Senzor za vrata in zaklepanje vrat na baterijah, sončni, ESP8266, ESP-Now, MQTT: 4 koraki (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:02

V tem navodilu vam pokažem, kako sem naredil senzor na baterijski pogon za spremljanje vrat in stanja zaklepanja moje daljinske lope za kolesa. Nimam napajanja iz omrežja, zato imam napajanje iz baterije. Baterijo polni majhna sončna plošča.

Modul je zasnovan za delovanje z nizko porabo energije in deluje v globokem spancu na ESP-07S, ki se zbudi in vsako minuto preveri položaj vrat in ključavnice. Ko pa se vrata odprejo, modul prebudi preprosto vezje strojne opreme, ki takoj pošlje informacije o "odprtih vratih". Modul komunicira prek ESP-Now, pri katerem je čas prenosa zelo kratek in zahteva le majhno količino energije.

Moja domača avtomatizacija, ki deluje na Openhabu in Mosquittu, obravnava sporočila in mi pošlje alarmantno sporočilo prek Telegrama, če je alarm vklopljen.

Zaloge

Vse komponente so kupljene pri Aliexpress.

• Modul ESP-07S je izbran za enostavno priključitev zunanje antene za povečanje dosega ESP-Now.
• Polnilna plošča TP4056 z zaščito baterije
• 18650 LiPo baterija
• Reed stikalo (NE za nadzor položaja vrat)
• Kontaktno stikalo (položaj zaklepanja monitorja)
• Sončna plošča (6V, 0.6W)
• Tranzistorji, upori, diode, priključki (glej shemo)

1. korak: Strojna oprema

Vgrajena shema je vključena kot slika. Najprej sem izdelal prototip vezja na plošči. Nato sem vse komponente spajkal na ploščo perf.

Uporabljam modul ESP-07S ESP8266, saj ima priključek za zunanjo anteno. Ker je moja kolesarnica zunaj, mora signal WiFi iti skozi betonsko steno. Ugotovil sem, da zunanja antena močno poveča doseg ESP-Now. Čisto logično, saj gre za signal WiFi.

Za senzor vrat sem uporabil trstično stikalo z botn NO in NC priključki. Ko so vrata zaprta, magnet, odprt odpre stikalo. Modul vsakih 60 sekund preverja stanje vrat in zaklepanja, vendar pa želim, da sem ob odpiranju vrat takoj obveščen, zato sem izvedel vezje za ponastavitev, glej spodaj.

Za senzor zaklepanja sem uporabil stikalo stikala z botn NO in NC povezavami. Ko je ključavnica zaprta, zatič odpre stikalo. Tako sta senzor vrat in senzor ključavnice normalno odprta (NO).

Baterija se polni prek polnilne plošče TP4056 z zaščito baterije, pritrjene na majhno 6V sončno ploščo.

Spodaj bom razložil nekatere dele vezja.

Ponastavi vezje

Ponastavitveno vezje z 2N7000 Mosfetom je priključeno na ponastavitveni zatič ESP8266. Če so vrata zaprta, je kontakt odprt, vrata in vir tranzistorja sta visoka in MOSFET je izklopljen. Kondenzator, priključen na vrata, ima pozitiven naboj. ESP8266 trst GPIO12 kot HIGH = zaprt.

Ko odprete vrata, je vir MOSFET priključen na ozemljitev. Ker so vrata visoka, se MOSFET vklopi in povleče zatič za ponastavitev na tla, kar povzroči ponastavitev ESP8266. Kondenzator se izprazni prek R7 in nato izklopi MOSFET. Oglejte si posnetek zaslona mojega osciloskopa za nizek impulz 50 ms. Po pulzu se ESP8266 zažene. ESP8266 trstika GPIO12 kot LOW = odprta.

Ko se vrata znova zaprejo, upor R6 potegne vir in GPIO12 navzgor.

