DIY Dashbutton dla Internetu Rzeczy: 6 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

Hej twórcy, to twórca moekoe!

W tym Instruktażowym chcę pokazać, jak wnieść więcej komfortu i luksusu do swoich domów. Czytając tytuł, można się domyślić, co tu zbudujemy. Każdy, kto choć raz odwiedzi sklep internetowy amazon, zostanie skonfrontowany z tym drobiazgiem zwanym amazon dashbutton. Dzięki tym urządzeniom zasilanym bateryjnie, które można umieścić w dowolnym miejscu w domu, można zmienić zamówienie określonego produktu za pomocą jednego naciśnięcia przycisku.

W ten sposób zrobimy coś podobnego, ale bez przestawiania czegokolwiek na amazon. Będziemy kontrolować Internet Rzeczy lub nazwijmy to Rzeczami Internetu – tylko dlatego, że IoT jest w ustach wszystkich, a Toi brzmi dla mnie bardziej wyjątkowo… A czym może być Internet Rzeczy, zależy od Ciebie. Możesz ewentualnie kontrolować wszystko, co ma przynajmniej połączenie Wi-Fi. W moim przypadku chcę kontrolować moje inteligentne urządzenia domowe, takie jak światła, grzejniki i sceny, podłączając je do mojej istniejącej platformy Apple HomeKit.

Tak więc celem tego projektu jest zbudowanie urządzenia elektronicznego z samodzielnie zaprojektowaną płytką drukowaną, która zajmuje się następującymi aspektami:

• tak proste, jak to możliwe, zawierając tylko jeden przycisk sterujący
• tak małe, jak to możliwe
• tak szybko, jak to możliwe, aby zminimalizować opóźnienia
• tak przenośny, jak to możliwe, lub nazwijmy to zasilaniem bateryjnym
• i… cóż, powinien mieć połączenie Wi-Fi

Ogólnie rzecz biorąc, wynik składa się z płytki drukowanej z regulatorem napięcia, mikrokontrolera, baterii LiPo i prostego przycisku. W krótkim czasie dwukrotnie optymalizuję płytkę deski rozdzielczej, dzięki czemu jesteśmy przy trzeciej wersji płytki do tej pory.

Jeśli chcesz zobaczyć zachowanie tej małej rzeczy, obejrzyj ten film na moim Instagramie. Istnieje wiele filmów pokazujących działanie przycisków na deskę rozdzielczą i sposób ich budowy. Tak więc dla wszystkich, którzy chcą zobaczyć więcej, wszystko znajdziesz tutaj @maker.moekoe.

Krok 1: Rzeczy, których będziesz potrzebować

Aby zbudować własny pulpit nawigacyjny IoT, potrzebujesz tylko kilku komponentów. Mimo niewielkich różnic między wersjami, część regulująca napięcie pozostaje taka sama. Do wszystkich wersji będziesz potrzebować:

• MCP1700 3, 3v regulator napięcia LDO
• Kondensatory 2x 1µF 1206 SMD

Dodatkowo dla wersji okrągłej lub prostokątnej (lewa część zdjęcia powyżej):

• PCB (wersja 1 lub 2)
• ESP8285-M3
• JST PH-2 90° złącze Lipo
• Bateria Lipo 100mAh o wymiarach 25x12mm
• Przycisk SMD 3x6mm

Lub dodatkowo dla wersji na monety (prawa część obrazka powyżej):

• PCB (wersja 3)
• ESP8266-07S
• WS2812b dioda rgb(w)
• Kondensator SMD 0, 1µF 1206
• Przycisk SMD 6x6mm
• 2450 uchwyt na monety
• Bateria pastylkowa LIR2450

Oczywiście możesz pomyśleć o małej obudowie na deskę rozdzielczą. Prosty pomysł można znaleźć w piątym kroku tej instrukcji.

Krok 2: Płytka drukowana

Kiedy zaczynałem z tym dashbuttonem, stworzyłem wersję pcb bez żadnych specjalizacji - tylko łącząc kilka części ze ścieżkami elektrycznymi. Nie poleciłbym tej wersji, ponieważ była to pierwsza wersja robocza i nie jest rozwijana tak, jak inne. Oto krótkie podsumowanie wszystkich trzech wersji:

Wersja 1 była moją pierwszą ostateczną wersją roboczą, która wymaga optymalizacji. Może zaktualizuję to w przyszłości, ale już działa. PCB ma wymiary zewnętrzne 24x32mm. Zasilany jest małą baterią LiPo i ma tylko regulator napięcia do zasilania ESP8285-M3. Bateria przykleja się dwustronną taśmą na spodzie deski rozdzielczej.

