Мрежа от сензорни станции за осветление и контрол на сигурността: 5 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:52

С тази мрежа от сензорни станции, конфигурирана в главен/подчинен режим, ще можете да извършвате контрол на осветлението и сигурността във вашия дом. Тези сензорни станции (Node01, Node02 в този проект) са свързани с главна станция (Node00), свързана към вашата локална wifi мрежа. Инсталирах Node01 в моето складово помещение и Node02 в гаража си за управление на светлини и движения. Главната станция е инсталирана в нашата стая, свързана с нашия wifi рутер. Инсталирах камбаната в гаража и малко зумер в главната станция, за да прозвучи, когато се открие движение от някоя сензорна станция в мрежата.

Основните характеристики на мрежата са:

• Възможно е да се конфигурира мрежа с повече от две сензорни станции (подчинени станции) (Node01, Node02, Node03,….)
• Тъй като използването на безжични трансивери с антена, мрежата е в състояние да обхване голяма площ
• Можете да управлявате цялата мрежа от мобилен телефон
• Изпратете имейл (акаунт в Gmail), когато се открие движение и режимът на алармата е активиран. Така че, ако активирате push известията на Gmail в мобилния си телефон, ще знаете, когато се установи движение във вашата мрежа

за домотични цели:

• Включете светлините при откриване на прекъсвач / винаги включвайте светлините (за цялата мрежа или за всяка подчинена станция)
• Променете времето в минути, когато светлините светят, след като бъде открито движение за всяка подчинена станция

от съображения за сигурност:

• Активиране и деактивиране на алармения режим
• Всяка подчинена станция е в състояние да изпраща сигнал до главна станция (Node00), когато режимът на алармата е активиран и се открие движение
• Главната станция е в състояние да активира звънец и да изпрати имейл, когато един от тези сигнали е получен от всяка подчинена станция и режимът на алармата е активиран. Главната станция (Node00) е свързана с интернет чрез wifi връзка за управление на цялата система с помощта на мобилен телефон. Той е конфигуриран като WifiWebServer

Стъпка 1: Списък на материалите

Списъкът с материали, които съм използвал за изграждането на Node01 и Node02 (подчинени станции) е следният:

• Мега 2560 R3 платка
• Пластмасова опора за MEGA 2560 R3
• HC-SR501 PIR сензор
• Пластмасова опора за HC-SR501
• 5V реле
• Модул за безжичен трансивър 2.4G 1100m NRF24L01+PA+LNA с антена LKY67
• 8Pin NRF24L01 адаптер (за подобряване характеристиките на NRF24L01)
• HLK-PM01 AC DC 220V до 5V мини захранване

Списъкът с материали за изграждане на Node00 (главни станции) е следният:

• Мега 2560 R3 платка
• Пластмасова опора за MEGA 2560 R3
• WiFi модул NodeMCU Lua Amica V2 ESP8266
• Модул за безжичен трансивър 2.4G 1100m NRF24L01+PA+LNA с антена LKY67
• 5v-3.3v VCC адаптерна платка за NRF24L01 (за подобряване на характеристиките на NRF24L01)
• Адаптер AC-DC, 9V, 1A (2, 1 mm x 5, 5 mm)

Освен това използвах следния материал:

• 2 Pin 5 mm конектори за печатни платки
• Кабелни проводници
• Платформа MB-102 (800 контакта)
• Мини без запояване платка 170 контакта
• Набор от светодиоди и съпротивления
• Печатни платки
• Комплект тенеке за поялник
• Пистолет за лепило
• Прозрачен метакрилат
• Бел

Стъпка 2: Как да се свържете и да програмирате Node01 и Node02 (подчинени станции)

За да програмирам скицата "SlaveSation.ino", имах нужда от библиотеката RF24 и библиотеката от мрежата RF24.

В схемата на потока по -горе можете да видите логиката на сензорната станция и съобщенията, обменяни между подчинена сензорна станция и главната.

