سنسور درب و قفل باتری شارژی ، خورشیدی ، ESP8266 ، ESP-Now ، MQTT: 4 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:51

در این دستورالعمل به شما نشان می دهم که چگونه یک سنسور مجهز به باتری را برای نظارت بر وضعیت در و قفل سوله دوچرخه از راه دور ساخته ام. من برق اصلی ندارم ، بنابراین از باتری تغذیه می کنم. باتری توسط یک پنل خورشیدی کوچک شارژ می شود.

این ماژول برای عملکرد کم قدرت طراحی شده است و با ESP-07S در خواب عمیق کار می کند که از خواب بیدار می شود و موقعیت قفل و درب را هر دقیقه بررسی می کند. با این حال ، هنگامی که در باز می شود ، ماژول توسط یک مدار سخت افزاری ساده بیدار می شود تا بلافاصله اطلاعات "درب باز" ارسال شود. ماژول از طریق ESP-Now ارتباط برقرار می کند ، که در آن زمان انتقال بسیار کوتاه است و فقط به مقدار کمی انرژی نیاز دارد.

اتوماسیون خانه من که روی Openhab و Mosquitto کار می کند ، پیام ها را مدیریت می کند و در صورت روشن بودن زنگ هشدار ، پیام هشداردهنده ای را از طریق تلگرام برای من ارسال می کند.

تدارکات

همه اجزا از Aliexpress خریداری می شوند.

• ماژول ESP-07S برای اتصال آسان آنتن خارجی برای افزایش برد ESP-Now انتخاب شده است.
• برد شارژر TP4056 با محافظت از باتری
• باتری 18650 LiPo
• سوئیچ نی (NO برای نظارت بر موقعیت درب)
• سوئیچ تماس (موقعیت قفل مانیتور)
• پنل خورشیدی (6 ولت ، 0.6 وات)
• ترانزیستورها ، مقاومتها ، دیودها ، کانکتورها (شماتیک را ببینید)

مرحله 1: سخت افزار

شماتیک ساخته شده به عنوان یک تصویر گنجانده شده است. ابتدا مدار را روی تخته نان نمونه اولیه کردم. سپس همه اجزا را روی یک تخته پرفیوژن لحیم کردم.

من از یک ماژول ESP-07S ESP8266 استفاده می کنم زیرا دارای اتصال برای آنتن خارجی است. از آنجا که سوله دوچرخه من بیرون است ، سیگنال WiFi باید از دیوار بتنی عبور کند. متوجه شدم که یک آنتن خارجی محدوده ESP-Now را به شدت افزایش می دهد. کاملاً منطقی است ، زیرا سیگنال WiFi است.

برای سنسور درب از سوئیچ نی با اتصالات botn NO و NC استفاده کردم. هنگامی که در بسته است ، آهن ربا متصل به سوئیچ را باز می کند. ماژول هر 60 ثانیه در و وضعیت قفل را بررسی می کند ، اما وقتی در باز می شود ، می خواهم بلافاصله به من اطلاع داده شود ، بنابراین یک مدار تنظیم مجدد را اجرا کردم ، به زیر مراجعه کنید.

برای سنسور قفل از یک سوئیچ تماس با اتصالات botn NO و NC استفاده کردم. وقتی قفل بسته می شود ، پین قفل سوئیچ را باز می کند. بنابراین ، هم سنسور درب و هم سنسور قفل معمولاً باز شده اند (NO).

باتری از طریق برد شارژر TP4056 با حفاظت از باتری متصل به یک پنل خورشیدی کوچک 6 ولت شارژ می شود.

برخی از قسمتهای مدار را در زیر توضیح خواهم داد.

تنظیم مجدد مدار

مدار بازنشانی با 2N7000 Mosfet به پین تنظیم مجدد ESP8266 متصل است. اگر در بسته است ، تماس باز است ، هم دروازه و هم منبع ترانزیستور بالا هستند و mosfet خاموش است. خازن متصل به دروازه دارای بار مثبت است. ESP8266 نی نی GPIO12 را به عنوان HIGH = بسته می کند.

هنگامی که در باز می شود ، منبع mosfet به زمین متصل می شود. از آنجا که دروازه بالا است ، mosfet روشن می شود و پین تنظیم مجدد را به زمین می کشد ، که منجر به تنظیم مجدد ESP8266 می شود. خازن از طریق R7 تخلیه می شود و سپس mosfet را خاموش می کند. برای مشاهده نبض کم 50 میلی ثانیه ، تصویر اسکیلوسکوپ من را مشاهده کنید. پس از نبض ، ESP8266 بوت می شود. ESP8266 نی نی GPIO12 را به صورت LOW = باز می کند.

هنگامی که درب دوباره بسته می شود ، مقاومت R6 منبع و GPIO12 را به سمت بالا می کشد.

