HackerBox 0054: Умный дом: 8 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:49

Приветствуем хакеров HackerBox со всего мира! HackerBox 0054 исследует домашнюю автоматизацию с помощью интеллектуальных переключателей, датчиков и многого другого. Настройте интеллектуальные коммутаторы Sonoff WiFi. Измените интеллектуальные переключатели, чтобы добавить заголовки программирования и прошить альтернативные прошивки. Настройте Home Assistant, MQTT и интегрируйте концентраторы умного дома, такие как Amazon Alexa или Google Home. Соберите умные узлы Wi-Fi своими руками с помощью модулей Wemos ESP8266. Настройте интеллектуальные узлы Wi-Fi как точки управления коммутатором, точки датчиков или и то, и другое. Изучите несколько вариантов датчиков для работы в умном доме. Поэкспериментируйте с пульсоксиметрией и мониторингом сердечного ритма.

Это руководство содержит информацию для начала работы с HackerBox 0054, которую можно приобрести здесь, пока расходные материалы есть в наличии. Если вы хотите получать такой HackerBox прямо в свой почтовый ящик каждый месяц, пожалуйста, подпишитесь на HackerBoxes.com и присоединяйтесь к революции!

HackerBoxes - это ежемесячная абонентская служба для хакеров и энтузиастов электроники и компьютерных технологий. Присоединяйтесь к нам и живите ВЗЛОМАННОЙ ЖИЗНЬЮ.

Шаг 1. Список содержимого для HackerBox 0054

• Два интеллектуальных коммутатора Sonoff Basic WiFi
• Два модуля Wemos D1 Mini ESP8266
• Два миниатюрных релейных экрана Wemos D1
• Два прототипа щита Wemos D1 Mini
• Два адаптера питания от сети переменного тока до 5 В постоянного тока
• Последовательный USB-модуль FTDI
• Пульсоксиметр MAX30100, модуль сердечного ритма
• Модуль датчика движения MH-SR602 PIR
• Модуль датчика воды
• Два цифровых датчика температуры DS18B20
• Два резистора 4,7 кОм
• Джемперы мужские и женские DuPont 10 см
• Эксклюзивный виниловый лист для защиты от шпионов для веб-камеры
• Эксклюзивный патч HackerBox HackLife Iron-On Patch

Еще кое-что, что будет полезно:

• Один или два двухконтактных удлинителя переменного тока
• Паяльник, припой и основные паяльные инструменты
• Компьютер для работы программных средств

Самое главное, вам понадобится чувство приключений, хакерский дух, терпение и любопытство. Создание электроники и эксперименты с ней, хотя и приносят большие плоды, могут быть сложными, сложными и временами даже разочаровывающими. Цель - прогресс, а не совершенство. Когда вы упорствуете и наслаждаетесь приключениями, это хобби может принести большое удовлетворение. Делайте каждый шаг медленно, помните о деталях и не бойтесь просить о помощи.

Как всегда, мы просим вас ознакомиться с часто задаваемыми вопросами о HackerBoxes. Там вы найдете множество информации для нынешних и потенциальных членов. Ответы на почти все письма, не относящиеся к технической поддержке, которые мы получаем, уже даны в разделе часто задаваемых вопросов, поэтому мы очень признательны, если вы быстро посмотрите.

Шаг 2: Домашняя автоматизация с помощью интеллектуальных коммутаторов Sonoff

Смарт-переключатели Sonoff Basic - это переключатели питания с дистанционным управлением, которые поддерживают функциональность умного дома, переключая питание практически для любого электрического устройства в соответствии с сообщениями, отправляемыми по Wi-Fi. Базовые интеллектуальные коммутаторы Sonoff состоят из микроконтроллера ESP8266 WiFi, силового реле для включения и выключения нагрузки и крошечного преобразователя переменного тока в постоянный для питания микроконтроллера и реле от той же линии, которая переключается.

