LEIDS - Düşük Enerji IOT Kapı Sensörü: 8 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:19

LEİDS nedir?

LEIDS, ESP8266'yı temel alan bir IOT sensörüdür. Bu sensör, kapı açılıp kapandığında size bir uyarı gönderecek bir kapı sensörü oluşturmak için bu kartı, yumuşak bir kilitleme devresini, bir kamış anahtarı ve bazı mıknatısları kullanır. Bu sensör, MQTT sunucunuza, IFTTT'ye veya ESP8266'yı destekleyen diğer birçok çerçeveye bağlanabilir. Bu talimat, nerede olursanız olun mobil cihazınıza bir uyarı gönderecek bir sensörü kolayca oluşturmak için IFTTT'yi kullanacaktır. Sensör ayrıca ayrı kapılar, posta kutuları, fırınlar ve açık/kapalı veya açık/kapalı fiziksel konumu olan herhangi bir şeyden birden fazla uyarıya izin verecek şekilde ayarlanabilir. LEIDS'in avantajı, minimum güç kullanması ve yalnızca bir kapı açıkken güç kullanması, ardından kapı kapatıldığında size kapının kapandığını bildiren bir mesaj göndermesi ve kapanmasıdır. Bu, kapı açılmadığında enerji harcamadığı için modülün derin uykuya dalmasından daha iyidir.

Adım 1: Sarf Malzemeleri

Aşağıdaki listeler, bu proje için kullandığım araçları ve parçaları göstermektedir. Sensör, farklı parçalar kullanacak ve farklı görünecek/işlev görecek şekilde yeniden tasarlanabilir ve sadece benzer kavramları kullanabilir.

Aletler:

• Havya
• ESP01-UART veya Arduino Uno (ESP8266 için programlayıcı)
• 3D yazıcı (isteğe bağlı)
• Atlama kabloları (isteğe bağlı)
• Breadboard (isteğe bağlı)

Parçalar:

• ESP8266 ESP-01S x 1
• Manyetik Anahtar x 1 (tercihen NC, sadece normalde açık bulabildiğim için normalde kapalı olarak çalışması için iki mıknatıs kullanmam gerekiyor)
• AMS1117 3.3v Regülatör
• 2n3904 NPN Transistör x 1
• P-Channel Mosfet x 1 (düşük VGS, tercihen NDP6020P olan bir şey istiyoruz)
• 3.7v 100 mAh Lipo pil x 1
• Çeşitli Dirençler (100k ohm, 10k ohm, 220 ohm, 3k3 Ohm)
• 6x3mm Mıknatıslar x 2
• Çift Taraflı montaj bandı
• Tel
• Lehim
• Perfboard

3D Basılı Parçalar:

Sensör için kılıf

Adım 2: Yumuşak Kilitleme Devresi - Donanım

Kullandığım yumuşak mandal devresi, çevrimiçi bulduğum bir şemanın değiştirilmiş halidir. Ben bir uzman değilim ve bu devreyi kurmanın daha iyi yolları olduğuna inanıyorum ama benim amacım için bu devre işi yapıyor!

Çalışma şekli, kamış anahtarı bir manyetik alan tarafından kapatıldığında, NPN transistörüne akım vermesidir. NPN transistörü daha sonra akımın ESP8266'ya akmasına izin veren PNP mosfet'i topraklar. ESP8266 açılır, ESP8266'ya güç vermeye devam eden PNP mosfet'i topraklı tutmak için pinlerinden birini kullanır. Daha sonra ESP8266, görevleri ile bittiğinde, bu çıkış pinini DÜŞÜK olarak ayarlar, bu da NPN transistörünü keser ve PNP mosfet üzerindeki kapıyı kapatır.

Bunun gibi bir devre kullanılarak ESP8266 bir anahtarla çalıştırılabilir ve ardından sinyal yoluyla kendini tamamen kapatabilir. Bu, sensör kapatıldığında/kapatıldığında devrenin akım çekmemesini sağlar.

3. Adım: ESP8266 - Donanım

Kullandığım ESP8266, bir kapı (veya başka bir şey) açıldığında uyarı mesajı gönderecek ve daha sonra kapanma mesajı göndermek ve kendini kapatmak için kapının kapanmasını bekleyecek. ESP8266, yumuşak mandal devresi tarafından çalıştırılacak ve bir pimi manyetik anahtarı okumak için ve başka bir pimi kendi gücünü açık tutmak ve ardından kendini kapatmak için kullanacaktır. Küçük form faktörü nedeniyle ESP-01'leri kullanmayı seçtim. ESP, sensör "açık" ve "kapalı" olarak değiştirildiğinde bizi bilgilendirmek için bir web talebi gönderecektir. Bulduğum en kolay yöntem IFTTT ve Google Sheets kullanmaktı. Bu, aşağıdaki adımlarda açıklanmıştır.

