TinyLiDAR Garajınızda!: 10 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:20

DIY WiFi Garaj Kapısı Açıcı Projesi

IoT dünyası patlamaya yeni başlıyor - dünyadaki her teknoloji şirketi bu yeni dünyaya nasıl uyum sağlayacaklarını anlamaya çalışıyor. Bu sadece bu kadar büyük bir fırsat! Bu nedenle, bu talimat için, bu IoT temasına uygun olarak, kendi IoT göstericinizi nasıl yapabileceğinizi gözden geçireceğiz, bu aslında bir nevi faydalı;)

TL; DR özeti

• ESP32 WiFi modülünü kodlamak için güvenilir bir iş akışı kurun
• parlat
• bunu breadboard'unuza monte edin
• uygulama kodumuzu indirin ve sıkıştırmasını açın
• WiFi kimlik bilgilerinizi ve statik IP'nizi ekleyin
• WiFi ağınıza bağlayın
• eşikleri düzenleyin ve garajınıza monte edin
• garaj kapısı açıcı kontaklarınıza bağlayın
• ve uzağa tıklayın!
• LEHİM GEREKLİ DEĞİLDİR (gerekirse panolara giden pimler hariç)

Gerekli Parçalar

• TinyLiDAR uçuş mesafesi sensörü modülü süresi
• Wipy3.0 veya benzeri ESP32 tabanlı WiFi kartı
• Garaj kapısı açıcıyı kontrol etmek için optik olarak izole edilmiş katı hal rölesi (Omron G3VM-201AY1)
• 470ohm direnç (%5 1/8watt veya daha büyük olabilir)
• ESP32 kartındaki bellenimi yükseltmek için BOOT (GPIO0) pini için anlık basmalı düğme anahtarı
• ESP32'de kod yüklemek ve REPL ile etkileşim kurmak için USB'den Seri dongle'a (3.3v I/O sürümünü kullanın)
• Breadboard + teller
• Güç kaynağı: 500mA veya üzerinde 3,3V ila 5V. Güç kaynağı için bir microUSB cep telefonu şarj cihazı ve devre tahtanıza takmak üzere microUSB devre kartı kullanabilirsiniz.

Adım 1: IoT Ne?

Şüphesiz, şimdiye kadar tüm medyada IoT terimini duymuşsunuzdur, ancak bu ne anlama geliyor?

Basitçe söylemek gerekirse, İnternet'e bağlı her türlü sensörü ve kontrol edilebilir şeyi elde etmek anlamına gelir. Bu günlerde, İnternet kablosuz ile eş anlamlıdır ve bu nedenle, WiFi/BT/LoRa/SigFox vb. gibi bir tür kablosuz bağlantı üzerinden birdenbire kablosuz olarak bağlanan elektronik her şeye sahibiz. İnternete bağlandıktan sonra, algılayabilir ve/veya kontrol edebiliriz. bu şeyleri cep telefonumuz gibi favori mobil denetleyicimizden veya bir yerde bir sunucuda (yani bulutta) çalışan bazı uygulamalar aracılığıyla otomatikleştirin.

Daha büyük şirketler son zamanlarda daha fazla ses kontrolü, yapay zeka ve bulut bağlantısı pazarlıyor olsa da; tüm bunları gerçekleştirmenin temelleri hala aynı. Bu kavramlardan herhangi biri mümkün olmadan önce "şeyinizi" kablosuz bir bağlantıya bağlamanız gerekir. Öyleyse, temel bilgilerle başlayalım ve tinyLiDAR uçuş mesafesi sensörünün düşük maliyetli bir WiFi modülüne nasıl bağlanacağını öğrenelim ve ardından ağ üzerinde ileri geri veri göndermeyi gösterelim. Bu talimatın sonunda, kapının açık mı yoksa kapalı mı olduğunu kontrol etmek için gerçek zamanlı bir monitöre sahip, kendi çalışan WiFi özellikli garaj kapısı uzaktan kumandanıza sahip olacaksınız.

