepaskan melalui R7 dan kemudian mematikan mosfet. Lihat tangkapan skrin osiloskop saya untuk nadi rendah 50 ms. Selepas nadi, ESP8266 naik. Batang ESP8266 GPIO12 sebagai RENDAH = terbuka.

Apabila pintu ditutup semula, perintang R6 menarik sumber dan GPIO12 ke atas.

Pemantauan bateri

Voltan bateri dibaca melalui pembahagi voltan antara VBat dan GND. Walau bagaimanapun, saya tidak mahu sambungan kekal antara VBat dan GND, kerana bateri akan habis. Oleh itu, saya meletakkan mosfet saluran-P di bahagian tinggi pembahagi voltan dan pintu masuk mosfet ditarik ke atas, sehingga mosfet dimatikan. Hanya apabila GPIO14 rendah, mosfet dihidupkan dan ESP8266 dapat melepaskan voltan dengan ADC.

Langkah 2: Perisian

Modul ESP8266 kebanyakannya berada dalam mod tidur nyenyak untuk menjimatkan kuasa.

Setiap 60 saat, modul ini dimatikan dengan WiFi yang dilumpuhkan dan mengukur kedudukan kunci dan pintu dan memeriksa sama ada kedudukan ini telah berubah berbanding dengan nilai yang disimpan dalam memori RTC. Sekiranya kedudukan telah berubah, modul tidur untuk waktu minimum dan bangun dengan WiFi yang diizinkan untuk menghantar kedudukan baru melalui ESP-Now. Dan tentu saja kedudukan baru disimpan dalam memori RTC. Sekiranya tidak ada yang diubah, modul hanya tidur semula dan bangun dengan WiFi dimatikan.

Lihat Instructable saya yang lain di mana saya menerangkan bagaimana saya menggunakan ESP-Now untuk menghantar mesej dan mengubahnya menjadi mesej MQTT.

Sekiranya 'litar OTA' ditutup secara manual melalui pelompat, modul akan bangun dan menyambung ke rangkaian WiFi saya untuk menunggu kemas kini OTA melalui ESP8266HTTPUpdateServer.

Setiap 30 minit voltan bateri diukur dan diterbitkan.

Ia berfungsi sebagai mesin negara. Negeri-negeri ditentukan dalam program yang diterbitkan di Github saya.

STATE_CHECK: bangun dengan Radio dimatikan (WiFi dimatikan), periksa sama ada sesuatu telah berubah

STATE_INIT: bangun dengan Radio aktif (WiFi dihidupkan) dan menghantar keadaan pintu dan kunci

STATE_DOOR: bangun dengan Radio dihidupkan, terbitkan pintu depan pada masa ia dimulakan

STATE_LOCK: bangun dengan Radio dihidupkan, terbitkan lockstate lain kali ia dimulakan

STATE_VOLTAGE: bangun dengan Radio dihidupkan, terbitkan voltan pada masa ia naik

STATE_OTA 5: bangun dengan Radio aktif, pergi ke modus OTA

Langkah 3: Berkumpul

Saya menggunakan terminal skru dan penyambung lelaki / wanita DC untuk dapat memasang dan membongkar projek saya. Saya meletakkan semua bahagian dalam kotak ABS kecil, lihat gambarnya. Saya merangkum bahagian-bahagian dalam pita Kapton untuk pengasingan elektrik

Saya menyambungkan panel suria melalui palam DC lelaki (5.5 x 2.1) dengan dioda 1N5817 yang mempunyai voltan hadapan rendah.

Suis reed dilekatkan di dalam kotak dan magnet dilekatkan pada pintu pada kedudukan yang betul.

Kenalan kunci dimasukkan dari sisi, lihat gambar.

Langkah 4: Modul Kerja

Data yang diterima dibaca oleh automasi rumah Openhab saya. Saya suka, saya boleh menghantar fail Openhab.

Saya memantau:

• Voltan bateri (dengan ketekunan sehingga saya melihat voltan dari masa ke masa dalam grafik).
• Kedudukan pintu dan kunci.
• Kali ini kedudukannya telah berubah.

Dengan cara ini, ketika saya tidur, saya dapat melihat dengan mudah sama ada semua bangsal terkunci.

Pada awal penggunaan, bateri telah dicas pada hari yang cerah, dan setelah seminggu lebih kurang bateri telah dicas sepenuhnya. Sekarang pada musim luruh, bateri tetap terisi. Rupa-rupanya modul ini sangat ekonomik dan menggunakan tenaga lebih sedikit daripada panel solar kecil yang dihasilkan. Bateri beefy mungkin mempunyai kekuatan selama beberapa bulan kegelapan. Mari lihat bagaimana prestasi modul pada musim sejuk ini, ketika suhu di bangsal jauh lebih rendah.