ВНИМАНИЕ: устройства Smart Switch подключаются к домашней электросети. Электроснабжение от сети может быть опасным. Вы должны понимать последствия подключения устройств к электросети. Никогда не работайте с устройством, если оно подключено к электросети. Не пытайтесь настраивать, модифицировать или программировать устройство, когда оно подключено к источнику питания. Если вам не хватает опыта или комфорта для безопасной работы от сети, попросите кого-нибудь с соответствующими знаниями присоединиться к вам, чтобы помочь вам. БЕЗОПАСНОСТЬ ПРЕЖДЕ ВСЕГО

Хорошей отправной точкой является сборка «переключаемого удлинителя», как показано на рисунке. Обратите внимание, что линия питания переменного тока имеет N (НЕЙТРАЛЬНЫЙ) ПРОВОДНИК, который обычно БЕЛЫЙ. Он также имеет L (ЛИНИЙ, ЖИВОЙ, ГОРЯЧИЙ) ПРОВОДНИК, который обычно ЧЕРНЫЙ. Также может быть G (ЗАЗЕМЛЯЮЩИЙ) ПРОВОДНИК, обычно ЗЕЛЕНЫЙ или ГОЛЫЙ МЕТАЛЛ. N CONDUCTOR подключается к более широкому контакту вилки и ребристой или маркированной изолирующей оболочке. Имейте это в виду при подключении к винтовым клеммам L и N на Sonoff Smart Switch.

Обязательно прикрутите концы пластмассового корпуса Sonoff Smart Switch так, чтобы зубцы внутри вошли в изолирующую оболочку проводов питания. Это обеспечивает разгрузку от натяжения, которая помогает предотвратить ослабление токоведущего провода, что может привести к повреждению или травме. Если переключаемый шнур или устройство имеет третий заземляющий провод, убедитесь, что заземление с обеих сторон Sonoff Smart Switch соединено вместе (в обход переключателя).

Приложение по умолчанию, которое напрямую взаимодействует с Sonoff Smart Switches и контролирует их, - это eWeLink.

Шаг 3: взломайте Sonoff

На плате внутри интеллектуального переключателя Sonoff есть отверстия для пайки. Заголовок включает питание, землю, TX и RX. Их можно использовать для перепрограммирования ESP8266. Кнопка на Sonoff Smart Switch подключается к GPIO0, поэтому ее можно использовать для загрузки ESP8266 в режим программирования.

Предлагается использовать гнездовой разъем на плате интеллектуального коммутатора Sonoff. Поскольку во время работы на плате присутствует высокое напряжение, мы не хотим, чтобы изогнутый штырь вилки штыря замыкал что-либо.

Не забудьте полностью отключить питание от сети, прежде чем открывать интеллектуальный выключатель Sonoff. После того, как переключатель был запрограммирован, полностью закройте его в корпусе перед повторным подключением к сети высокого напряжения

Видео: подключение к заголовку Sonoff

Существует ряд различных прошивок, которые можно загрузить в интеллектуальные коммутаторы на базе ESP8266 для вашего удовольствия от взлома. Одна из самых популярных - Тасмота (см. О Тасмоте на сайте проекта).

Видео: загрузка Tasmota в Sonoff

Видео: полное руководство по Тасмоте

Шаг 4. Домашний помощник и MQTT

Программное обеспечение для домашней автоматизации облегчает управление обычными приборами, которые можно найти в доме, офисе или иногда в коммерческих помещениях, такими как освещение, оборудование HVAC, контроль доступа, спринклеры и другие устройства. Обычно он обеспечивает планирование задач, таких как включение спринклеров в соответствующее время, и обработку событий, например включение света при обнаружении движения.

Две распространенные платформы домашней автоматизации - это Home Assistant и openHAB. Они оба с открытым исходным кодом и очень полнофункциональны. Мы подробнее рассмотрим Home Assistant.

Видео: руководство по домашнему помощнику для начинающих

MQTT (передача телеметрии очереди сообщений) - это облегченный сетевой протокол публикации-подписки для передачи сообщений между устройствами.

Видео: понимание MQTT в Home Assistant

Видео: Подключение устройств 8266 с помощью MQTT и Adafruit.io

Видео: Домашний помощник с Alexa и Google Home

Шаг 5: умный переключатель DIY с Wemos D1 Mini

Wemos D1 Mini - это популярный модуль ESP8266 со встроенной поддержкой Wi-Fi и интерфейсом USB. Его можно легко запрограммировать с помощью Arduino IDE и других платформ, поддерживающих ESP8266.

Модуль ESP8266, такой как Wemos D1 Mini, можно подключить к реле, чтобы обеспечить те же функции, что и интеллектуальный коммутатор Sonoff. Такая конфигурация также предоставляет сервалу дополнительные выводы GPIO. Эти контакты ввода-вывода могут поддерживать подключение датчиков (входов), индикаторов / исполнительных механизмов (выходов), дополнительных реле и различных других устройств.