Teknik olarak konuşursak, yukarıdaki blok şemada gösterildiği gibi, bu proje herhangi bir mobil web tarayıcısından verileri ileri geri iletmek için 'websockets' iletişim protokolünü kullanan bir ESP32 WiFi modülü üzerinde çalışan bir micropython web sunucusu uygular. Buna ek olarak, garaj kapısının açık bırakılıp bırakılmadığını kontrol edebilmeniz için talep üzerine ölçüm yapan minikLiDAR uçuş mesafesi sensörüne sahibiz.

Adım 2: Deneyin - Gerçekten Hayır, Şimdi Deneyin

Bunların hepsi elektronikte nispeten yeni bir alandır, bu nedenle işlerin doğru çalışması için çok fazla deney yapılması gerekecek. Umudumuz, bu kod tabanını geliştirebilmeniz ve kendi IoT projelerinizi daha ilginç hale getirebilmenizdir.

Bu makalede kullanılan tüm kodlar, bu yazı yazılırken iyi çalıştı. Bununla birlikte, IoT alanındaki inovasyon hızı arttıkça, siz bu yazıyı okurken işler değişmiş olabilir. Her durumda, sorunları çözmek ve kendi kullanımınız için uyarlamak, en azından bu heyecan verici yeni alana kafanızı sokacak ve bir IoT Mühendisi gibi düşünmeye başlayacak!

Hazır? Kendi kararlı geliştirme ortamınızı kurmanın ilk adımıyla başlayalım.

Adım 3: Micropython ve ESP32

ESP32 WiFi modülleri Espressif tarafından oluşturuldu ve birkaç yıl önceki ilk nesil ESP8266 modüllerinden bu yana çok gelişti. Bu yeni sürümler, orijinal modüllerden çok daha fazla belleğe, daha güçlü işlemciye ve daha fazla özelliğe sahiptir ve yine de düşük maliyetlidir. Yukarıdaki şema, bu küçük ESP32 çipine ne kadar çok şey sığdırabildiklerini anlamanızı sağlar. ESP32 IC'nin kendisi 802.11b/g/n WiFi radyosu ve ayrıca entegre Bluetooth 4.2 radyosu olan çift çekirdekli bir mikro denetleyicidir. ESP32 tabanlı modüller tipik olarak bir anten, ekstra FLASH bellek ve güç düzenleyicileri ekleyecektir.

Bu talimatta ESP32 modülü dediğimizde, ESP32 çip/modülüne dayanan Pycom Wipy3.0 kartlarından bahsettiğimizi unutmayın. Deneyimlerimize göre, Pycom kartları, mevcut tipik düşük maliyetli ESP32 modüllerinden daha yüksek yapı kalitesine sahip görünüyor. Geliştirme yaparken, mümkün olduğu kadar çok değişkeni azaltmak her zaman yararlıdır, bu nedenle düşük maliyetli jenerikler yerine Pycom panolarını tercih ettik.

OEM uygulamaları için, ESP32 kodlaması tipik olarak C dilinde yapılır, ancak neyse ki, aralarından seçim yapabileceğimiz birçok seçenek var, böylece istemiyorsanız bu düşük seviyeye inmek zorunda kalmayacaksınız. Bu talimatta tüm kodlamalarımız için micropython kullanmayı seçtik.

Tahmin edebileceğiniz gibi Micropython, daha az bilinen bazı arama motorlarına ve Google, YouTube ve Instagram gibi web sitelerine güç veren tam Python programlama dilinin bir alt kümesidir;)

Micropython, başlangıçta STM32 işlemcisi için bir kickstarter projesi olarak başladı, ancak şimdi birçok farklı mikrodenetleyici için çok popüler hale geldi. Burada en son resmi Pycom ESP32 micropython portunu kullanıyoruz.

