Sensor Pintu & Kunci Gudang Bertenaga Baterai, Tenaga Surya, ESP8266, ESP-Sekarang, MQTT: 4 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:53

Dalam Instruksi ini saya menunjukkan kepada Anda bagaimana saya membuat sensor bertenaga baterai untuk memantau pintu dan status kunci gudang sepeda jarak jauh saya. Saya tidak memiliki daya listrik, oleh karena itu saya memilikinya bertenaga baterai. Baterai diisi oleh panel surya kecil.

Modul ini dirancang untuk operasi daya rendah dan berjalan pada ESP-07S dalam tidur nyenyak yang bangun dan memeriksa pintu dan posisi kunci setiap menit. Namun, ketika pintu dibuka, modul dibangunkan oleh rangkaian perangkat keras sederhana untuk segera mengirimkan informasi 'pintu terbuka'. Modul berkomunikasi melalui ESP-Now, di mana waktu transmisi sangat singkat, hanya membutuhkan sedikit energi.

Otomatisasi rumah saya yang berjalan di Openhab dan Mosquitto menangani pesan dan mengirim pesan yang mengkhawatirkan saya melalui Telegram jika alarm dihidupkan.

Perlengkapan

Semua komponen dibeli dari Aliexpress.

• Modul ESP-07S dipilih untuk kemudahan koneksi antena eksternal untuk meningkatkan jangkauan ESP-Now.
• Papan pengisi daya TP4056 dengan perlindungan baterai
• Baterai LiPo 18650
• Saklar buluh (TIDAK untuk memantau posisi pintu)
• Saklar kontak (posisi kunci monitor)
• Panel surya (6V, 0.6W)
• Transistor, resistor, dioda, konektor (lihat skema)

Langkah 1: Perangkat Keras

Skema as-built disertakan sebagai gambar. Saya pertama kali membuat prototipe sirkuit di papan tempat memotong roti. Kemudian saya menyolder semua komponen pada papan perf.

Saya menggunakan modul ESP-07S ESP8266 karena memiliki koneksi untuk antena eksternal. Karena gudang sepeda saya di luar, sinyal WiFi harus melalui dinding beton. Saya menemukan bahwa antena eksternal sangat meningkatkan jangkauan ESP-Now. Cukup logis, karena ini adalah sinyal WiFi.

Untuk sensor pintu saya menggunakan reed switch dengan koneksi botn NO dan NC. Ketika pintu ditutup, magnet yang menempel pada sakelar akan membuka sakelar. Modul memeriksa keadaan pintu dan kunci setiap 60 detik, namun ketika pintu dibuka, saya ingin segera diberitahu, untuk itu saya menerapkan rangkaian reset, lihat di bawah.

Untuk sensor kunci saya menggunakan saklar kontak dengan koneksi botn NO dan NC. Ketika kunci tertutup, pin kunci membuka sakelar. Jadi, baik sensor pintu maupun sensor kunci dalam keadaan normal (NO).

Baterai diisi melalui papan pengisi daya TP4056 dengan perlindungan baterai yang terpasang pada panel surya 6V kecil.

Saya akan menjelaskan beberapa bagian dari rangkaian di bawah ini.

Setel ulang sirkuit

Rangkaian reset dengan MOSFET 2N7000 terhubung ke pin reset ESP8266. Jika pintu tertutup, kontak terbuka, gerbang dan sumber transistor tinggi dan MOSFET mati. Kapasitor yang terhubung ke gerbang memiliki muatan positif. ESP8266 menggunakan GPIO12 sebagai TINGGI = tertutup.

Ketika pintu dibuka, sumber MOSFET terhubung ke ground. Karena gerbang tinggi, MOSFET dihidupkan dan menarik pin reset ke ground, dengan hasil reset ESP8266. Kapasitor dilepaskan melalui R7 dan kemudian mematikan MOSFET. Lihat tangkapan layar osiloskop saya untuk pulsa rendah 50 ms. Setelah pulsa, ESP8266 melakukan booting. ESP8266 menggunakan GPIO12 sebagai LOW = open.

Ketika pintu ditutup lagi, resistor R6 menarik sumber dan GPIO12 ke atas.