نظارت بر باتری

ولتاژ باتری از طریق تقسیم ولتاژ بین VBat و GND خوانده می شود. با این حال ، من نمی خواهم یک اتصال دائمی بین VBat و GND وجود داشته باشد ، زیرا باتری را خالی می کند. بنابراین من یک mosfet کانال P را در قسمت بالای تقسیم ولتاژ قرار دادم و دروازه mosfet کشیده شده است ، بنابراین mosfet خاموش است. فقط وقتی GPIO14 کم است ، mosfet روشن می شود و ESP8266 می تواند ولتاژ را با ADC کنترل کند.

مرحله 2: نرم افزار

ماژول ESP8266 بیشتر در حالت خواب عمیق است تا در مصرف برق صرفه جویی شود.

هر 60 ثانیه ، ماژول با WiFi غیر فعال می شود و موقعیت قفل و در را اندازه گیری می کند و بررسی می کند که آیا این موقعیت ها در مقایسه با مقادیر ذخیره شده در حافظه RTC تغییر کرده است یا خیر. اگر موقعیتی تغییر کرده باشد ، ماژول برای حداقل زمان می خوابد و با WiFi فعال می شود تا موقعیت جدید را از طریق ESP-Now ارسال کند. و البته موقعیت های جدید در حافظه RTC ذخیره می شوند. اگر چیزی تغییر نکرده است ، ماژول فقط دوباره می خوابد و با WiFi خاموش بیدار می شود.

به دستورالعمل دیگر من مراجعه کنید که در آن نحوه استفاده از ESP-Now برای انتقال پیام و تبدیل آنها به پیامهای MQTT را توضیح می دهم.

اگر "OTA-circuit" به صورت دستی از طریق یک بلوز بسته شود ، ماژول بیدار می شود و به شبکه WiFi من متصل می شود تا منتظر به روزرسانی OTA از طریق ESP8266HTTPUpdateServer باشید.

هر 30 دقیقه ولتاژ باتری اندازه گیری و منتشر می شود.

به عنوان یک ماشین دولتی عمل می کند. حالتها در برنامه ای که در Github من منتشر شده است تعریف شده است.

STATE_CHECK: با خاموش شدن رادیو (وای فای خاموش) بیدار شوید ، فقط بررسی کنید آیا چیزی تغییر کرده است یا خیر

STATE_INIT: با روشن بودن رادیو (وای فای روشن) از خواب بیدار شوید و حالت قفل و در را منتقل کنید

STATE_DOOR: با روشن شدن رادیو از خواب بیدار شوید ، دفعه بعد که بوت شد زمان در را منتشر کنید

STATE_LOCK: با روشن بودن رادیو از خواب بیدار شوید ، دفعه بعد که راه اندازی شد lockstate را منتشر کنید

STATE_VOLTAGE: با روشن شدن رادیو از خواب بیدار شوید ، دفعه بعد که بوت شد ولتاژ را منتشر کنید

STATE_OTA 5: با روشن شدن رادیو از خواب بیدار شوید ، به حالت OTA بروید

مرحله 3: جمع آوری

من از پایانه های پیچی و اتصالات DC مرد یا زن استفاده می کنم تا بتوانم پروژه خود را جمع آوری و جدا کنم. همه قطعات را در یک جعبه ABS کوچک قرار می دهم ، تصاویر را ببینید. من قطعات را در نوار کپتون برای عایق الکتریکی قرار دادم

پنل خورشیدی را از طریق یک دوشاخه DC نر (5.5 2. 2.1) با دیود 1N5817 که دارای ولتاژ پایین کم است ، وصل می کنم.

سوئیچ نی در جعبه چسبانده می شود و آهن ربا در موقعیت مناسب روی در چسبانده می شود.

مخاطب قفل از کنار وارد شده است ، تصویر را ببینید.

مرحله 4: ماژول کار

داده های دریافتی توسط اتوماسیون خانه Openhab من خوانده می شود. من دوست دارم ، می توانم فایل های Openhab را ارسال کنم.

نظارت می کنم:

• ولتاژ باتری (با پشتکار بنابراین ولتاژ را در طول زمان در یک نمودار می بینم).
• موقعیت در و قفل.
• زمان تغییر موقعیت

به این ترتیب ، وقتی به رختخواب می روم ، به راحتی می بینم که آیا همه سوله ها قفل شده اند یا خیر.

در ابتدای استفاده ، باتری در یک روز روشن شارژ شد و پس از یک هفته یا بیشتر باتری tge به طور کامل شارژ شد. در پاییز ، باتری همچنان شارژ است. ظاهراً این ماژول بسیار اقتصادی است و از انرژی بسیار کمتری نسبت به تولید پنل خورشیدی کوچک استفاده می کند. باتری قوی احتمالاً برای چند ماه تاریکی قدرت دارد. اجازه دهید ببینیم این ماژول در زمستان چگونه کار می کند ، در حالی که دمای سوله بسیار پایین تر است.