Преди да заредите скицата, трябва да конфигурирате адреса на подчинения възел в осмичен формат

const uint16_t this_node = 01; // Адрес на нашия възел в осмичен формат (подчинен): 01, 02, 03…

Значението на светодиодите във всяка подчинена станция е следното:

• Син светодиод. Той ще бъде включен, докато щифтът на PIR сензора е висок.
• Грийн води. Той ще бъде включен, когато алармата е свързана.

Стъпка 3: Как да се свържете и да програмирате Node00 (Master Station)

В станцията Node00 можем да намерим две различни дъски:

• Дъска MEGA 2560 R3. Това устройство се използва за получаване на съобщения от подчинена станция, когато се открие движение чрез безжична комуникация. Той ще активира звънец, когато се открие движение и алармата е свързана. За да спрете звънеца, просто изключете алармения режим. Освен това той изпраща на подчинените станционни съобщения от NodeMCU, за да активира или деактивира откриването на движение, да включва винаги светлините, да изключва винаги светлините, …
• NodeMCU Lua Amica V2 ESP8266 платка. Той работи като Wifi уеб сървър за предаване и получаване на команди от отдалечено място, използвайки уеб страница в мобилен телефон. Освен това изпраща имейл съобщения, когато се открие движение и е активиран аларменият режим.

И двете устройства са програмирани да комуникират помежду си в конфигурация Master (NodeMCU)/Slave (MEGA) чрез синхронен сериен протокол I2C, използващ Wire Library. Протоколът I2C включва използването на две линии за изпращане и получаване на данни: сериен пинов часовник (SCL) и сериен пин за данни (SDA), по който се изпращат данни между двете устройства.

Както можете да видите на чертежа, двата пина за I2C комуникация в платката MEGA 2560 R3 са:

1. SDA -> пин 20 SDA
2. SCL -> пин 21 SCL

и другите в NodemMCU са:

1. SDA -> цифров извод 1
2. SCL -> цифров извод 2

Преди да заредите скицата за ESP8266, трябва да инсталирате платката ESP8266. За да направите това, трябва да въведете „https://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json“в „Допълнителни URL адреси на мениджъра на борда“в прозореца с предпочитания в IDE на Arduino. След това трябва да отворите мениджъра на дъски и да инсталирате „esp8266“

Използвам външен адаптер за захранване (9V, 1A) за платката MEGA 2560 R3 (жак за захранване с постоянен ток, 2, 1 мм x 5, 5 мм) и свързвам платката NodeMCU към щифта 3V3 в платката MEGA.

Стъпка 4: WifiWebServer (NodeMCU в Master Station)

Скицата, заредена в NodeMCU (Node00 или главна станция), е конфигурирана като WebServer, свързан към вашата домашна wifi мрежа. Възможен е отдалечен достъп, ако конфигурирате пренасочване на портове във вашия рутер.

Преди да заредите скицата на WifiWebServerV3.ino в NodeMCU, трябва да направите следното:

1. Актуализирайте порта, който ще конфигурирате във вашия рутер (пренасочване на портове) за отдалечен достъп до NodeMCU
2. Актуализирайте потребителя и паролата за достъп до вашата домашна wifi мрежа
3. Актуализирайте данните за вход и паролата на вашия акаунт в Gmail, за да изпращате имейли, когато се открие движение и алармата е свързана
4. Актуализирайте имейл адреса, на който ще получавате имейлите

За да актуализирате потребителя, паролата и порта, който сървърът ще използва за слушане, трябва да потърсите следния код в скицата на WifiWebServerV3.ino и да го актуализирате:

const char*ssid = "*** вашият ssid ***";

const char*password = "*** вашата парола ***"; WiFiServer сървър (80);

За да актуализирате имейл адреса, на който ще получавате имейлите, трябва да потърсите следния код и да го актуализирате:

const char*to_email = "*** имейл адрес, на който ще получите съобщението ***";

За да актуализирате потребителя и паролата на вашия акаунт в Gmail, за да получавате имейли, трябва да потърсите следния код във файла „Gsender.h“и да го актуализирате:

const char*EMAILBASE64_LOGIN = "*** вашият имейл адрес кодира в BASE64 ***";

const char*EMAILBASE64_PASSWORD = "*** паролата ви кодира в BASE64 ***"; const char*FROM = "*** вашия имейл адрес ***";

