Batteridriven skjuldörr- och låssensor, Solar, ESP8266, ESP-Now, MQTT: 4 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:37

I denna instruktionsbok visar jag dig hur jag gjorde en batteridriven sensor för att övervaka dörren och låsa statusen för mitt fjärrcykelhus. Jag har ingen ström, därför har jag den batteridriven. Batteriet laddas av en liten solpanel.

Modulen är konstruerad för låg effekt och körs på en ESP-07S i djup sömn som vaknar och kontrollerar dörr- och låsläge varje minut. Men när dörren öppnas väcks modulen av en enkel hårdvarukrets för att omedelbart skicka informationen om "dörren öppen". Modulen kommunicerar via ESP-Now, där sändningstiden är mycket kort och kräver endast en liten mängd energi.

Min hemautomation som körs på Openhab och Mosquitto hanterar meddelandena och skickar ett alarmerande meddelande till mig via Telegram om larmet är på.

Tillbehör

Alla komponenter köps från Aliexpress.

• ESP-07S-modulen väljs för enkel anslutning av en extern antenn för att öka ESP-Now-räckvidden.
• TP4056 laddarkort med batteriskydd
• 18650 LiPo batteri
• Reed -omkopplare (NEJ för att övervaka dörrläge)
• Kontaktbrytare (skärmlåsläge)
• Solpanel (6V, 0,6W)
• Transistorer, motstånd, diod, kontakter (se schemat)

Steg 1: Hårdvara

Den inbyggda schemat är inkluderad som en bild. Jag prototypade först kretsen på en brödbräda. Sedan lödde jag alla komponenter på en perf -bräda.

Jag använder en ESP-07S ESP8266-modul eftersom den har en anslutning för en extern antenn. Eftersom mitt cykelskur är utanför måste WiFi -signalen gå igenom en betongvägg. Jag fick reda på att en extern antenn kraftigt ökar räckvidden för ESP-Now. Ganska logiskt, eftersom det är en WiFi -signal.

För dörrsensorn använde jag en vassomkopplare med botn NO och NC -anslutningar. När dörren är stängd öppnar en magnet på brytaren. Modulen kontrollerar dörr- och låsstatus var 60: e sekund, men när dörren öppnas vill jag bli informerad omedelbart, därför genomförde jag en återställningskrets, se nedan.

För låssensorn använde jag en kontaktbrytare med botn NO och NC -anslutningar. När låset är stängt öppnar låsstiftet omkopplaren. Så, både dörrsensorn och låssensorn är normalt öppna (NO).

Batteriet laddas via ett TP4056 -laddarkort med batteriskydd anslutet till en liten 6V solpanel.

Jag kommer att förklara några delar av kretsen nedan.

Återställ kretsen

Återställningskretsen med 2N7000 Mosfet är ansluten till reset-stiftet på ESP8266. Om dörren är stängd är kontakten öppen, både porten och källan till transistorn är höga och mosfeten är avstängd. Kondensatorn ansluten till porten har en positiv laddning. ESP8266 vassar GPIO12 som HIGH = stängt.

När dörren öppnas är mosfetens källa ansluten till marken. Eftersom grinden är hög, slås mosfeten på och drar återställningstappen till marken, vilket resulterar i en återställning av ESP8266. Kondensatorn urladdas via R7 och stänger sedan av mosfeten. Se skärmdumpen av mitt oscilloskop för den låga pulsen på 50 ms. Efter pulsen startar ESP8266 upp. ESP8266 vassar GPIO12 som LÅG = öppen.

När dörren stängs igen drar motståndet R6 källan och GPIO12 uppåt.

Batteriövervakning

Batterispänningen avläses via en spänningsdelare mellan VBat och GND. Jag vill dock inte ha en permanent anslutning mellan VBat och GND, eftersom det tömmer batteriet. Därför lägger jag en P-kanal mosfet vid högspänningen på spänningsdelaren och grinden till mosfeten dras upp så att mosfeten är avstängd. Endast när GPIO14 är låg, slås mosfeten på och ESP8266 kan spänningsspänningen med ADC.

Steg 2: Programvara

ESP8266 -modulen är mestadels i djupt viloläge för att spara ström.

Var 60: e sekund startar modulen upp med WiFi inaktiverat och mäter låset och dörrpositionen och kontrollerar om dessa positioner har ändrats jämfört med de värden som lagras i RTC -minnet. Om en position har ändrats, sover modulen i minimal tid och vaknar med WiFi aktiverat för att skicka den nya positionen via ESP-Now. Och naturligtvis lagras de nya positionerna i RTC-minnet. Om ingenting ändrades, sover modulen bara igen och vaknar med WiFi avstängt.

Se min andra Instructable där jag förklarar hur jag använder ESP-Now för att överföra meddelanden och omvandla dem till MQTT-meddelanden.

Om 'OTA-kretsen' stängs manuellt via en bygel, vaknar modulen och ansluter till mitt WiFi-nätverk för att vänta på en OTA-uppdatering via ESP8266HTTPUpdateServer.

Var 30: e minut mäts och publiceras batteriets spänning.

Det fungerar som en statsmaskin. Staterna definieras i programmet som publiceras på min Github.

STATE_CHECK: vakna med Radio av (WiFi avstängd), kolla bara om något har ändrats

STATE_INIT: vakna med radio på (WiFi på) och sänd dörr- och låsstatus

STATE_DOOR: vakna med Radio på, publicera dörren nästa gång den startar

STATE_LOCK: vakna med Radio på, publicera lockstate nästa gång den startar

STATE_VOLTAGE: vakna med Radio på, publicera spänning nästa gång den startar

STATE_OTA 5: vakna med Radio på, gå till OTA -läge

Steg 3: Montera

Jag använder skruvplintar och DC -hane/honkontakter för att kunna montera och demontera mitt projekt. Jag lägger alla delar i en liten ABS -låda, se bilderna. Jag inkapslade delarna i Kapton -tejp för elektrisk isolering

Jag ansluter solpanelen via en manlig DC-kontakt (5,5 x 2,1) med en 1N5817-diod som har låg spänning framåt.

Vassomkopplaren limmas i lådan och en magnet limmas på dörren i rätt läge.

Låskontakten matas in från sidan, se bilden.

Steg 4: Arbetsmodul

Den mottagna informationen läses av min Openhab -hemautomation. Jag gillar dig, jag kan lägga upp Openhab -filer.

Jag övervakar:

• Batterispänningen (med uthållighet så jag ser spänningen över tid i en graf).
• Dörr- och låslägen.
• Tiderna har förändrats.

På det här sättet, när jag går och lägger mig, kan jag enkelt se om alla skjul är låsta.

I början av användningen laddades batteriet en ljus dag, och efter någon vecka var tge -batteriet fulladdat. Nu på hösten förblir batteriet laddat. Tydligen är modulen mycket ekonomisk och använder mycket mindre energi än en liten solpanel genererar. Det nötiga batteriet har förmodligen ström i några månader av mörker. Låt oss se hur modulen fungerar i vinter, när temperaturen i skjulet är mycket lägre.