Rangkaian Stesen Sensor untuk Lampu dan Kawalan Keselamatan: 5 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:09

Dengan rangkaian stesen sensor ini dikonfigurasi dalam mod master / slave, anda akan dapat melakukan pencahayaan dan kawalan keselamatan di rumah anda. Stesen sensor ini (Node01, Node02 dalam projek ini) dihubungkan ke stesen induk (Node00) yang disambungkan ke rangkaian wifi tempatan anda. Saya telah memasang Node01 di bilik simpanan saya dan Node02 di garaj saya mengawal lampu dan gerakan. Stesen induk dipasang di ruang makan kami yang dihubungkan dengan penghala wifi kami. Saya telah memasang loceng di garaj dan sedikit bel di stesen induk untuk berbunyi apabila gerakan dikesan oleh beberapa stesen sensor di rangkaian.

Ciri utama rangkaian adalah:

• Adalah mungkin untuk mengkonfigurasi rangkaian dengan lebih dari dua stesen sensor (stesen hamba) (Node01, Node02, Node03,….)
• Oleh kerana penggunaan transceiver tanpa wayar dengan antena, rangkaian dapat merangkumi kawasan yang luas
• Anda boleh mengawal keseluruhan rangkaian dari telefon bimbit
• Kirim e-mel (akaun Gmail) apabila gerakan dikesan dan mod penggera diaktifkan. Oleh itu, jika anda mengaktifkan pemberitahuan push Gmail di telefon bimbit anda, anda akan mengetahui kapan pergerakan dikesan di rangkaian anda

untuk tujuan domotik:

• Hidupkan lampu ketika gerakan dikesan / hidupkan selalu lampu (untuk seluruh rangkaian atau untuk setiap stesen hamba)
• Tukar masa dalam beberapa minit lampu menyala setelah gerakan dikesan untuk setiap stesen hamba

untuk tujuan keselamatan:

• Aktifkan dan matikan mod penggera
• Setiap stesen hamba dapat mengirim isyarat ke stesen induk (Node00) apabila mod penggera diaktifkan dan gerakan dikesan
• Stesen induk dapat mengaktifkan loceng dan menghantar e-mel apabila salah satu isyarat ini diterima dari mana-mana stesen hamba dan mod penggera diaktifkan. Stesen induk (Node00) disambungkan ke internet menggunakan sambungan wifi untuk mengawal keseluruhan sistem menggunakan telefon bimbit. Ia dikonfigurasi seperti WifiWebServer

Langkah 1: Senarai Bahan

Senarai bahan yang telah saya gunakan untuk membina Node01 dan Node02 (stesen hamba) adalah seperti berikut:

• Papan Mega 2560 R3
• Sokongan plastik untuk MEGA 2560 R3
• Sensor PIR HC-SR501
• Sokongan plastik untuk HC-SR501
• Relay 5V
• Modul Pemancar Tanpa Wayar 2.4G 1100m NRF24L01 + PA + LNA dengan Antena LKY67
• Penyesuai 8Pin NRF24L01 (untuk meningkatkan ciri NRF24L01)
• Bekalan Kuasa HLK-PM01 AC DC 220V hingga 5V Mini

Senarai bahan untuk membina Node00 (stesen induk) adalah seperti berikut:

• Papan Mega 2560 R3
• Sokongan plastik untuk MEGA 2560 R3
• Modul WiFi NodeMCU Lua Amica V2 ESP8266
• Modul Pemancar Tanpa Wayar 2.4G 1100m NRF24L01 + PA + LNA dengan Antena LKY67
• Papan penyesuai 5v-3.3v VCC untuk NRF24L01 (untuk meningkatkan ciri NRF24L01)
• Penyesuai AC-DC, 9V, 1A (2, 1 mm x 5, 5mm)

Lebih-lebih lagi saya telah menggunakan bahan berikut:

• Konektor PCB 2 Pin 5 mm
• Wayar pelompat
• Breadboard MB-102 (800 kenalan)
• Mini Solderless Breadboard 170 kenalan
• Set led dan rintangan
• Papan PCB
• Kit Besi Pematerian Timah
• Pistol gam
• Metakrilat telus
• Loceng

Langkah 2: Cara Menghubungkan dan Mengatur Program Node01 dan Node02 (Slave Stations)

Untuk memprogramkan lakaran "SlaveSation.ino", saya memerlukan perpustakaan RF24 dan perpustakaan Rangkaian RF24.

Dalam carta alir di atas, anda dapat melihat logik stesen sensor dan mesej yang ditukar antara stesen sensor hamba dan stesen induk.