Nadzor baterije

Napetost akumulatorja se odčita prek delilnika napetosti med VBat in GND. Ne želim pa stalne povezave med VBat in GND, ker izprazni baterijo. Zato sem na visoko stran razdelilnika napetosti postavil P-kanalni MOSFET in vrata MOSFET-a so potegnjena navzgor, zato je MOSFET izključen. Šele, ko je GPIO14 nizek, se vklopi MOSFET in ESP8266 lahko napetost zniža z ADC.

2. korak: Programska oprema

Modul ESP8266 je večinoma v načinu globokega spanja za varčevanje z energijo.

Vsakih 60 sekund se modul zažene z onemogočeno WiFi in izmeri položaj ključavnice in vrat ter preveri, ali so se ti položaji spremenili v primerjavi z vrednostmi, shranjenimi v pomnilniku RTC. Če se je položaj spremenil, modul spi najmanj časa in se zbudi z omogočeno WiFi za pošiljanje novega položaja prek ESP-Now. In seveda so novi položaji shranjeni v pomnilniku RTC. Če se nič ne spremeni, modul spet zaspi in se zbudi z izklopljenim WiFi.

Oglejte si moj drugi Instructable, v katerem razlagam, kako uporabljam ESP-Now za prenos sporočil in jih spremenim v sporočila MQTT.

Če se 'OTA-vezje' ročno zapre prek mostička, se modul prebudi in se poveže z mojim omrežjem WiFi, da počaka na posodobitev OTA prek strežnika ESP8266HTTPUpdateServer.

Vsakih 30 minut se izmeri in objavi napetost baterije.

Deluje kot državni stroj. Stanja so določena v programu, ki je objavljen na mojem Githubu.

STATE_CHECK: zbudite se, ko je radio izklopljen (WiFi izklopljen), samo preverite, ali se je kaj spremenilo

STATE_INIT: zbudite se z vklopljenim radijem (WiFi vklopljen) in prenesite stanje vrat in zaklepanja

STATE_DOOR: zbudite se z vklopljenim radiem, naslednjič, ko se zažene, objavite stanje vrat

STATE_LOCK: zbudite se z vklopljenim radiom, naslednjič, ko se zažene, objavite lockstate

STATE_VOLTAGE: zbudite se z vklopljenim radiem, pri naslednjem zagonu objavite napetost

STATE_OTA 5: zbudite se z vključenim radijem, pojdite na način OTA

3. korak: Sestavite

Uporabljam vijačne sponke in enosmerne moške/ženske konektorje, da lahko sestavim in razstavim svoj projekt. Vse dele sem dal v majhno škatlo iz ABS -a, poglejte slike. Deli sem zaprl v Kaptonov trak za električno izolacijo

Solarno ploščo povežem prek moškega vtiča DC (5,5 x 2,1) z diodo 1N5817, ki ima nizko napetost naprej.

Reed stikalo je prilepljeno v škatlo, magnet pa je prilepljen na vrata v pravem položaju.

Stik za zaklepanje je vnesen s strani, poglejte sliko.

4. korak: Delovni modul

Prejete podatke bere moja domača avtomatizacija Openhab. Všeč mi je, lahko objavim datoteke Openhab.

Spremljam:

• Napetost akumulatorja (z vztrajnostjo, zato vidim napetost skozi čas v grafu).
• Položaj vrat in ključavnice.
• Časi, ko se je položaj spremenil.

Na ta način, ko grem spat, zlahka vidim, ali so vse lope zaklenjene.

Na začetku uporabe je bila baterija napolnjena na svetel dan in čez kakšen teden je bila baterija popolnoma napolnjena. Zdaj jeseni je baterija še vedno napolnjena. Očitno je modul zelo ekonomičen in porabi veliko manj energije kot majhna sončna plošča. Močna baterija ima verjetno moč za nekaj mesecev teme. Poglejmo, kako deluje modul to zimo, ko je temperatura v lopi precej nižja.