Wersja 2 składa się z innego zewnętrznego kształtu płytki drukowanej. Jest okrągły o średnicy 30 mm i obejmuje płaszczyznę uziemiającą na 2/3 powierzchni. Druga trzecia to antena mikrokontrolera i nie powinna nachodzić na żadne ślady ani sygnały uziemienia, aby zmniejszyć zakłócenia. Schemat jest taki sam jak w wersji pierwszej. I podobnie jak wersja pierwsza bazuje na ESP8285-M3.

Wersja 3 ma również inny kształt zewnętrzny. Główna różnica polega na tym, że jest zasilany standardową baterią LIR2450, którą można łatwo wymienić, jeśli się wyczerpie, dlatego płytka PCB musi być nieco większa niż w innych wersjach. Dodatkowo składa się z WS2812b rgb(w) do informowania o różnych rzeczach. Ponadto, w przeciwieństwie do dwóch pozostałych wersji, jest oparty na ESP8266-07S.

Wystarczy więc wybrać wersję z załączonych plików i złożyć zamówienie w ulubionej firmie PCB.

Zdecydowanie polecam wersję drugą, ponieważ jest najbardziej rozbudowana ze wszystkich, a mały rozmiar zaledwie 30mm jest moim zdaniem bardzo przydatny. Jeśli chcesz mieć więcej funkcji w tym drobiazgu, zapoznaj się z wersją trzecią, ale ta wersja jest nadal w toku i może wymagać optymalizacji w niektórych aspektach…

Krok 3: Uzupełnij swoją płytkę drukowaną

Jeśli trzymasz w rękach swoją płytkę PCB, czas przylutować do niej komponenty. Aby to zrobić, możesz użyć dowolnej technologii. W moim przypadku lutowałem elementy pastą lutowniczą i technologią rozpływową. Do tego będziesz potrzebować pasty lutowniczej w strzykawce, stacji do lutowania rozpływowego (lub czegoś w rodzaju pistoletu na gorące powietrze) lub piekarnika. Jak pokazano na tym filmie (dla wersji drugiej) lub na powyższym filmie (dla wersji trzeciej), musisz dozować trochę pasty lutowniczej do każdego padu drutu smd przed umieszczeniem komponentów w przewidzianej dla niego przestrzeni. Na filmie dla wersji drugiej pokazano go z półautomatycznym dozownikiem i placerem, ale zastosowane elementy są na tyle duże, że można je całkowicie ręcznie przylutować, jak pokazano na górnym filmie dla wersji trzeciej.

Następnie możesz włożyć płytkę PCB do piekarnika lub przylutować ją wybraną technologią. Ten proces jest również pokazany jako timelapse w górnym filmie.

Oczywiście powinno to być również możliwe przy użyciu zwykłej lutownicy, ale myślę, że nie będzie to najłatwiejszy sposób i trzeba być bardzo cierpliwym.

Krok 4: Flashowanie ESP

Flashowanie mikrokontrolera na płytce może nie być najłatwiejszą częścią. Ale w związku z tym, aby deska rozdzielcza była jak najmniejsza, jest na nim również jak najmniej elementów. Aby to sflashować, są trzy ważne rzeczy, z których powinieneś skorzystać.

• Zworkę GPIO0 (PROG dla wersji 3) należy skrócić, aby wprowadzić ESP w tryb programowania. Pamiętaj, że mikrokontroler nie wystartuje jak zwykle ze skróconym padem GPIO0/PROG.
• Musisz podłączyć cztery pady przewodów (3, 3v - gnd - rx - tx) do zewnętrznego adaptera FTDI. Dzięki temu nie musisz lutować do niego niektórych przewodów. Ponieważ wyrównałem cztery druciane pady w siatce 2,54 mm, możesz wziąć 4-pinowy pinheader, podłączyć go kablami połączeniowymi do adaptera FTDI i docisnąć do drucianych padów podczas przesyłania szkicu. A ponieważ obraz jest wart więcej niż tysiąc słów, dodałem jeden obrazujący ten proces.
• Zaraz po pojawieniu się komunikatu o wgraniu w Arduino IDE należy raz nacisnąć przycisk resetowania (jest to TEN przycisk - jedyny przycisk na desce rozdzielczej). Następnie niebieska dioda LED na ESP powinna migać kilka razy, aż zacznie migać stale, podczas gdy pasek przesyłania wewnątrz Arduino IDE się zapełni.