Sebelum memuatkan lakaran, anda harus mengkonfigurasi alamat nod hamba dalam format oktal

const uint16_t this_node = 01; // Alamat simpul kami dalam format oktal (hamba): 01, 02, 03…

Makna led di setiap stesen hamba adalah sebagai berikut:

• Biru dipimpin. Ia akan menyala semasa pin sensor PIR tinggi.
• Hijau dipimpin. Ia akan menyala apabila penggera disambungkan.

Langkah 3: Cara Menyambung dan Mengatur Program Node00 (Master Station)

Di stesen Node00 kita dapat menemui dua papan yang berbeza:

• Papan MEGA 2560 R3. Peranti ini digunakan untuk menerima mesej dari stesen hamba ketika gerakan dikesan menggunakan komunikasi tanpa wayar. Ia akan mengaktifkan loceng apabila pergerakan dikesan dan penggera disambungkan. Untuk menghentikan loceng hanya putuskan mod penggera. Lebih-lebih lagi ia menghantar mesej kepada hamba stesen dari NodeMCU untuk mengaktifkan atau melumpuhkan pengesanan gerakan, untuk selalu menyalakan lampu, untuk selalu mematikan lampu,…
• Papan NodeMCU Lua Amica V2 ESP8266. Ia berfungsi seperti Pelayan Web Wifi untuk menghantar dan menerima perintah dari tempat terpencil menggunakan halaman Web di telefon bimbit. Lebih-lebih lagi menghantar mesej e-mel apabila gerakan dikesan dan mod penggera diaktifkan.

Kedua-dua peranti diprogramkan untuk berkomunikasi antara satu sama lain dalam konfigurasi Master (NodeMCU) / Slave (MEGA) melalui protokol bersiri I2C menggunakan Perpustakaan Kawat. Protokol I2C melibatkan penggunaan dua baris untuk mengirim dan menerima data: pin jam bersiri (SCL) dan pin data bersiri (SDA) di mana data dihantar antara kedua-dua peranti.

Seperti yang anda lihat dalam lukisan, dua pin untuk komunikasi I2C di papan MEGA 2560 R3 adalah:

1. SDA -> pin 20 SDA
2. SCL -> pin 21 SCL

dan yang lain di NodemMCU adalah:

1. SDA -> pin digital 1
2. SCL -> pin digital 2

Sebelum memuatkan lakaran untuk ESP8266, anda perlu memasang papan ESP8266. Untuk melakukan itu, anda perlu memasukkan "https://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json" ke dalam "URL Pengurus Papan Tambahan" di tetingkap pilihan di Arduino IDE. Selepas itu anda perlu membuka pengurus papan dan memasang "esp8266"

Saya menggunakan penyesuai bekalan kuasa luaran (9V, 1A) untuk papan MEGA 2560 R3 (soket kuasa DC, 2, 1mm x 5, 5 mm) dan saya menyambungkan papan NodeMCU ke pin 3V3 pada papan MEGA.

Langkah 4: WifiWebServer (NodeMCU di Master Station)

Sketsa yang dimuat ke dalam NodeMCU (Node00 atau stesen induk) dikonfigurasi seperti WebServer yang disambungkan ke rangkaian wifi rumah anda. Anda boleh mengakses dari jauh jika anda mengkonfigurasi pemajuan port di penghala anda.

Sebelum memuatkan lakaran WifiWebServerV3.ino ke NodeMCU, anda perlu melakukan perkara berikut:

1. Kemas kini port yang akan anda konfigurasikan di router anda (port forwarding) untuk mengakses jarak jauh ke NodeMCU
2. Kemas kini pengguna dan kata laluan untuk mengakses rangkaian wifi rumah anda
3. Kemas kini log masuk dan kata laluan akaun Gmail anda untuk menghantar e-mel apabila gerakan dikesan dan penggera disambungkan
4. Kemas kini alamat e-mel di mana anda akan menerima e-mel

Untuk mengemas kini pengguna, kata laluan dan port yang akan digunakan pelayan untuk didengarkan, anda harus mencari kod berikut dalam lakaran WifiWebServerV3.ino dan mengemas kini:

const char * ssid = "*** ssid anda ***";

const char * password = "*** kata laluan anda ***"; Pelayan WiFiServer (80);

Untuk mengemas kini alamat e-mel di mana anda akan menerima e-mel anda perlu mencari kod berikut dan mengemas kini:

const char * to_email = "*** alamat e-mel di mana anda akan menerima mesej ***";

Untuk mengemas kini pengguna dan kata laluan akaun Gmail anda untuk menerima e-mel, anda harus mencari kod berikut dalam fail "Gsender.h" dan memperbaruinya:

const char * EMAILBASE64_LOGIN = "*** pengekodan alamat e-mel anda dalam BASE64 ***";

const char * EMAILBASE64_PASSWORD = "*** kod kata laluan anda dalam BASE64 ***"; const char * FROM = "*** alamat e-mel anda ***";