4. Adım: Daha Hızlı Yol

Micropython kodu, "Okuma-Değerlendirme-Baskı Döngüsü" anlamına gelen REPL adı verilen basit bir ön uç GUI'ye sahiptir. ESP32'nin REPL'si, seri port üzerinden erişildiğinden beri normalde 115.2Kbaud'da çalışır. Yukarıdaki resim, doğrudan komutları bekleyen üç okla gösterilen bu REPL istemini göstermektedir. Bu, basit komutlarımızı denemenin kolay bir yolu ve çoğu kodlayıcı bunu yazılımlarını geliştirmek için kullanıyor, ancak biz bunun acı verici derecede yavaş bir yol olduğunu gördük. Bu nedenle, bu talimat için farklı bir şekilde yapmaya karar verdik…

ESP32 modülleri hızlı WiFi bağlantısına sahip olduğundan, standart micropython kodunun içine zaten gömülü olan bir FTP sunucusu aracılığıyla modüle WiFi üzerinden erişmemiz yeterlidir. Bu daha sonra kodumuzu ESP32'ye sürükleyip bırakmak için FileZilla gibi FTP istemcilerini kullanmamızı sağlayacaktır.

Bunu yapmak için önce ESP32 modülünü WiFi ağınıza almamız gerekiyor. Wipy3.0 modülleri, açılışta varsayılan olarak küçük bir erişim noktası çalıştırır, böylece onlara 192.168.4.1'de bir dizüstü bilgisayardan doğrudan bağlanabilirsiniz. Bu yöntemi beğendiyseniz, burada daha fazla ayrıntıya göz atın.

Laboratuvarımızda masaüstleri üzerinde çalışıyoruz, bu nedenle ESP32 modüllerinin bunun yerine ağımıza bağlanmasını istedik. Bunu yapmak için, modüle WiFi ağımıza giriş yapmak için statik bir IP adresi ve şifre bilgimizi vermemiz yeterlidir.

Adım 5: Şimdi İndirin

Uygulama kodunu şimdi indirin ve dosyaları bilgisayarınızdaki geçici bir klasöre açın. Ardından mywifi.txt ve boot.py komut dosyalarını kendi WiFi ağ kimlik bilgilerinizle düzenlemeye başlayın.

BTW - favori metin düzenleyicimiz hala SublimeText. Buradan indirilebilir.

Bilgisayarınızda zaten yoksa, TeraTerm terminal yazılımını ve FileZilla FTP yazılımını da şimdi indirmelisiniz.

FileZilla'yı yukarıdaki resimlerde gösterildiği gibi kurmanız gerekecek. Ayrıca site yöneticisinde yukarıda gösterildiği gibi seçtiğiniz statik IP adresini kullanarak ESP32 girişi için "yeni site eklemeniz" gerekir. Kullanıcı "mikro" ve Şifre "python" dır. Pasif FTP kullanmak ve onu yalnızca tek bağlantılarla sınırlamak önemlidir. Yükleme hızını sınırlamanın, yükleme kilitlenmesini önlemeye de yardımcı olduğunu gördük. Resimlerde görünmemekle birlikte, FTP ekranının sol tarafına çift tıklayarak kodu düzenleyebilmeniz için SublimeText programını dosya türleri için ilişkilendirmeniz faydalı olacaktır. Bunu yapmak için Ayarlar menüsüne gidin ve Dosya düzenleme/Dosya türü ilişkilendirmelerinde her ilişkilendirme için SublimeText exe dosyanızın konumunu girin. Örneğin bizimki şuydu:

js "C:\Sublime Text Build 3065 x64\sublime_text.exe"

. "C:\Sublime Text Build 3065 x64\sublime_text.exe" htm "C:\Sublime Text Build 3065 x64\sublime_text.exe" html "C:\Sublime Text Build 3065 x64\sublime_text.exe" py "C:\Sublime Text Build 3065 x64\sublime_text.exe" css "C:\Sublime Text Build 3065 x64\sublime_text.exe"

Bu talimat için çıkarılan uygulama dosyalarını bizim yaptığımız gibi bilgisayarınızda "FTP" adlı yeni bir klasöre kopyalayın. Buradan FileZilla'nın içine sürüklemek daha sonra daha kolay olacak.

ESP32'de en son üretici yazılımının çalıştırılması normalde iyi bir fikirdir. Pycom modüllerini en son micropython'u kullanacak şekilde yükseltmek çok basittir ve ürün yazılımı güncelleme aracıyla yaklaşık 3 dakika içinde yapılabilir.