Adım 4: Uzaktan Bildirimler için IFTTT - Bölüm 1

Bu talimatta, mobil cihazımızda uzaktan bildirimler almak için IFTTT kullanacak ve web kancaları ve google sayfaları uygulayacağız. Bu hizmetleri kullanmak için aşağıdakilere ihtiyacınız olacak:

• Google hesabı
• Bir IFTTT hesabı (Google hesabı ile giriş yapabilir/yapmalıdır)
• Mobil cihazınız için IFTTT uygulaması

Hesaplarınızı oluşturduktan/oturum açtıktan sonra iki uygulama oluşturacağız. Bu bölümün üst kısmındaki fotoğraflar, web sayfasının nasıl yönetileceğini gösterir. Aşağıdaki adımlar, olay tetiklenen istek olan ilk uygulama içindir. Bu uygulama, sensörden bir mesaj alacak ve olayı bir Google sayfaları belgesine kaydedecektir. Ardından sensörünüzün geçmişini görüntüleyebilir ve ne zaman açılıp kapandığını görebilirsiniz.

1. En üstte bulunan "Uygulamalarım" bağlantısına gidin
2. "Yeni Applet" düğmesine tıklayın
3. Mavi "+bu" düğmesine tıklayın
4. "Web kancalarını" arayın ve tıklayın
5. Bir sonraki sayfada "Web isteği al" kartını seçin
6. Ardından olay adını istediğiniz şekilde ayarlayın, ben "sensor_activated" olarak adlandırmayı seçtim.
7. Sonraki sayfada mavi "+bu" düğmesini tıklayın
8. "google sayfaları" hizmetini arayın ve seçin
9. Sonraki sayfada "E-tabloya satır ekle" işlevini seçin

10. İşlemi aşağıdaki gibi doldurun:

    • Elektronik Tablo Adı, benimkine "Sensör Geçmişi" adını verdim

    • Biçimlendirilmiş satırın aşağıdaki gibi görünmesi gerekir

      {{OccurredAt}} ||| {{Değer1}} ||| {{Değer2}}

    • Uygulamanın sensörün durumunu kaydedeceği yeri değiştirmek istemiyorsanız, son alanı olduğu gibi bırakın.
11. Ardından "Eylem Oluştur" u tıklayın
12. Son olarak, son ekranda "Bitir" e tıklayın

Şimdi çalıştığını test edelim

1. Bu bağlantıya gidin
2. Ardından "Belgeler" butonuna tıklayın (bu "Belgeler" sayfasını daha sonra tekrar kullanacağız)
3. Artık IFTTT Web kancaları uygulaması için kendi kişisel bölümünüzde olacaksınız.
4. "{event}" yazan alanı etkinliğinizin adıyla doldurun, bu durumda etkinlik adı "sensor_activated" olur
5. Şimdi "değer1" alanını doldurun, sensörünüzün konumunu tutacak olan alandır, onu "Ön kapı" ile dolduracağım
6. Şimdi "değer2" alanını doldurun, bu sensörün statüsüne sahip olacak alandır, sadece test için "açıldı" ile dolduracağım
7. Ardından mavi "Test et" düğmesini tıklayın
8. Her şey yolunda giderse, yeşil bir "Olay tetiklendi" almalısınız. üstteki mesaj
9. Şimdi, mesajınızı nasıl sakladığını görmek istiyorsanız, google sayfalarınızı açabilir ve eklediği elektronik tabloyu bulabilirsiniz, elektronik tablonun nasıl görüneceğini göstermek için bir resim ekledim

Şimdi, durum değişikliğini bize bildirmek için bir uygulama ekleyerek bir sonraki adıma geçin.

Adım 5: Uzaktan Bildirimler için IFTTT - Bölüm 2

Şimdi durum elektronik tablosuna bir satır eklendiğinde bizi bilgilendirmek için bir uygulama ekleyeceğiz; başka bir deyişle, sensör bir olayı başlattığında. Daha önce olduğu gibi yeni bir uygulama oluşturacağız. Aşağıdaki adımlar, ikinci uygulamayı oluştururken size rehberlik edecektir. Bir önceki adımda benzer bir şey yaptığımız için sadece bu adımdan farklı olan slaytları ekleyeceğim.