Untuk mengekod atau menyahkod data dalam BASE64 saya telah menggunakan www.base64encode.org

Sekiranya anda memerlukan lebih banyak maklumat mengenai menghantar dan menerima e-mel dengan ESP8266 terdapat "Instructable" mengenainya di sini

Setelah anda dapat melakukannya, anda boleh menguji sambungan di penghala anda. Sekiranya peranti disambungkan, anda perlu menempah alamat IP yang ditetapkan ke peranti ini. Selain itu, adalah idea yang baik untuk berbincang dengan penyedia Internet anda untuk menetapkan alamat IP statik pada penghala anda.

Untuk mengakses halaman web di dekat penghala wifi anda, cukup ketikkan alamat IP tempatan yang diberikan oleh penghala anda mengikuti port yang anda gunakan di navigator web. Contohnya: 192.168.40.15:800. Sekiranya anda cuba mengakses dari jauh, anda perlu mengetik alamat IP penghala anda mengikuti port yang anda gunakan seperti di atas.

Halaman web yang saya tunjukkan pada gambar diprogram untuk mengendalikan rangkaian dengan dua stesen hamba.

Sistem ini pada mulanya dikonfigurasi untuk mengendalikan maksimum 5 stesen hamba, tetapi anda boleh mengubahnya. Cuma cari kod berikut di WifiWebServerV3.ino dan SlaveStation.ino

#tentukan nombor_max_slaves 5

Halaman web pada mulanya dibahagikan dalam 4 bahagian:

1. Bahagian "Nyatakan" di mana ia menunjukkan kepada anda jika penggera disambungkan atau tidak
2. Bahagian "Kaunter penggera" di mana ia menunjukkan kepada anda jumlah pengesanan gerakan di setiap stesen hamba
3. Bahagian "Penggera" di mana anda boleh menyambungkan atau memutuskan sambungan (Sambungkan ALARM / TUTUP ALARM) penggera dan tetapkan semula kaunter penggera (RESET COUNTERS)

4. Bahagian "Pencahayaan" di mana anda boleh mengawal lampu setiap stesen hamba. Anda boleh mengawal perkara berikut:

   • Hidupkan lampu di semua stesen hamba / hidupkan lampu hanya apabila gerakan dikesan di semua stesen hamba (RANGKAIAN SELALU AKTIF / RANGKAIAN KETIKA PERGERAKAN)
   • Tukar masa dalam beberapa minit lampu menyala untuk setiap stesen hamba (NODExx ON 1 MINUTE / NODEXX ON 2 MINUTE)
   • Hidupkan lampu untuk setiap stesen hamba (NODExx SELALU AKTIF)
   • Hidupkan lampu untuk setiap stesen hamba hanya apabila gerakan dikesan (NODExx_MOV)

Anda tidak perlu mengubah apa-apa kerana ia akan berfungsi apa sahaja nama stesen hamba yang anda konfigurasikan. Lebih-lebih lagi secara automatik akan mengesan bilangan stesen hamba yang dihubungkan dalam rangkaian.

Sudah tentu, anda boleh memuat turun lakaran dan dengan mudah mengubah kod yang diperlukan untuk menunjukkan halaman kawalan web anda sendiri.

Langkah 5: Dari Permulaan …

Berikut adalah langkah-langkah yang harus anda ikuti untuk membina rangkaian anda:

1. Beli semua bahan mengikut senarai yang saya berikan dalam "Langkah 1"
2. Sambungkan komponen berikut gambar yang boleh anda muat turun dalam "Langkah 2" dan "Langkah 3"
3. Bina kotak untuk setiap stesen hamba dan stesen induk. Saya telah membina kotak metakrilat.

4. Konfigurasikan setiap stesen hamba:

   Muat turun dan muatkan lakaran "SlaveStation.ino" dalam satu papan MEGA 2560 R3. Anda hanya perlu mengedit lakaran dan mengemas kini alamat stesen hamba seperti yang anda lihat di "Langkah 2"

5. Konfigurasikan stesen induk:

   • Muat turun dan muatkan lakaran "SlaveStation.ino" dalam satu MEGA 2560 R3. Anda tidak perlu mengubah apa sahaja bilangan nod hamba di rangkaian anda. Pada mulanya lakaran dikonfigurasi untuk maksimum 5 stesen hamba.
   • Muat turun dan muatkan lakaran "WifiServerV3.ino" di NodeMCU. Anda harus mengemas kini lakaran mengikuti petunjuk dalam "Langkah 4"
6. Konfigurasikan penghala anda untuk mengakses jarak jauh ke NodeMCU (pemajuan port, IP statik…)