Sadece USB'nizin COM portunu Seri dongle'a ayarladığınızdan ve yukarıdaki "İletişim" resminde gösterildiği gibi yüksek hız modunun seçimini kaldırdığınızdan emin olun. Bizimki COM port 2 idi. ESP32 modüllerini bu yükseltme moduna almak için Reset düğmesine basıp bırakırken GPIO0/Boot düğmesine (P2 pininde) basmanız gerekeceğini unutmayın.

Adım 6: Donanım Zamanı

Şimdi yukarıdaki resimli şematik diyagramda gösterildiği gibi donanımı bir devre tahtasına bağlamak için iyi bir zaman olacaktır.

Bütün bunlar tamamlandıktan sonra. USB'den Seriye dongle'ınız için uygun COM portu ile terminal yazılımını başlatın ve bunu 115.2Kbaud'a ayarlayın.

Açılışta, modül üç ok ">>>" veren tanıdık REPL istemini göstermelidir.

Şimdi düzenlediğiniz mywifi.txt dosyanıza gidin ve tüm içeriği kopyalayın (CTRL+C). Ardından REPL terminal ekranına gidin ve kes ve yapıştır moduna geçmek için CTRL+E tuşlarına basın. Ardından içeriği REPL ekranına yapıştırmak için sağ tıklayın ve ardından yapıştırdığınız şeyi yürütmek için CTRL+D tuşlarına basın.

WiFi ağınıza bağlanmaya çalıştığını söylemek için hemen bir geri sayım başlatması gerekir. Yukarıdaki ekran görüntüsü başarılı bir bağlantı mesajı gösteriyor.

Bağlandıktan sonra, mywifi.txt ve boot.py dosyalarınızda zaten seçtiğiniz statik IP adresindeki modüllerdeki FTP sunucusuna bağlanmak için FileZilla'yı kullanabilirsiniz.

7. Adım: Hala Bizimle misiniz?

Buraya kadar her şey yolunda gittiyse, o zaman senin için iyi! Zor iş bitti:) Şimdi sorunsuz bir seyir olacak - sadece bir demet kes ve yapıştır ve çalışmaya hazır hale geleceksiniz, böylece daha sonra garajınıza monte edebilirsiniz.

Kodun herhangi birini düzenlemek için, FileZilla'da FTP penceresinin sol tarafına çift tıklayabilirsiniz ve SublimeText'i başlatacaktır. Değişikliklerinizi kaydedin ve ardından ESP32 penceresi olan sağ tarafa sürükleyin.

Şimdilik, her dosyayı ayrı ayrı ESP32 modülüne yüklemek için dosyaları FileZilla'nın sol tarafından sağ tarafına sürüklemeniz yeterli. Bu, normal REPL yönteminin yaptığı gibi dakikalar yerine yalnızca birkaç kısa saniye sürer. Lütfen tüm dosyaların Pycom panosunun içindeki "flash" adlı kök dizinin altında olması gerektiğini unutmayın. Bir dahaki sefere buraya geri gelmeyi kolaylaştırmak için FileZilla'da bir yer imi yapabilirsiniz.

FileZilla'nın takıldığı ve yükleme için zaman aşımına uğradığı bir sorunla karşılaşırsanız, ESP32 tarafında 0 baytlık bir dosya göreceksiniz. Üzerine yazmaya çalışmak sizi çıldırtabilir çünkü ne denerseniz deneyin asla bitmez! Bu çok garip bir durum ve çok sık oluyor. Bunun için en iyi çözüm, 0 baytlık dosyayı silmek ve modülü kapatıp açmaktır. Ardından, ESP32 modülüne yeniden yüklemek için kaynak dosyanın YENİ bir kopyasını alın. Burada önemli olanın yeni bir kopya olduğunu unutmayın. Her nasılsa, kaynak dosya tek seferde bile böyle kilitleniyorsa düzgün yüklenmiyor.

Boot.py ile başlayarak her dosyayı tek tek ESP32 modülüne sürüklemenin yardımcı olduğunu gördük. Bu ilk dosya, modülünüzü ağa almaktan sorumludur, bu nedenle artık REPL'de kes ve yapıştır yapmanız gerekmeyecektir. Ancak www klasörünü alıp tek seferde sürükleyebilirsiniz. Bu, gelişimimizde her zaman bizim için çalıştı. Bu dosyaların tümü, güç kesildikten sonra orada olacakları için ESP32 modülündeki yerleşik kalıcı flash depolamada saklanır. Bilginize - main.py, modül her açıldığında boot.py'den sonra yürütülür.