1. En üstte bulunan "Uygulamalarım" bağlantısına gidin
2. "Yeni Applet" düğmesine tıklayın
3. Mavi "+bu" düğmesine tıklayın
4. "google sayfaları" arayın ve tıklayın
5. Sonraki sayfada "E-tabloya eklenen yeni satır" kartını seçin

6. Ardından, diğer uygulamanın yazdığı elektronik tabloyu işaret etmek için alanları doldurun.

   • Bu örnekte yol "IFTTT/MakerWebooks/sensor_activated" şeklindedir.
   • Dosya adı "Sensör Geçmişi"
7. Sonraki sayfada mavi "+bu" düğmesini tıklayın
8. "Bildirimler" hizmetini arayın ve seçin

9. Şimdi bildirim hizmeti alanlarını doldurmamız gerekiyor

   • Başlık olarak değiştirildi

     {{ColumnB}}, {{ColumnC}} idi

   • Mesaj şu şekilde ayarlandı:

     {{ColumnA}} üzerinde {{ColumnB}}, {{ColumnC}} idi

   • Bağlantı yalnız kaldı
10. Ardından "Eylem Oluştur" u tıklayın
11. Son olarak, son ekranda "Bitir" e tıklayın

IFTTT bildirim sisteminin ikinci bölümünü test etmek için IFTTT uygulamasını mobil cihazınıza indirdiğinizden emin olun ve kimlik bilgilerinizle giriş yapın. Benim durumumda google hesabımla giriş yapıyorum. Şimdi bunu "Belgeler" sayfasına geri dönerek ve olay adı "sensor_activated", "değer1" alanı konuma ve "değer2" alanı duruma ayarlanmış olarak testi başlatarak test edebiliriz.

Bu size bir bildirim göndermelidir. Bir tane almazsanız, aynı hesapla oturum açtığınızdan ve uygulamanın size bildirim göndermesine izin verdiğinizden emin olun.

Adım 6: Arduino IDE ve Sketch

Kart için kullanılan yazılım Arduino IDE kullanılarak derlenmiştir.

Mantık şu şekildedir:

• Kamış anahtar, kapı açılarak kapatılır
• ESP daha sonra açılır ve WiFi'ye bağlanır
• WiFi bağlantısı kurulduktan sonra bize bir kapının veya başka bir şeyin açıldığını söyleyen bir http isteği (internete bir komut gönderir) gönderir.
• Ardından, kapının kapalı olup olmadığını belirlemek için kamış anahtardan bir sinyal okur.
• ESP kartı, kamış anahtarın açıldığını (yani kapının kapatıldığını) keşfettiğinde, bize kapının kapalı olduğunu söyleyen başka bir http isteği gönderir.
• Ardından, kartın gücünü kesmek için yumuşak mandal devresine sinyal gönderir.

Arduino IDE'yi indirin

İndirmeniz için arduino kodunu bu bölüme ekledim. Arduino IDE'niz yoksa, https://www.arduino.cc/en/Main/Software adresinden çevrimiçi olarak indirebilirsiniz.

Uygun yönetim kurulu yöneticisini kurun

Kodu ESP kartınıza yüklemek için aşağıdaki adımları kullanarak Arduino IDE'ye bir yönetim kurulu yöneticisi kurmanız gerekir.

• Tercihler penceresini açmak için Dosya > Tercihler'e gidin
• Tercihler penceresinde "Ek Kurul Yöneticisi URL'leri" yazan alanı bulun
• Aşağıdaki bağlantıyı bu alana yapıştırın https://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json ve "Tamam" düğmesine basın
• Şimdi Araçlar > Pano'ya giderek pano yöneticisini açın, ardından ilk giriş Pano Yöneticisi olacaktır.
• Pano menüsüne "ESP8266" yazın ve "esp8266" yükleyin Daha yeni sürümlerle ilgili bazı sorunlar yaşadığım için 2.5.0 sürümünü seçiyorum
• Şimdi geri dönün ve Araçlar > Pano > Genel ESP8266 Modülü'nden panonuzu seçin
• Ardından, değişikliklerin gerçekleştiğinden emin olmak için arduino ide'yi kapatın ve yeniden açın.