Кроме того, реле можно использовать для переключения любого типа сигнала, а не только для напряжения питающей сети. Переключение других сигналов может поддерживать управление системами кондиционирования воздуха, поливом / дождевателями, гаражными воротами, замками для доступа / ворот и низковольтным освещением, например ландшафтным освещением или освещением бассейна. В Интернете есть множество примеров подобных проектов.

Wemos D1 Mini может питаться от любого подходящего источника питания 5 В, например от зарядного устройства для телефона, через порт microUSB. В качестве альтернативы можно использовать небольшой адаптер питания переменного тока в постоянный (очень похожий на встроенный в Sonoff Smart Switch). Однако: Следует проявлять особую осторожность при аккуратном подключении сетевого питания к адаптеру питания. Кроме того, необходимо предусмотреть кожух для защиты и изоляции адаптера питания до включения питания от сети.

Проект: управление мини-реле Wemos D1 через Wi-Fi

Видео: загрузка Tasmota на Wemos D1 Mini

Шаг 6: датчики, полезные для домашней автоматизации

Датчик движения

MH-SR602 - пассивный инфракрасный датчик (датчик PIR). ПИК измеряют инфракрасный (ИК) свет, излучаемый объектами в их поле зрения. Чаще всего они используются в датчиках движения на основе PIR. Датчики PIR обычно используются в системах охранной сигнализации и автоматического освещения. Все объекты с температурой выше абсолютного нуля излучают тепловую энергию в виде излучения. Обычно это излучение не видно человеческому глазу, потому что оно излучается в инфракрасном диапазоне длин волн, но его можно обнаружить с помощью электронных устройств, таких как PIR.

Этот пример демонстрирует, как использовать модуль датчика движения PIR в проекте Arduino. Поскольку датчик движения PIR MH-SR602 работает в диапазоне напряжений 3,3–15 В. Его можно использовать с питанием 3,3 В и сигнализацией с Wemos D1 Mini (ESP8266) или с Arduino 5 В.

Датчик воды

Этот демонстрационный проект датчика воды говорит сам за себя. Модуль датчика работает с напряжением 3,3 В или 5 В. Выходной сигнал можно определить с помощью любого аналогового входного вывода и функции Arduino analogRead ().

Датчик температуры

DS18B20 - это датчик температуры, который можно использовать в различных приложениях. Датчик обменивается данными по 1-проводной (I2C) шине, и для работы требуется только один подтягивающий резистор 4,7 кОм. Этот пример проекта демонстрирует взаимодействие DS18B20 с Wemos D1 Mini.

Шаг 7: Пульсоксиметр и монитор сердечного ритма

Пульсоксиметрия - это неинвазивный метод контроля сатурации кислорода у пациента. Хотя его показания периферической сатурации кислорода (SpO2) не всегда идентичны более желательным показаниям сатурации артериальной крови (SaO2) из анализа газов артериальной крови, они достаточно хорошо коррелированы, чтобы создать безопасный, удобный, неинвазивный и недорогой метод пульсовой оксиметрии. полезен для измерения насыщения кислородом в клинических условиях.

MAX30100 (или MAX30102) - это интегрированный модуль биосенсора пульсоксиметрии и монитора сердечного ритма. Он включает в себя внутренние светодиоды, фотоприемники, оптические элементы и малошумную электронику с подавлением окружающего света. MAX30100 представляет собой законченное системное решение, упрощающее процесс разработки мобильных и носимых устройств.

В этом примере проекта показано подключение модуля MAX30100 к Wemos D1 Mini.

ВНИМАНИЕ. Модуль MAX30100, как и любое решение «сделай сам», предназначен только для образовательных экспериментов и демонстрационных целей. Эти демонстрационные устройства абсолютно не являются медицинскими устройствами, и на них нельзя полагаться для диагностики или других клинических целей. Для получения дополнительной информации всегда консультируйтесь со своим лицензированным практикующим врачом.

Шаг 8: взломайте планету

Мы надеемся, что в этом месяце вы наслаждаетесь приключениями HackerBox в области электроники и компьютерных технологий. Расскажите о своем успехе в комментариях ниже или в группе HackerBox в Facebook. Также помните, что вы можете в любое время написать на [email protected], если у вас возникнут вопросы или вам понадобится помощь.

Что дальше? Присоединяйся к революции. Живите HackLife. Получайте классную коробку со взломанным оборудованием, которое доставляется прямо в ваш почтовый ящик каждый месяц. Зайдите на HackerBoxes.com и оформите ежемесячную подписку на HackerBox.