Adım 8: Hackleme İpuçları

Tüm kodlara bir göz atın ve tanımadığınız anahtar kelimeler için Google'ı deneyin. Her şey yolunda gitmeye başladığında, ne yaptığını görmek için ne istersen onu değiştirmeyi deneyebilirsin.

Bir şeyler ters giderse, daha önce yaptığınız gibi her zaman kodu silebilir ve/veya modülü yaklaşık 3 dakika içinde yeniden flaşlayabilirsiniz.

Flaşı yeniden biçimlendirmek ve tüm kodunuzu tek seferde silmek için REPL'de aşağıdakileri yazabilirsiniz:

işletim sistemini içe aktar

os.mkfs('/flaş')

Ardından bir güç döngüsü yapın veya Wipy kartındaki sıfırlama düğmesine basın.

Kafanızda işler yolunda giderse boot.py ve main.py'yi atlamanın başka bir yolu daha olduğunu unutmayın. P12 pimini geçici olarak 3.3V çıkış pimine bağlayın ve yukarıda gösterildiği gibi Sıfırla düğmesine basın. Tüm kodunuzu atlayacak ve bir kez doğrudan REPL'ye gidecektir, böylece tüm kodunuzu flash'tan silmeden işleri çözebilirsiniz.

Tüm dosyaları yükledikten sonra, yeniden başlatmak için ESP32 modülündeki Sıfırla düğmesine basmanız yeterlidir.

WiFi ağınıza tekrar giriş yaptığında REPL terminal ekranında tanıdık geri sayımı göreceksiniz. Aradaki fark, bu kodun bu sefer boot.py dosyasından çalıştırılmasıdır.

9. Adım: Web sayfaları

Mikro web sunucusu şimdi ESP32'de çalışıyor ve çalışıyor olmalıdır, bu nedenle masaüstü tarayıcınızı veya mobil cihazınızı kullanarak deneyin.

Sadece statik IP adresinize gidin ve yukarıdakine benzer bir ekran görmelisiniz.

ESP32'de çalışan mikro web sunucumuzdan sunulan iki web sayfası vardır.

İlki, sahip olduğunuz garaj kapısı açıcısının tıklama tipini simüle etmek için size basit bir AÇ/KAPAT düğmesi veren varsayılan index.html sayfasıdır. Web tarayıcınızda buna bastığınızda, büyük bir mavi dişli simgesinin göründüğünü göreceksiniz. Bu, websocket bağlantısının başarıyla yapıldığının ve sunucudan "basın" komutunuzun doğru bir şekilde alındığına dair bir onay aldığınıza dair bir onaydır. Bu düğmeye bastığınızda ayrıca Pycom kartında parlak yeşil bir LED ışığının yandığını görmelisiniz. Websockets bağlantısı, bastığınızda "basın" ve bıraktığınızda "basın" basit metin mesajları göndererek düğmenin durumlarını iletir. Onay için, mikro web sunucusu bu metni geri gönderiyor, ancak doğru şekilde aldığını söylemek için ona "_OK" ekliyor.

Optik olarak izole edilmiş katı hal rölesi (SSR) terminallerini garaj kapısı açıcınıza bağladıktan sonra (resimli şematik şemaya bakın), ardından düğmeye basmak da kapıyı fiziksel olarak açar/kapatır.

Birkaç saniye verin ve yeniden başlatma veya başka bir şey gibi görünen mavi dişli simgesini görmüyorsanız tekrar deneyin. Kilitlenmeleri önlemek için kullanmıyorsanız, web soketinin yaklaşık 20 saniye içinde otomatik olarak kapanacağını unutmayın. Ayrıca websocket'lerin bağlantı yönelimli olduğunu unutmayın, bu nedenle sayfaları değiştirmek için websocket'i durdurmanız gerekir, aksi takdirde ESP32 modülünde sıfırlamaya basana kadar tekrar bağlanamayabilirsiniz. Örnek kodumuz için birkaç yolumuz var. websocket'i durdurma: sonraki sayfaya gitmek için durum metnine, dönen noktalara veya köprüye dokunun.