Mój dashbutton jest zintegrowany z platformą Apple HomeKit, aby kontrolować różne rzeczy w moim domu. Nie będę wchodzić w szczegóły, jak go zainstalować ani jak działa, ponieważ wykraczałoby to poza zakres. Jeśli chcesz zrobić to w ten sam sposób, możesz odwołać się do niesamowitej pracy KhaosT, który pracował nad implementacją node.js serwera pomocniczego HomeKit, z którego również korzystałem. Dla tych, którzy będą z niego korzystać, załączyłem plik Dashbutton_accessory.js.

Możliwe jest jednak zintegrowanie przycisków z inną istniejącą aplikacją inteligentnego domu, a nawet więcej. Załączony kod Arduino współpracuje z MQTT, który będzie działał z niemal każdą implementacją inteligentnego domu.

Jeśli chcesz zacząć od dołączonego kodu Arduino, po prostu dodaj swoje dane uwierzytelniające Wi-Fi i adres IP brokera MQTT w następujących wierszach kodu:

const char* ssid = "XXX";

const char* hasło = "XXX"; const char* mqtt_server = "192.168.2.120";

Szkic po prostu budzi ESP z trybu głębokiego uśpienia po jednokrotnym naciśnięciu przycisku resetowania. Następnie połączy się z określoną siecią Wi-Fi, a także z brokerem MQTT, zanim opublikuje prostą wiadomość (np. pojedynczą „1”) do zdefiniowanego tematu. Następnie ESP wraca do trybu głębokiego uśpienia. Jeśli twoja sieć będzie niedostępna dla ESP, po sześciu sekundach wróci do trybu głębokiego uśpienia, ale oczywiście bez publikowania czegokolwiek. Ma to na celu zapobieganie szybkiemu rozładowywaniu się baterii.

Krok 5: Wydrukuj obudowę

Po dojściu do tego kroku przycisk powinien już działać. Ale powinien mieć małą obudowę, aby zapobiec uszkodzeniom PCB lub elektroniki. Oczywiście jest to twórcza część tego Instructable. Tak więc, jeśli chcesz, możesz zaprojektować własną obudowę i wydrukować ją na drukarce 3D, tak jak ja. Możesz zacząć od zera lub skorzystać z mojego etui i dodać kilka modyfikacji. Oczywiście obudowę można znaleźć na Thingiverse, ale załączam pliki również tutaj.

Sprawa lub - żeby być dokładniejszym - pokrywa do wersji 3 nie jest jeszcze gotowa, ale jak najszybciej ją zaktualizuję.

Krok 6: Baw się i bądź kreatywny

Miejmy nadzieję, że teraz możesz przełączać światła jednym naciśnięciem przycisku!

Przynajmniej moje obliczenia wykazały, że pojemność baterii w wersji pierwszej i drugiej wyniesie do 150 dni przy następujących wartościach:

• Pojemność LiPo 105 mAh
• prąd obciążenia 70mA
• prąd głębokiego snu 20µA
• czas na publikację 3 sekundy
• interwał przycisków 2 na godzinę (to więcej niż kiedykolwiek osiągnie, jak sądzę)
• współczynnik utraty baterii 30% (również bardzo wysoki)

Żywotność baterii w wersji 3 powinna być co najmniej taka sama, podczas gdy ma pojemność 120 mAh. Ma jednak na pokładzie diodę ws2812, która również będzie pobierać prąd.

Teraz to zależy od Ciebie! Mam nadzieję, że podobało ci się czytanie tego Instruktażu, a może podobało ci się budowanie tak ładnego drobiazgu.

Ten, a nawet inne fajne projekty można znaleźć na mojej stronie GitHub Page makermoekoe.github.io. Aby uzyskać najnowsze aktualizacje, możesz śledzić mnie na Instagramie.

Jeśli masz jakieś sugestie lub coś jest dla Ciebie niejasne, możesz zapytać mnie w komentarzach poniżej lub napisać do mnie krótką wiadomość.

Pozdrowienia

twórca moekoe