Arduino IDE'deki taslağı açın

Sensörün sizin için çalışması için kodun dört satırını değiştirmemiz gerekiyor

1. SSID'yi WiFi SSID'nize değiştirin, yani wifi'nizin adı
2. Wi-Fi şifrenizle eşleşmesi için şifreyi değiştirin
3. "Web kancası" hizmetinin "Belgeler" sayfasındaki URL'yi eşleştirmek için URL'yi değiştirin
4. Sensörün konumunu, yerleştirmeyi planladığınız yere değiştirin, bu ön kapı, arka kapı, posta kutusu vb. olabilir.

Artık kodu ihtiyaçlarınıza göre değiştirdiğinize göre, onu tahtaya yüklememiz gerekiyor. Benim durumumda bir USB programlayıcı kullanıyorum ve bunun için talimatları takip ediyorum. Bu, çok fazla sorun giderme gerektirebilir, bu nedenle daha ayrıntılı bir eğitim için çevrimiçi bakmanızı öneririm. Benim durumumda ESP-01'leri programlayıcıya takıyorum, sonra bilgisayara takıyorum, sonra anahtarı uart'tan prog'a çeviriyorum, son olarak programlayıcıyı çıkarıp tekrar takıyorum. Bu şimdi ESP'yi programlama modunda bırakıyor. Şimdi sadece yükle düğmesine tıklıyorum ve yüklemenin bitmesine izin veriyorum. Bağlanıp bağlanmadığını görmek isterseniz seri monitörü açıp durum mesajlarına bakabilirsiniz. Çizimi yükledikten sonra her şeyi birlikte lehimleyeceğiz, bir kutuya yerleştireceğiz ve istediğimiz yere monte edeceğiz.

7. Adım: Muhafaza (3D Basılı)

Aşağıdaki muhafazayı tüm bileşenleri barındıracak, bir mıknatısın yerleştirilmesine izin verecek ve manyetik anahtarı hizalayacak şekilde tasarladım. İkinci kısım sadece anahtarın açılıp kapanmasını sağlayacak ikinci bir mıknatısı tutmak için kullanılır.

Tüm bileşenler birbirine lehimlendikten sonra, onları kasanın içine bastırabiliriz, isterseniz her şeyi içeride tutmak için altına biraz sıcak tutkal ekleyebilirsiniz. Ardından, elektronik aksamla kasanın içine bir mıknatıs bastırıp hizalamamız gerekir. kamış anahtarı gerektiği gibi kullanın. Diğer mıknatıs diğer muhafazaya bastırılmalıdır. Her iki muhafaza da tamamlandıktan sonra, iki muhafazayı bir araya getirerek, ardından ayırarak ve tekrar bir araya getirerek test edebiliriz. Şimdi biri sensör açıldı, diğeri sensör kapandı için iki bildirim almalıyız. Pilin boşalmasını önlemek için ikisini bir arada tutun.

Sensörlerin arkasına montaj bandı yapıştırın ve bunları istediğiniz yere uygulayın. Benimkini posta kutuma monte ettim. Şimdi hizalamanın doğru olduğunu ve sensörün açık ve kapalı mesaj gönderebildiğini test edin.

Voila, artık açılıp kapandığında sizi uyaracak kendi sensörünüz var. Beğendiyseniz ve geliştirilebileceğini düşündüğünüz bir şey varsa bana bildirin.

Ayrıca bu talimatı IOT yarışmasına gönderiyorum, bu yüzden bunu ve beğendiğiniz diğer IOT projelerini beğendiğinizden ve oyladığınızdan emin olun

8. Adım: Gelecekteki İyileştirmeler

Bu proje için birkaç sorunla karşılaştım. Karşılaştığım ilk sorun, çok yüksek Vgs'ye sahip bir mosfet kullanmaktı, bu yüzden farklı bir taneye geçmek zorunda kaldım. İkincisi, kullandığım kamış anahtar normalde açıktır ve benim durumumda normalde kapalı bir anahtarın uygulanması daha kolay olurdu ve çok fazla alan tasarrufu sağlardı. Son olarak, esp 01'lerle çalışmak çok zordu ve düzgün çalışması için gpio pinleriyle uğraşmak zorunda kaldım ama yine de bazı sorunlarım vardı. Bu projenin bana pek çok kavram öğretebildiğini ve esp8266 panolarını ve IFTTT'yi kullanarak daha fazla fikir ve uygulama geliştirmeme yardımcı olduğunu düşünüyorum.

IoT Challenge'da İkincilik