Senzor vrata i zaključavanje sjenica na baterije, solarni, ESP8266, ESP-Now, MQTT: 4 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:32

U ovom Instructable -u pokazat ću vam kako sam napravio senzor na baterijski pogon za nadzor vrata i zaključavanja svoje daljinske šupe za bicikle. Nemam napajanje iz mreže, zato ga napajam na baterije. Baterija se puni pomoću male solarne ploče.

Modul je dizajniran za rad s malom snagom i radi na ESP-07S u dubokom snu koji se budi i svake minute provjerava vrata i položaj zaključavanja. Međutim, kada se vrata otvore, modul se budi jednostavnim hardverskim krugom kako bi se odmah poslala informacija 'vrata otvorena'. Modul komunicira putem ESP-Now-a, u kojem je vrijeme prijenosa vrlo kratko i zahtijeva samo malu količinu energije.

Moja kućna automatizacija koja radi na Openhabu i Mosquittu obrađuje poruke i šalje mi alarmantnu poruku putem Telegrama ako je alarm uključen.

Pribor

Sve komponente se kupuju na Aliexpressu.

• Modul ESP-07S odabran je za jednostavno povezivanje vanjske antene kako bi se povećao raspon ESP-Now.
• Ploča za punjenje TP4056 sa zaštitom baterije
• 18650 LiPo baterija
• Reed prekidač (NE za nadzor položaja vrata)
• Kontaktni prekidač (položaj zaključavanja monitora)
• Solarni panel (6V, 0.6W)
• Tranzistori, otpornici, diode, konektori (vidi shemu)

Korak 1: Hardver

Izrađena shema uključena je kao slika. Prvo sam prototipirao krug na ploči. Zatim sam sve komponente lemio na perf ploču.

Koristim ESP-07S ESP8266 modul jer ima priključak za vanjsku antenu. Budući da mi je spremište za bicikle vani, WiFi signal mora proći kroz betonski zid. Otkrio sam da vanjska antena snažno povećava domet ESP-Now. Sasvim logično, budući da se radi o WiFi signalu.

Za senzor vrata koristio sam trskasti prekidač s botn NO i NC priključcima. Kad su vrata zatvorena, magnet pričvršćen za otvaranje prekidača. Modul provjerava stanje vrata i zaključavanja svakih 60 sekundi, međutim, kad se vrata otvore, želim biti odmah obaviješten, stoga sam implementirao sklop za resetiranje, vidi dolje.

Za senzor zaključavanja koristio sam kontaktni prekidač s botn NO i NC priključcima. Kad je brava zatvorena, klin za zaključavanje otvara prekidač. Dakle, i osjetnik vrata i osjetnik zaključavanja su normalno otvoreni (NO).

Baterija se puni putem ploče za punjenje TP4056 sa zaštitom baterije pričvršćenom na mali solarni panel od 6V.

U nastavku ću objasniti neke dijelove kruga.

Resetirajte krug

Krug resetiranja s 2N7000 Mosfetom spojen je na pin za resetiranje ESP8266. Ako su vrata zatvorena, kontakt je otvoren, vrata i izvor tranzistora su visoki i MOSFET je isključen. Kondenzator spojen na vrata ima pozitivan naboj. ESP8266 trska GPIO12 kao VISOKO = zatvoreno.

Kada se vrata otvore, izvor MOSFET -a je spojen na masu. Budući da su vrata visoka, MOSFET se uključuje i povlači pin za resetiranje na masu, što rezultira resetiranjem ESP8266. Kondenzator se prazni preko R7, a zatim isključuje MOSFET. Za niski puls od 50 ms pogledajte snimak zaslona mog osciloskopa. Nakon pulsa, ESP8266 se podiže. ESP8266 trska GPIO12 kao LOW = open.

Kad se vrata ponovno zatvore, otpornik R6 povlači izvor i GPIO12 prema gore.

