Batteridrevet skoddør- og låsesensor, Solar, ESP8266, ESP-Now, MQTT: 4 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:25

I denne instruktør viser jeg dig, hvordan jeg lavede en batteridrevet sensor til at overvåge døren og låse status for mit fjerncykelskur. Jeg har ikke strøm, derfor har jeg den batteridrevet. Batteriet oplades af et lille solpanel.

Modulet er designet til drift med lav effekt og kører på en ESP-07S i dyb søvn, der vågner og kontrollerer dør- og låsestilling hvert minut. Men når døren åbnes, vågnes modulet af et simpelt hardwarekredsløb for straks at sende informationen om "døren åben". Modulet kommunikerer via ESP-Now, hvor transmissionstiden er meget kort, hvilket kun kræver en lille mængde energi.

Min hjemmeautomatisering, der kører på Openhab og Mosquitto, håndterer beskederne og sender mig en alarmerende besked via Telegram, hvis alarmen er slået til.

Forbrugsvarer

Alle komponenter købes hos Aliexpress.

• ESP-07S-modul er valgt til let tilslutning af en ekstern antenne for at øge ESP-Now-rækkevidden.
• TP4056 opladerkort med batteribeskyttelse
• 18650 LiPo batteri
• Reedkontakt (NEJ til overvågning af dørposition)
• Kontaktafbryder (monitor låseposition)
• Solpanel (6V, 0,6W)
• Transistorer, modstande, diode, stik (se skematisk)

Trin 1: Hardware

Den indbyggede skematik er inkluderet som et billede. Jeg prototypede først kredsløbet på et brødbræt. Derefter lodde jeg alle komponenter på et perf bord.

Jeg bruger et ESP-07S ESP8266-modul, da det har en forbindelse til en ekstern antenne. Da mit cykelskur er udenfor, skal WiFi -signalet gå gennem en betonvæg. Jeg fandt ud af, at en ekstern antenne kraftigt øger rækkevidden af ESP-Now. Ret logisk, da det er et WiFi -signal.

Til dørføleren brugte jeg en reed switch med botn NO og NC forbindelser. Når døren er lukket, åbner en magnet til kontakten. Modulet kontrollerer dør- og låsetilstand hvert 60. sekund, men når døren åbnes, vil jeg straks blive informeret, derfor implementerede jeg et nulstillingskredsløb, se nedenfor.

Til låsesensoren brugte jeg en kontaktkontakt med botn NO og NC forbindelser. Når låsen er lukket, åbner låsestiften kontakten. Så både dørsensoren og låsesensoren åbnes normalt (NO).

Batteriet oplades via et TP4056 opladerkort med batteribeskyttelse fastgjort til et lille 6V solpanel.

Jeg vil forklare nogle dele af kredsløbet nedenfor.

Nulstil kredsløb

Nulstillingskredsløbet med 2N7000 Mosfet er forbundet til nulstillingstappen på ESP8266. Hvis døren er lukket, er kontakten åben, både porten og kilden til transistoren er høj, og mosfeten er slukket. Kondensatoren forbundet til porten har en positiv ladning. ESP8266 siver GPIO12 som HIGH = lukket.

Når døren åbnes, er mosfetens kilde forbundet til jorden. Da porten er høj, tændes mosfeten og trækker nulstillingstappen til jorden, hvilket resulterer i en nulstilling af ESP8266. Kondensatoren aflades via R7 og slukker derefter Mosfet. Se skærmbilledet af mit oscilloskop for den lave puls på 50 ms. Efter pulsen starter ESP8266 op. ESP8266 siver GPIO12 som LAV = åben.

Når døren lukkes igen, trækker modstand R6 kilden og GPIO12 op.

Batteriovervågning

Batterispændingen aflæses via en spændingsdeler mellem VBat og GND. Jeg vil dog ikke have en permanent forbindelse mellem VBat og GND, fordi det aflader batteriet. Derfor sætter jeg en P-kanal-mosfet på den høje side af spændingsdeleren, og porten til mosfeten trækkes op, så mosfeten er slukket. Først når GPIO14 er lav, tændes mosfet, og ESP8266 kan afspille spændingen med ADC'en.

Trin 2: Software

ESP8266 -modulet er for det meste i dyb dvaletilstand for at spare strøm.

Hvert 60 sekund starter modulet op med WiFi deaktiveret og måler lås og dørposition og kontrollerer, om disse positioner er ændret i forhold til de værdier, der er gemt i RTC -hukommelsen. Hvis en position er ændret, sover modulet i et minimum af tid og vågner med WiFi aktiveret til at sende den nye position via ESP-Now. Og selvfølgelig er de nye positioner gemt i RTC-hukommelsen. Hvis intet blev ændret, sover modulet bare igen og vågner med WiFi slukket.

Se min anden Instructable, hvor jeg forklarer, hvordan jeg bruger ESP-Now til at overføre beskeder og omdanne dem til MQTT-meddelelser.

Hvis 'OTA-kredsløbet' lukkes manuelt via en jumper, vågner modulet og opretter forbindelse til mit WiFi-netværk for at vente på en OTA-opdatering via ESP8266HTTPUpdateServer.

Hvert 30. minut måles og offentliggøres batteriets spænding.

Det fungerer som en statsmaskine. Staterne er defineret i det program, der udgives på min Github.

STATE_CHECK: vågn op med Radio slukket (WiFi slukket), tjek bare om noget har ændret sig

STATE_INIT: vågn op med Radio tændt (WiFi tændt) og overfør dør- og låsetilstande

STATE_DOOR: vågn op med Radio tændt, offentliggør dørstat næste gang den starter op

STATE_LOCK: vågn op med Radio tændt, offentliggør lockstate næste gang den starter op

STATE_VOLTAGE: vågn op med Radio tændt, offentliggør spænding næste gang den starter op

STATE_OTA 5: vågn op med Radio tændt, gå til OTA -modus

Trin 3: Saml

Jeg bruger skrueterminaler og DC han/hun -stik for at kunne samle og adskille mit projekt. Jeg lagde alle dele i en lille ABS kasse, se billederne. Jeg indkapslede delene i Kapton tape til elektrisk isolering

Jeg tilslutter solpanelet via et han-DC-stik (5,5 x 2,1) med en 1N5817-diode, der har en lav fremspænding.

Sivkontakten limes i kassen, og en magnet limes på døren i den rigtige position.

Låsekontakten indtastes fra siden, se billedet.

Trin 4: Arbejdsmodul

De modtagne data læses af min Openhab -hjemmeautomation. Jeg kan godt lide, jeg kan sende Openhab -filerne.

Jeg overvåger:

• Batterispændingen (med vedholdenhed, så jeg ser spændingen over tid i en graf).
• Dør- og låsestillinger.
• Tidspunkterne for stillingen har ændret sig.

På denne måde kan jeg let se, om alle skure er låst, når jeg går i seng.

I begyndelsen af brugen blev batteriet opladet på en lys dag, og efter en uges tid var tge -batteriet fuldt opladet. Nu i efteråret forbliver batteriet opladet. Tilsyneladende er modulet meget økonomisk og bruger meget mindre energi, end et lille solpanel genererer. Det kødfulde batteri har sandsynligvis strøm til et par måneders mørke. Lad os se, hvordan modulet fungerer i vinter, når temperaturen i skuret er meget lavere.