За кодиране или декодиране на данни в BASE64 използвах www.base64encode.org

Ако имате нужда от повече информация относно изпращането и получаването на имейли с ESP8266, тук има „Инструкция“за това

След като можете да го направите, можете да тествате връзката във вашия рутер. Ако устройството е свързано, трябва да запазите назначения IP адрес за това устройство. Освен това е добра идея да говорите с вашия интернет доставчик, за да зададете статичен IP адрес на вашия рутер.

За достъп до уеб страницата близо до вашия wifi рутер, просто въведете локалния IP адрес, определен от вашия рутер, следвайки порта, който използвате в уеб навигатор. Например: 192.168.40.15:800. Ако се опитате да осъществите достъп от разстояние, трябва да въведете IP адреса на вашия рутер, следвайки порта, който използвате, както по -горе.

Уеб страницата, която ви показвам в изображенията, е програмирана да контролира мрежа с две подчинени станции.

Първоначално системата е конфигурирана да контролира максимум 5 подчинени станции, но можете да я промените. Просто потърсете следния код в WifiWebServerV3.ino и SlaveStation.ino

#дефинирайте число_макс_ роби 5

Уеб страницата първоначално е разделена на 4 раздела:

1. Раздел "Състояние", където ви показва дали алармата е свързана или не
2. Раздел "Брояч на аларми", където ви показва броя на откриване на движение във всяка подчинена станция
3. Раздел "Аларма", където можете да свържете или изключите (CONNECT ALARM/DISCONNECT ALARM) на алармата и нулирайте брояча на аларми (RESET COUNTERS)

4. Раздел "Осветление", където можете да управлявате светлините на всяка подчинена станция. Можете да контролирате следното:

   • Включете светлините във всички подчинени станции / включете светлините само когато се открие движение във всички подчинени станции (МРЕЖА ВИНАГИ ВКЛЮЧЕНА / МРЕЖА ПРИ ДВИЖЕНИЕ)
   • Променете времето в минути, светлините са включени за всяка подчинена станция (NODExx ON 1 MINUTE/NODEXX ON 2 MINUTE)
   • Включете светлините за всяка подчинена станция (NODExx ВИНАГИ ВКЛЮЧЕН)
   • Включете светлините за всяка подчинена станция само когато се открие движение (NODExx_MOV)

Не е нужно да променяте нищо, защото ще работи независимо от името на подчинените станции, които конфигурирате. Освен това той автоматично ще открие броя на подчинените станции, свързани в мрежата.

Разбира се, можете да изтеглите скицата и лесно да промените кода, необходим за показване на вашата собствена уеб страница за управление.

Стъпка 5: От началото …

Ето стъпките, които трябва да изпълните, за да изградите мрежата си:

1. Купете всички материали, следвайки списъка, който ви давам в „Стъпка 1“
2. Свържете компонентите след чертежа, който можете да изтеглите в „Стъпка 2“и „Стъпка 3“
3. Изградете кутии за всяка подчинена станция и главната станция. Изградих кутии от метакрилат.

4. Конфигурирайте всяка подчинена станция:

   Изтеглете и заредете скицата "SlaveStation.ino" в една MEGA 2560 R3 платка. Трябва само да редактирате скицата и да актуализирате адреса на подчинената станция, както можете да видите в "Стъпка 2"

5. Конфигурирайте главната станция:

   • Изтеглете и заредете скицата "SlaveStation.ino" в един MEGA 2560 R3. Не е нужно да променяте каквото и да е броя подчинени възли на вашата мрежа. Първоначално скицата е конфигурирана за максимум 5 подчинени станции.
   • Изтеглете и заредете скицата "WifiServerV3.ino" в NodeMCU. Трябва да актуализирате скицата, следвайки инструкциите в „Стъпка 4“
6. Конфигурирайте вашия рутер за отдалечен достъп до NodeMCU (пренасочване на портове, статичен IP …)