Nadzor baterije

Napon baterije očitava se putem razdjelnika napona između VBat i GND. Međutim, ne želim trajnu vezu između VBat -a i GND -a jer prazni bateriju. Zbog toga sam stavio P-kanalni MOSFET na visoku stranu razdjelnika napona i vrata MOSFET-a su povučena, tako da je MOSFET isključen. Tek kad je GPIO14 nizak, MOSFET se uključuje i ESP8266 može povisiti napon pomoću ADC -a.

Korak 2: Softver

Modul ESP8266 uglavnom je u načinu dubokog mirovanja radi uštede energije.

Svakih 60 sekundi, modul se podiže s onemogućenim WiFi -om te mjeri položaj brave i vrata te provjerava jesu li se ti položaji promijenili u odnosu na vrijednosti pohranjene u RTC memoriji. Ako se položaj promijenio, modul spava minimalno vrijeme i budi se s omogućenim WiFi-om za slanje novog položaja putem ESP-Now. Naravno, nove pozicije pohranjene su u RTC memoriji. Ako se ništa nije promijenilo, modul samo ponovno spava i budi se s isključenim WiFi -jem.

Pogledajte moj drugi Instructable u kojem objašnjavam kako koristim ESP-Now za prijenos poruka i njihovu transformaciju u MQTT poruke.

Ako se 'OTA-krug' ručno zatvori preko kratkospojnika, modul se budi i povezuje se s mojom WiFi mrežom kako bi čekao OTA ažuriranje putem ESP8266HTTPUpdateServera.

Svakih 30 minuta mjeri se i objavljuje napon baterije.

Radi kao državni stroj. Stanja su definirana u programu koji je objavljen na mom Githubu.

STATE_CHECK: probudite se s isključenim radiom (WiFi isključen), samo provjerite je li se nešto promijenilo

STATE_INIT: probudite se s uključenim radiom (WiFi uključen) i prenesite stanje vrata i zaključavanja

STATE_DOOR: probudite se s uključenim radijem, sljedeći put kad se pokrene objavite vrata

STATE_LOCK: probudite se s uključenim radiom, sljedeći put kad se pokrene objavite lockstate

STATE_VOLTAGE: probudite se s uključenim radiom, objavite napon sljedeći put kad se uključi

STATE_OTA 5: probudite se s uključenim radiom, idite na OTA modus

Korak 3: Sastavite

Koristim vijčane stezaljke i istosmjerne muške/ženske konektore kako bih mogao sastaviti i rastaviti svoj projekt. Stavio sam sve dijelove u malu ABS kutiju, pogledajte slike. Zatvorio sam dijelove u Kaptonovu vrpcu radi električne izolacije

Solarnu ploču povezujem putem muškog istosmjernog utikača (5,5 x 2,1) s 1N5817 diodom koja ima nizak napon naprijed.

Trstični prekidač zalijepljen je u kutiju, a magnet je zalijepljen na vrata u pravom položaju.

Kontakt za zaključavanje se unosi sa strane, pogledajte sliku.

Korak 4: Radni modul

Primljeni podaci se očitavaju putem moje kućne automatizacije na Openhabu. Sviđa mi se, mogu objaviti Openhab datoteke.

Pratim:

• Napon baterije (s postojanošću pa napon s vremenom vidim u grafikonu).
• Položaj vrata i brave.
• Koliko se puta položaj mijenjao.

Na ovaj način, kad legnem u krevet, lako mogu vidjeti jesu li sve šupe zaključane.

Na početku korištenja baterija se punila svijetlog dana, a nakon otprilike tjedan dana baterija je bila potpuno napunjena. Sada u jesen, baterija ostaje napunjena. Očigledno je da je modul vrlo ekonomičan i troši mnogo manje energije nego što generira mala solarna ploča. Snažna baterija vjerojatno ima snagu za nekoliko mjeseci mraka. Da vidimo kako se modul ponaša ove zime, kada je temperatura u šupi mnogo niža.