Zasilany bateryjnie czujnik drzwi i zamka szopy, Solar, ESP8266, ESP-Now, MQTT: 4 kroki (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:27

W tej instrukcji pokazuję, jak stworzyłem czujnik zasilany bateryjnie, aby monitorować stan drzwi i blokady mojej zdalnej szopy na rowery. Nie mam zasilania sieciowego, dlatego zasilany jest bateryjnie. Akumulator jest ładowany przez mały panel słoneczny.

Moduł jest przeznaczony do pracy przy niskim poborze mocy i działa na ESP-07S w głębokim śnie, który budzi się i co minutę sprawdza położenie drzwi i zamka. Jednak po otwarciu drzwi moduł jest wybudzany przez prosty obwód sprzętowy, aby natychmiast wysłać informację o otwartych drzwiach. Moduł komunikuje się poprzez ESP-Now, w którym czas transmisji jest bardzo krótki, wymagający jedynie niewielkiej ilości energii.

Moja automatyka domowa działająca na Openhab i Mosquitto obsługuje wiadomości i wysyła alarmującą wiadomość przez Telegram, jeśli alarm jest włączony.

Kieszonkowe dzieci

Wszystkie komponenty kupowane są z Aliexpress.

• Moduł ESP-07S został wybrany do łatwego podłączenia anteny zewnętrznej w celu zwiększenia zasięgu ESP-Now.
• Płytka ładująca TP4056 z ochroną akumulatora
• 18650 akumulator LiPo
• Kontaktron (NIE, aby monitorować położenie drzwi)
• Przełącznik kontaktowy (pozycja blokady monitora)
• Panel słoneczny (6V, 0,6W)
• Tranzystory, rezystory, dioda, złącza (patrz schemat)

Krok 1: Sprzęt

Schemat powykonawczy jest dołączony jako rysunek. Najpierw wykonałem prototyp obwodu na płytce prototypowej. Następnie wszystkie elementy przylutowałem na płytce perforowanej.

Używam modułu ESP-07S ESP8266, ponieważ ma podłączenie do anteny zewnętrznej. Ponieważ moja szopa na rowery jest na zewnątrz, sygnał Wi-Fi musi przejść przez betonową ścianę. Dowiedziałem się, że antena zewnętrzna mocno zwiększa zasięg ESP-Now. Dość logiczne, bo to sygnał WiFi.

Do czujnika drzwi użyłem kontaktronu z dolnymi połączeniami NO i NC. Gdy drzwi są zamknięte, magnes przymocowany do nich otwiera przełącznik. Moduł sprawdza stan drzwi i zamka co 60 sekund, jednak gdy drzwi zostaną otwarte, chcę być natychmiast o tym poinformowany, dlatego zaimplementowałem obwód resetowania, patrz niżej.

Do czujnika blokady użyłem przełącznika stykowego z dolnymi połączeniami NO i NC. Gdy zamek jest zamknięty, kołek blokujący otwiera przełącznik. Tak więc zarówno czujnik drzwi, jak i czujnik zamka są normalnie otwarte (NIE).

Akumulator jest ładowany za pomocą płytki ładowarki TP4056 z zabezpieczeniem akumulatora przymocowanym do małego panelu słonecznego 6V.

Poniżej wyjaśnię niektóre części obwodu.

Zresetuj obwód

Obwód resetowania z 2N7000 Mosfet jest podłączony do styku resetowania ESP8266. Jeśli drzwi są zamknięte, styk jest otwarty, zarówno bramka, jak i źródło tranzystora są w stanie wysokim, a mosfet jest wyłączony. Kondensator podłączony do bramki ma ładunek dodatni. ESP8266 stroik GPIO12 jako HIGH = zamknięty.

Kiedy drzwi są otwarte, źródło mosfetu jest połączone z masą. Ponieważ bramka jest wysoka, mosfet jest włączony i ściąga pin resetujący do masy, co skutkuje resetem ESP8266. Kondensator jest rozładowywany przez R7, a następnie wyłącza mosfet. Zobacz zrzut ekranu mojego oscyloskopu dla niskiego pulsu 50 ms. Po impulsie uruchamia się ESP8266. ESP8266 stroik GPIO12 jako LOW = otwarty.

Gdy drzwi zostaną ponownie zamknięte, rezystor R6 podciąga źródło i GPIO12 w górę.