İkinci web sayfası, uçuş mesafesi sensörünün tinyLiDAR süresinden mesafe ölçümlerini okumak içindir. Sadece düğmeye bir kez basın ve mesafe okumalarını yaklaşık 20 saniye boyunca mobil cihazınıza aktarmaya başlayacaktır. Aşağıya bastığınızda, Pycom kartında kırmızı bir LED yanacaktır, böylece bu sayfadan düğmeye basma komutunu aldığını anlayabilirsiniz.

Her iki sayfa da tinyLiDAR'a olan mesafeyi okuyarak kapının açık veya kapalı olduğunu gösterir. DoorThreshold değişkeninin, burada gösterildiği gibi komut dosyası bölümündeki her iki html dosyasında da ayarlanması gerekir:

//--------------------------

//**** Gerektiği gibi ayarlayın **** var doorThreshold = 100; // cm cinsinden mesafe var ws_timeout = 20000; // Kapının varsayılan olarak açılmasına/kapanmasına izin vermek için ms cinsinden maksimum süre 20 saniyedir //-------------------------- //--- --------------------------

Garaj kurulumunuz için bu eşiği, garaj kapısının ne zaman yuvarlandığını ve dolayısıyla AÇIK veya aşağı yuvarlandığını ve dolayısıyla KAPALI olduğunu algılayabilmesi için düzenlemeniz gerekecektir. Her iki html dosyasında da eşiğiniz için düzenlemeleri yaptıktan sonra, bu html dosyalarını tekrar yükleyin ve her şeyin hala iyi çalıştığını doğrulamak için yeniden başlatın.

Her şey yolundaysa, şimdi devam edebilir ve yukarıdaki resimde gösterildiği gibi tahtayı garajınıza baş aşağı monte edebilirsiniz. SSR'nin 3 ve 4 numaralı pimlerini garaj kapısı açıcınıza da bağlayın. SSR'nin MOSFET versiyonunu kullandığımız için polarite önemli değil - sadece garaj kapısı taban ünitenizde bir düğme tıklamasını simüle etmek için kontakları kısa devre yapması gerekiyor.

Adım 10: Ve İşte Bu

Tebrikler! Garaj kapınızı açmak artık telefonunuza dokunmak kadar kolay ve tinyLiDAR ile gerçek zamanlı ölçümler yaparak açık bırakılıp bırakılmadığını kontrol edebilirsiniz:)

Artık ESP32'yi hemen hemen istediğiniz her şey için WiFi üzerinden web yuvalarıyla birlikte kullanabilirsiniz. Eğer aşina değilseniz "websockets" hakkında daha fazla bilgi edinin - bunlar gerçekten oldukça hızlı ve kullanımı kolaydır.

TinyLiDAR'ı ESP32 ile uygulamak, sensör orijinal olarak bir Arduino UNO'da çalışacak şekilde tasarlanmış olsa da süper kolaydı. ESP32'de micropython'daki tinyLiDAR komutlarının çoğunu çalıştıran Terminal GUI'nin daha ayrıntılı bir beta sürümüne sahibiz - yukarıdaki resme bakın. Referans kılavuzu vb. ile birlikte indirmeler bölümümüzde mevcuttur.

Her şeyin nasıl bir araya geldiğini anlamak için tüm kodlarımıza bir göz atın ve istediğinizi yapmak için üzerine inşa edebilmeniz için bazı şeyleri değiştirmeye çalışın.

Lütfen burada güvenlikten bahsedilmediğini unutmayın. Güvenlik, IoT'de çok büyük bir alandır ve ciddiye alınmalıdır. Bu projeyi garajınızda kullanmak istiyorsanız, WiFi ağ şifrelerinizi güçlü ve güvenli tutmalısınız. Web'de güvenlikle ilgili çok fazla bilgi var, bu yüzden en son haberleri okuduğunuzdan ve bunlardan haberdar olduğunuzdan emin olun.

Okuduğunuz için teşekkürler ve mutlu hackler! Şerefe.