Pemantauan baterai

Tegangan baterai dibaca melalui pembagi tegangan antara VBat dan GND. Namun, saya tidak ingin koneksi permanen antara VBat dan GND, karena menguras baterai. Oleh karena itu saya meletakkan MOSFET P-channel di sisi atas pembagi tegangan dan gerbang MOSFET ditarik, sehingga MOSFET mati. Hanya ketika GPIO14 rendah, MOSFET dihidupkan dan ESP8266 dapat menarik tegangan dengan ADC.

Langkah 2: Perangkat Lunak

Modul ESP8266 sebagian besar dalam mode tidur nyenyak untuk menghemat daya.

Setiap 60 detik, modul melakukan booting dengan WiFi dinonaktifkan dan mengukur posisi kunci dan pintu dan memeriksa apakah posisi ini telah berubah dibandingkan dengan nilai yang disimpan dalam memori RTC. Jika posisi telah berubah, modul tidur untuk waktu minimum dan bangun dengan WiFi diaktifkan untuk mengirim posisi baru melalui ESP-Now. Dan tentu saja posisi baru disimpan dalam memori RTC. Jika tidak ada yang berubah, modul hanya tidur lagi dan bangun dengan WiFi mati.

Lihat Instruksi saya yang lain di mana saya menjelaskan bagaimana saya menggunakan ESP-Now untuk mengirimkan pesan dan mengubahnya menjadi pesan MQTT.

Jika 'OTA-circuit' ditutup secara manual melalui jumper, modul akan aktif dan terhubung ke jaringan WiFi saya untuk menunggu pembaruan OTA melalui ESP8266HTTPUpdateServer.

Setiap 30 menit tegangan baterai diukur dan dipublikasikan.

Ia bekerja sebagai mesin negara. Status ditentukan dalam program yang diterbitkan di Github saya.

STATE_CHECK: bangun dengan Radio mati (WiFi mati), cukup periksa apakah ada yang berubah

STATE_INIT: bangun dengan Radio aktif (WiFi aktif) dan kirimkan status pintu dan kunci

STATE_DOOR: bangun dengan Radio aktif, publikasikan status pintu saat boot berikutnya

STATE_LOCK: bangun dengan Radio aktif, publikasikan lockstate saat boot berikutnya

STATE_VOLTAGE: bangun dengan Radio aktif, publikasikan voltase saat boot berikutnya

STATE_OTA 5: bangun dengan Radio aktif, buka modus OTA

Langkah 3: Merakit

Saya menggunakan terminal sekrup dan konektor DC male/female untuk dapat merakit dan membongkar proyek saya. Saya memasukkan semua bagian dalam kotak ABS kecil, lihat gambar. Saya merangkum bagian-bagian dalam pita Kapton untuk isolasi listrik

Saya menghubungkan panel surya melalui steker DC jantan (5,5 x 2,1) dengan dioda 1N5817 yang memiliki tegangan maju rendah.

Saklar buluh terpaku di dalam kotak dan magnet direkatkan di pintu pada posisi yang tepat.

Kontak kunci dimasukkan dari samping, lihat gambar.

Langkah 4: Modul Kerja

Data yang diterima dibaca oleh otomatisasi rumah Openhab saya. Saya suka, saya dapat memposting file Openhab.

saya memantau:

• Tegangan baterai (dengan ketekunan jadi saya melihat tegangan dari waktu ke waktu dalam grafik).
• Posisi pintu dan kunci.
• Kali posisi telah berubah.

Dengan cara ini, ketika saya pergi tidur, saya dapat dengan mudah melihat apakah semua gudang terkunci.

Saya awal penggunaan, baterai diisi pada hari yang cerah, dan setelah seminggu atau lebih baterai terisi penuh. Sekarang di musim gugur, baterai tetap terisi. Rupanya modul ini sangat ekonomis dan menggunakan energi yang jauh lebih sedikit daripada yang dihasilkan oleh panel surya kecil. Baterai gemuk mungkin memiliki kekuatan untuk beberapa bulan kegelapan. Mari kita lihat bagaimana kinerja modul musim dingin ini, ketika suhu di gudang jauh lebih rendah.