Monitorowanie baterii

Napięcie baterii jest odczytywane przez dzielnik napięcia pomiędzy VBat i GND. Nie chcę jednak stałego połączenia między VBat a GND, bo to wyczerpuje baterię. Dlatego umieściłem mosfet z kanałem P na wysokiej stronie dzielnika napięcia i bramka mosfeta jest podciągnięta, więc mosfet jest wyłączony. Dopiero gdy GPIO14 jest na niskim poziomie mosfet jest włączony i ESP8266 może odczytywać napięcie z ADC.

Krok 2: Oprogramowanie

Moduł ESP8266 w większości znajduje się w trybie głębokiego uśpienia, aby oszczędzać energię.

Co 60 sekund moduł uruchamia się z wyłączonym WiFi i mierzy pozycję zamka i drzwi oraz sprawdza, czy te pozycje zmieniły się w porównaniu z wartościami zapisanymi w pamięci RTC. Jeśli pozycja się zmieniła, moduł śpi przez minimalny czas i budzi się z włączoną funkcją Wi-Fi, aby wysłać nową pozycję przez ESP-Now. I oczywiście nowe pozycje są przechowywane w pamięci RTC. Jeśli nic nie zostało zmienione, moduł po prostu ponownie śpi i budzi się z wyłączonym WiFi.

Zobacz mój inny Instructable, w którym wyjaśniam, w jaki sposób używam ESP-Now do przesyłania wiadomości i przekształcania ich w wiadomości MQTT.

Jeśli „obwód OTA” zostanie ręcznie zamknięty za pomocą zworki, moduł budzi się i łączy z moją siecią Wi-Fi, aby czekać na aktualizację OTA przez ESP8266HTTPUpdateServer.

Co 30 minut mierzone jest i publikowane napięcie akumulatora.

Działa jak maszyna stanu. Stany są zdefiniowane w programie, który jest publikowany na moim Github.

STATE_CHECK: obudź się z wyłączonym radiem (wyłączone WiFi), po prostu sprawdź, czy coś się zmieniło

STATE_INIT: obudź się z włączonym radiem (włączone WiFi) i przesyłaj stany drzwi i zamków

STATE_DOOR: obudź się z włączonym radiem, opublikuj stan drzwi przy następnym uruchomieniu

STATE_LOCK: obudź się z włączonym radiem, opublikuj stan blokady przy następnym uruchomieniu

STATE_VOLTAGE: obudź się z włączonym radiem, opublikuj napięcie przy następnym uruchomieniu

STATE_OTA 5: obudź się z włączonym radiem, przejdź do trybu OTA

Krok 3: montaż

Używam zacisków śrubowych i złączy męskich / żeńskich DC, aby móc składać i demontować mój projekt. Wszystkie części włożyłem do małego pudełka z ABS, zobacz zdjęcia. Zamknąłem części w taśmie Kapton w celu izolacji elektrycznej

Podłączam panel słoneczny przez męski wtyk DC (5,5 x 2,1) z diodą 1N5817, która ma niskie napięcie przewodzenia.

Kontaktron jest wklejony w pudełku, a magnes przyklejony na drzwiach w odpowiedniej pozycji.

Styk zamka wprowadzany jest z boku, patrz zdjęcie.

Krok 4: Moduł roboczy

Otrzymane dane są odczytywane przez moją automatykę domową Openhab. Lubię, mogę publikować pliki Openhab.

Monitoruję:

• Napięcie baterii (z uporem więc widzę napięcie w czasie na wykresie).
• Pozycje drzwi i zamka.
• Czasy, kiedy pozycja się zmieniła.

W ten sposób, kiedy kładę się spać, mogę łatwo sprawdzić, czy wszystkie szopy są zamknięte.

Na początku użytkowania bateria była ładowana w jasny dzień, a po około tygodniu bateria była w pełni naładowana. Teraz jesienią akumulator pozostaje naładowany. Podobno moduł jest bardzo ekonomiczny i zużywa znacznie mniej energii niż generuje mały panel słoneczny. Mocna bateria prawdopodobnie ma moc na kilka miesięcy ciemności. Zobaczmy, jak moduł sprawuje się tej zimy, kiedy temperatura w szopie jest znacznie niższa.